CH199293A

CH199293A - Elektrische Entladungsröhre.

Info

Publication number: CH199293A
Authority: CH
Inventors: America Radio Corporation Of
Original assignee: Rca Corp
Priority date: 1935-09-06
Filing date: 1936-09-04
Publication date: 1938-08-15

Description

Elektrische Entladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trische Entladungsröhre, die ein Elektroden system besitzt, das eine Kathode, eine Anode und eine oder mehrere Sekundär emissionselektroden besitzt, das heisst eine oder mehrere Elektroden, deren Oberfläche solche Eigenschaften besitzt, dass aus ihr mehrere Sekundärelektronen austreten, wenn sie von einem Primärelektron .getroffen wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Röhre.

Es sind verschiedene elektrische Ent ladungsröhren bekannt, in deren Sekundär emissionselektroden benutzt werden. So ist zum Beispiel eine Photozelle beschrieben worden, welche mit einer photoelektrischen Kathode, einer .durchbohrten Anode und einer hinter dieser Anode angeordneten Sekundäremissionselektrode ausgestattet ist. Des weiteren ist bereits eine Entladungs röhre vorgeschlagen worden, bei der zwischen .der Kathode und der Anode eine Anzahl von Sekundäremissionselektroden vorgesehen ist.

Als leicht Sekundärelektronen abgebende Stoffe, welche an der Oberfläche einer Sekundäremissionselektrode angebracht wer den können, sind bereits Metalle oder Metallverbindungen vorgeschlagen worden, deren Richarsonsche Konstante kleiner als 3 V ist, z. B. Metalle und Oxyde der Alka- lien oder Erdalkalien. Diese Stoffe können dann unmittelbar auf der Elektrodenober- fläche, welche zum Beispiel aus Nickel, Wolfram oder dergl. besteht, angebracht werden.

Es ist aber auch vorgeschlagen worden, eine Sekundäremissionselektrode aus einer Kernschicht bestehen zu lassen, welche mit einer oberflächlich oxydierten Silber schicht überzogen ist, auf der eine Cäsium- oxydschieht aufgebracht wird.

Es hat sich ,gezeigt, dass die vorgenannten Stoffe in der Tat Sekundärelektronen emit tieren, wenn sie von Primärelektronen ge troffen werden, und zwar in der Grössen- ordnung von höchstens zehn Sekundärelek tronen pro Primärelektron.

Die Anmelderin hat eine grosse Anzahl von Untersuchungen auf diesem Gebiet. an gestellt und gefunden, dass die Eigenschaften der 3ekundäremissionselektroden beträchtlich verbessert werden können, wenn man eine Entladungsröhre nach der vorliegenden Er findung benutzt.

Eine solche Röhre enthält eine Kathode, wenigstens eine Sekundäremissionselektrode und eine Anode, bei welcher die von den Primärelektronen getroffene Sekundäremis- sionselektrode aus einem Leiter besteht, der mit einer Isolierhaut überzogen ist, auf der sich ein unter dem Einfluss der Primärelek tronen sekundärelektronenemittierender Stoff befindet.

Hierdurch entstehen positive La dungen, welche aus der Sekundäremissions- elektrode Elektronen in solchem Masse aus lösen, dass nach einer in bezug auf die Sekundäremissionselektrode positiven Anode ein Strom fliesst, der beträchtlich grösser als der Primärelektronenstrom ist. Es zeigt sich, dass sich der erstgenannte Strom auf das 100- bis 1000fache des Primärelektronenstromes belaufen kann.

Es wird einleuchten. dass durch das mit einer Rühre nach der vorliegenden Erfin dung erzielbare überraschende Ergebnis grosse Möglichkeiten auf dem Gebiete der Elektronenvervielfacher oder sonstiger Se kundäremissionsröhren in Aussicht gestellt werden.

Die Anmelderin hat gefunden, dass man bei dieser Vorrichtung nämlich einen aus der Sekundäremissionselektrode aus- trei,,iiden Strom erhalten kann, dessen Elek tronenzahl pro Primärelektron zum Beispiel e100 beträgt, was bei Verwendung der be kannten Sekundäremissionselektroden nur mit einer praktisch nicht zu verwirklichen den Anzahl Sekundäremissionselektroden er zielbar wäre.

Eine zweite überraschende Erscheinung ist, dass die Sekundäremission eine gewisse Trägheit besitzt, das heisst dass die vor genannten grösseren Ströme erst nach einiger Zeit erreicht werden, und dass diese Ströme fortwähren, und zwar bisweilen während vieler Stunden, nachdem der Primärelektro- nenstrom ausgeschaltet worden ist.

