DE1047325B - Ein- oder Mehrgitterroehre fuer sehr hohe Frequenzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen, insbesondere Tetrode, mit scheibenförmigen Durchführungen und mit diesen elektrisch, aber nicht mechanisch starr verbundenen, zu einem Elektrodensystem zusammengesteckten scheibenförmigen Elektroden, von denen die Kathode indirekt geheizt und die Gitterelektroden als Spanngitter, insbesondere als Maschengitter, ausgebildet und, gemeinsam gegeneinandergedrückt, durch Zwischenfügen von Isolierteilen von benachbarten Elektroden distanziert sind.

Von jeher macht das Einhai ten kleinster Elektrodenabstände erhebliche Schwierigkeiten und erfordert meist umständliche Konstruktionen und langwierige Justierungsarbeiten. Es ist aber bereits ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem diese Schwierigkeiten bei einem Aufbau üblicher Art dadurch behoben werden, daß mechanisch entsprechend präzis hergestellte Isolierdistanzstücke, insbesondere in Form von runden Stäbchen, zum Distanzieren der Elektrodenhalterungen, beispielsweise Gitterholme, benutzt werden. Allerdings sind mit dieser Maßnahme die Abstände zwischen den wirklich wirksamen Elektrodenelementen noch in keiner Weise genau festgelegt.

Jedoch ist bei thermisch oder spannungsmäßig hochbelasteten Röhren, insbesondere für hohe Frequenzen im Ultrakurzwellengebiet, diese bisher übliche Aufbauweise, bei der zur Unterstützung und Abstandshalterung der Elektroden gegeneinander Isolierplatten aus Glimmer oder Keramik mit entsprechenden Durchbrüchen benutzt werden, wegen der damit verbundenen Schwierigkeiten nicht mehr anwendbar. Vielmehr bildet man, den besonderen Anforderungen im Ultrakurzwellengebiet entsprechend, die einzelnen Elektroden flächenförmig aus, versieht sie mit einer guten Oberflächenleitfähigkeit und haltert sie durchweg an der Außenseite des Entladungsgefäßes. Eine solche Anordnung bedingt leider größere Entfernungen innerhalb des Entladungsgefäßes, die von den Elektroden frei tragend überbrückt werden müssen, so daß es schwierig ist, unter diesen Umständen kleine Abstände zwischen den Elektroden genau einzuhalten. Deshalb wurde auch schon der Versuch unternommen, bei einem Flachelektrodensystem die Elektroden derart gegeneinander abzustützen, daß man die zugehörigen Elektrodenhalterungen isoliert miteinander mechanisch verbindet.

So ist ein Elektrodenaufbau mit vorwiegend flächenförmig gestalteten Elektroden bekanntgeworden, bei dem insbesondere eine Zwischenelektrode als Spaltelektrode ausgebildet ist und bei dem benachbarte Elektroden an einer gemeinsamen isolierenden Zwischenplatte durch isolierte Niete befestigt sind. Diese Elektrodeneinheit wird dann auf Grund der Ein- oder Mehr gitterröhre
für sehr hohe Frequenzen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Andreas Weissfloch, München,
ist als Erfinder genannt worden

relativ großen Elektrodenabstände, insbesondere zwischen Kathode und Steuerelektrode, mit der davon getrennten Kathode in üblicher Weise auf einem entsprechenden Dur-chführungsfuß gehaltert und im betreffenden Entladungsgefäß angeordnet.

Ein ähnlicher Aufbau ist von einem Elektrodensystem mit einem gespannten Glühfaden als direkt geheizte Kathede her bekannt, bei dem die einzelnen fläehenhaften Elektroden durch Glimmer getrennt um die Kathode herum durch Schraub verbindungen gegeneinandergepreßt gehaltert sind. Dabei sind die Drähte der betreffenden Gitterelektrode über einen Rahmen gespannt und dieser Rahmen, also nicht die Gitterdrähte selber, durch .zwischengefügte Glimmerstücke gegen benachbarte Elektroden abgestützt. Ebenfalls um eine isolierende Zwischenplatte sind die Elektroden eines bekannten Flachelektrodensystems dadurch angeordnet, daß aufeinanderfolgende Elektroden abwechselnd über Isoliersäulen getrennter Gruppen gesteckt und durch Isoliersäulen gegeneinander distanziert sind. Die Drähte der betreffenden Gitterelektroden sind jeweils über zwei Leisten geführt ond dadurch gespannt, daß gegen diese Federn drücken.

