DE1034779B

DE1034779B - Cathode for high frequency tubes

Info

Publication number: DE1034779B
Application number: DEG18212A
Authority: DE
Inventors: James Emory Beggs
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-10-22
Filing date: 1955-10-21
Publication date: 1958-07-24
Also published as: FR1137650A; US2892120A; GB778796A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung einer Kathode und insbesondere auf direkt geheizte drahtförmige Kathoden für Höchstfrequenzröhren.The invention relates to the formation of a cathode and more particularly to directly heated ones wire-shaped cathodes for high frequency tubes.

Elektrische Entladungsgeräte für hohe Frequenzen benötigen relativ kleine Entladungsoberflächen und Elektrodenabstände, damit bei hohen Frequenzen der Anwendungsbereich nicht etwa durch kapazitive und induktive Reaktanzen eingeengt wird. Die hierdurch bedingte, relativ geringe Größe von Hochfrequenzentladungsgeräten bringt eine Abnahme der zulässigen Toleranzen bei der Montage der Entladungsteile mit sich, so daß unter anderem eine emissionsfähige Kathodenoberfläche verwendet werden muß, die hohe Stromdichten pro Flächeneinheit verträgt und zum Betrieb bei hohen Dauertemperaturen geeignet ist.Electrical discharge devices for high frequencies require relatively small discharge surfaces and Electrode spacing, so that at high frequencies the area of application is not due to capacitive and inductive reactances is narrowed. The resulting relatively small size of high-frequency discharge devices brings a decrease in the permissible tolerances when assembling the unloading parts so that, inter alia, an emissive cathode surface must be used, the high one Tolerates current densities per unit area and is suitable for operation at high continuous temperatures.

Im Gebiet hoher Frequenzen ist es außerdem besonders erwünscht, daß der einer direkt geheizten Kathode zugeführte Strom auf einem symmetrischen Weg eingespeist wird, so daß die Leitungsinduktivität der Heizzuleitungen sich aufhebt, und daß die Elektronen emittierende Oberfläche gleichmäßig und schnell aufgeheizt werden kann, ohne daß dabei ihre Lage bezüglich der anderen aktiven Oberflächen des elektrischen Entladungsgeräts in dem ganzen Bereich der Betriebstemperatur geändert wird.It is also special in the area of high frequencies It is desirable that the current fed to a directly heated cathode be fed in a symmetrical path is, so that the line inductance of the heating leads cancels, and that the electrons emitting surface can be heated evenly and quickly without affecting their position with respect to of the other active surfaces of the electrical discharge device in the entire operating temperature range will be changed.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine direkt geheizte Kathode für Höchstfrequenzröhren mit kleiner Anheizzeit und möglichst geringer induktiver und kapazitiver Reaktanz anzugeben, die eine symmetrische Heizleiterverbindung aufweist, welche in dem gesamten Betriebstemperaturbereich ihre Lage hinsichtlich der anderen Arbeitsflächen beibehält, so daß die Dämpfung des mit dem Gitter-Kathoden-Kreis verbundenen Schwingungskreises für UKW-Schwingungen möglichst klein wird.It is the object of the invention to provide a directly heated cathode for high frequency tubes with a short heating time and to specify the lowest possible inductive and capacitive reactance, which is a symmetrical Has heating conductor connection, which in terms of their position in the entire operating temperature range of the other working surfaces, so that the attenuation of the connected to the grid-cathode circuit Oscillation circuit for VHF oscillations is as small as possible.

Es ist bereits eine UKW-Röhre mit direkter Heizung bekannt. Bei dieser Röhre besteht jedoch eine Dämpfung durch die zwischen den beiden Halterungen für die Glühkathode bestehende Induktivität. Ferner muß eine kapazitive Dämpfung durch den Durchgriff durch die Glühdrähte hindurch und seitlich von diesen erwartet werden. Außerdem ist eine indirekt geheizte Röhre bekannt, bei der die Heizung durch die Kathode vom Entladungsraum abgeschirmt ist. Eine derartige Heizung ist gewöhnlich ein Gebilde mit einer hohen Induktivität.A VHF tube with direct heating is already known. However, there is one with this tube Damping by the inductance existing between the two brackets for the hot cathode. In addition, there must be a capacitive attenuation through the penetration through the filaments and laterally are expected of these. In addition, an indirectly heated tube is known in which the heater is shielded from the discharge space by the cathode. Such a heater is usually a structure with a high inductance.

