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Indirekt geheizte punktförmige Hochemissionskathode für Elektronenstrahlröhren
Beider Konstruktion und dem Betrieb von indirekt geheizten Kathoden. mit punktförmiger
Emission, beispielsweise für Braunsche Röhren, besteht eine gewisse Schwierigkeit
darin, daß die emittierende Fläche einerseits möglichst klein sein soll, andererseits
aber das Emissionsvermögen möglichst groß über die auch noch so kleine Fläche sehr
gleichmäßig verteilt sein soll. Diese Forderung .ist besonders im Hinblick auf die
Lebensdauer einer solchen Kathode schwer zu erfüllen, da sehr viel kleinere schädliche
Gasreste die Gesamtemission einer so kleinen Kathode von etwa '/2 mm2 Fläche eher
vernichten können als etwa bei Rundfunkröhren, wo die emittierende Fläche normalerweise
Zoo- bis 3oomal größer ist. Darüber hinaus werden sehr oft indifferente Gase in
die Röhre eingebracht, welche durch den Elektronenstrahl ionisiert werden und dann
infolge des sog. Trommeleffektes die aktive Schicht leicht zerstören.
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Es ist bekannt, durch die im Betriebe der Kathode aufgewendete bzw.
entstehende Wärme auf einer Elektrode, beispielsweise der Kathode, ein Metall verdampfen
zu lassen, welches die Eigenschaft besitzt, die Aktivität der Kathode dauernd auf
gleicher Höhe zu halten. Die Durchführung dieses Prinzips verursacht jedoch gewisse
konstruktive Schwierigkeiten. Die zur Verdampfung nötige Wärme muß vom Heizstrom
selbst geliefert werden. Daher ist das zu verdampfende Metall, beispielsweise Barium,
auf oder in der Kathode anzubringen. Hierbei sind jedoch bestimmte Bedingungen zu
beachten: Es muß die Emissionsfläche gleichmäßig bedeckt werden; es muß weiter verhindert
werden, daß sich nicht Metalldampf auf andere Teile niederschlägt, so daß auch andere
auf genügender Temperatur befindliche Teile der Kathode emittierend werden, da sonst
nicht mehr eine punktförmige Elektronenquelle, wie sie für viele Zwecke notwendig
ist, vorhanden ist. Bei Braunschen Röhren beispielsweise muß man auch verhindern,
daß der erzeugte Metalldampf innerhalb der Röhre, vorzugsweise in der Nähe der Kathode,
einen Metallspiegel schafft, der die elektrostatischen Verhältnisse im Entladungsraum
oder etwa gar im Ablenkraum verändert.
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Man erhält eine diesen Anforderungen entsprechende Kathode, wenn man
gemäß der Erfindung die Emissionsschicht, welcher während des Betriebes ständig
aktivierendes Metall in Dampfform zugeführt wird, in der Bohrung eines Metallbehälters,
diese völlig ausfüllend, z. B. auf einer durchbrochenen Fläche anordnet und den
Vorrat des zur Aktivierung
der Emissionsschicht dienenden Metalles
in einem hinter dieser Bohrung befindlichen Hohlraum der Kathode vorsieht.
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Es sind zwar Kathoden punktförmigen Onerschnitts bekanntgeworden,
bei deneneine Aktivierung periodisch vorgenommen werden kann, jedoch sind hierbei
keine Maßnahmen vorgesehen, mit deren Hilfe es möglich wäre, die Aktivierung der
Kathode auf eine engbegren.zte Fläche zu beschränken. Ebenso sind bereits Kathoden
beschrieben, die in ihrem Innern einen Vorrat des aktiven Metalls enthalten. Bei
diesen Kathoden handelt es sich indessen nicht um eine Emissionsschicht von engbegrenzter
Fläche, sondern es kommt lediglich darauf an, in bekannter Weise das aktive Metall
an der Oberfläche der Kathode wieder zu ergänzen.
