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Kathodenstrahlröhre.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren, welche nicht mit verdünnten Gasen, sondern als reine Elektronenröhren mit hohem Vakuum arbeiten und bei denen ausser der Anode eine besondere Hilfsanode vorgesehen ist. Diese Art von Kathodenstrahlröhren findet Anwendung als Verstärkungsrelais, Schwingungserzeuger oder dgl. Es hat sich hiebei gezeigt, dass für die Erzielung günstigster Wirkungen bei derartigen Röhren die Anordnung der Heizkathode sowie der Abstand derselben von der Hilfsanode von Bedeutung ist. Bei Röhren. welche mit einem ionisierten Gas arbeiten, kommt es auf die Innehaltung eines sehr geringen Abstandes zwischen der Glühkathode und der Hilfselektrode nicht an. Der Abstand dieser beiden Elektroden ist dort ein verhältnismässig grosser.
Er beträgt 10, 20 und mehr Millimeter. Für die
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Abstand zwischen den genannten Elektroden von ausserordentlicher Bedeutung und je kleine, der Abstand ist, desto günstiger wird die Wirkung der Röhre sein. Bei den bisher bekannten Röhren dieser Art wurden aus den angegebenen Gründen, nämlich um einen sehr geringen Abstand zwischen den einzelnen Elektroden erreichen zu können, diese flach nebeneinander angeordnet, so dass sie also mit ihren Stirnseiten sich gegenüberstanden. Die Glühfäden der Kathode verliefen also bei dieser Anordnung parallel zu der Ebene der Hilfsanode. Auf diese Weise wollte man auch eine grosse Flächenwirkung der einander nahe gegenüberstehenden Elektrodenteile erreichen.
Hiemit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass die Glühfäden nicht allzu nahe an das Gitter herangebracht werden dürfen, weil sie bei der Erhitzung ihre Steifigkeit verlieren und bei Deformation die Gefahr einer Berührung der Elektroden und damit eines Kurzschlusses auftritt. Diese Nachteile werden durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dadurch beseitigt, dass hier die Glühkathode mit ihren Zuleitungen senkrecht in das Rohr eingeführt wird und dementsprechend senkrecht zur Fläche der Hilfselektrode liegt. Diese Anordnung gestattet, den Abstand zwischen den beiden Elektroden ausserordentlich gering zu machen und auch bei der Fabrikation einen gleichmässigen Abstand bei allen Röhren innezuhalten.
Auch die bei der früheren Anordnung möglichen Veränderungen des Abstandes, wie durch Schwankungen der Glühfäden,'sind durch die neue Anordnung auf ein Minimum herabgemindert, so dass selbst bei grösstmöglichster Annäherung des Glühfadens an die Hilfselektrode ein vollkommen gleichmässiger Betrieb der Röhre gesichert ist. Ausserdem wird aber auch die Wirkung der Kathode in höherem Masse ausgenutzt, als bei der bisher üblichen Anordnung. Die Ausbildung und Gestaltung der Glühkathode ist für die gekennzeichnete Anordnung unerheblich. Man kann den Glühdraht als einfache Schleife ausbilden oder als Spirale. Für den Betrieb der Röhre mit hochfrequentem Wechselstrom ist es vorteilhaft, die Glühkathode aus mehreren parallel geschalteten Heizfäden zu bilden.
Derartig hergestellte Glühkathoden lassen sehr hohe Belastung zu und eignen sich besonders für Röhren, die zur Schwingungserzeugung benutzt werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, die Glühkathode an denjenigen Stellen, welche nicht der Hilfsanode zugewendet sind, mit einer Abschirmvorrichtung zu umgehen.
Durch die Vorrichtung werden die von der Glühkathode seitlich ausgestrahlten Elektronen. welche eine schädliche Eiwärmung der Glaswand der Röhre zur Folge haben, an dieser schäd-
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lichen Wirkung behindert. Die Anordnung von Schirmen ist an sich bekannt, und zwar zur Kon- zentration des elektrischen Feldes bei Röntgenröhren mit Glühkathode. Der Zweck und die Wirkung sind jedoch bei den hier in Frage kommenden Kathodenst ; ahlrelais andere. Bei der Röntgenröhre soll die Heizelektrode von einem Mantel umgeben sein, der lediglich dazu dient. das Feld zu konzentrieren.
Von einer Zerstörung der Glaswände durch die Wärme kann bei den in Röntgenstrahlbetrieben in F] age kommenden geringen Stromstärken nicht die Rede sein und es braucht bei der Ausbildung der Schirmvorrichtung hierauf keinerlei Rücksicht genommen werden. Bei den den Gegenstand der Erfindung bildenden Kathodenstrahlrelais jedoch dient die Abschirmvorrichtung in erster Linie dazu, die Glaswände, welche in unmittelbarer der Kathode sich befinden, vor der Wärme zu schützen. Legt man die Abschirmvorrichtung. welche vorteilhaft aus Metall besteht, an ein Potential, z. B. an das der Glühkathode oder an ein höheres Potential, so hat die Schirm vorrichtung noch die günstige Wirkung. die aufprallenden Elektronen zurückzuschleudern und so den Elektronenstrom nach der Anode zu verstärken.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Röhre in Ansicht und Schnitt dargestellt. Bei der in Fig. i dargestellten Röhre bezeichnet I den Glaskörper und 2 den eine einfache Schleife bildenden Glühdraht der Kathode, der von den Zuleitungen 3 gehalten wird.