Weiterhin ist bereits eine Anordnung bei gasgefüllten Entladungsgefäßen bekannt, bei der vier Kugeln aus Isolierstoff zwischen den Netzmasehen zweier in ihren Rahmen gehalterter Gitterelektroden eingefügt sind, um im maßgeblichen Bereich zusätzlich die Distanzeinhaltungsgenauigkeit zu erhöhen.
Das Gemeinsame dieser verschiedenartigen Aufhauten besteht in der Hauptsache darin, daß die maßgeblichen Elektroden an ihren Trägerorganen mehr oder weniger durch Distanzstüeke abgestützt werden; jedoch bei keiner dieser Einrichtungen wird das der Erfindung zugrunde liegende Ziel erreicht, nämlich

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die Elektroden derart frei tragend anzuordnen, daß dadurch eine einfache billige Zusammensteckbauweise der einzelnen Elektroden unter Zwischenfügung von isolierenden Distanzstücken in bereits mit Durchführungen versehenen quasi fertigen Entladungsgefäßen und das Einhalten von kleinsten definierten Abständen von etwa 20 μ, und kleiner zwischen zwei Elektroden, insbesondere zwischen Kathode und Steuergitter, ermöglicht wird.

Erreicht wird dies bei einem eingangs beschriebenen elektrischen Entladungsgefäß nach der Erfindung dadurch, daß die in das mit den Durchführungsscheiben und dem Heizer versehene Entladungsgefäß lediglich eingesteckten Elektroden gemeinsam mit den zwischengefügten isolierenden Distanzstücken unter definiertem Druck gegen einen mit dem Entladungsgefäß starr verbundenen Anschlag derart gepreßt sind, daß die zur Einhaltung der maßgeblich auf die Gitterelektroden bezogenen Elektrodenabstände von etwa 20 μ und kleiner vorgesehenen isolierenden Distanzstücke unmittelbar gegen die jeweiligen wirksamen Gitterdrähte drückend die frei tragenden Gitterelektroden gegen die übrigen benachbarten Elektroden abstützen, so daß diese in einer definierten Lage zueinander und zum Entladungsgefäß ohne mechanische Befestigung gehalten werden. Die Herstellung eines solchen Systems erfolgt also nicht durch Aneinanderfügen und Befestigen von Einzelteilen auf einem Dtirchführungsfuß unter Zuhilfenahme von entsprechenden Lehren, sondern besteht vielmehr in einem reinen Zusammenstecken der einzelnen Konstruktionselemente von Elektroden und Isolierkörpern in dem entsprechend vorbereiteten praktisch fertigen Entladungsgefäß. Dadurch wird ermöglicht, daß die einzelnen Konstruktionselemente auf einfachste Formen gebracht werden können, so daß ihre Herstellung auf mechanischem Wege mit höchster Präzision erfolgen kann.

Allerdings setzt eine derartige Bauweise äußerst stabile Gitterflächen voraus, wie sie bei Spanngittern üblicher Art oder nach einem besonderen Verfahren als gelötete Spanngitter und nach Maschengitterart durch Wickeln von zwei Lagen übereinander erstellt werden. Die für einen solchen erfindungsgemäßen Aufbau maßgeblichen Gesichtspunkte lassen sich am besten an Hand eines Ausführungsbeispiels, z. B. einer Scheibentetrode, wie sie in der Fig. 1 im Querschnitt mit den wesentlichen Elementen gezeichnet ist, erläutern. In Fig. 2 ist außerdem noch skizzenmäßig die Art des Federkontaktes dargestellt, wie er zwischen Gitterrahmen und Durchführungsscheibe als galvanische Verbindung für die Gleichspannung benutzt wird.