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In den Fig. i bis 3 sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
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In der Fig. i wird eine Barium erzeugende Pille i im Innern eines
Metdllrohres 2 angeordnet, welches bei 3 verschlossen ist und auf der anderen Seite
einen Rost .4. trägt, auf dem die aktive Masse 5 niedergeschlagen ist. Das Rohr
2 befindet sich in einem keramischen Isolierkörper 6, welcher von dem Heizelement;
umgeben ist. 7 ist von einer Abschirmung 8 umgeben; welche eine Beeinflussung des
Elektronenstrahles durch das statische oder magnetische Feld verhindert. Die Abschirmung
8 besitzt bei g eine kreisförmige Öffnung, durch welche der Elektronenstrahl io
austreten kann. Die Zuleitung zu dein Heizkörper 7 erfolgt beispielsweise durch
die Elektrodenzuführungen i i und 12.
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Bei der in der Fig. ä dargestellten Ausführungsform befindet sich
der Heizkörper 13 mit den. beiden Zuleitungen 14 und 15 im Innern eines keramischen
Rohres 16, welchQs an seiner einen Stirnfläche eine Kappe 17 trägt mit einer Elektronenaustrittsöffnung
18. Bei ig ist die sieb- oder gitterartige Trägerfläche für die Kathode angeordnet.
Das Rohr 16 ist an seinem in Entladungsrichtung liegenden Ende mit dem zu verdampfenden
Barium 2o bedeckt. Das verdampfende Metall tritt durch den Träger ig und gelangt
auf diese Weise auf den Träger ig, wo es zur Emissionsförderung dient. Das Heizelement
13 ist in einer an sich bekannten Ausführungsform vorgesehen. Zur Verhinderung von
Kurzschlüssen zwischen Heizelement und Emissionsmasse ist eine metallische Abschirinung
2i vorgesehen und das Heizelement 13 in bekannter Weise, beispielsweise durch Aluminiumoxydaufstrich,
isoliert.
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In der Fig. 3 ist eine Anordnung beschrieben, bei der als Heizelement
ein Widerstandsmaterial benutzt wird, dessen Widerstandswerte mit steigender Erwärmung
abnehmen und im folgenden kurz als Heißleiter bezeichnet werden sollen. Dieser Heißleiter
hat den Zweck, neben bestimmten ökonomischen und bautechnischen Vorteilen vor allen
Dingen eine an seiner Stirnseite vollkommen gleichmäßig erhitzte Fläche zu bieten.
Der Heißleiter 22 trägt an seinem einen Ende eine Stromzuführung 23, die eine Vertiefung
besitzt. In dieser Vertiefung ist das verdampfende . Metall 24 untergebracht. Die
Vertiefung selbst ist von einem Rost bedeckt, welcher als Unterlage für den Emissionsstoff
dient. Der metallische Zylinder 26 dient zur elektrischen und magnetischen Abschirmung.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Ausführungsformen
dadurch, daß sie mit einem Minimum an Material auskommt, so daß die Anh.eizzeit
nur einen Bruchteil von derjenigen der bisher üblichen Konstruktionen beträgt.
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Es kann zweckmäßig sein, auf die Sieb-oder rostförmigen Teile 4 bzw.
ig bzw. 25 einen Emissionskörper, beispielsweise in Form von Bariumoxyd, aufzubringen,
dessen Aktivität durch den erzeugten Metalldampf fortlaufend aufrechterhalten bleibt.
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Es hat sich weiter als günstig gezeigt, das verdampfende Metall nicht
in Form eine kompakten Stückes zu verwenden, da erfahrungsgemäß diese kompakten
Stücke sehr plötzlich und schnell verdampfen, sondern das Metall in einen porösen
Körper einzulagern. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß keramische Stücke, deren
Poren mit dein zu verdampfenden Metall gefüllt sind, dieses sehr viel langsamer
und gleichmäßiger abgeben als kompakte Metallstücke. Einen ähnlichen Effekt weisen
auch die Rückstände von Reaktionsgemischen auf, mit deren Hilfe elektronenaktive
Metalle in die Röhre eingebracht werden.
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Kathoden der vorbeschriebenen Art können in allen Entladungsgefäßen
Verwendung finden, in denen es darauf ankommt, eine möglichst punktförmige Emissionsquelle
zu besitzen, vorzugsweise geeignet sind die Kathoden jedoch zur Verwendung in Braunschen
Röhren, ivie sie für Meß- und Fernsehzwecke Anwendung finden.