Obwohl es selbstverständlich äusserst schwer hält, über diese etwas rätselhafte Erscheinung etwas mit Bestimmtheit zu sagen, ist die Anmelderin zu der Annahme geneigt, da6 diese Erscheinungen durch zum Beispiel in der Sekundäremissionselektrode oder in deren Umgebung entstandene positive Ladungen herbeigeführt werden.

Als Material für die hier beschriebene Elektrode kann man verschiedene Stoffe be nutzen. Nach einer vorteilhaften Ausfüh rungsform des Gegenstandes der vorliegen den Erfindung benutzt man eine Elektrode, welche wenigstens teilweise aus Aluminium mit einer dünnen Aluminiumoxydhaut be steht, auf welcher ein leicht Sekundärelek tronen emittierender Stoff angebracht ist.

Ausser Aluminium kann man .zum Beispiel Beryllium, Magnesium, Silizium verwenden, die an ihrer Oberfläche mit einer dünnen, aus ihren Oxyden bestehenden Haut versehen sind, welche ihrerseits mit einem leicht Sekundärelektronen abgebenden Stoff über zogen ist, für den nach einer Ausführungs form des Gegenstandes der vorliegenden Er findung die Oxyde der Alkali- oder Erd- alkalimetalle vorzugsweise in Betracht kom men.

Der leicht Sekundärelektronen ab gebende Stoff kann in einer äusserst dünnen Schicht von etwa submikroskopischer Stärke auf die Oxydhaut aufgebracht werden.

Es wurde festgestellt, dass man den Sekundärelektronen abgebenden Stoff nicht nur auf die vorerwähnten, mit einer Oxyd haut überzogenen Metalle, sondern auch auf Stoffen wie Willemit anbringen kann, das sich auf einer leitenden Unterlage befindet.

Eine elektrische Entladungsröhre nach der Erfindung kann wie folgt hergestellt werden Ein für die Herstellung der Sekundär- emis6ionselektrode benutzter, wenigstens teil weise aus Aluminium bestehender Körper wird mit einer dünnen Oxydhaut mindestens aus Aluminiumoxyd überzogen. Die Stärke dieser Schicht kann zum Beispiel von der Grössenordnung von 3 X 10---5 bis 10-7 cm betragen. Eine solche Schicht kann zum Bei spiel auf elektrolytischem Weg in einem Bade mit einer gesättigten Borax- oder Bor säurelösung erhalten werden.

Der genannte Körper kann auch wenigstens teilweise aus Magnesium, :Silicium oder Beryllium be stehen, und dieser Körper ist mit einer dün nen Oxydhaut mindestens aus Magnesium oxyd, Siliciumoxyd oder Berylliumoxyd überzogen.

Die auf :diese Weise aufgebaute oxydierte Aluminiumelektrode wird nun auf bekannte Weise mit einer Kathode, einer Anode und etwaigen andern Elektroden zu einer Ent ladungsröhre zusammengebaut, worauf die Röhre evakuiert und eine kleine Menge Alkali- oder Erdalkalimetall in der Röhre verdampft und auf die Aluminiumoxydhaut niedergeschlagen wird. Die Röhre wird dann während etwa 10 Minuten auf 2,00'C erhitzt und dann bis auf Zimmertemperatur ab gekühlt. Dann wird eine geringe Menge Sauerstoff in .die Röhre eingeführt, wobei alles Alkali- oder Erdalkalimetall oxydiert wird.

Die Röhre wird dann ausgepumpt.

Es sei bemerkt, dass für die Entladungs röhre nach der Erfindung auch andere Her stellungsarten möglich sind.

Die Erfindung wird anhand einer Zeich nung, in der einige Ausführungsformen :des Gegenstandes der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Röhre nach der Erfin dung; Fi,g. 2 zeigt eine 8ekundäremissionselek- trode, und in den Fix. 3 und 4 sind andere Ausführungs formen des Erfindungsgegenstandes dar gestellt.

In Fig. 1 ist 1 eine U-förmige Röhre mit einer photoaktiven Kathode 3, einer Anode 5 und einer Sekundäremissionselektrode 7. Aus einer Lichtquelle 8, welche mit einer Bat terie 9 und einem veränderlichen Wider stand 11 verbunden ist, fällt durch eine Linse 13 hindurch Licht auf die Kathode 3. Aus dieser Kathode treten Elektronen aus welche mittels einer Spule 15 auf die Sekun- däremissionselektrode 7 fokussiert werden. Um den Röhrenteil, den die von der Elek trode 7 zu der Anode 5 wandernden Elek tronen durchlaufen, ist eine ähnliche (Spule 17 angeordnet.

Die beiden Spulen werden von einer Batterie 19 gespeist, mit der sie parallel zu einem Spannungsteiler 21 über die Kontakte 23 und 25 verbunden sind.

