DE1564506C - Hochspannungs Hochvakuum Entladungs rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Hochvakuiim-Entladungsröhre mit einem Glaskolben, mit einem mindestens einseitig geöffneten und verhältnismäßig tief in seinem Innern eine senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Anodenfläche aufweisenden Anodenzylinder, mit einer außerhalb des Anodenzylinders angeordneten· Kathode, die von einer Kathodenabschirinung umgeben. ist, deren üllnung gegenüber und im Abstand zu der Anodenzylinderöffnung liegt, und mit in der Elektronenröhre zwischen dem Glaskolben und der Elektrodenanordnung angeordneten Abschirmmitteln.

Hochvakuum-Entladungsrohren, in denen Abschirmanordnungen zur Verhinderung von Wandladungen am Röhrenkolben oder zur Verhinderung des unerwünschten Austrittes von Primär- und Sekundärelektronen aus dem Raum zwischen der Kathode und der Anode der Röhre angeordnet sind, sind bekannt. Maßnahmen hierzu sind in der USA.-Patentschrift 2 256 330, den deutschen Patentschriften 891 117 sowie 342 909 und in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 625 beschrieben. Diese Anordnungen betreifen Röhren, bei denen die Kathode oder der die Elektronen emittierende Heizfaden in der Anode, die meist zylinderförmig ausgeführt ist, ange-. ordnet sind. Die beschriebenen Abschirmanordnungen sind aber nicht bei Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren anwendbar, da die in diesen Röhren auftretenden Temperaturen eine besondere Ausbildung der Abschirmanordnungen erfordern. Zum Beispiel ist eine vollständige Abschirmung, wie in den Abb. 2 und 3 der deutschen Patentschrift 342 909 gezeigt, nicht verwirklichbar.

Für Hochvakuum-Gleichrichterröhren, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, sind in der deutschen Patentschrift 937 540 Abschirmungen gezeigt, die eine zylinderförmige Anodenelektrode derart weit umgeben, daß die durch die Elektronen getroffene Anodenfläche innerhalb des Abschirmungsbechers liegt.

Auch die USA.-Patentschrift 3 231 778 zeigt eine Hochvakuum-Gleichrichterröhre, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, bei der die Kathode in der topfförmigen Anode angeordnet ist. Beim Betrieb dieser Röhre treten hohe negative Spitzenspannungen auf, und während einer derartigen negativen Spttzenspannung liegt z. B. die Anode auf 0 Volt, während die Kathode auf einem Potential von H 25 kV liegt. Dadurch werden einerseits an den Rändern der topfförmigen Anode Sekundärelektronen abgeschlagen, andererseits aber auch auf der der Anode zugewandten Oberfläche der Abschirmung für die Anschlußstifte. Die hier auch entstehende Röntgenstrahlung soll von dem Erreichen des Glases abgehalten werden. Zu diesem Zweck zeigt die genannte USA.-Patentschrift einen Abschirmring, der auf dem inneren Röhrenkolben als metallener Film aufgebracht ist. Es ist sehr wichtig, daß dieser Abschirmring mit seinem oberen Rand genau in Höhe des Randes der topfförmigen Anode liegt, da sonst sehr schnell Überschläge erfolgen. Dieser Abschirmring liegt aber auf keinem Potential, und in der ersten Phase seiner Wirkung wird er das Auftreten von Sekundärelektroncn und einer KöntgiMistrahlung .sogar noch beschleunigen, hr wird dann eine bestiinmio Ladung aufnehmen, und da diusi: ladung nicht abgeführt werden kann, treten in uiikoiitroHiubiircii Abständen entweder Überschlage /u der Abschirmung der Sockelstifte oder der Anode auf, oder es bilden sich Kriechströme am. Fuß der Röhre, und dort erfolgen dann Überschläge zu den einzelnen Anschlußstiften. Zwar verhindert der Abschirmring über einen Teilbereich einen Angriff des Glases durch die schädliche Strahlung, jedoch ist die Röhre nicht als betriebssicher zu bezeichnen. Außerdem werden die Teile der Strahlung, die zwischen dem randförmigen Ende der topfförmigen Anode und dem Abschirmring oberhalb

ίο desselben den Glaskolben erreichen, nicht mit abgeschirmt. Dieser Mangel wird zwar teilweise in einer Anordnung, die in Fig. I der USA.-Patentschrift 2 933 633 gezeigt ist, behoben, aber apch hier liegt der Abschirmring nicht auf einem bestimmten Potential, und es kommt daher auch hier zu den unerwünschten unkontrollierbaren Überschlagen.

Die oben zuerst genannten Anordnungen beziehen sich also auf Abschirmung des aktiven Entladungsraums, aus dem die Ladungsträger heraustreten, die danach genannten auf Abschirmungen zur Verhinderung der Zersetzung des Glases. Auch in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 625 ist gezeigt, daß die Ladungsträger den aus Glas bestehenden Röhrenkolben erreichen können und diesen braun färben.

