DE1026006B - Strahlerzeugungssystem fuer elektrische Entladungsgefaesse, insbesondere Laufzeitroehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Strahlerzeugungssystem für elektrische Entladungsgefäße mit elektrostatisch oder magnetisch gebündeltem axialem Elektronenstrahl hoher Dichte und hat besondere Bedeutung für Laufzeitröhren, insbesondere Wanderfeldröhren. Bekanntermaßen ist in derartigen Röhren das erforderliche Vakuum von etwa 10~⁸ mm nur sehr schwer zu erreichen. Deshalb werden die in einer solchen Röhre verbliebenen Gasreste ionisiert und gelangen als Ionen im wesentlichen zur Kathode.

Es ist bereits ein Strahlerzeugungssystem von Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehzwecke, bekanntgeworden, bei dem die vorzugsweise topfartige, unmittelbar vor der Kathode angebrachte Lochblende, zumindest an der Oberfläche, aus einem gasaufzehrenden Metall, wie z. B. Thorium, besteht. Das Gettermaterial nimmt dabei keine wesentlich erhöhte Temperatur an.

Es ist für etwa den gleichen Verwendungszweck ein weiteres Strahlerzeugungssystem bekanntgeworden, bei dem der zylindrische Kathodenkörper oder Teile desselben derart aus Tantal oder Zirkon gefertigt sind, daß in der der Entladungsstrecke zugekehrten Stirnfläche zentral eine mit Emissionsmasse ausgefüllte Vertiefung vorgesehen ist.

Wenngleich bei der letzteren bekannten Anordnung bereits das getternde Metall zur Erhöhung der gasaufzehrenden Wirkung eine wesentlich erhöhte Temperatur besitzt, haben diese angeführten bekannten Anordnungen doch den wesentlichen Nachteil, daß die gebündelten, etwa sich in der Systemachse bewegenden Ionen nicht direkt, sondern erst sekundär mehr oder weniger zufällig auf die Getterfläche treffen.

Die sich zur Kathode hin bewegenden Ionen sammeln sich infolge der durch die Fokussierungseinrichtung bedingten Potentialverteilung in einem Strahl unmittelbar um die Systemachse und treffen dadurch nur auf eine begrenzte Fläche in der Kathodenmitte auf. Ionenfallen, wie sie allgemein bei Kathodenstrahlröhren, z. B. bei Bild- oder Oszillographenröhren, üblich sind, können bei den obengenannten Entladungsgefäßen deshalb nicht angewendet werden, weil es sich bei diesen Röhren einmal um einen Elektronenstrahl sehr hoher Dichte mit erheblicher Raumladung handelt, und zum anderen, weil das zugehörige Strahlerzeugungssystem sich meistens vollkommen innerhalb des magnetischen Feldes einer entsprechend langen, über das Strahlsystem hinwegragenden Spule befindet. An ausgebauten Kathoden solcher Strahlsysteme erkennt man an der Dunkelfärbung der Emissionsmasse in der Mitte in einem Bereich von 1,5 bis 2 mm Durchmesser, daß die Ionen nur auf einen begrenzten Bereich auftreffen und dabei die Emissionsschicht unbrauchbar machen. Bei großen Kathoden- Strahlerzeugungssystem

für elektrische Entladungsgefäße,

insbesondere Laufzeitröhren

Anmelder:

ίο Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Walter Steinauer, München,
ist als Erfinder genannt worden

flächen, wie sie bei derartigen Röhren im Gegensatz zu den Bildröhren verwendet werden, hat das Auftreten eines relativ kleinen inaktiven Kathodenflecks in der Schichtflächenmitte nur einen sehr geringen Einfluß auf die Fokussierung des Elektronenstrahls und beeinflußt außerdem die spezifiische Belastung der Kathode ebenfalls nur unwesentlich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Vakuum von Laufzeitröhren dadurch zu verbessern, daß die auf die Kathode auftreffenden Ionen durch ein besonders reaktionsfähiges Getter gebunden werden, ohne daß eine solche Einrichtung den Funktionsmechanismus der betreffenden Röhre stört und die Kathode ungünstig beeinflußt. Erreicht wird dies bei einem Strahlerzeugungssystem für elektrische Entladungsgefäße, insbesondere Laufzeitröhren mit elektrostatisch oder magnetisch gebündeltem axialem Elektronenstrahl hoher Dichte, bei dem in der Nähe der Emissionsfläche der Kathode eine auf erhöhter Temperatur befindliche Getterfläche vorgesehen ist,, nach der Erfindung dadurch, daß die Getterfläche zentral in bezug auf die Strahlachse im Strahlengang der durch den Elektronenstrahl ausgelösten und durch die Fokussierungseinrichtung im wesentlichen in der Achse auf die Kathode hin sich bewegenden gebündelten Ionen angebracht ist und etwa Kathodentemperatur besitzt.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahme gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen besteht vor allem darin, daß die durch die für den Elektronenstrahl vorgesehenen Bündelungseinrichtungen, gebündelten, in Systemachsennähe sich be^

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wegenden Ionen unmittelbar auf die Getterfläche auftreffen und dort gebunden werden, ohne vorher, wie bei den bekannten Anordnungen, die Emissionsschicht der Kathode zu zerstören.

