DE821090C - Hochvakuum-Entladungsroehre - Google Patents

Description

• Hochvakuum-Entladungsröhre Die Oxydkathode hat in der Röhrentechnik eine außerordentlich weite Verbreitung gefunden. Allerdings ist ihre Anwendung auf Röhren beschränkt geblieben, bei welchen keine allzu hohen Spannungen zwischen Anode und Kathode auftreten. Bei Betriebsspannungen in der Gegend von rooo V und darüber hat man die Erfahrung gemacht, daß die Lebensdauer der Oxydkathode für viele Zwecke nicht mehr ausreicht. Außerdem tritt wegen der bei hoch belasteten Röhren frei werdenden Wärmemengen die Gefahr in erhöhtem Maße auf, daß das Gitter eine so hohe Temperatur annimmt, daß es selbst emittiert. Die Emissionsfähigkeit des Gitters kommt dabei durch Kathodenmaterial zustande, welches von der Kathode nach dem Gitter überdampft. Es gelingt nun, die hohe Emissionsfähigkeit von Oxydkathoden auch bei Hochvakuum-Entladungsgefäßen für hohe Betriebsspannungen (rooo V und darüber) auszunutzen und damit Röhren hoher Leistung bei kleinen Abmessungen und großer Lebensdauer zu schaffen, wenn man nach der Erfindung zwischen Anode und Kathode ein Gitter einfügt, das im wesentlichen aus flachen Stäben oder Bändern aufgebaut ist, deren Schmalseiten der Kathode zugewandt sind.
• Der Querschnitt der Gitterstäbe kann ohne unzulässige Vergrößerung der elektronenabfangenden Oberfläche so weit gesteigert werden, daß von allen Punkten des Gitters die Wärme nach außen genügend abgeführt werden kann, um Gitteremissionen zu unterdrücken. Die hohe Wärmeleitfähigkeit mit der Schmalseite senkrecht zur Kathodenoberfläche stehender Gitterstege kann natürlich nur dann ausgenutzt werden, wenn sie entweder selbst mit außerhalb des Entladungsraumes stehenden Kühlkörpern in Verbindung stehen oder wenn andere gut wärmeleitende Verbindungen zwischen den Gitterstegen und außenliegenden Kühlkörpern etwa in Gestalt von Haltestreben geschaffen werden. Die Benutzung mit .der Schmalseite senkrecht zur Kathodenoberfläche stehender Gitterstege gibt im Zusammenhang mit der Oxydkathode ferner die Möglichkeit, den Durchgriff der Anode ohne Anwendung dünner Gitterdrähte und ohne übermäßige Verringerung der Gitteröffnungen so weit zu verkleinern, daß das elektrische Feld vor der Kathode betriebsmäßig nicht so hohe Werte erreicht, daß durch die elektrostatischen Kräfte die Emissionsschicht abgerissen wird.
• Im Sinne der Erfindung liegt es ferner, eine Kathodenbauform zu verwenden, die von sich aus schon keine oder wenig Neigung zum Abspalten von Emissionsstoffpartikeln besitzt. Oxydkathoden, welche diese Eigenschaft aufweisen, erhält man beispielsweise dann, wenn man einen Emissionsstoffvorrat gegenüber der Anode mit einer Schicht bedeckt, die aus dicht benachbarten Metallbändern oder -drähten besteht. Durch die zwischen den Bändern oder Drähten verbleibenden Zwischenräume dringt dauernd genügend Emissionsstoff nach außen, um den durch Verdampfung entstehenden Verlust auszugleichen. Ob bei derartigen Kathoden die Oberfläche der den Emissionsstoffvorrat bedeckenden Schicht in geringen Mengen Erdalkalimetalloxyd trägt oder das für die Emission verantwortliche Erdalkalimetall an Oxydschichten der Deckdrähte oder -bänder absorbiert ist, ist im einzelnen noch nicht geklärt. Wesentlich scheint jedoch zu sein, daß in dem Emissionsstoffvorrat Reduktionsvorgänge stattfinden, welche metallisches Erdalkali frei machen, sei es, daß es sich dabei um eine thermische, eine elektrolytische Zersetzung oder um die Reduktion durch mit der Oxydschicht in Berührung stehende Metalle, wie Nickel, oder durch die Zersetzung von Carbonaten entstehende Kohlenstoffreste handelt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Figuren dargestellt. In Fig. i ist mit i eine indirekt beheizte Glühkathode bezeichnet, welche aus dem den Heizkörper enthaltenden Keramikteil 2 besteht. Dieser Keramikteil kann an seiner Oberfläche eine Äquipotentialfläche 3 etwa in Gestalt eines besonderen Nickelzylinders oder in Form einer durch Spritzen, Elektrolyse o. dgl. hergestellten Oberflächenschicht tragen. Darüber liegt der Emissionsstoffvorrat 4, beispielsweise eine ErdalkalimetallpasteüblicherZusammensetzung. Dieser Emissionsstoffvorrat ist mit der aus einem Wickeldraht bestehenden Schicht 5 bedeckt. Als Wickeldraht kommt beispielsweise ein Molybdän-, Tantal-oder Wolframdraht in Betracht. Auf den Emissionsvorgang einer solchen Kathode wurde weiter oben schon näher eingegangen. Der Kathode ist nach der Erfindung das aus mit der Schmalseite im wesentlichen senkrecht zur Kathodenoberfläche stehenden Bändern oder Stegen zusammengesetzte Gitter 6 vorgelagert. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. i besteht dieses Gitter aus einer Vielzahl ringförmiger Scheiben,, die auf mehreren Tragbolzen 7 aufgereiht sind. Sie stehen mit diesen Bolzen in möglichst guter wärmeleitender Verbindung, die gegebenenfalls durch Hartlötung verbessert sein kann. Außen werden an den Bolzen 7 in an sich bekannter Weise Kühlkörper, beispielsweise Kühlfahnen, befestigt. 8 ist die zylindrische Anode, z. B. aus Kupfer, die in bekannter Weise außen mit Luft, Wasser oder einem anderen Mittel gekühlt sein kann. Es empfiehlt sich, die Abmessungen der Gitterstege 6 so zu wählen, daß die Breite mehr als das Dreifache der Dicke beträgt und der Abstand zwischen zwei Stegen nicht größer als die Breite ist. Je nach der Höhe der Betriebsspannung wird man dabei das Verhältnis von Breite zur Dicke noch vergrößern und die Stege enger aneinander rücken müssen, um das Feld vor der Kathode genügend klein zu halten. Um die Erwärmung des Gitters zu vermindern, kann man in bekannter Weise die der Kathode zugewandten Teile . der Gitterkonstruktion polieren und die Wärmeabstrahlung an der dem Gitter abgewandten Fläche durch Aufrauhen oder Schwärzen vergrößern. Für Röhren größerer Leistung kann man gegenüber den in der Figur etwa dargestellten Verhältnissen die Kathodenlänge vergrößern oder die Kathode aus mehreren Teilkathoden der in der Fig. i dargestellten Art zusammenbauen.
• In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Röhre nach der Erfindung dargestellt. Die der Fig. i entsprechenden Teile tragen die gleichen Bezugzeichen. Das Gitter besteht hier aus sich in der Längsrichtung der Kathode erstreckenden Streben, die in dem rohrförmigen Kühlkörper 9 enden. Ein solches Gitter kann man aus einem Rohr, beispielsweise aus Kupfer, herstellen, das in seiner Längsrichtung geschlitzt wird und bei dem die so gebildeten Stege durch Schränken so gestellt werden, daß ihre Schmalseiten im wesentlichen senkrecht zur Kathodenoberfläche stehen. Man erhält auf diese Weise eine besonders gute Wärmeableitung vom Gitter zu dem außerhalb des Kathodenraumes liegenden Kühlkörper.
• Die Kühlung des der Kathode benachbarten Gitters kann im Bedarfsfall noch dadurch verbessert werden, daß man die Träger der eigentlichen Gitterstege oder die Gitterstege selbst hohl ausbildet und ein Kühlmittel, wie Wasser, öl, Quecksilber oder Luft, hindurchleitet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochvakuum-Entladungsröhre für Betriebsspannungen von iooo V und darüber, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrom von einer Oxydkathode geliefert wird, deren der Anode gegenüberstehenden Flächen ein Gitter vorgelagert ist, das im wesentlichen aus bandförmigen Teilen (ringförmigen Scheiben, Stegen) aufgebaut ist, deren Schmalseiten der Kathodenoberfläche zugewandt sind.
2. 2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kathode benachbare Gitter aus einem Xfetall hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Kupfer, aufgebaut ist und mit außerhalb des Entladungsraumes liegenden Kühlkörpern in gut wärmeleitender Verbindung steht.
3. 3. Entladungsröhie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Gitter aus ringförmigen Scheiben aufgebaut ist, die von mehreren gut wärmeleitfähigen Stäben getragen werden.
4. 4. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB das Verhältnis der Breite zur Dicke der Gitterstege mehr als drei beträgt. -
5. 5. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB der Abstand der Gitterstege höchstens gleich der Breite der Gitterstege ist.
6. 6. Entladungsröhre nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch, gekennzeichnet, daB die Kathode aus einem indirekt beheizten Heizkörper besteht, der gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Äquipotentialschicht einen Oxydbelag trägt, um den ein Mantel aus dicht benachbarten Drähten oder Bändern gelegt ist.