Eine derartige Braunfärbung zeigen auch die sich augenblicklich auf dem Markt befindlichen sogenannten Ballaströhren für Farbfernsehempfänger, die parallel zur Farbbildröhre des Farbfernsehempfängers geschaltet werden müssen, damit zur Verhinderung einer Farbabweichung die Summe der Ströme durch die Farbbildröhre und durch die Ballaströhre immer konstant bleibt. Diese Ballaströhren sind Trioden- Sie zeigen beim Einschalten auf dem Glaskolben eine Fluoreszenz, die bei längerem Betrieb der Röhre schnell verschwindet und in eine Braunfärbung übergeht. Es wurde festgestellt, daß diese Braunfärbung auf eine Bleioxydzersetzung des Glases zurückzuführen ist. Je höher die Betriebsspannung der Röhre gewählt wird, desto größer wird diese Bleioxydzersetzung, die schließlich zur Zerstörung des Röhrenkolbens und damit der Röhre führt.

Wie eingangs genannt, sind bei derartigen Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren die Anodenflächen in einem Anodenzylinder angeordnet, und zwar in Richtung der Elektronenströmung gesehen sehr tief in diesem Zylinder. Es ist daher unwahrscheinlich, daß Sekundärclektronen, die durch den Aufprall der Primärelektronen aus der Anodenfläche herausgeschlagen werden, entgegengesetzt zum Elektronenstrom aus dem Anodenzylinder heraus und an die aus Glas bestehende Wand des Röhrenkolbens gelangen können.

Es mußte zunächst geklärt werden, welche physikaiischen Ursachen für die Braunfärbung des Glases dieser Ballaströhren in Frage kommen. Die Erfinder haben durch verschiedene Messungen festgestellt, daß auf der Anodenfläche, die sehr tief in dem Anodenzylinder angeordnet ist, durch Elektronenaufprall bei

ßo sehr hohen Spannungen eine Röntgenstrahlung ausgelöst wird. Diese trifft die Abschirmflächen der Kathodenabschirmung und schlägt dort Elektronen heraus, die ungehindert zum Glas gelangen können. F.ine derartige Erscheinung war bisher an Elektro-

6-, neu röhren dieser Art nicht festgestellt worden.

Die Aufgabe der Hrfiiuluiig war es duhcr, this (Mas i;eueii die von der Röntgenstrahlung aus der ausgelösten Elektronen ab/u-

schirmen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abschirmmittel mit einer nach außen geführten Anschlußleitung versehen sind und auf einem derartigen Potential liegen, daß die Elektronen, die aus den der Anode zugewandten Abschirmflächen der Kathodenabschirmung durch von der Anodenfläche kommende, vom Elektronenaufprall verursachte Röntgenstrahlung ausgelöst werden, am Erriiichen des Glaskolbens gehindert und zum Anodenzylinder zurückgeführt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Abschirmmittel aus einem Abschirmbecher mit einer nach außen geführten Anschlußleitung bestehen, der an der Kathodenabschirmung befestigt ist und den freien Raum zwischen den Abschirmflächen und dem Anodenzylinder sowie den Anodenzylinder selbst bis zu einer bestimmten Höhe umgibt. Der Abschirmbecher kann eine nach außen führende Anschlußleitung aufweisen; er kann aber auch elektrisch leitend mit der Kathodenabschirmung verbunden sein, weil sich dadurch besondere bauliche Vereinfachungen ergeben.

In vielen Fällen genügt es, daß die Abschirmmittel aus einem an dem Röhrenkolben anliegenden Metallring mit einer nach außen geführten Anschlußleitung bestehen. Diese Anschlußleitung kann an sich gesondert herausgeführt werden. Der Metallring kann an der Kathodenabschirmung befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden werden. Weiterhin kann, wie an sich auch in den bisher bekannt gewordenen Röhren ausgeführt, die Kathodenabschirmung elektrisch leitend mit der Kathode der Röhre verbunden sein.

Im Gegensatz zu den Anordnungen nach dem Stand der Technik werden also bei der Röhre nach der Erfindung, nicht die Anode allein, sondern alle die Flächen des Röhrensystems abgeschirmt werden, die von der Röntgenstrahlung getroffen werden können und von denen aus die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen die Glaswand des Röhrenkolbens erreichen können.

