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Mittelbar geheizte Kathode.
Mittelbar geheizte Kathoden finden in weitem Umfange Verwendung in Entladungsröhren verschiedener Art. In den Fig. 1 und 2 sind zwei bekannte Ausführungsformen von solchen Kathoden andeutungsweise wiedergegeben. Die elektronenemittierende Schicht 1 sitzt auf einer leitenden Unterlage 2, die ihrerseits auf einem nichtleitenden Körper 3 angebracht ist, in welchen der Heizdraht 4 eingelagert ist. Die beiden Kathoden unterscheiden sich nur durch Anordnung, Länge und Dicke des Heizfadens.
In Fig. 1 ist ein verhältnismässig dicker Heizdraht in zwei Bohrungen des Isolierkörpers 3 hin-und zu- rückgeführt. In Fig. 2 ist ein langer dünner Draht 4 wendelförmig vorgeformt und dann in vier Bohrungen des Isolierkörpers eingezogen. Es eignet sich diese Form besonders für Heizstromquellen von höherer Spannung, beispielsweise zum Anschluss an das Lichtnetz. Ein weiteres Beispiel gibt die Fig. 3 wieder.
Hier ist der wendelförmig vorgeformte Heizdraht 4 auf einen Stab aus einem Nichtleiter 3 gewickelt und aussen nochmals mit einer nichtleitenden Schicht 5 umgeben, auf welcher sich die Kathodenfläche 2 mit der emittierenden Schicht 1 befindet.
Der Verwendungsbereich solcher und ähnlicher mittelbar geheizter Kathoden ist durch eine störende Eigenschaft beschränkt, nämlich durch ihre lange Anheizzeit, verursacht durch ihre grosse Wärmeaufnahme.
Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nun die Wärmeaufnahme und damit die Anheizzeit verkleinert und gleichzeitig eine schnellere und bessere Entgasung des Isolierkörpers der Kathode erreicht. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Kathoden, deren Isolierkörper nach Massgabe ihrer Form mit einer oder vielen Bohrungen versehen sind, die nicht zur Aufnahme des Brennfadens dienen, sondern dazu, die Masse des Isolierkörpers zu verkleinern und gleiehzetig den beim Entlüften freiwerdenden Gasen einen Abzug zu gestatten. Diese Bohrungen können dort, wo es der Zwischenraum gestattet, eine grosse lichte Weite haben und müssen dort, wo der Abstand zwischen den einzelnen leitenden Elementen klein ist, eine entsprechend kleine lichte Weite haben.
Der Isolierkörper kann mit so zahlreichen Bohrungen versehen sein, dass er sozusagen nur noch ein Skelett von genügender Festigkeit bildet, das fähig ist, den Heizfaden aufzunehmen und voneinander und von der Kathodenoberfläche zu isolieren. Die in den Fig. 4-6 dargestellten Kathoden sind nach dem Gedanken der Erfindung ausgeführt und entsprechen im übrigen den Kathoden in Fig. 1-3, nur ist der Massstab in Fig. 4-6 der Deutlichkeithalber grösser gewählt als in Fig. 1-3.'
Je grösser die lichte Weite der Bohrungen und je grösser ihre Anzahl ist, um so schneller lässt sich die Kathode beim Entlüftungsverfahren entgasen. Dadurch ist aber auch die Möglichkeit gegeben, die Entgasungstemperatur herabzusetzen und damit den schädlichen Einfluss der Isoliermasse und der Restgase auf den Heizfaden.
Bekanntlich muss man zum Entgasen der Kathoden vorübergehend auf wesentlich höhere Temperaturen gehen als sie später beim Gebrauch der Kathoden benutzt werden. Je höher die Temperatur beim Entgasungsvorgang gewählt wird, um so schneller erfolgt die Entgasung, um so heftiger ist aber auch die zwischen Brennfaden, Isoliermasse und Restgasen stattfindende chemische Reaktion. Selbstverständlich schaden die chemischen Zerstörungen an dicken Heizflächen weniger als an dünnen. Kathoden nach Fig. 2 und 3 dürfen also nicht so hoch geheizt werden wie solche nach Fig. 1, zumal die am Faden liegende hohe Heizpannung auch zu Elektrolyse und Liehtbogenzündung Veranlassung geben kann.
Das führt zu unangenehmen langen Entgasungszeiten. Ganz anders verhalten sich demgegenüber die
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Kathoden gemäss vorliegender Erfindung. Selbst bei niedrigerer Entgasungstemperatur und damit herabgesetzter chemischer Reaktion ist sogar noch eine Verringerung der Entgasungszeit zu erreichen.
Die Herstellung von Isolierkörpern mit feinen Bohrungen ist einfach, insbesondere in den Fällen, wo an sich schon Bohrungen zur Aufnahme der Brennfäden benötigt werden. Der nichtleitende Stoff, z. B. Magnesia, Aluminiumoxyd, Silikate, wird mit einem Bindemittel zu einer teigigen Masse verrührt und dann durch eine Spritzdüse von geeigneter Form gespritzt. Darauf wird in einem Ofen das Bindemittel herausgebrannt und der Körper fcstgesintert. Das Herstellungsverfahren ändert sich nicht, wenn von vornherein mehr oder weniger feine Bohrungen vorgesehen werden.
Der Gedanke, die Anheizzeit von mittelbar geheizten Kathoden durch Einsparen an Masse zu verkleinern, ist an sich nicht neu, jedoch wurde nur vorgeschlagen, von der Oberfläche aus hier und da die Stücke aus dem Isolierkörper auszuschleifen (Fig. 7). Dieses Verfahren, an Masse einzusparen, hat verschiedene Nachteile. Einmal ist das Herstellungsverfahren der Isolierkörper umständlicher und teurer. Ausserdem ist beobachtet worden, dass von dem teilweise freiliegenden Brennfaden ein schwacher Elektronenstrom zur Kathodenfläche geht, der wie eine schlechte Isolation wirkt und zu Störgeräuschen Veranlassung gibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mittelbar geheizte Kathode, bei der der Heizkörper in einem einheitlichen Isolierkörper untergebracht oder um ihn gewunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper eine oder mehrere Bohrungen aufweist, die nicht zur Aufnahme des Heizkörpers oder der aktiven Schicht dienen, sondern offenbleiben und zur Herabsetzung der Wärmeaufnahme und Anheizzeit sowie zur schnelleren Entgasung dienen.