Bei einer direkt geheizten Kathode für Höchstfrequenzröhren. die einen flachen Rahmen, mehrere am Rahmen befestigte Glühdrähte und eine symmetrische Heizstromzuführung enthält, sind gemäß der Erfindung die Glühdrähte über der zentralen öffnung des Rahmens straff gespannt und mit ihren Enden am Rahmen befestigt, und es ist ein Zuführungsleiter in der Mitte der Rahmenöffnung mit den GlühdrähtenWith a directly heated cathode for high frequency tubes. the one flat frame, several am Frame-attached filaments and a symmetrical heating current supply are in accordance with the invention the filaments over the central opening of the frame stretched taut and with their ends on the Frame attached, and there is a feed conductor in the middle of the frame opening with the filaments

Kathode für HöchstfrequenzröhrenCathode for high frequency tubes

Anmelder:Applicant:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)General Electric Company,
Schenectady, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1954Claimed priority:
V. St. v. America October 22, 1954

James Emory Beggs, Schenectady, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenJames Emory Beggs, Schenectady, NY (V. St. A.),
has been named as the inventor

verbunden, so daß der Rahmen und der Leiter eine im wesentlichen symmetrische Zuführung des Heizstromes zu den Drähten ermöglichen.connected so that the frame and the conductor have a substantially symmetrical supply of the heating current to enable the wires.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer direkt geheizten Drahtkathode ;Fig. 1 shows a view of a direct heated wire cathode;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1 undFig. 2 shows a section along the line 2-2 of Figs

Fig. 3 einen Teil einer Kathodenanordnung.3 shows part of a cathode arrangement.

In Fig. 1 ist ein Rahmenteil 10, der z. B. aus einer flachen Scheibe aus Wolfram bestehen kann, mit einer Öffnung 11 versehen. Eine Mehrzahl von Drähten kleinen Durchmessers 12, die beispielsweise aus Wolfram bestehen, erstreckt sich über die Öffnung 11 und ist in geeigneter Weise mit der Oberfläche des Rahmens 10 verbunden. Ein leitendes Element 13 steht elektrisch und mechanisch in der Mitte der Rahmenöffnung mit jedem einzelnen Draht in Verbindung und ist außerdem elektrisch und mechanisch an den Zuführungsdraht 14 angeschlossen.In Fig. 1, a frame part 10, the z. B. may consist of a flat disc made of tungsten, with a Opening 11 is provided. A plurality of small diameter wires 12, for example made from Consist of tungsten, extends over the opening 11 and is in a suitable manner with the surface of the Frame 10 connected. A conductive element 13 stands electrically and mechanically in the center of the frame opening connected to each individual wire and is also electrically and mechanically connected to the Lead wire 14 connected.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Drahtkathode kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß man zwei Wolframscheiben 10 Rücken an Rücken aneinanderlegt. Ein Wolframdraht und die nach außen gekehrten Oberflächen der Wolframscheiben werden dann in Kupfersulfatlösung eingetaucht, um einen dünnen Überzug von Kupfer auf den Oberflächen zu erzeugen, bevor der Heizdraht um die Scheiben herumgewickelt wird. Eine geeignete Stärke des Wolf ramdrahts liegt in der Größenordnung von 0,0075 mm. Dieser Draht wird unter Spannung über die Scheiben gewickelt, so daß sich der Wolframdraht einige Male über die Öffnung 11 jeder der beiden Scheiben legt. Die gesamte Anordnung wird dann in einer Wasser-The wire cathode shown in Figs. 1 and 2 can be manufactured in a simple manner in that you put two tungsten disks 10 back to back together. A tungsten wire and the outside The swept surfaces of the tungsten disks are then immersed in copper sulfate solution to produce a create thin plating of copper on the surfaces before wrapping the heating wire around the discs will. A suitable thickness of the Wolf ramdrahts is on the order of 0.0075 mm. This wire is wound under tension over the disks so that the tungsten wire moves a few times over the opening 11 of each of the two discs. The entire arrangement is then in a water

