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Es ist bekannt, gas- oder dampfgefüllte steuerbare elektrische Entladungsgefässe zu bauen, bei denen infolge der auftretenden Ionisierung verhältnismässig grössere Leistungen bei niedriger Spannung umgesetzt werden können als in Hochvakuumgefässen. Bisher ist es jedoch nur geglückt, Röhren für eine Leistung von einigen Hundert Watt herzustellen, da die Schwierigkeit auftrat, die Elektroden während des Betriebes dauerhaft in konstantem Abstand voneinander zu erhalten. Im Gegensatz zu Vakuumgefässen, bei denen man die Elektrodenanordnung und den Elektrodenabstand lediglich nach den gewünschten Durchgriffsverhältnissen bemisst, ist bei gasgefüllten Röhren der zulässige maximale Elektrodenabstand durch den Druck und die Art des Füllgases oder Dampfes bedingt.
Bei den üblichen
Röhren liegen diese Abstände zwischen 1/2-2 mini. Man hat nun die Beobachtung gemacht, dass es sehr schwierig ist, wirklich dauerhaft derartige Abstände bei Elektrodenoberflächen über etwa 20 em2 zu wahren. Infolge der unvermeidlichen Wärmeausdehnung besteht die Gefahr, dass sich Teile der Elektroden so stark nähern, dass innere Kurzschlüsse auftreten, während wieder andere Teile voneinander so grossen Abstand bekommen können, dass unerwünschte Entladungsdurchbrüche auftreten.
Gemäss der Erfindung werden grossflächige Elektrodensysteme, die aus einer, Mehrzahl von elektrisch verschiedenen Elektroden, z. B. Steuergitter und Verstärkeranoden, bestehen, durch Aufeinanderreihung einer Mehrzahl von in sich selbständigen starren Teilsystemen auf einer gemeinsamen Halterung gebildet.
Das grossflächige Elektrodensystem wird also in eine Anzahl von Teilsystemen aufgeteilt, deren jedes einen Bruchteil der Gesamtfläche besitzt und in sich geschlossen ist. Ein Teilsystem besteht z. B. aus einer Anode und einer Gitterelektrode, welche beide auf einem gemeinsamen Isolierkörper befestigt sind. Durch Aneinanderreihen einer Anzahl solcher Teilsysteme, deren entsprechende Elektroden parallel geschaltet sind, entsteht ein Gesamtsystem, welches einem nicht unterteilten elektrisch äquivalent ist, in konstruktiver Hinsicht aber den Vorteil besitzt, dass die durch die Erwärmung bewirkte Durchbiegung der Elektrodenteile infolge der geringen Fläche der Einzelsysteme bedeutend kleiner wird.
In den Fig. 1-10 sind Beispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt eine Entladungsröhre, bei der das Elektrodensystem aus drei Einzelsystemen gebildet ist. In den Quetschfuss 1 des Entladungsgefässes 2 sind drei Zuleitungen, u. zw. die Zuleitung J für die Anode, 4 für das Emissionsgitter und 5 für das Steuergitter eingeschmolzen. Die Zuleitungsund Haltedrähte 6 und 7 dienen gleichzeitig als Halterung für die Einzelsysteme 8, 9 und 10. Als Elektronenquelle dient beispielsweise eine Glühkathode 11, welche von der entgegengesetzten Seite in das Entladungsgefäss eingeführt ist.
Ein Teilsystem ist in der Fig. 2 gezeichnet. Es besteht aus einem keramischen Rahmen, der wiederum aus zwei Teilen 12 und 1. 1 zusammengesetzt ist, die durch Querstücke 14 und 1. 5 in dem gewünschten Abstand gehalten werden. Der so gebildete Rahmen kann natürlich auch anders hergestellt sein ; er kann beispielsweise aus zwei Winkeln oder aber sogar nur aus einem Stück bestehen. Die Teile 12 und 13 sind in der Längsrichtung durchbohrt, so dass durch sie die Elektrodenhaltedrähte 6 und 7 hindurchgehen können, wie es auch aus der Fig. 3 deutlich ersichtlich ist. Der Rahmen dient
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als Träger für die Elektroden, u. zw. ist bei dem beschriebenen Beispiel eine zentrale Anode 16 vor- gesehen, vor der beiderseits ein Steuergitter 11 liegt.
Dieses Gitter kann beispielsweise als Wickel- gitter ausgebildet sein. Um den Rahmen herum kann ein weiteres Gitter 18 gewickelt sein, welches das Emissionsgitter darstellt. Die Zuleitung 20 zu der Anode 16 wird zweckmässig durch eine Bohrung im Innern eines der Seitenteile hindurchgeführt und mündet in die Längsbohrung 19. Bei Aufschieben des so gebildeten Einzelsystems auf die Haltedrähte 6 und 7 kommt diese Zuführung 20 mit dem Halte- draht 7 in Kontakt ; sie kann überdies noch verschweisst werden. In ähnlicher Weise ist ein Ansehluss- draht 21 für das Steuergitter 1'1 vorgesehen, der gleichzeitig die Einzelwindungen des Steuergitters kurzschliesst.
Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Verbindungsstelle zwischen der Zuleitung 20 bzw. 21 mit den Haltedrähten 7 bzw. 6 durch das nächstfolgende System abgedeckt wird. Die Zuleitung des obersten Einzelsystems wird zweckmässig durch Isoliermaterial 22 abgedeckt (Fig. 1). Ebenso empfiehlt es sich, Abdeckungen 2. 3 und 24 aus Isoliermaterial anzubringen, um die freien Teile 6 und 7 der Haltedrähte gegen Entladungsansatz zu schützen. Es kann weiter nötig sein, sonstige leitende
Teile mit isolierenden Abschirmungen zu versehen, z. B. die Kanten der Elektrodensysteme, etwa die nicht durch das Emissionsgitter 8 abgeschirmten auf den Querbalken 14, 15 freiliegenden Windungs- stücke des Steuergitters 17, z. B. die Stellen 25 (Fig. l und 2).
Man kann, um grössere Leistungen zu erzielen, auch eine Anordnung wählen, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, wobei zwei Anordnungen nach Fig. 1-3 nebeneinander gesetzt sind. Die Zahl der ver- wendeten Einzelsysteme ist beliebig und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck und der gewünschten Leistung.
Während bei den vorstehend beschriebenen Konstruktionen die Elektroden als rahmen-oder kastenförmige Gebilde ausgebildet waren, werden bei den Anordnungen nach den Fig. 5-10 die Elektroden zylindrisch ausgebildet, u. zw. ist die Konstruktion bei den Fig. 5-7 derart, dass sich die Anoden innen befinden, während die übrigen Elektroden die Anode umgeben. Bei den Fig. 8-10 liegt die
Anode aussen und die übrigen Elektroden sind im Innern angeordnet.
In der Fig. 5 ist mit 26 das Entladungsgefäss bezeichnet. In dieses Entladungsgefäss ragt ein Quetsehfuss 27, welcher eine indirekt geheizte Kathode 28 mit einem Strahlungsschirm 29 trägt. Der
Glimmerteller 30 hält Wärmestrahlung vom Fuss fern.
Das Elektrodensystem ist von oben in die Röhre eingeführt, u. zw. ist die Anode 31 an der
Stelle. 32 ringförmig mit der Glaseinstülpung 33 verschmolzen. Die topfartige Anode kann zweckmässigerweise innen ein Rohr 34 tragen, welches Löcher 35 besitzt, durch die ein Kühlmittelstrom, beispielsweise Pressluft, in der Pfeilrichtung hindurchtreten kann. Die Anode ist von den übrigen Elektroden, im Falle des Beispiels von dem Steuergitter 36 und dem Emissionsgitter 37, umgeben.
In den Fig. 6 und 7 ist die Konstruktion des über die Anode il geschobenen Systems deutlich zu erkennen. Erfindungsgemäss besteht das Gesamtsystem aus einer Anzahl von Einzelsystemen, welche durch ringförmige keramische Körper in ihrer Lage gehalten werden. In den Fig. 6 und 7 sind diese ringförmigen keramischen Körper nicht gezeichnet, sondern nur die zwischen den keramischen Körpern 38, 39, 40, 41, 42, 43, du befindlichen Teile. Wie man aus der Fig. 5 erkennt, ist auf das untere Ende der Anode ein kappenartiger Isolierteil 38 als Halterung und Abschluss geschraubt. Zwischen zwei Keramikringen, also beispielsweise zwischen einem Ring 39 und einem Ring 40, befinden sich die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Teile.
Das Steuergitter besteht aus einer, beispielsweise über einen Dorn gewickelten Wendel 45 aus Tantal, Molybdän od. dgl., auf welches Molybdän-od. dgl. Stäbe 46 aufgeschweisst sind, so dass ein käfigartiges Gebilde entsteht. Auf die Stäbe 46 sind Isolierstücke 47 gut passend aufgedrückt. Die gute Passung erreicht man dadurch, dass man diesen Isolerteilen nicht nur halbkreisförmigen Querschnitt gibt, sondern einen Querschnitt, der etwas über die Halbkreisform hinausgeht, so dass sie mit Druck auf die Stäbe 46 aufgepresst werden können, wodurch gleichzeitig eine grössere Steifigkeit der Gittertragstäbe 46 erzielt wird. Über die so gebildete Isolation wird das Emissionsgitter 48 gezogen, welches ein Stanzgitter oder auch Wiekelgitter sein kann.
Die Zuführung zu dem Emissionsgitter ist mit 49 und die zu dem Steuergitter mit 50 bezeichnet.