Verwirklicht wird diese Maßnahme bei einem topfartigen Kathodenkörper z. B. dadurch, daß an der die Emissionsschicht tragenden Stirnfläche eine zentrale, von Emissionsmasse freie Kreisfläche selbst als Getter ausgebildet wird oder daß für eine dahinter angeordnete Getterfläche eine entsprechend dimensionierte Bohrung vorgesehen wird. Für den Fall, daß die auf diese Weise angebrachte Getterfläche infolge der auftreffenden Ionenzahl in ihrer Größe nicht ausreicht, kann man auch den zentralen Bereich der Kathodenfläche topfartig entgegen der Elektronenbewegungsrichtung erweitern. Zu diesem Zweck kann man entweder den betreffenden Teil der Stirnfläche selbst erweitern und den erweiterten Teil an der Innenfläche mit einem geeigneten Gettermaterial bedecken, oder aber man stellt den erweiterten Teil bereits aus einem geeigneten Gettermaterial derart her, daß man ihn mit der eigentlichen Kathodenstirnfläche mechanisch verbindet. Als besonders vorteilhaftes Gettermaterial wird man Tantal, Niob, Zirkon oder Titan verwenden, d. h. Getterwerkstoffe, die ihre optimale Getterwirkung nicht bei Raum-, sondern bei erhöhter Temperatur, z. B. etwa Kathodentemperatur, erreichen. In manchen Fällen wird man zur Erhöhung der Getterwirkung oder aber auch zur Kompensierung des durch die vergrößerte Oberfläche entstandenen Temperatur-Verlustes eine zusätzliche oder verstärkte Heizung vorsehen. Bei der Verwendung von Titan, einem besonders wirksamen Getter, muß man vermeiden, daß das Titan keine unmittelbare Berührung mit dem Kathodennickel hat, da bei den auftretenden hohen Temperaturen, insbesondere beim Formieren der betreffenden Kathode, sich eine Legierung bilden würde, deren Schmelzpunkt etwa bei 1000° C liegt. Eine Abhilfe erreicht man dadurch, daß man zwischen Titan und dem Kathodennickel geeignete Folien, z. B. aus Tantal, zwischenfügt.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Alle nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragenden Teile sind in den Zeichnungen fortgelassen, so* daß lediglich der eigentliehe Kathodenkörper mit den erfindungsgemäßen Getterflächen dargestellt ist.

In Fig. 1 ist mit 1 der topfartige Kathodenkörper bezeichnet, auf dessen Stirnfläche die eine Kreisringfläche bildende Emissionsmasse 2 aufgebracht ist. In der Mitte der Stirnfläche ist die erfindungsgemäße Getterfläche 3 entsprechend gestaltet und durch Niete befestigt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet für die Verwendung von Tantal oder Niob als Gettermaterial.

In Fig. 2 besitzt der topf artige Kathodenkörper 1 an der Stirnfläche eine zentrale Bohrung 4, hinter der die eigentliche Getterfläche in Form einer flachen Kugelkalotte 5 besonders gehaltert angeordnet ist.

In Fig. 3 ist die Stirnfläche des Kathodenkörpers 1 in der Mitte topfartig ausgebuchtet und mit einem Getterwerkstoff 6 bedeckt. Als Getterwerkstoff kann in diesem Fall besonders vorteilhaft Zirkon verwendet werden, das auf die Innenwandung in feinkörniger Form in bekannter Weise als organische Aufschwemmung, z. B. aufgesprüht, wird.

In Fig. 4 ist abweichend davon die topfartige Erweiterung der Stirnfläche unmittelbar aus einem Getterwerkstoff hergestellt und an der eigentlichen Kathodenstirnfläche in geeigneter Weise mechanisch befestigt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Strahlerzeugungssystem für elektrische Entladungsgefäße, insbesondere Laufzeitröhren mit elektrostatisch oder magnetisch gebündeltem axialem Elektronenstrahl hoher Dichte, bei dem in der Nähe der Emissionsfläche der Kathode eine auf erhöhter Temperatur befindliche Getterfläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Getterfläche zentral in bezug auf die Strahlachse im Strahlengang der durch den Elektronenstrahl ausgelösten und durch die Fokussierungseinrichtung im wesentlichen in der Achse auf die Kathode hin sich bewegenden gebündelten Ionen angebracht ist und etwa Kathoden temperatur besitzt.

2. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der die Emissionsmasse tragenden Stirnfläche eines topfartigen Kathodenkörpers eine zentrale, von Emissionsmasse freie Kreisfläche selbst als Getter ausgebildet ist oder für eine dahinter angeordnete Getterfläche eine entsprechend dimensionierte Bohrung aufweist.

3. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Getterfläche der zentrale Bereich der Kathodenfläche topfartig entgegen der Elektronenstrahlrichtung erweitert ist und selbst aus einem Gettermaterial besteht oder mit einem solchen bedeckt ist.

4. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Getterfläche eine zusätzliche oder für die Kathode eine verstärkte Heizung vorgesehen ist.

5. Strahlerzeugungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial aus Tantal, Niob, Zirkon oder Titan besteht.

6. Strahlerzeugungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Titan als Gettermaterial Mittel vorgesehen sind, um eine Legierungsbildung zwischen Titan und dem Kathodennickel zu vermeiden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 761 089, 867 115.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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