809 578/366809 578/366

Stoffatmosphäre auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes von Kupfer aufgeheizt, d. h. ungefähr auf HOO⁰C, um die Wolframdrähte mit der Wolframscheibe zu verlöten. Die Scheiben werden dann getrennt, indem man die Drähte zwischen den Scheiben teilt, so daß man zwei Scheiben erhält, die eine Mehrzahl von unter Spannung befindlichen Drähten über der öffnung in der Scheibe aufweisen. Der Verbindungsleiter 13 und der Zuführungsdraht 14 werden dann an den Drähten befestigt, indem man beispielsweise eine Hartlötung vornimmt. Schließlich können die Heizelemente mit einem Emissionsüberzug aus Dreifachkarbonat überzogen werden. Bei der praktischen Ausführung einer anderen Methode werden der Verbindungsleiter 13 und der Zuführungsdraht 14 im gleichen Arbeitsgang mit den Heizelementen verlötet, in dem diese an die Wolframscheiben angelötet werden.Substance atmosphere heated to a temperature in the vicinity of the melting point of copper, ie approximately to HOO ⁰ C, in order to solder the tungsten wires to the tungsten disk. The disks are then separated by dividing the wires between the disks to form two disks having a plurality of wires under tension across the opening in the disk. The connecting conductor 13 and the lead wire 14 are then attached to the wires by, for example, brazing. Finally, the heating elements can be coated with a triple carbonate emission coating. In the practical implementation of another method, the connecting conductor 13 and the feed wire 14 are soldered to the heating elements in the same operation in which they are soldered to the tungsten disks.

Obwohl die Beschreibung sich bisher nur auf die Befestigung dünner Drähte an einer Wolframscheibe bezog, ist es klar, daß Drähte aus anderem Material, z. B. Molybdän und irgendwelche anderen Metalle oder Legierungen mit verhältnismäßig hoher Zerreißfestigkeit, zur Bildung der Unterlage einer Elektronen emittierenden Kathode benutzt werden können und daß der Rahmen 10 auch andere Gestalt annehmen kann als die hier dargestellte Scheibe mit der in der Mitte angebrachten rechteckigen öffnung. Für den Rahmenteil ist jedes Material geeignet, das eine genügend hohe Leitfähigkeit hat und den hohen Betriebstemperaturen von elektrischen Entladungsgeräten von Miniaturgröße widerstehen kann und an welches die Heizleiter angelötet werden können. Die Verwendung einer Scheibe aus dem gleichen Material wie dieDrähte oder mit dem gleichen oder ähnlichen Ausdehnungskoeffizientenist jedoch besonders zweckmäßig.Although the description so far only covers the attachment of thin wires to a tungsten disk it is clear that wires of other material, e.g. B. Molybdenum and any other metals or alloys with relatively high tensile strength to form the basis of an electron emitting cathode can be used and that the frame 10 also take other shape can be used as the disk shown here with the rectangular opening in the middle. For the Frame part is any material suitable that has a sufficiently high conductivity and the high operating temperatures of miniature size electrical discharge devices and to which the Heating conductors can be soldered on. The use of a washer made of the same material as the wires or with the same or similar expansion coefficient is particularly useful.

Die oben beschriebene Anordnung weist eine Mehrzahl von straff gespannten drahtförmigen Teilen auf, die durch eine im wesentlichen symmetrische Anordnung von Zuführungen verbunden sind. In dem hier gezeigten Beispiel kann angenommen werden, daß der Heizstrom nach oben durch den Zuführungsdraht 14, von dort durch die Kathodendrähte 12 zu dem Rahmen 10 und schließlich zurück zur Heizspannungsquelle fließt. W The arrangement described above has a plurality of tensioned wire-shaped parts, connected by a substantially symmetrical arrangement of leads. In this one example shown, it can be assumed that the heating current upwards through the feed wire 14, from there through the cathode wires 12 to the frame 10 and finally back to the heating voltage source. W.