Es ist also wichtig, daß diese Abschirmung eine genügende axiale Ausdehnung im Röhrenkolben aufweist, also gegebenenfalls weit über den Rand des topfförmigen Anodenzylinders nach oben ragt, und daß sie auf einem definierten Potential liegt, damit unkontrollierbare Überschläge vermieden werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger teilweise in geschnittener Darstellung mit einem Abschirmbecher,

Fig. 2 ebenfalls eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger mit einem abschirmenden Metallring.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Röhrenkolben bezeichnet, der aus Glas besteht. Die Röhre weist eine nach außen durchgeführte Anodenkappe 2 auf, die über Haltevorrichtungen 3 und Stege 4 einen Anodenzylinder 5 trägt. In diesem Anodenzylinder 5 befindet sich ein becherförmiger Einsatz 6, der eine Anodenfliiche 7 aufweist, die senkrecht zur Achse des Anodenzylindcrs S liegt.

Am Hoden der Rühre ist die Kathode 8 angeordnet, die von einem Gitter 9 umgeben ist und sich mit diesem flitter?) zusammen'in der Kathotl'.'iiabschir-ιπιιΐιμ 10 befindet. Die Kntliodeiiabschirnuing 10 weist eine Öffnung 11 auf, durch die die von der Kathode H emittierten, durch das Gitter 9 hindurchgetretenen Elektronen in den Anodenzylinder 5 eintreten können und beim Anlegen einer Hochspannung von etwa 25 000 Volt zwischen dem Anodenzylinder 5 und der Kathode 8 mit sehr großer Geschwindigkeit auf die Anodenfläche 7 prallen. Diese aufprallenden Elektronen lösen dort eine Röntgenstrahlung aus, die sich vorzugsweise in Richtung auf die Kathode bewegt. Eine derartige Strahlung ist mit der gestrichcl-

ten Linie 12 bezeichnet. Sie trifft auf eine Abschirmfläche 13 der Kathodenabschirmung.10 und löst dort Elektronen aus, die z. B. entlang der gestrichelten Linie 14 die Oberfläche verlassen und die Glaswand des Röhrenkolbens 1 ungehindert erreichen können.

Wird nun ein Abschirmbecher 15 derart angeordnet und so vorgespannt, daß die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen in Richtung der gestrichelten Linie 16 verlaufen, also zur Anode zurückkehren, so können sie nicht das Glas erreichen. Röhren mit eine.m derartigen Abschirmbecher besitzen eine wesentlich größere Lebensdauer als die bisher bekannten Ballaströhren. Mit 17 sind Wärmereflektorbleche bezeichnet und mit 18 die Anschlußstifte der Röhre.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an Stelle eines Abschirmbechers ein Metallring 19 direkt an der Wand des Röhrenkolbens 1 angeordnet. Dieser Metallring ist elektrisch leitend über Anschlußleitungen 20 mit der Kathodenabschirmung 10 und auch mit der Kathode 8 verbunden, so daß er ebenfalls wie der Abschirmbecher 15 eine Umkehrung der Elektronen durch Änderung der Äquipotentiallinien erreicht und diese Elektronen nicht an das Glas des Röhrenkolbens 1 gelangen läßt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hochspannungs - Hochvakuum - Entladungsröhre mit einem Glaskolben, mit einem mindestens einseitig geöffneten und verhältnismäßig tief in seinem Innern eine senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Anodenfläche aufweisenden Anodenzylinder, mit einer außerhalb des Anodenzylinders angeordneten Kathode, die von einer Kathodenabschirmung umgeben ist, deren öffnung gegenüber und im Abstand zu der Anodenzylinderöffnung liegt, und mit in der Elektronenröhre zwischen dem Glaskolben und der Elektrodenanordnung angeordneten Abschirmmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmittel (15, 19) mit einer nach außen geführten Anschlußleitung versehen sind und auf einem derartigen Potential liegen, daß die Elektronen (16), die aus den der Anode zugewandten Abschirmflächen (13) der Kathodenabschirmung (10) durch von der Anodenfläche (7) kommende, vom Elektronenaufprall verursachte Röntgenstrahlung (12) ausgelöst werden, am Erreichen des Glaskolbens (1) gehindert und zum Anodenzylinder (5) zurückgeführt werden.

2. Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmittel aus einem Abschirmbecher (15) mit einer Anschlußleitung bestehen, der an der Kathodcnnbschirinung (10) befestigt ist und den fieien Raum zwischen den Abschirmflädiuti (13) und dein Anodenzylinder (5) sowie tlcn AiHHlen/.ylinder (5). bis zu einer bestimmten Höhe umgibt.

3. Hochspannungs - Hochvakuum - Entladungsrohre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmbecher (15) elektrisch leitend mit der Kathodenabschirmung (10) verbunden ist.

4. Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmittel aus einem innen an dem Röhrenkolben (1) anliegenden Metallring (19) mit einer Anschlußleitung (20) bestehen.

5. Hochspannungs - Hochvakuum - Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (19) an der Kathodenabschirmung (10) befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist.

6. Hochspannungs - Hochvakuum -Entladungsröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenabschirmung (10) elektrisch leitend mit der Kathode (8) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen