DE10004986A1

DE10004986A1 - Thermionischer Emitter

Info

Publication number: DE10004986A1
Application number: DE2000104986
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs; Erich Hell; Markus Schild
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Es wird ein thermoionischer Emitter, insbesondere Flachemitter, vorgestellt, dessen Emissionsfläche (5) von Stromführungen bildenden Emitterbeinen (3, 9) getragen wird. Erfindungsgemäß sind die Emitterbeine (3, 9) mit wenigstens einem Längenabschnitt (9b, 9b') entgegen der Ausdehnungsrichtung der Emitterfläche (5) bei Erwärmung abgewinkelt angeordnet. DOLLAR A Hierzu können in einer Variante die Emitterbeine (3) über ihre gesamte Länge einander kreuzend angeordnet sein. In einer anderen Variante können die Emitterbeine (9, 9') mit einem ersten Längenabschnitt (9a, 9a') rechtwinkelig zur Emissionsfläche mit dem sich daran anschließenden Längenabschnitt (9b, 9b') etwa parallel zur Emissionsfläche und mit einem dritten Längenabschnitt (9c, 9c') wieder rechtwinkelig zur Ebene der Emissionsfläche angeordnet sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermionischen Emitter, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei thermionischen Emittern ergibt sich aufgrund der Wärmeab leitung durch die Kontaktierung ein unvermeidliches Tempera turgefälle zu den Befestigungsenden hin. Dies bewirkt eine größere Ausdehnung der heißen Emissionsfläche gegenüber den kontaktierten Enden. Die Wärmeausdehnung kann bei einem 5 mm großen Flachemitter und einer Aufheizung auf 2300°C etwa 70 µm betragen. Insbesondere bei dünnen, geschlitzten Flach emittern kann eine solche Wärmeausdehnung zu deutlichen Durchbiegungen auf der Emissionsfläche führen. Besonders unangenehm macht sich dieser Effekt beim ersten Aufheizen nach der Montage bemerkbar. Das Material des verbogenen Emitters rekristallisiert bei den hohen Temperaturen, die gebogene Form des Emitters wird spannungsfrei, wodurch der Emitter seine durchgebogene Form nach dem Abkühlen zumindest teilweise beibehält. Bei mäanderförmig geschlitzten Emittern ergibt sich durch die thermischen Spannungen zusätzlich noch ein Verwerfen der einzelnen Segmente gegeneinander. Dies kann zu einer negativen Beeinflussung der Elektronenoptik führen.

Der im Patentanspruch 1 angegeben Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Emitter der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß die sich die geschilderten negativen Aus wirkungen der thermischen Spannungen auf einen Verzug des Emitters vermeiden, bzw. in Grenzen halten lassen.

Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, die Wärmeausdehnung der Befestigungselemente des Emitters dazu zu nutzen, die Ausdehnung der Emissionsfläche zu kompensieren. Die vorge schlagenen Maßnahmen sind auf alle Arten von Emittern bei denen das oben aufgezeigte Problem auftritt, anwendbar.

Besondere Vorteile ergeben sich jedoch bei Flachemittern, insbesondere bei Flachemittern mit geschlitzter Emissionsflä che.

Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführungsformen eines Emitters nach der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines geschlitzten Flach emitters in einer Draufsicht,

Fig. 2 den Emitter nach Fig. 1 in einer Seitenansicht, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Emitters nach der Erfindung in einer Seitenansicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in Draufsicht und Seitenansicht einen geschlitzten Flachemitter, wie er bevorzugt bei Röntgenröh ren, insbesondere bei Drehkolbenröntgenröhren eingesetzt wird.

Der Flachemitter 1 besteht aus einem runden Blechteil 2 mit angeformten Emitterbeinen 3, deren Enden mit Anschlüssen 4 versehen sind, die in geeigneter Weise mit nicht dargestell ten Stromleitungen für den Heizstrom verbunden sind. Das Blechteil 2 mit der Emissionsfläche 5 ist in durch spiralför mig angeordnete Schlitze 6 in Leiterbahnen so unterteilt, daß der Heizstrom vom einen Emitterbein kommend über den Mittel punkt des Emitters zum anderen Emitterbein verlaufen kann.