Dieser Glühdraht ist mit seinen Zuleitungen der Erfindung gemäss senkrecht zu der Fläche der Hilfsanode 4 angeordnet. Letztere wird von einer Metallspirale gebildet (Fig. 2), die durch einen Glasstab 5 versteift ist und mit der aus einer Metallscheibe gebildeten Anode 6 durch den erwähnten Glasstab zu einem festen Ganzen vereinigt ist. 7 und 8 sind die Zuleitungen zu der Anode und Hilfsanode. Statt als Glühdraht einen einzelnen zur Schleife gebogenen D.'aht j zu verwenden, kann man auch mehrere parallel geschaltete Drähte vorsehen. Diese. Ausbildung der Glühkathode eignet sich besonders für die Verstärkung von hochfrequenten Wechselströmen.
Sie gestattet ferner, der Glühkathode wesentlich höhere Spannungen zuzuführen, als die in Fig. i gezeigte einfache Ausführungsform und eignet sich demzufolge auch besonders für Röhren. die zur Schwingungserzeugung benutzt werden.
Die senkrechte Anordnung der Glühkathode zu der Hilfsanode erleichtert, wie ohneweiters ersichtlich ist. die Aufrechterhaltung eines bestimmten kleinen Abstandes zwischen Kathode und Anode bei Herstellung der Röhren. Bisher machte die Justierung der Heizelektrode insofern g) osse Schwierigkeiten, als beim Einschmelzen der parallele, sehr geringe Abstand nur bei grosser Geschicklichkeit des Glasbläsers und selbst dann nicht immer zu erreichen war. Bei Herstellung der Röhre gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Einschmelzen des Heizkörpers und der Anode genau so einfach wie bei einer gewöhnlichen Glühlampe.
Um die bei dieser Anordnung der Glühkathode seitlich davon ausgesandten Elektronen von ihrer schädlichen Wirkung auf die Glaswandung des Gefässes abzuhalten, ist der einen kegelförmigen Mantel bildende Schirm 9 vorgesehen, welcher von Armen Ir des Glaskörpers gehalten wird und entweder aus Isolationsmaterial, wie Glas oder dgl. oder aus Metall besteht. Statt der hier gewählten Form kann der Schirm auch eine andere geeignete Gestaltung erhalten. Verwendet man einen metallenen Schirm ; so ist es vorteilhaft, diesen durch eine Zuleitung 12 mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Man könnte die Zuleitung z.
B. unmittelbar mit dem
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auf diese Weise an dem Schirm entstehende Potential werden die auf denselben aufprallenden Elektronen zurückgeschleudert und können zur Verstärkung des auf die Hilfsanode gerichteten Elektronenstromes dienen.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die seitliche Ausstrahlung der Wärme und der Elektronen in einer von der Form der Glühkathode abhängigen Richtung besonders stark ist und es ist daher nicht erforderlich, den Schirmmantel rings um die Glühkathode zu führen. sondern es genügt. wenn man kleinere Schirme an den Stellen der intensivsten seitlichen Aus-
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Die senkrechte Anordnung der Glühkathode mit ihren Zuleitungen zu der Fläche der mimis- anode gestattet fe ner die Fabrikation derartiger Röhren wesentlich zu vereinfachen. Es hat sich z. B. als vorteilhaft erwiesen, bei der Fabrikation eine Röhre mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen zu benutzen. In letztere werden dann Verschlussstücke eingeschmolzen, von denen das eine, beispielsweise der Bodenteil, als Träger für die Anode und Hilfsanode und der andere. der Deckelteil, als Träger für die Glühkathode dient. Diese Ausführungsart ist ebenfalls in Fig. 3 dargestellt. I bezeichnet hier wiederum den Glaskörper für die Röhre.
Das Bodenstück-r trät die Hilfselektrode 4 und die Anode 6, welche beide durch den Glaskörper 14 in bestimmtem Abstand voneinander gehalten werden. Das Deckelstück 15 und der damit verbundene Glaskörper I6 dient als Träger für die Glühkathode 2 und die beiden seitlich davon angeordneten Schirme jy. Es ist ohneweiters ersichtlich, dass auf diese Weise die Herstellung der Kathodenröhre ausserordentlich vereinfacht wird. Vor allem kann das obere Deckelstück sehr genau eingesetzt und der Glühfaden sehr nahe an das Gitter herangebracht werden.