Die Anode 5 kann mit irgend einem mit 27 bezeichneten Ausgangskreis verbunden sein. Ferner ist zum Beispiel die photoaktive Kathode mit dem negativen Ende eines :Span- nungsteilers 29, die Anode mit seinem posi tiven Ende, und die Sekundäremissiönselek- trode mit einem Punkt zwischen diesen bei den Enden verbunden. Der Spannungsteiler ist mit der Batterie 31 verbunden.

In Fig. 2 ist schematisch eine Sekundär emissionselektrode 7 und eine Anode 5 dar gestellt, wobei durch Pfeile 2 veranschaulicht ist, in welcher Weise aus der Elektrode 7 austretende Elektronen zu der Elektrode 5 wandern können.

Die Sekundäremissionselektrode besteht nun nach dieser Ausführungsform aus einer Aluminiumunterlage 33, auf der sich eine dünne Aluminiumoxydschicht 35 befindet. Auf dieser kann dann irgendwie ein leicht Sekundärelektronen abgebender Stoff, z. B. Cäsiumogyd, gebildet werden.

In Fig.3 ist eine andere Ausführungs form einer Röhre nach der vorliegenden Er findung dargestellt. Innerhalb der Ent ladungsröhre 40 befinden sich eine Sekundär- emissionselektrode 41 und eine Anode 43, die Fokussierungselektroden 45 und 47, eine aus einem Kathodenkörper 49 und einem Heizelement 53 bestehenden Kathode, und ein Gitter 51. Die letztgenannte Elektrode ist mit dem negativen Ende einer Gitter- vorspannungsbatterie 55 verbunden, an deren positives Ende die Kathode angeschlossen ist.

Die erste Konzentrationselektrode 47 ist mit dem positiven Ende der Batterie 57 ver bunden, deren negatives Ende mit der Ka thode verbunden ist. Ferner sind die Elek- troden 47 und 45 an das negative bezw. posi tive Ende der Batterie 59 angeschlossen, und es ist auch die Sekundäremissionselektrode mit ihrer positiven Seite verbunden.

Die Anode ist schliesslich mit dem positiven Ende der Batterie 61 verbunden, an deren negatives Ende einer der Ausführungsleiter 63 angeschlossen ist.

Die Fokussierungselektrode 45 und die Anode 43 können zum Beispiel aus einer lei tenden Bekleidung der Röhrenwand bestehen. In der Anode kann eine Öffnung 65 vor gesehen sein. durch welche man die Wir kung des Primärelektronenaufpralles auf die Sekundäremissionselektrode beobachten kann.

Bei der in Fig.4 dargestellten Ausfüh rungsform ist eine Entladungsröhre 71 durch eine zum Beispiel aus Glas bestehende dünne Zwischenwand 77 in zwei Teile 73 und 75 geteilt. Innerhalb des Teils 73 befinden sich eine Sekundäremissionselektrode 79 und eine Anode 81, während in dem andern Teil eine photoaktive Kathode 83 und zwei Konzen trationselektroden 85 und 87 angeordnet sind. Die Verbindung der verschiedenen Elektro den mit den Batterien 89, 91, 93 und dem Widerstand 95 ist aus der Figur ohne wei teres ersichtlich. Innerhalb der Röhre be findet sich eine bewegliche Metallkugel 97.

Nach dem Einbau der verschiedenen Elektroden innerhalb der Hülle werden die beiden Teile evakuiert, während einer Stunde auf500' C erhitzt und bis auf Zimmertem peratur abgekühlt. Wenn die photoaktive Kathode aus mit Cäsiumoxyd überzogenem Silber besteht, wird diese Elektrode zunächst auf bekannte Weise aktiviert und dann der Röhrenteil, der die Elektrode enthält, bei 82 abgeschmolzen. Es wird dann die Sekundär emissionselektrode durch Aufdampfen von Cäsium aktiviert, dieser Röhrenteil während 10 Minuten auf'200' C erhitzt und bis auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Darauf wird in diesen Teil reiner Sauerstoff eingeführt, den man während kurzer Zeit darin ver bleiben lässt, dieser Röhrenteil wieder eva kuiert und bei 80 abgeschmolzen. Schliesslich wird die Zwischenwand mittels der Kugel 91 zertrümmert. Inder Zeichnung ist ferner schematisch veranschaulicht, wie ein Licht bündel 101 aus einer Lichtquelle 99 durch eine Linse 102 hindurch die photoaktive Elektrode 83 treffen kann.

Es wird einleuchten, dass in einer Röhre gemäss der Erfindung eine photoaktive Ka thode nicht notwendig ist, sondern dass man auch zum Beispiel eine thermionische Ka thode benutzen kann.