Fig. 3 veranschaulicht eine Kathodenanordnung mit niedriger Induktivität, bei der die Kathode gemäß Fig. 1 und 2 in einem Teil eines elektrischen Entladungsgerätes angebracht ist. Der rahmenförmige Teil 10 der Kathode ist in einem Metallzylinder 15 enthalten, der den Zuführungsdraht 14 umgibt und abschirmt. Der Zylinder 15 dient zur Zuführung der elektrischen Energie zum Rahmen 10, schirmt den Zuführungsdraht 14 ab und sorgt für eine niedrige Eigeninduktivität der Zuleitung zu den Heizdrähten.3 illustrates a low inductance cathode assembly in which the cathode according to FIG Fig. 1 and 2 is mounted in part of an electrical discharge device. The frame-shaped Part 10 of the cathode is contained in a metal cylinder 15 which surrounds the lead wire 14 and shields it. The cylinder 15 serves to supply the electrical energy to the frame 10 and shields the supply wire 14 and ensures a low self-inductance of the supply line to the heating wires.

Der Zylinder kann beispielsweise aus Molybdän oder Titan hergestellt sein. Es ist einleuchtend, daß eine große Auswahl von Stoffen, die gewöhnlich in elektrischen Entladungsgeräten benutzt werden, zur Unterstützung des drahtförmigen Teils der Kathodenanordnung verwendet werden kann. Indessen ist ein Metall, wie Titan oder Zirkon, besonders geeignet, da es dem doppelten Zweck dient, einen Heizdraht und eine Abschirmung zu bilden und als Getter zur Absorption von Gasen in einem abgeschlossenen Entladungsgefäß wirksam zu sein.The cylinder can be made of molybdenum or titanium, for example. It is evident that a wide range of materials commonly used in electrical discharge devices for Support of the wire-shaped part of the cathode assembly can be used. Meanwhile is a Metal, such as titanium or zirconium, is particularly suitable as it serves the dual purpose of being a heating wire and to form a shield and as a getter for the absorption of gases in a closed discharge vessel to be effective.

Die straff gespannten Wolframdrähte, insbesondere wenn sie durch den Verbinder 13 und den Zuführungsdraht 14 unterstützt werden, bleiben in der richtigen Lage bezüglich der anderen aktiven Elektroden des Entladungssystems im gesamten Bereich der Betriebstemperatur, die sich von etwa Zimmertemperatur bis zur Rotglut, d. h. in einem Bereich von 700° C, verändern kann. Die Kathodendrähte lassen sich rasch aufheizen, und die Erhitzung ist im wesentlichen gleichförmig, da der Stromfluß von der Mitte der Drähte zu dem Rahmenteil 10 hin verläuft. Irgendwelche Selbstinduktionswirkungen auf Grund des Fließens des Heizstroms werden infolge der symmetrischen Anordnung der Stromleiter neutralisiert. Außerdem wird eine Kathodenstruktur von sehr kleiner Induktivität auf Grund der Abschirmwirkung des Zylinders 15 geschaffen.The taut tungsten wires, particularly when supported by connector 13 and lead wire 14, remain in place Position in relation to the other active electrodes of the discharge system in the entire operating temperature range, from about room temperature to red heat, d. H. within a range of 700 ° C can. The cathode wires heat up quickly and the heating is substantial uniform as the current flows from the center of the wires to the frame part 10. Any Self-induction effects due to the flow of the heating current are due to the symmetrical Arrangement of the conductors neutralized. In addition, a cathode structure becomes very small Inductance created due to the shielding effect of the cylinder 15.

Die nach der Erfindung hergestellten Kathoden können in einem großen Spannungsbereich der Heizspannung betrieben und in einer sehr kurzen Zeit auf die Arbeitstemperatur gebracht werden. Die Anheizzeit nach Einschalten der Spannung beträgt etwa ¹A Sekunde.The cathodes produced according to the invention can be operated in a large voltage range of the heating voltage and brought to the working temperature in a very short time. The heating-up time after switching on the voltage is about ¹ A second.

Claims

Patent claims.

1. Directly heated cathode for high frequency tubes with a flat frame, a plurality of filaments attached to the frame and symmetrical heating current supply, characterized in that, that the filaments are stretched taut over the central opening of the frame and are attached with their ends to the frame and that a feed conductor in the middle of the Frame opening is connected to the filaments.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the diameter of the wires is small compared to the thickness of the frame part.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the second supply conductor for the filaments completely surrounds the conductor connected to the center of the filaments and with attached to the frame.

Considered publications:
Austrian Patent No. 135 875;
French Patent Nos. 901 727, 978 463; U.S. Patent No. 2,458,693.

1 sheet of drawings