Die Montage der Einzelsysteme kann beispielsweise derart erfolgen, dass zunächst das Gitter 45 auf einen geteilten Dorn aufgewickelt und dann die Stäbe 46 aufgeschweisst werden. Nach Aufbringen der Isolierteile 47 und nach Aufschieben des Stanzgitters 48 werden die keramischen Ringe. 39 und 40 (Fig. 5) aufgeschoben, u. zw. derart, dass die Metallstäbe 46 in Aussparungen der keramischen Ringe hineinpassen. Die Enden der Stäbe 46 sind zweckmässigerweise etwas breit gedrückt, so dass sie mit Druck in gleichmässig auf den Umfang des keramischen Ringes angebrachte Vertiefungen hineinpassen.
Nach Entfernen des Dornes wird der Druck des Emissionsgitters 48 und der Zug des Steuergitters 4. 5 durch Vermittlung der Querträger 46, 47 von den keramischen Ringen aufgenommen. Die Verbindung der Einzelsysteme untereinander erfolgt durch besondere Verbindungsdrähte oder Laschen. Man erkennt deutlich aus der Figur, wie die Emissionsgitter durch Verbindungsstellen 51 miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Steuergitter miteinander ist aus zeichnerischen Gründen unterblieben. Sie kann in der Weise erfolgen, dass die keramischen Ringe 40, 41, 42,43 usw. mit Bohrungen versehen sind, welche schräg nach aussen führen. An die Steuergitter werden dünne Zuleitungsdrähte angeschweisst, die ausserhalb der Ringe miteinander verschweisst werden.
Nach erfolgter Verschweissung
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werden die Schweissstellen in die Bohrungen zurückgestossen und gegebenenfalls mit einem Isolierstoff, z. B. Aluminiumoxyd, verkittet.
Eine ähnliche Ausführung, bei der jedoch die Elektroden innerhalb der Anode angeordnet sind, ist in der Fig. 8 dargestellt. Die Topfanode 52 hat bei 53 eine Erweiterung und ist bei 54 ringförmig mit dem Glasteil 55 verschmolzen. Dieser Glasteil 55 hat eine Einstülpung 56 mit einem Quetsch- fuss 57, welcher die Kathode 58 sowie die Zuleitungen 59 zum Steuergitter und die Zuleitung 60 zum Emissionsgitter trägt. Das im Innern der Anode angebrachte Elektrodensystem besteht im Falle des Beispiels aus drei Einzelsystemen, die in den Fig. 9 und 10 dargestellt sind. Die Anode 52 ist von einem Kühlmantel 61 umgeben, welcher eine Zuleitung 62 und eine Ableitung 6. 3 für den Kühlmittelstrom besitzt.
Das in den Fig. 9 und 10 dargestellte Einzelsystem besteht aus einem keramischen Körper 64, der ein käfigartiges Gebilde darstellt. Im Innern dieses keramischen Körpers, der natürlich auch aus Einzelteilen zusammengesetzt sein kann, ist das Emissionsgitter 65 angebracht. Die Befestigung kann in der Weise erfolgen, dass man das zweckmässig aus federndem Blech bestehende Stanzgitter etwas zusammendrückt, in das Innere des Rohrkörpers einführt und dann auseinander federn lässt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, kann bei 66 eine ringförmige Nute vorgesehen sein, in die das Gitter eingeschoben wird.
Auf der andern Seite wird das Gitter etwa durch einen Metallstift 67 in dieser Lage fixiert. Über die keramischen Querstäbe 68 ist das Steuergitter 69 gewickelt. Der keramische Körper enthält eine in der Fig. 10 und 8 deutlich erkennbare Rippe 70, die im Innern eine Bohrung enthält und zur Aufnahme der Zuführung 71 zum Steuergitter 69 dient. Man erkennt aus der Fig. 8 deutlich, wie der Zuführungdraht 59 an den Stellen 72, 73 und 74 mit den Steuergitterenden verschweisst ist. Die Schweissstellen liegen im Innern der keramischen Körper und sind somit gegen Glimmansatz geschützt. Die Verbindung der Emissionsgitter kann ausserhalb des keramischen Körpers erfolgen und ist auf der Fig. 8 bei 75,76 und 77 zu sehen.
Um eine direkte Entladung zwischen der Kathode 58 und dem erweiterten Teil 53 der Anode zu verhindern, ist eine Manschette 78 aus Isolierstoff vorgesehen, welche an den Teil 79 des Quetschfusses verhältnismässig eng anliegt, eventuell unter Zwischenlage von Asbest od. dgl.
Entsprechend wird eine direkte Entladung von dem oberen Teil der Anode zur Kathode 58 durch eine Platte 80 aus Isolierstoff verhindert.
Als Isoliermaterial ist es zweckmässig, gut wärmeleitendes Oxyd zu verwenden. Besonders
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es weiter von Vorteil sein, die wärmeabstrahlende Oberfläche des Isoliermaterials gleich oder grösser zu machen als die wärmeabstrahlende Anodenoberfläche.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung grossflächiger Elektrodensysteme, die aus einer Mehrzahl von elektrisch verschiedenen Elektroden, z. B. Steuergitter und Verstärkeranoden, bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodensystem durch Aufeinanderreihung einer Mehrzahl von in sich selbständigen starren Teilsystemen auf eine gemeinsame Halterung gebildet wird.