DE1042770B - Bewegliche Kathode fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bereits eine Kathode mit der Emissionsfläche parallel zu den übrigen Elektronen für elektrische Entladungsgefäße vorgeschlagen worden, die an einer Auflagestelle derart festgehalten wird, daß sie sich infolge der Wärmeausdehnung bei Temperaturerhöhung in Richtung der anderen Auflagefläche bewegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß jeweils nur ein Teil der emissionsfähigen Kathode für die Entladung ausgenutzt wird. Auch sind bei dieser Anordnung Mittel vorgesehen, welche eine der gewünschten Bewegungsrichtung entgegengesetzte Bewegung der Kathode beim Abkühlen verhindert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Kathode für ein elektrisches Entladungsgefäß, die an einer Auflagestelle derart festgehalten ist, daß sie sich infolge der Wärmeausdehnung bei Temperaturerhöhung in Richtung der anderen Auflagefläche bewegt. Gemäß der Erfindung wird die Bewegung der Kathode zur Einstellung des Abstandes zwischen Kathode und einer anderen Elektrode verwendet. Zu diesem Zweck wird die Kathode so angeordnet, daß sie sich zu einer anderen Elektrode parallel oder nahezu parallel oder senkrecht auf eine andere Elektrode bewegt und sich dadurch der Abstand zwischen Kathode und insbesondere deren Emissionsfläche und der anderen Elektrode in vorgegebener gewünschter Weise verändert.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Einstellung des gewünschten Abstandes zu einer anderen Elektrode an der betriebsfertigen Röhre und insbesondere im warmen Zustand der bereits aktivierten und emittierenden Kathode vorgenommen wird.

Bei dem bisher bekannten Einstellverfahren erfolgt die Abstandseinstellung z. B. mit optischen Mitteln im kalten Zustand der Kathode vor dem Einbau in die Röhre. Da sich nun der Abstand der wirksamen Kathodenemissionsfläche zur Elektrode sowohl beim Einsetzen des Systems in den Kolben durch mechanische Kräfte als auch beim weiteren Herstellungsprozeß, wie beim Pumpen, insbesondere beim Umwandeln der Emissionsschicht, bei der Hochfrequenzentgasung der Elektroden, und beim Erwärmen der Kathode in nicht beherrschbarer Weise ändert, führt ein derartiges Verfahren zu großen Streuungen des Abstandes und damit, je nach Art der Anforderungen an die Genauigkeit des Abstandes, zu einem mehr oder weniger großen Ausschuß. In manchen Fällen wird versucht, diesen Nachteil durch elektrische Spannungsänderung an den Elektroden auszugleichen. Diese Maßnahme hat aber einen größeren Schaltungsaufwand und eine kompliziertere Handhabung bei dem Betrieb der Entladungsröhre zur Folge.

Die Einstellung der Kathode wird am zweckmäßigsten so vorgenommen, daß eine für den Abstand bestimmende Entladungseigenschaft, z. B. die Abbil-Bewegliche Kathode
für elektrische Entladungsgefäße

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Albert Lieb, Eßlingen/Neckar-Obereßlingen, ist als Erfinder genannt worden

dungsschärfe des Emissionsbildes des Systems oder die Steilheit, als Kriterium für den gewünschten Abstand ausgenutzt wird. Bei der Einstellung ist vorteilhaft, die an die Elektroden angelegten Spannungen gegenüber den normalen Betriebsspannungen so zu ändern, daß die optimale Einstellung bei den Betriebsspannungen durch den Betrag, um welchen das Optimum bei den von den Betriebsspannungen abweichenden Spannungen auftritt, bestimmt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich dann, wenn sich mit der Einstellung des Kathodenabstandes auch gleichzeitig die zur Entladung ausgenutzte Emissionsfläche der Kathode ändert. Dabei ergibt sich neben der Einstellung des Abstandes auch der Vorteil, daß sich Schädigungen der Kathode, z. B. Ionenschädigungen, welche während der ersten Betriebszeit und beim Formieren auftreten, beim späteren Betrieb der Röhre infolge der geänderten wirksamen Emissionsfläche nicht bemerkbar machen können. Die Erfindung sieht ferner Mittel vor, die Bewegung der Kathode nach Erreichen des gewünschten Abstandes durch mechanische Mittel festzuhalten und oder durch eine andere Führung des Erwärmungs- bzw. Abkühlungsvorganges eine weitere Kathodenbewegung auszuschließen.

An Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert:

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ändert sich gleichzeitig mit dem Kathodenabstand die zur Entladung ausgenutzte Emissionsfläche der Kathode. Die Kathode 1 ist in den Haltescheiben 5 und 6 festgehalten. Die Ebene der Kathode und die Ebene der Emissionsfläche sind gegenüber der Ebene der Elektrode etwas geneigt. Die Kathode 1 ist im Haltern 677/306

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bereich der Scheibe 5 etwas verjüngt. Durch diese kann. Für die gleichen Teile sind die gleichen Bezugs-Verjüngung ist ein Endanschlag zur Bewegung der zeichen wie in Fig. 1 gewählt. Die Kathode 1 ist hier Kathode gegeben. Außerdem wird erreicht, daß die parallel zur Elektrode 4 angeordnet; die Emissions-Auflagefläche der Kathode 5 an der Scheibe kleiner schicht 2 weist entlang des Bewegungsweges der Kaist als an der Scheibe 6. Damit ergibt sich eine ver- 5 thode eine unterschiedliche, keilförmige Schichtdicke stärkte Ausbildung des Bewegungseffektes der Ka- auf. Die wesentliche Änderung gegenüber dem Austhode. Zur Verminderung der Rückwärtsbewegung der führungsbeispiel der Fig. 1 besteht in der besonderen Kathode beim Abkühlungsvorgang kann wieder eine Anordnung und Ausbildung der Heizer 13 und 15. Der Feder 10 angebracht werden. Diese Feder ist mit dem Heizer 13 ist so dimensioniert und in der Kathoden-Xiet 11 an der Haltescheibe 5 befestigt. Zur Einstel- io hülse angeordnet, daß sich die Kathode bei Erwärmen lung der gewünschten Lage der Kathode sind zwei des Heizers durch Stromdurchgang auf die Scheibe 6 Heizer 13 und 7 vorgesehen. Der Wanderungseffekt zu bewegt; wird in umgekehrter Weise der Heizer 15 der Kathode tritt nur beim Betrieb des Heizers 13 auf. betrieben, wandert die Kathode in umgekehrter Rich-Beim Betrieb des Heizers 7 führt die Kathode keine tung. Beim gleichzeitigen Betrieb der beiden Heizer Bewegungen aus, man ist also durch die Wahl des 15 führt die Kathode keine Bewegung aus. Dieser Be-Heizerbetriebes in der Lage, die Bewegung der Ka- triebszustand entspricht der Normalheizung der Kathode genau zu beherrschen. Die Einstellung einer thode. Die Kathode läßt sich auch nach Erreichen der derartigen Kathode erfolgt auf folgende Weise: Die gewünschten Lage in ähnlicher Weise, wie beim Kathode wird beim Zusammenbau des Systems auf Ausführungsbeispiel der Fig. 3 beschrieben, durch einen Abstand zu der Elektrode gebracht, welcher 20 mindestens zwei in der Nähe der Scheiben 5 und 6 größer ist als der gewünschte Abstand der Kathode angeschweißten Metalldrähte oder -bänder zusätzlich im normalen Betrieb. Die Kathode wird nun im System sichern.

montiert, die Elektroden ausgeheizt und geglüht, die Wenn man auf den Vorteil, daß jeweils nur ein Teil Kathode mit Verwendung des Heizers 7 aktiviert und, der emissionsfähigen Schicht für die Entladung auseventuell durch Betrieb mit einer hohen Spannung, die 25 genutzt wird, verzichtet, so läßt sich der Erfindungs-Elektroden der Röhre entgast. Damit ist in den meisten gedanke auch in vorteilhafter Weise nur zur Einstel-Fällen eine Schädigung der Kathode aufgetreten. Diese lung des Abstandes der Kathode zu einer anderen Kathodenschädigung wird erfindungsgemäß nun in der Elektrode verwenden.

Weise behoben, daß die Kathode mit Hilfe des Be- In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Emistriebes des Heizers 13 gegen die Auflagefläche 5 be- 30 siansfläche 3 der Kathode 1 so angeordnet, daß sie sich wegt wird. Bei jedem Aufheizvorgang, der in beliebi- senkrecht zu der Ebene der Elektrode 4 bewegen kann, ger Weise wiederholt werden kann, bewegt sich die Die Kathode ist in den Haltescheiben 5 und 6 gehalten. Kathode um eine bestimmte Wegstrecke weiter. Die Die Scheiben 5 und 6 passen sich dem Kathodenprofil Wegstrecke, die bei jedem Aufheizvorgang zurück- bei nicht geheiztem Zustand so an, daß die Kathode gelegt wird, wird durch die Höhe der Kathoden- 35 gleitend in die Scheiben geschoben werden kann. Der temperatur und durch die Geschwindigkeit des Auf- Heizer ist von der Auflagestelle 5 weiter entfernt als heizvorganges bestimmt. Gleichzeitig mit der Anord- von der Auflagestelle 6. Dadurch wird die Auflagenung von neuen ungeschädigten Emissionsflächen, stelle mit der Scheibe 6 beim Aufheizvorgang schneller welche vor der Öffnung der Blende wirksam werden, erwärmt. Durch die stärkere Wärmeausdehnung der wird der Abstand Elektrode—Emissionsfläche ge- 40 gegenüber der Scheibe 6 schneller erwärmten Kathode ändert. Nach jeder Bewegung der Kathode wird der wird die Kathode an der Auflagestelle von Kathode Abstand Emissionsfläche—Kathode z. B. durch die und Scheibe 6 mindestens kurzzeitig festgehalten. Da-Schärfe der Abbildung der Kathode oder einer Elek- durch folgt bei der nachfolgenden weiteren Erwärmung trodenblende oder eines Überschneidungspunktes des der Kathode die weitere Längsausdehnung nur in Rich-Elektronenstrahls, z. B. auf dem Leuchtschirm einer 45 tung der Scheibe 5. Die gewünschte Bewegung beim Braunschen Röhre, bestimmt. In gleicher Weise kann Aufheizvorgang der Kathode läßt sich auch dadurch auch die Steilheit des Systems zur Bestimmung des erzielen, daß der Sitz der Kathode an der festgehal-Abstan des herangezogen werden. Die an die Elektroden tenen Auflagestelle fester ist als an den anderen Aufangelegten Spannungen sind so gewählt, daß die opti- lagestellen oder daß die Auflagefläche der Kathode an male Einstellung bei den Betriebsspannungen durch 50 der festgehaltenen Auflagestelle größer ist als an den den Betrag, um welchen das Optimum bei den an- anderen Auflagestellen. Natürlich lassen sich diese gelegten Spannungen von dem der Betriebsspannungen Maßnahmen auch zusammen anwenden. Um nun eine abweicht, bestimmt ist. Beispielsweise wird bei der der gewünschten Bewegung der Kathode entgegenEinstellung einer Kathode zum Wehneltzylinder einer gesetzte Bewegung beim Abkühlen der Kathode mit Braunschen Röhre, die Wehneltspannung gegenüber 55 Sicherheit zu verhindern, ist an der Glimmerhalteder Betriebsspannung des Wehneltzylinders so ver- scheibe 5 eine Feder 10 angebracht. Die Feder, welche ändert, daß das Maximum der Abbildungsschärfe be- beispielsweise aus Glimmer besteht, ist beispielsweise reits bei einem größeren Abstand Kathode—Wehnelt- mit einem Niet an der Auflagefläche 5 befestigt. An zylinder auftritt als bei dessen normaler Betriebsspan- Stelle einer Feder lassen sich auch zwei oder mehrere nung. Da nun auf Grund von Rechnungen oder 60 Federn anbringen. Die Federn lassen sich auch aus experimentellen Bestimmungen die Größe der Bewe- der Auflagefläche 5 durch Spalten oder Aussparen gungsstrecke bei jedem Aufheizvorgang sowie die der ausarbeiten. Die Feder ist so angebracht, daß sie sich Spannungsänderung am Wehneltzylinder entsprechende entweder beim Montieren der Kathode oder bei der Abstandsänderung Emissionsfläche—Wehneltzylinder ersten Wärmeausdehnung von der Auflagefläche 5 bekannt ist, läßt sich der Abstand Kathode—Wehnelt- 65 etwas abhebt. Dadurch wird erzielt, daß jede Bewezylinder bei den normalen Betriebsspannungen genau gung der Kathode in Richtung Auf lagefläche zur Feder bestimmen und einstellen. ohne Hemmung erfolgt, während die entgegengesetzte In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel Bewegung gesperrt wird. Durch die Anordnung der wiedergegeben, bei dem die Kathode sowohl in der Feder wird also die Wirkung der oben angegebenen einen als auch in der anderen Richtung bewegt werden 70 Maßnahmen, welche zu einer einseitigen Bewegung

