Elektrische Entladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf gasge füllte elektrische Entladungsröhren, die mit wenigstens teilweise indirekt geheizten Glüh- kathoden versehen sind, welche einen stark Elektronen emittierenden Stoff enthalten. Unter Gasfüllung ist in vorliegendem Patent auch eine aus einem Gemisch von Gas und Dampf oder eine aus einem oder mehreren Dämpfen bestehende Füllung zu verstehen.
Die Erfindung hat den Zweck, die Emis sion, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Glühkathoden zu erhöhen.
Entladungsröhren gemäss der Erfindung können unter anderem mit grossem Vorteil als Neonröhren und als Entladungsröhren für grosse Leistungen, wie Gleichrichterröhren, angewendet werden.
Die Kathode einer elektrischen Entla dungsröhre gemäss der Erfindung weist einen Körper auf, der eine grosse Anzahl von Höh lungen besitzt und von einem Heizkörper umgeben ist. Die Höhlungen vergrössern die emittierende Oberfläche der Kathode in er heblichem Masse, während die wärmeaus strahlende Oberfläche nahezu nicht vergrö ssert wird. Es kann infolgedessen die ge samte Emission der Kathode sehr gross ge macht werden, während die spezifische Emis sion, das heisst die Emission pro Einheit der zur Heizung der Kathode auf die Betriebs temperatur erforderlichen Energie, einen er heblichen Wert erreicht.
Die Zerstäubun-, und Verdampfung des elektronenaktiven Stoffes sind sehr gering, da der Stoff, der von bestimmten Teilen der Oberfläche der Höhlungen zerstäubt oder verdampft, sieh wieder an andern Teilen dieser Oberfläche niederschlägt. In den Höhlungen der Ka thode ist in der Regel das elektrische Feld sehr schwach oder ganz aufgehoben, was die Elektronenemission sehr erleichtert.
Der Kathodenkörper kann zweckmässig !derart hergestellt sein, dass er eine grosse Anzahl von Höhlungen besitzt, deren Innen wandung mit einem emittierenden Stoffe überzogen ist. Der emittierende Stoff, der sich nicht an der Oberfläche des Kathoden körpers, sondern gleichsam im Innern dieses Körpers befindet, trägt zwar zu der Elek tronenemission, aber nicht zu der Wärme ausstrahlung bei.
Eine zweckmässige Bauart kann dadurch erhalten werden, dass man die Kathode ein Netzwerk von Metalldrähten enthalten lässt. Eine gedrungene Anordnung kann erzielt werden, wenn man dieses Netzwerk aus meh reren Schichten eines Geflechtes bestehen lässt. Die Kathode kann zu diesem Zweck aufgerollte Gaze oder aber mehrere konzen trische Zylinder aus Gaze enthalten. Es ist in vielen Fällen erwünscht, zwischen den verschiedenen Schichten des Netzwerkes Lei ter anzuordnen, welche die Schichten in einem bestimmten Abstand voneinander hal ten und gleichzeitig für die Stromzufuhr die nen können.
Eine andere geeignete Ausführung be steht darin, dass der Kathodenkörper aus einem Bündel von Drähten hergestellt ist, die sich wenigstens über einen Teil ihrer Länge in kurzem Abstand voneinander .be finden.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
Die Fig. 1 und 2 stellen Entladungsröh ren mit einer Kathode dar, die ein aufgeroll tes Geflecht aufweist; Fig. ,3 stellt den Fuss einer Entladungs röhre mit einer auf diesem befestigten Na thode dar, die ein Bündel nicht aneinander anliegender Drähte aufweist, und Fig. 4 stellt den Fuss einer Entladungs röhre dar, auf dem eine Kathode befestigt ist, die der Hauptsache nach aus einem festen Körper besteht, der mit tiefen Höhlungen versehen ist.
Die in den Fig. '1 und 2 dargestellte Entladungsröhre hat eine aus Glas, Quarz oder ähnlichem Stoff bestehende Wand 1, an die zwei metallene Scheiben 2 und 3 aasge schmolzen sind, die zweckmässig aus Chrom eisen hergestellt sind. Die Scheibe 2 trägt die Glühkathode und die Scheibe ''3 trägt zwei Anoden der Entladungsröhre.
