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Elektronenröhren und Verfahren zu ihrer Herstellung.
In der drahtlosen Telegraphie und Telephonie verwendete, zur Ausstrahlung grosser Leistungen geeignete Elektronenröhren, sogenannte Senderöhren, sind heutzutage mit solchen Elektronen emittierenden
Kathoden versehen, welche die Elektronenemission reiner Metalle, z. B. Wolfram, verwerten. In seltenen Fällen. z. B. bei Röhren mit kleinerer Leistung, bestehen die Kathoden aus einem Metallkern und aus einer nach bekannten Verfahren aufgetragenen Schicht ans Erdalkalioxyden oder Oxyde enthaltenden Verbindungen der Erdalkalien.
Kathoden aus Wolfram sind gut bearbeitbar, in Drahtform verwendbar, besitzen eine vorzügliche Festigkeit und haben auch eine lange Lebensdauer, wenn sie nicht überheizt werden. Ein Nachteil der Wolframkathoden ist ihre kleine spezifische Emission, derzufolge man grosse Drahtflächen in der Elektronenröhre unterbringen und hohe Anodenspannungen aufrechterhalten muss.
Die spezifische Emission der auf den Kerndraht aufgetragenen Erdalkalimetallverbindungen ist zwar das Vielfache des Wolframmetalls, aber in Röhren grösserer Leistung (über 500 Watt) bereitet ihre Anwendung verschiedene Schwierigkeiten. Diese sind : Abfall und Ungleichmässigkeit des Überzuges und demzufolge eine Schwankung der Lebensdauer der Röhren und die Beschwerlichkeit der Herstellung.
Das vollkommenste Verfahren zur Verfertigung von Oxydkathoden ist, bei dem gegenwärtigen Stand der Technik. das sogenannte Metalldampfverfahren.
Der Vorgang der Herstellung nach diesem Verfahren ist folgender :
Auf einem geeigneten Metallkern wird der Dampf eines Erdalkalimetalls, z. B. Barium, niedergeschlagen und das kondensierte Bariummetall mit Hilfe trockener Luft oder sauerstoffhaltiger Gase oxydiert.
Bei einer andern Ausführungsart der Oxydierung wird der Kerndraht in irgendeiner Weise zu einer Sauerstoff quelle verwandelt und die Oxydierung mit Hilfe einer sich im Innern oder auf der Oberfläche des Drahtes untergebrachten Sauerstoffquelle ausgeführt.
Die praktische Ausbildung einer solchen Sauerstoffquelle wurde zum erstenmal von Kingdon im Jahre 1924 veröffentlicht ; nach ihm wird Cäsiumdampf auf einen oxydierten Wolframdraht niedergeschlagen.
Eine Ausführungsart der Oxydierung ist in der britischen Patentschrift 209730 beschrieben, bei welcher die Sauerstoff quelle folgendermassen ausgebildet wird :
Der Metallkern wird mit einem Metall überzogen, das sich mit Erdalkalimetallen legiert und die entstandene Legierung wird nachträglich oxydiert.
Eine weitere, praktisch verwendbare Ausführungsart ist in der österr. Patentsehrift Nr. 119779 beschrieben. Nach dieser wird die Kathode mit solchen Verbindungen oder deren Lösungen, die nach ihrer Erhitzung Wolframoxyd ergeben, überzogen.
Obige Verfahren brachten die Technik der Empfangsröhren auf ein hohes Niveau und mit ihrer Hilfe gelang es, Röhren mit einer Emission von 120 bis 130 mA/Watt und einer guten Lebensdauer herzustellen.
Die nach obigem Verfahren hergestellten Röhren sind viel gleichmässiger als Röhren mit nach anderem Verfahren hergestellten Oxydkathoden ; sie erreichen beinahe die Gleichmässigkeit der Röhren mit Reinmetallkathoden.
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Bis jetzt. konnte man aber bei Röhren mit grösserer Leistung mit Metalldampf aktivierte Kathoden nicht verwenden, da der zu der Aktivierung der Kathode verwendete aktive Stoff notwendigerweise in der Nähe der Kathode untergebracht werden muss. Aus Fabrikationsgründen wird der Aktivierungstoff auf die Anode oder auf einem der Gitter aufgetragen.
Diese Elektroden erhitzen sich bei Röhren grösserer Leistung in solchem Masse. dass die zur Aktivierung verwendeten Stoffe (wie Bariummetall, ein Reaktionsgemisch, das in der Hitze metallischem Barium frei macht, oder zersetzliche Bariumverbindungen) Metalldampf entwickeln. der sich in der Stromführung beteiligt. Demzufolge arbeitet die Röhre nicht mehr mit einer reinen Elektronenentladung, sondern weist Erscheinungen der lonenröhren auf ; die Entladung kann sogar in eine Bogenentladung übergehen, die eine sofortige Vernichtung der Röhre zur Folge hat.
Es sind schon Elektronenröhren bekannt geworden, bei denen die zur Beseitigung der Gasreste dienenden Stoffe auf besondere Träger angebracht sind. Diese Trager dienen aber bloss zur Halteruns der zu verdampfenden Materialien und sind auf einer der Elektroden befestigt oder freistehend in der Röhre montiert : sie besitzen in keinem Falle eine besondere Stromzuleitung und sind dementsprechend zur
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dass der Elektronenstrom den Aktivierungsstoff tragenden Träger nicht berührt und dass die Erwärmung des Trägers nur durch Wärmestrahlung der benachbarten erhitzten Körper erfolgt. Diese Erwärmung
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Weise verhindert werden.
Der Erfindung gemäss geht der Aktivierungsvorgang ohne Störung vor sich, obwohl der den Aktivierungsstoff tragende Träger respektive seine Oberfläche mit den während des Betriebes mit hoher Spannung versehenen Elektroden in keiner leitenden Verbindung steht. Der aktivierende Stoff wird auf die Kathode in üblicher Weise aufgetragen, nämlich durch Erhitzung mit hochfreqwuenten Strömen und der dadurch bewirkten Verdampfung. Die Aktivierung (Formierung) der Kathode ist bekanntermassen nur dann beendigt, wenn die Kathode eine Zeitlang als Glühkathode einer Dampfentladung. z.
B.
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von Metall-oder Bariumionen entstehen, welche auf Einwirkung des zwischen der Anode und Kathode sich befindenden elektrischen Raumes sich mit grosser Geschwindigkeit gegen die Kathodenoberiläche
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dass an den den Aktivierungsstoff tragenden und mit den Elektroden in keiner leitenden Verbindung stehenden Träger mit Hilfe einer durch das Glasfussehen durchgehender besonderer Zuführung während des Formierens der Röhre eine Spannung gelegt wird, welche hinreichend hoch ist, um den Träger mit Hilfe einer Elektronenentladung so weit zu erhitzen, dass die vorerwähnte Verdampfung und demzufolge die Ionentladung zustande kommt.
Dieser Formierungsprozess wird zweckmässig mit der Entgasung der Elektroden verbunden, wobei der Träger des aktivierenden Stoffes auf demselben Potential ist. w ie die zu entgasenden Elektroden, z. B. die Anode.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektronenröhre mit durch Metalldampfverfahren hergestellten Kathoden, gekennzeichnet durch einen oder mehrere mit den Elektroden in keiner elektrischen Verbindung stehende, zur Aufnahme der Aktivienmgsstoffe für die Kathode bestimmte und mit einer Stromzuleitung versehene Träger.