der Kathode führen, unterstützt. An der Glimmerhaltescheibe 6 ist ein federndes Metallband oder ein federnder Metalldraht mit dem Niet 11 befestigt. Das Metallband oder der Metalldraht wird so an der Haltescheibe 6 angebracht, daß er sich mit seinem freien Ende sowohl an die Haltescheibe 5 als auch an die Kathode andrückt. Nach Erreichen der gewünschten Lage der Kathode wird dieses Metallband oder der Metalldraht mit der Kathode fest verbunden, z. B. durch einen Stromstoß elektrisch verschweißt. Damit ist eine weitere Bewegung der Kathode ausgeschlossen. Statt einem lassen sich auch mehrere Bänder oder Drähte mit der Kathode verschweißen. Die sichere Wirksamkeit eines derartigen Anschlages wird dadurch erhöht. Zusätzlich zu dieser Maßnahme zur Festhaltung der Kathode, oder auch an Stelle dieser Maßnahme, sieht die Erfindung auch vor, zwei Heizer bzw. zwei Heizkreise innerhalb der Kathodenhülse anzuordnen, von welchem der eine die Kathode an den Auflageflächen gleichmäßig erwärmt, so daß keine Bewegung der Kathode auftritt, oder bei Anordnungen mit Haltefedern, die Kathode in der näheren Umgebung der Auflagefläche, welche die Feder enthält, stärker erwärmt, so daß an dieser Stelle die Kathode festgehalten wird und sich über die andere Auflagefläche hinaus ausdehnt und beim Abkühlen wieder zurückgeht. Der andere Heizer ist derart ausgebildet und angeordnet, daß er die Auflagefläche mit dem festen Sitz und/oder größeren Auflagefläche oder bei Anwendung einer Sperrfeder die Auflagefläche ohne Feder stärker erwärmt, so daß die Kathode an dieser Stelle festgehalten wird und sich über die Auflagefläche mit der Feder hinaus ausdehnt, und durch die Sperrfeder eine Rückwärtsbewegung beim Abkühlen verhindert wird. Es ist auch möglich, den Abstand zweier anderer Elektroden in ähnlicher Weise durch Erwärmen mindestens einer dieser Elektroden zu verändern.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bewegliche Kathode für ein elektrisches Entladungsgefäß, die an einer Auflagestelle derart festgehalten ist, daß sie sich infolge der Wärme-

40 ausdehnung bei Temperaturerhöhung in Richtung der anderen Auflagefläche bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Kathode zur Einstellung des Abstandes zwischen Kathode und einer anderen Elektrode verwendet ist.

2. Bewegliche Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode gegen die nächstfolgende Elektrode etwas geneigt ist (Fig. 1).

3. Bewegliche Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode gegen die nächstfolgende Elektrode parallel angeordnet und die Emissionsschicht keilförmig aufgetragen ist (Fig. 2).

4. Bewegliche Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode gegenüber der nächstfolgenden Elektrode senkrecht angeordnet ist (Fig. 3).

5. Bewegliche Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Metallband (-bänder) oder Draht (Drähte) nach Erreichen der gewünschten Lage der Kathode mit dieser z. B. durch einen elektrischen Stromstoß verschweißt sind, so daß das Metallband bzw. die Schweißstelle als Anschlag wirkt.

6. Bewegliche Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kathodenhülse zwei Heizer oder zwei Heizkreise angeordnet sind.

7. Bewegliche Kathode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Heizer oder Heizkreis zur Bewegung der Kathode und der andere zur Normalheizung der Kathode ohne Bewegung benutzt wird.

8. Bewegliche Kathode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Heizer oder Heizkreis zur Bewegung der Kathode in der einen Richtung und der andere Heizer bzw. Heizkreis zur Bewegung der Kathode in der entgegengesetzten Richtung und beide zur Normalheizung der Kathode ohne Bewegung benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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