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IIopleistuiissglühkathodMu'öhre.
Bei Hoehleistungsröhren mit Glühkathoden, z. B. Ventilröhren und Senderöhren, die Leistungen von vielen (bis zu Hunderten) Kilowatt bewältigen sollen, werden die Glühkathode nicht direkt durch elektrischen Strom, sondern indirekt durch Wärmestrahlung, Elektronenstrahlung oder durch Wärmeund Elektronenstrahlung gemeinsam geheizt. Bei solchen Röhren ist die Kathode gewöhnlich rohrförmig ausgebildet und in der Achse des Rohres ist ein Glühfaden bzw. eine Hilfskathode angeordnet. Bei Beheizung durch Wärmestrahlung wird die notwendige Wärme durch Strahlung von dem Glühfaden auf die rohrförmige Glühkathode übertragen. Zweckmässiger ist es, die Erhitzung durch Elektronenbestrahlung vorzunehmen.
Zwischen Hilfskathode und Kathodenrohr wird hiebei eine Spannung angelegt, so dass von der Hilfskathode Elektronenstrahlen ausgehen, die mit entsprechender Geschwindigkeit auf die Innenwand des Kathodenrohrs aufprallen und dieses erhitzen. In der Praxis wird meist die Erhitzung der Kathode durch Elektronenbestrahlung und gleichzeitig durch Wärmebestrahlung erfolgen, da durch die Anordnung der Hilfskathode im Innern des Rohres selbstverständlich eine erhebliche Bestrahlung des Rohres stattfindet.
Infolge Wärmeableitung sowie durch die Teile der Halterung kommen die Enden des Kathodenrohres jedoch nicht auf so hohe Temperaturen wie der Metallteil. Das hat den Nachteil, dass nicht die ganze Kathode gleichmässig emittiert, vielmehr werden einzelne Teile der Kathode besonders stark, andere Teile wieder schwächer emittieren. Um die nötige Emission und damit die nötige Röhrenleistung zu erhalten, ist es notwendig, die Kathode sehr stark zu erhitzen, so dass wenigstens einige Teile der Kathode eine so hohe Temperatur erhalten, dass sie die erforderliche Gesamtemission abgeben. Naturgemäss tritt an diesen Stellen eine Überbeanspruchung des Kathodenmaterials ein, was eine schnelle Verdampfung zur Folge hat, so dass die Lebensdauer derartiger Röhren ziemlich gering ist.
Man hat nun versucht, durch besondere Bauart eines Gitters, das zwischen Hilfskathode und dem als Anode dienenden Kathodenrohr angeordnet wird, eine gleichmässige Erhitzung des Rohres über die ganze Länge zu erzielen. Das lässt sich zwar erreichen, aber die Anordnung ist dann ziemlich verwickelt und eine einfachere Lösung der genannten Aufgabe bleibt dennoch erwünscht.
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umgeben werden. Ein Strahlungssehutzsehirm besteht aus einem die Wärmestrahlen reflektierenden Material und darf mit dem Wärmestrahler nicht durch ein wärmeleitendes Medium verbunden sein. Der Strahlungsschutzschirm ist so anzuordnen, dass seine Oberfläche im wesentlichen gleichlaufend ist mit der Oberfläche des Wärmestrahlers und diesen zweckmässig umschliesst.
Strahlungsschutzsehirme werden vorzugsweise aus Metall, wie Tantal, Wolfram, Niob od. dgl., hergestellt und erhalten die Form von mehreren konzentrisch ineinandersteckenden zylindrischen Ringen verschiedenen Durchmessers und zweckmässig mit zunehmendem Durchmesser abnehmender Höhe.
Abschirmungen bei Entladungsgefässen anzuwenden, ist bekannt. Diese Schirme haben meist die Aufgabe, elektrostatisch zu wirken oder aber Elektronen oder Ionen abzuschirmen. In thermischer
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Teilen hoher Temperatur in Verbindung stehen. Keinesfalls dienen sie aber als Strahlungsschutzsehirme, d. h. zur Wärmeisolation und damit zur Temperaturerhöhung.