Davon ausgehend, daß die Ausdehnung des Emitters bei Erwär mung im wesentlichen in Richtung der Pfeile 7 erfolgt, sind die Emitterbeine 3 zum Einbau in der in Fig. 2 gezeigten Weise abgewinkelt. Die Abwinkelung ist nach innen, also ent gegengesetzt zur Wärmeausdehnung gerichtet, und zwar soweit, daß sich die beiden Emitterbeine überkreuzen. Die Abwinkelung gegenüber der Emissionsfläche beträgt demnach mehr als 90° und liegt vorteilhafterweise zwischen 120 und 150°.

Die Länge der Emitterbeine 3 sind außerdem so bemessen, daß deren horizontale Wärmeausdehnung unter Berücksichtigung der Temperaturverteilung über die Länge der Emitterbeine die Wär meausdehnung der Emissionsfläche kompensiert. Der Emitter bleibt dann im heißen wie im kalten Zustand spannungsfrei.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 beträgt die Ausdehnung die das Blechteil 2 des Flachemitters beim Aufheizen erfährt, auf beiden Seiten des Emitters ≅L. Diese Ausdehnung wird durch die Ausdehnung der beiden Emitterbeine 3 kompensiert, was be deutet, daß deren Länge so bemessen sein muß, daß ihre hori zontale Wärmeausdehnung (≅H), unter Berücksichtigung der Tem peraturverteilung über die Länge der Emitterbeine, der Aus dehnung ≅L entsprechen muß.

Entsprechendes gilt auch für konstruktiv anders gestaltete Emitter.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Flachemit ters. Bei diesem sind die an dem runden Blechteil 8 angeord neten Emitterbeine 9, 9' mit einem Längenabschnitt 9a, 9a' zunächst rechtwinkelig abgewinkelt, dann mit einem Längenab schnitt 9b, 9b' nach innen gerichtet, also entgegen der Aus dehnungsrichtung verlaufend angeordnet. Schließlich verlaufen die Enden mit einem Längenabschnitt 9c, 9c' wieder rechtwin kelig zu den Längenabschnitten 9b, 9b'. Mit 10, 10' sind wiederum die Stromanschlüsse bezeichnet.

Bei dieser Variante sind es die verlängerten, zweimal abge winkelten Emitterbeine welche zur Kompensation der Wärmeaus dehnung der Emissionsfläche des Emitters herangezogen werden.

Claims

1. Thermionischer Emitter, insbesondere Flachemitter, dessen Emissionsfläche (5) von Stromführungen bildenden Emitterbei nen (3, 9) getragen werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Emitterbeine (3, 9) mit wenig stens einem Längenabschnitt (9b, 9b') entgegen der Ausdeh nungsrichtung der Emitterfläche (5) bei Erwärmung abgewinkelt angeordnet sind.

2. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Emit terbeine (3) über ihre gesamte Länge einander kreuzend ange ordnet sind. (Fig. 2)

3. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Emitter beine (9, 9') mit einem ersten Längenabschnitt (9a, 9a') rechtwinkelig zur Emissionsfläche, mit dem sich daran an schließenden Längenabschnitt (9b, 9b') etwa parallel zur Emissionsfläche, und mit einem dritten Längenabschnitt (9c, 9c') wieder rechtwinkelig zur Ebene der Emissionsfläche ange ordnet sind.

4. Thermionischer Emitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er als Flachemitter ausgeführt ist, dessen Emissionsfläche (5) von einem runden Blechteil (2) gebildet ist an dem die Emitter beine (3, 9, 9') angeordnet sind, und das Blechteil (2) durch spiral- oder mäanderförmig verlaufende Schlitze (6) gebildete Leiterbahnen enthält.

5. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß Blechteil (2) und Emitterbeine (3, 9, 9') einteilig ausgebildet sind.