Beim Aufbau wird von einem entsprechend vorbereiteten, d. h. mit den notwendigen Durchführungsscheiben versehenen Entladungsgefäß ausgegangen. Ein derartiges Entladungsgefäß I₃ wie es in der ersten Figur trichterförmig ausgebildet wiedergegeben ist, wird durch Zusammenschmelzen der einzelnen Durchführungsscheiben mit den entsprechenden Glasrohrdistanzstücken im Hochfrequenzofen oder auf andere Weise erstellt. Das auf dem engeren Ende durch einen Preßteller 16 mit zwei Durchführungen 17 für den Heizer 18 abgeschlossene Entladungsgefäß wird nun von dem offenen, weiteren Ende her in geeigneter Reihenfolge mit den erforderlichen Elektrodenteilen beschickt. Zunächst wird der Heizer 18 durch eine entsprechende Lehre in definierter Lage gehalten, an den mit Schellen versehenen Drahtdurchführungen 17 durch Schweißvorgang befestigt. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Heizer erst auf dem Preßteller aufzubauen, bevor dieser in das Entladungsgefäß eingeschmolzen wird. Daraufhin wird die als Drehkörper hergestellte und entsprechend pastierte Scheibenkathode 6 derart eingesetzt, daß der am Kathodenkörper befindliche Haltering 7 auf die erste Durchführungsscheibe 2 aufgesetzt wird. Selbstverständlich müssen die wirksame Kathodenfläche und anodenseitige Fläche des Halterings durch größtmögliche Genauigkeit bei der mechanischen Herstellung in eine definierte Lage zueinander gebracht werden. Auf diesen Haltering 7 wird nun das erste planparallel geschliffene und geläppte Isolierzwischenstück 8 aufgesetzt, dessen Höhe um den effektiven Kathodengitterabstand höher ist als jeweils die Entfernung vom Haltering 7 bis zur Kathodenoberfläche. Anschließend wird nun das Steuergitter 10 derart eingesetzt, daß die Gitterdrähte 10 unmittelbar auf das Isolierstück 8 aufgelegt werden, während der zugehörige Rahmen 9 frei tragend konzentrisch mit geringem Spiel in dem entsprechenden Zuführungsscheibenring 3 zu liegen kommt. Zwischen dieser Durchführungsscheibe 3 und dem Gitterrahmen 9 ist, wie besonders in Fig. 2 dargestellt, durch ein oder mehrere am Umfang angeordnete Federn 23 die galvanische Verbindung zur Anlegung einer Gleichspannung hergestellt. Statt dessen kann eine Verbindung aber auch über eine entsprechend biegsame Zuleitung erfolgen, besonders dann, wenn nämlich der Zwischenraum zwisehen Durchführungsscheibe und Gitterrahmen durch ein günstiges Dielektrikum ausgefüllt werden soll, um eine bessere kapazitive Hochfrequenzkopplung zu erreichen. Selbstverständlich sind zur Erreichung einer besseren hochfrequenten Leitfähigkeit Durchführungsscheiben- und Gitterrahmenoberflächen mit einer gutleitenden Metallschicht, wie z. B. Silber, überzogen. Auf das Steuergitter 10 folgt nun zur weiteren Distanzhaltung das Isolierzwischenstück 19 entsprechender Höhe, auf das wiederum frei tragend die Gitterfläche des zweiten Gitters gelegt wird, und zwar, ähnlich wie beim Steuergitter 12, derart, daß der zugehörige Rahmen 11 konzentrisch in dem entsprechenden Durchführungsscheibenring 4 zu liegen kommt. Auf dieses zweite Gitter 19 wird nun wiederum ein weiterer Abstandsisolierring 13 derart aufgelegt, daß zwischen ihm und dem vorhergehenden Zwischenstück 19 sich lediglich die Gitterdrähte 12 des Schirmgitters befinden. Abschließend wird dann eine entsprechend geformte Anode 14 derart auf das unmittelbar vorher eingesetzte Zwischenstück 13 mit einer entsprechend vorgesehenen Fläche aufgesetzt, daß die an ihr befestigte Membran 15 den letzten Durchführungsscheibenring 5 entsprechend abdeckt. Membran 15 und Durchführungsscheibenring 5 werden nunmehr in einem Hochfrequenzofen oder auf andere Weise vakuumdicht miteinander verlötet. Bei der Entlüftung des Entladungsgefäßes über dem am gegenüberliegenden Ende Hegenden Saugstutzen wird durch den atmosphärischen Druck der gesamte Elektrodenaufbau von der Anode her gegen den Durchführungsscheibenring 2 gepreßt. Der atmosphärische Druck kann bis zum Evakuieren der Röhre durch eine entsprechend ausgebildete Preßhalterung ersetzt werden. Es können aber auch druckerzeugende Mittel vorgesehen sein, welche den Auf bau zusammenpressen und auch nach der Entlüftung an der Röhre verbleiben. Sämtliche Isolierzwischenstücke sind mit einer genügenden Anzahl von Aussparungen oder radialen Bohrungen versehen, um, wie es für die Güte der Kathode besonders erforderlich ist, gute Entlüftungs-