Die Kathode besteht aus einer aufgeroll ten Gaze 4, deren verschiedene Schichten durch leitende Stäbchen 5 voneinander ent fernt gehalten werden. Ausserhalb des auf gerollten Kathodenkörpers sind diese Stäb chen 5 gegeneinander gebogen und durch einen Bügel 6 miteinander verbunden. Das aufgerollte Netzwerk 4 ist von einem schrau benlinienförmig gewickelten Draht 7 umge ben, dessen Enden in die Stromzuführungs- drähte 8 und 9 übergehen.
Diese Stromzit- führungsdrähte sind luftdicht an den obern Enden dünner Röhrchen 10 befestigt, die zum Beispiel aus Chromeisen bestehen und an ihrer zylindrischen Oberfläche unter Zwi schenfügung von Glasschichten 11 durch Öffnungen in der Scheibe 2 geführt sind. Zwischen den Stromzuführungsdrähten und den Röhrchen 10 befindet sich ein wenig Raum, so dass diese Drähte nur am obern Ende der Röhrchen 10 mit letzteren verbun den sind. Diese Art der Durchführung der Stromzuführungsdrähte macht es möglich, sehr starke Ströme durch die Zuführungs drähte zu leiten, ohne dass die Einschmelz stellen zu stark erhitzt werden.
Die Enden der Stäbchen 5 sind durch den Draht 12 mit dem Stromzuführungsleiter 9 verbunden.
Das Geflecht 4 ist mit einem stark elek- tronenemittierenden Stoff bedeckt. Es ist vorteilhaft, das Geflecht zu diesem Zweck bei der Herstellung in eine Lösung eines oder mehrerer Erdalkalimetall-Hydroxyde einzu tauchen. Diese Hydroxyde werden sodann durch Erhitzung in Oxyde umgesetzt. Der Leiter 7, der den Heizkörper der Kathode bildet, ist ebenfalls mit einem emittierenden Stoff überzogen. Zwischen dem Draht 7 und dem Geflecht befindet sich eine genügende Menge eines zum Beispiel aus Erdalkalioxyd bestehenden Isolierstoffes, um einen Kurz schluss der Windungen des Heizkörpers 7 zu verhindern.
Der emittierende Stoff, der sich im Innern des aufgerollten Kathodenkörpers befindet, trägt nicht zur Wärmeausstrahlung bei, so dass die Kathode nur einer geringen Heizenergie bedarf, während dennoch die Elektronenemission auf einen sehr hohen Wert gesteigert werden kann; denn die Elek tronen aussendende Oberfläche der Kathode ist sehr gross. Es ist zum Beispiel ohne Be denken möglich, auf diese Weise eine Ka thode herzustellen, die einen Emissionsstrom von mehreren hundert Ampere liefern kann. Ein Teil dieses Stromes wird dem Innern der Kathode durch den Leiter 12 und die Stäbchen 5 zugeführt.
Es ergibt sich, dass die Elektronenemission auch durch das sehr schwache elektrische Feld in den engen Höh lungen und infolge der gegenseitigen Wir kung der Wände der Höhlungen erleichtert wird, welche Wände in diesem Fall aus den Drähten des Geflechtes bestehen. Ein posi tives Ion, das in eine enge Höhlung gelangt, kann dadurch mehrere Elektronen aus der Höhlung vertreiben.