In der beigefügten Zeichnung ist dies schematisch unter Fortlassung der hier nicht in Betracht kommenden Teile der Röhre dargestellt. 1 bedeutet die rohrförmige Glühkathode, die durch eine in ihrer Achse ausgespannte Hufsglühkathode unter dem Einfluss einer Hilfsspannung mittels aufprallender Elektronen beheizt wird. Das Rohr 1 wird an den beiden Enden von Halterungsteilen, den Blechen 5, getragen, die naturgemäss einen Teil der Wärme des Rohres ableiten. Die Enden werden daher, wenn nicht noch besondere Vorkehrungen getroffen werden, kühler als der Mittelteil des Rohres 1, der einen Teil der entwickelten Wärmemengen nur durch Strahlung abgibt. Gemäss der Erfindung werden die beiden Enden mit Strahlungszylindern 2, 3, 4 umgeben, die in der Figur auf der einen Seite geschnitten, auf der andern voll dargestellt sind.
Die Befestigung der Zylinder kann durch Zusammennieten mittels der Niete 6 unter Einfügung von wärmeisolierenden Distanzstücken ? erfolgen. Diese sind in geringer Zahl (3 oder 4) am Umfang verteilt und haben kleinen Querschnitt, so dass keine merkliche Wärmeableitung eintritt. Die Zylinder werden zur besseren Wärmerichtstrahlung zweckmässig poliert. Unter Umständen ist es vorteilhaft, die Höhe der verschiedenen Strahlungsschutzschirme abzustufen.
Die Verwendung von Strahlungsschutzschirmen gemäss der Erfindung bedingt, wie schon gesagt, eine Erhöhung der Temperatur an den an den Schutzschirmen umgebenen Enden und damit auch an den diesen Enden benachbarten Teilen des Kathodenrohres. Wird die Temperatur an diesen Teilen des Kathodenrohres jedoch höher, so ist es nicht mehr erforderlich, die Kathode so stark zu heizen, dass nur ein kleiner Teil der Kathodenoberfläche die wirksame Elektronenemission bewirkt, vielmehr tritt ein
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der Elektronenemission ist.
Ähnliche Überlegungen gelten auch für den im Inneren des Kathodenrohres angebrachten Heizbzw. Glühdraht, dessen Temperaturverlauf in grossen Zügen dem Temperaturverlauf im Kathodenrohr
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der Erfindung sorgt auch hier, wenn auch nur mittelbar, für einen gleichmässigeren Temperaturverlauf.
Als Material für die Kathodenrohre derartiger Hoehleistungsröhren verwendet man zweckmässig Niob oder eine Legierung von Niob mit andern Metallen, z. B. Tantal oder Wolfram. Dieses Material lässt sich gut entgasen, zeichnet sich aber gegenüber von Tantal oder Wolfram durch hohen Verdampfungpunkt im Vakuum und vor allem durch grosses Emissionsvermögen aus. Der Gewinn, der durch die Verwendung von Niob oder Nioblegierungen erzielt wird, ist gerade bei den Hochleistungsröhren erheblich.
Eine weitere Steigerung der bisher erzielten Röhrenleistungen wäre bei Verwendung der üblichen Baustoffe nur mit grossem Aufwande möglich.
Die Verwendung von Niobiumlegierungen als Kathodenmaterial für normale Verstärker-und Senderöhren ist an sich bekannt. Doch haben sich solche Kathoden in der Praxis nicht eingeführt, da ihre mechanische Festigkeit verhältnismässig gering ist. Infolge von Rekristallisationserscheinungen tritt ein frühzeitiges Zerreissen des Fadens ein. Bei Entladungsröhren, deren Kathoden durch Elektronenbombardement geheizt werden, liegen die Verhältnisse bei der Verwendung von Niobium bzw. Niobiumlegierungen jedoch wesentlich anders. Dadurch, dass man Niobium bzw. eine Niobiumlegierung in Blechoder Rohrform verwendet, ist die mechanische Beanspruchung geringer.
Ein Rohr aus Niobium bzw. eine Niobiumlegierung bildet einen festen Körper, der, selbst wenn er im Material spröde sein sollte, oder es während des Betriebes wird, nicht so leicht entzweigeht, wie ein einfacher Draht.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Hochleistungsentladungsröhre mit rohrförmiger, von innen her durch Wärme-und Elektronenstrahlung geheizter Glühkathode, gekennzeichnet durch an den Enden der Glühkathode derart angeordnete Strahlungschutzsehirme, dass die durch Strahlung bedingten Wärmeverluste der Kathodenenden verringert werden und so die Kathode über die ganze Länge gleichmässig erhitzt wird.