möglichkeiten in den engen Räumen um die Kathode herum zu schaffen. Diese Aussparungen oder Bohrungen sind allerdings der besseren Übersicht wegen in der Fig. 1 fortgelassen worden. Der genaue zentrische Sitz der einzelnen Bauelemente ist, da von ihm die Arbeitsweise der Röhre nicht abhängt, nicht sehr erheblich und kann deshalb mit ausreichender Genauigkeit nach Augenmaß vorgenommen werden. Durchführungsscheiben, aber auch Gitterrahmen sind aus Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen oder ähnlichen Werkstoffen derart hergestellt, daß sie durch einen Druck- oder Ziehvorgang aus ebenen Blechscheiben entsprechend geformt werden. Ihre Oberfläche ist, wie bereits erwähnt, mit einem geeigneten Metallüberzug, wie Kupfer, Silber oder Gold, versehen, einmal um eine einwandfreie Einschmelzung, zum anderen aber auch um eine gute Oberflächenleitfähigkeit zu ermöglichen.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen gittergesteuerten Röhre gegenüber dem bisher Bekannten besteht vor allem darin, daß die auf dem Höchstfrequenzgebiet erforderlichen sehr kleinen maßgeblichen Elektrodenabstände beim Zusammenpressen des zusammengesteckten Elektrodenaufbaus durch das Anliegen der Distanzstücke direkt an den wirksamen Elementen der Elektroden sehr exakt eingehalten werden. Dabei sind die isolierenden Distanzstücke so angeordnet, daß durch die üblicherweise im Betrieb auftretende Erwärmung an einzelnen Elektroden die Elektrodenabstände praktisch nicht verändert werden. Außerdem können durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen die Elektroden auf sehr einfache geometrische Formen gebracht und deshalb mit größter Genauigkeit hergestellt werden. Darüber hinaus kann in sehr vorteilhafter Weise das Entladungsgefäß bereits vor dem Einstellen der einzelnen Elektroden, insbesondere der Kathode, bis auf den letzten vakuumdichten Abschluß auf dem der Kathode abgewandten Ende mittels einer metallischen Membran, fertiggestellt werden, ohne daß dabei vor allem die Kathode durch Erwärmungsvorgänge in Mitleidenschaft gezogen werden kann. Neben der erzielbaren hohen Genauigkeit ermöglicht die Maßnahme bei der Herstellung durch die sehr einfache Bauweise des Elektrodensystems, nämlich durch Zusammenstecken der einzelnen Elektroden, ein sehr billiges Herstellungsverfahren.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen, insbesondere Tetrode, mit scheibenförmigen Durchführungen und mit diesen elektrisch, aber nicht mechanisch starr verbundenen, zu einem Elektrodensystem zusammengesteckten scheibenförmigen Elektroden, von denen die Kathode indirekt geheizt und die Gitterelektroden als Spanngitter, insbesondere als Maschengitter, ausgebildet und, gemeinsam gegeneinandergedrückt, durch Zwischenfügen von Isolierteilen von benachbarten Elektroden distanziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in das mit den Durchführungsscheiben und dem Heizer versehene Entladungsgefäß lediglich eingesteckten Elektroden gemeinsam mit den zwischengefügten isolierenden Distanzstücken unter definiertem Druck gegen einen mit dem Entladungsgefäß starr verbundenen Anschlag derart gepreßt sind, daß die zur Einhaltung der maßgeblichen, auf die Gitterelektroden bezogenen Elektrodenabstände von etwa 20 μ und kleiner vorgesehenen isolierenden Distanzstücke, unmittelbar gegen die jeweiligen wirksamen Gitterdrähte drückend, die frei tragenden Gitterelektroden gegen die übrigen benachbarten Elektroden abstützen, so daß diese in einer definierten Lage zueinander und zum Entladungsgefäß ohne mechanische Befestigung gehalten werden.

2. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von im wesentlichen ringförmig gestalteten Distanzstücken.

3. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von im wesentlichen scheibenförmig gestalteten Distanzstücken.

4. Ein- oder Mehrgitter röhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von im wesentlichen stabförmig gestalteten Distanzstücken.

5. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Durchführungsscheiben und der Elektrodenrahmen derart ausgebildet sind, daß sie als Hochfrequenzkopplungsköpfe wirken.

6. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Durchführungsscheiben und dem zugehörigen Elektrodenrahmen ein Zwischenraum befindet, der vorzugsweise mit einem geeigneten Isolierstoff ausfüllbar ist.

7. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Durchführungsscheiben und dem zugehörigen Elektrodenrahmen jeweils eine biegsame oder federnde galvanische Verbindung hergestellt ist.

8. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß nach dem einen Ende durch einen Durchführungspreßteller mit Absaugstutzen und nach dem anderen Ende durch eine metallische Membran, z. B. aus Kupfer, derart abgeschlossen ist, daß diese auf die letzte ringförmige Durchführungsscheibe aufgelötet ist.

9. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Metallmembran befestigte Anode beim Entlüften des Entladungsgefäßes durch den atmosphärischen Druck das gesamte Elektrodensystem gegen den Kathodenhalterungsring drückt.

10. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das An- und Zusammenpressen des Elektrodenaufbaus gegen den Kathodenhalterungsring innerhalb oder außerhalb des Entladungsgefäßes durch mechanische Kraft erfolgt.

11. Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Innenraum der äußeren Gefäßwand derart sich kontinuierlich oder stufenweise erweiternd, z. B. trichterförmig ausgebildet ist, daß die Querschnitte der Elektroden nach der Anode oder Kathode hin an Größe zunehmen und somit ein leichtes Einsetzen dieser in richtiger Reihenfolge möglich ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefäßaufbau, bestehend aus dem Durchführungspreßteller, den Zuführungsringscheiben

und den dazwischen angeordneten Distanzglasringen im Hochfrequenzfeld verschmolzen wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei. der bereits fertigen äußeren Röhre der Aufbau derart vorgenommen wird, daß nur der Heizer durch Schweißvorgang befestigt und alle übrigen Elektrodenteile lediglieh nacheinander in der nachfolgenden Reihenfolge eingesteckt werden:

1. Kathode mit Haltering,

2. erstes isolierendes Distanzstück,

3. Steuergitter,

4. zweites Distanzstück,

5. Schirmgitter,

6. drittes Distanzstück,

7. Anode, befestigt an einer Abschlußmembran, und daß danach diese auf die letzte Zuführungsringscheibe im Hochfrequenzfeld oder auf andere Weise unter entsprechendem Druck aufgelötet und

bis zur Entlüftung der atmosphärische Druck durch eine Hilfsvorrichtung ersetzt wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer Ein- oder Mehrgitterröhre für sehr hohe Frequenzen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer in definierter Lage auf dem Preßteller aufgebaut wird, bevor dieser lehrenmäßig in die Röhre eingeschmolzen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 734 823, 639 569, 045, 740 821, 350 584;

Patentschrift Nr. 8924 des Amtes für Erfindungswesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands ;

schweizerische Patentschrift Nr. 266 217;

französische Patentschrift Nr. 953 654, 970 803; 934178;

britische Patentschrift Nr. 703 616;

USA.-Patentschrift Nr. 2 503 806.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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