Claims

PATENTANSPRUCH 1: Elektrische Entladungeröhre, welche ein eine Kathode, eine Anode und wenigstens eine Sekundäremissionselektrode umfassendes Elektrodensystem besitzt, bei der die von den Primärelektronen getroffene Sekundär- emissionselektrode aus einem Leiter mit einer Isolierhaut besteht, auf der ein Stoff angebracht ist, der unter dem Einfluss der Primärelektronen Sekundärelektronen aus sendet, wodurch positive Ladungen erzeugt werden,

die in solchem Masse Elektronen aus der Sekundäremissionselektrode auslösen, dass nach einer in bezug auf die Sekundär emissionselektrode positiven Anode ein Strom fliessen kann, der beträchtlich grösser ist als der Primärelektronenstrom. UNTERANSPRÜCHE: 1.

Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der iSekundäremissionselek- trode ausgelöste Strom wenigstens das 100- bis 1.OOOfache des Primärelektronen stromes beträgt. 2.

Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die @Sekundäremissionselektrode aus einem Körper aufgebaut ist, der wenig stens teilweise aus Aluminium zusam mengesetzt ist und der mit einer dünnen Oxydhaut mindestens aus Aluminium oxyd überzogen ist, wobei auf die Oxyd haut ein leicht Sekundärelektronen emit tierender .Stoff aufgebracht ist. 3.

Elektrische Entladungsröhre nach Pa- tentaneprÜeh I, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäremissionselektrode aus einem Körper aufgebaut ist, der wenig stens teilweise aus Beryllium zusammen gesetzt ist und der mit einer dünnen Oxydhaut mindestens aus Beryllium oxyd überzogen ist, wobei auf die Oxyd haut ein leicht Sekundärelektronen emit tierender Stoff aufgebracht ist. 4.

Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäremissionselektrode aus einem Körper aufgebaut ist, der wenig stens teilweise aus Magnesium zusam mengesetzt ist und der mit einer dünnen Oxydhaut mindestens aus Magnesium oxyd überzogen ist, wobei auf die Oxyd haut ein leicht Sekundärelektronen emit tierender Stoff aufgebracht ist.

Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass .die Bekundäremissionselektrode aus einem Körper aufgebaut ist, der wenig stens teilweise aus Silizium zusammen gesetzt ist und der mit einer dünnen Oxydhaut mindestens aus .Siliziumoxyd überzogen ist, wobei auf die Oxydhaut ein leicht Sekundärelektronen emittieren der Stoff aufgebracht ist. 6.

Elektrische Entladungsröhre nach Unter- ansprueh 2, .dadurch gekennzeichnet, .dass ,die Stärke der einen Teil der Sekundär emissionselektrode bildenden Oxydhaut von der Grössenordnung von 3 X 10-5 cm bis 10-7 cm ist. 7.

Elektrische Entladungsröhre nach Unter- anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der einen Teil der Sekundär- emissionselektrode bildenden Oxydhaut von der Grössenordnung von 3 X 10-5 cm bis 10-7 CM ist. B. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der einen Teil der Sekundär emissionselektrode bildenden Oxydhaut von der Grössenordnung von 3 X 10-5 cm bis 10-7 cm ist. 9.

Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,,dass die Stärke der einen Teil der Sekundär= emissionselektrode bildenden Oxydhaut von der Grössenordnung von 3 X 10-5 cm bis 10-7 cm ist. 10. Elektrische Entladungsröhre nach Pa tentanspruch I, dadurch .gekennzeichnet, dass die in dieser Röhre vorgesehene Sekundäremissionselektrode aus einem leitenden Körper besteht, auf den Wille mit aufgebracht ist, das seinerseits mit einem leicht Sekundärelektronen aus- .sendenden Stoff überzogen ist. 11.

Elektrische Entladungsröhre nach Unter- anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht,Sekundärelektronen abgebende Stoff wenigstens teilweise aus einem Alkali- oder Erdalkalimetalloxyd be steht. 12. Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, .dass der leicht Sekundärelektronen abgebende Stoff wenigstens teilweise aus einem Alkali- oder Erdalkalimetalloxyd be steht. 13.

Elektrische Entladungsröhre nach Unter anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht Sekundärelektronen abgebende Stoff wenigstens teilweise aus einem Alkali- oder Erdalkalimetalloxyd be steht. PATENTANSPRUCH II:

Verfahren zur Herstellung einer elek trischen Entladungsröhre nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine innerhalb der Röhre angeordnete, mit einer Oxydschicht überzogene Aluminium elektrode eine Cäsiumschicht niedergeschla gen, dann ein wenig Sauerstoff in die Röhre eingeführt und schliesslich nach vollständiger Oxydation dieses Cäsiums .die Röhre aus gepumpt und abgeschmolzen wird.