Der im Innern der Kathode befindliche elektronenemittierende Stoff kann nahezu nicht aus der Kathode zerstäuben, so dass die Lebensdauer der Kathode sehr gross ist. Es kann vorkommen, dass während des Be- triebes der auf dem Draht 7 vorhandene emit tierende Stoff von diesem Draht zerstäubt, so dass dieser Heizkörper sich nahezu nicht mehr an der Elektronenemission beteiligt und die Emission ganz durch den auf dem Geflecht 4 vorhandenen emittierenden Stoff erfolgt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ent ladungsröhre weist zwei Anoden 13 auf, die an Stromzuführungsdrähten 14 befestigt sind, die auf ähnliche Weise durch die Scheibe 3, wie die Leiter 8 und 9 durch die Scheibe 2 hindurchgeführt sind. Die darge stellte Entladungsröhre eignet sich zum Gleichrichten von Wechselströmen und ist mit einer geeigneten Gasfüllung versehen, die zum Beispiel aus Argon unter einem Druck von einigen Millimetern besteht. Dem Argon kann vorteilhaft eine gewisse Quecksilber dampfmenge zugesetzt sein. Es ist auch mög lich, die Gasfüllung ganz aus Quecksilber- dampf bestehen zu lassen.
Der Druck dps Quecksilberdampfes kann sehr niedrig sein, zum Beispiel einen Bruchteil eines Milli meters.
Die in Fig. 3 dargestellte Kathode wird von der Quetschstelle 15 eines Fusses 16 ge tragen. Diese Kathode besteht im wesent lichen aus einem Bündel von Drähten 17, die grösstenteils frei voneinander sind und am untern Ende von einem schraubenlinienför- mig gewickelten Draht 18 zusammengehalten werden, dessen Enden mit den Stromzufüh- rungsleitern 19 und 20 verbunden sind, wel che in der Quetschstelle 15 befestigt und mit den Stromzuführungsdrähten 21 und 22 ver bunden sind.
Der schraubenlinienförmig ge wickelte Draht 18 bildet den Heizkörper der Kathode und er ist zu diesem Zweck, zum Beispiel durch eine Erdalkaliogydschicht, in genügendem Masse gegen die Drähte 17 iso liert, um einen Kurzschluss zwischen den ver schiedenen Windungen zu verhindern. Die Drähte 17 sind mit einem stark elektronen emittierenden Stoff, zum Beispiel mit einem oder mehreren Erdalkaliogyden bedeckt, während auch der Heizdraht 18 mit einem elektronenaktiven Stoff überzogen sein kann.
Der Emissionsstrom wird den Drähten 17 -mit Hilfe eines Ringes 23 zugeführt, der um das untere Ende des Drahtbündels herum ang e- ordnet und durch drei Stützdrähte 24 auf der Quetschstelle 15 befestigt ist. Diese Stützdrähte können mit einem der Stromzn- führungsleiter des Heizdrahtes 18 verbunden oder mit besonderen Stromzuführungsdrähten versehen sein.
Fig. 4 stellt eine Kathode dar, die auf der Quetschstelle 25 eines Fusses 26 angeordnet ist, der an die Glocke einer Entladungsröhre angeschmolzen werden kann. Die Kathode weist einen zum Beispiel aus Wolfram oder Nickel bestehenden zylindrischen Körper 2 7 auf, der an der obern Oberfläche eine grosse Anzahl von tiefen und engen Höhlungen 28 hat und von einem Heizkörper 29 umgeben ist, der gegen den Körper 27 isoliert und mit den Stromzuführungsleitern 30 und 31 ver bunden ist. Der Körper 27 ist mit dem Stromzuführungsleiter 32 verbunden, der init einem besonderen Durchführungsdraht<B>33</B> versehen ist.
Die Oberfläche der Höhlungen 28 ist mit einem stark elektronenaktiven Stoff bedeckt, der mit Hilfe des Heizkörpers 29 auf die Emissionstemperatur gebracht werden kann. Es ist in vielen Fällen vor teilhaft, die Höhlungen 28 mit einem 11Ie- talldrahtgeflecht anzufüllen, das ganz mit einem stark elektronenemittierenden Stoff überzogen ist. - Die Höhlungen 2,8 können in diesem Fall auch weiter gemacht werden, als wenn sie nicht angefüllt sind.
Der in den Höhlungen 28 befindliche emittierende Stoff trägt nahezu nicht zur Wärmeausstrahlung bei, so dass der Wirkungsgrad der Kathode sehr hoch ist, während die Zerstäubung des elektronenemittierenden Stoffes sehr gering ist.