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Mittelbar geheizte Kathode mit einer scheibenförmigen Emissionsfläche
und mit einer Halterung aus nahtlosem Folie-Rohr Die Erfindung bezieht sich auf
eine mittelbar geheizte Kathode mit einer scheibenförmigen Emissionsfläche, deren
Kathodenkörper im wesentlichen aus einem zylindrischen ein- oder doppelwandigen
topfartigen Teil besteht, in dessen offenem Hohlraum das Heizelement untergebracht
ist, dessen äußere Stirnfläche selber oder im Falle einer Vorratskathode eine mit
diesem dicht verbundene poröse Scheibe oder Platte als Emmissionsschichtträger dient
und bei der die Halterung durch einen entsprechend weiten, an der Emmissionsschichtträgerplatte
oder am topfförmigen Teil des Kathodenkörpers durch Schweißen befestigten, gleichzeitig
als Strahlungssehutzmantel und Distanzrohr dienenden Folie-Zylinder erfolgt.
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Bekanntermaßen ist die Wänneökonomie bei Scheibenkathoden, insbesondere
bei Vorratskathoden, bedingt durch ihren Aufbau, im Vergleich zu anderen üblichen
mittelbar geheizten Kathoden relativ schlecht. Maßgebend dafür ist vor allem der
Umstand, daß das betreffende Heizelement nur zum Teil von der eigentlichen Emmissionsfläche
abgedeckt ist und daß der übrige, relativ großflächige Teil von einem Strahlungsschutzmantel
bedeckt sein muß und daß außerdem durch die einseitige Halterung des Kathodenkörpers
diese besonders stabil sein muß und damit auch leider meist relativ gut wärmeleitend
ist. Man ist deshalb seit langem äußerst bestrebt, die Wärmeverluste bei einer derartigen
Kathode durch die Halterung bzw. durch den Strahlungsschutzmantel möglichst gering
zu machen.
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Die bisherige Halterung erfolgt durch einen dünnwandigen Metallzylinder,
der dadurch hergestellt wird, daß ein Metallstreifen schlechter Wärmeleitfähigkeit,
z. B. aus Nickel, Molybdän, einer Eisen-Nickel-Kobalt- oder Eisen-Nickel-Legierung,
von Foliestärke bis zu 8 [t zu einem Zylinder gewickelt wird und der auf
einer Mantellinie gefalzt oder überlappt verschweißt wird. Durch diese Maßnahme
erhält man stets ein Rohr, bei dem längs eines Streifens des Zy-
lindermantels
eine einseitige Metallverstärkung, z. B. in Form einer doppelten Wandstärke, vorliegt.
Dadurch, daß an einer derartigen Naht eine wesentlich bessere Wärmeleitfähigkeit
längs eines Zylindermantelstreifens auftritt, entsteht einmal in bezug auf den Zylinderumfang
ein sehr unterschiedlicher Wärmefluß und außerdem eine sehr unterschiedliche Wärmeausdehnung.
Infolge des erwähnten ungleichmäßigen Verhaltens des Halterungszylinders bei Erwärmung
wird im Betrieb des betreffenden Entladungsgefäßes ein sogenanntes Nicken oder Kippen
der Ernissionsschichtträgerfläche, d. h. ein Schrägstellen dieser Fläche,
in bezug auf die wirksame Fläche des benachbarten Steuergitters hervorgerufen. Bei
den bei Scheibenröhren für Höchstfrequenzen üb-
lichen sehr kleinen Elektrodenabständen
ist der Einfluß der mit dieser Erscheinung verbundenen Emissions- und Kapazitätsänderung
auf den Funktionsmechanismus bereits so erheblich, daß merkliche Störungen im Betrieb
auftreten können.
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Hinzu kommt, daß bei solchen Halterungszylindern mit einer etwa doppelwandigen
Naht keinerlei exakte Verengungen radialsymmetrischer Art, um nämlich den Zylinder
unmittelbar am topfartigen Teil des Kathodenkörpers zu befestigten, möglich sind.
Es war deshalb bei den bisher benutzten Zylindern mit Naht unbedingt erforderlich,
die Befestigung infolge des notwendigen Abstandes vom Kathodenkörper an der Emissionsschichtträgerplatte
vorzunehmen und diese für diesen Zweck unnötig groß zu wählen. Aus diesem Grunde
war bei den bisher bekannten Scheibenkathoden das Verhältnis von Reizelementquerschnitt
zur Emissionsschichtträgerplatte verhältnismäßig ungünstig.
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Es ist für eine rohrförmige Oxydkathode mit auf der Zylinderwandung
angebrachter Emissionsschicht ein komplizierter, aus einem Stück hergestellterFormkörper
bekannt, dessen mittlerer unmittelbar an den Kathodenmantel anschließender Teil
relativ dünnwandig und nahtlos ausgebildet ist. Dieser Rohrteil von nicht ausgesprochener
Folie-Stärke dient jedoch nicht als Strahlungsschutzmantel und besteht außerdem
nicht
aus einem besonders warmfesten schlechtwärineleitenden Material.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Halterungszylinder
aus möglichst warnifestem Material schlechter Wärmeleitfähigkeit von Foliestärke
eventuell mit entsprechender Gettereigenschaft so zu formen, daß im Betrieb Kipperscheinungen
(einseitige Elektrodenabstandsänderungen infolge ungleichmäßiger Wärmeleitung und
Wärmeausdehnung am Zylinder) nicht auftreten und daß außerdem Verjüngungen oder
Verengungen am Zylinder angebracht werden können, die eine Befestigung am topfartigen
Teil des Kathodenkörpers zulassen und damit ein optimales Verhältnis von Heizelementquerschnitt
zur Emissionsoberfläche ermöglichen.
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Erreicht wird dies bei der im ersten Absatz näher beschriebenen Kathode
nach der Erfindung dadurch, daß der Halterungszylinder aus einem über den gesamten
Umfang eine gleichmäßige Wärmeableitung und Wärmeausdehnung besitzenden nahtlosen
Folie-Rohr von etwa 0,05 bis 0,01. mm Wandstärke aus schlecht wärineleitendem
Metall, wie z. B. aus Tantal, Molybdän, aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung
oder aus ähnlichen Metallen, besteht, der am einen Ende eine etwa bis auf den äußeren
Durchmesser des topfförmigen Teils des Kathodenkörpers reichende rotationssymmetrische
Verjüngung oder Verengung besitzt, mit der das Rohr am topfförmigen Teil des Kathodenkörpers
befestigt ist, und der ferner an diesem Ende einen durch eine an die Verengung anschließende
Wiedererweiterung bis auf etwa den ursprünglichen Durchmesser des Rohres und bis
etwa in die Ebene der Ernissionsoberfläche gebildeten Teil besitzt, der zur Abschirmung
gegen ein Bedampfen solcher Isolierteile, z. B. der Gefäßwandungsteile, von der
Kathode her dient, die sich unterhalb der Emissionsschichtebene befinden.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des in der Figur
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Figur sind die wesentlichen,
die Erfindung erläuternden Teile in vereinfachter schematischer Darstellung gezeigt.
Alle übrigen Teile, die nicht unbedingt zur Erläuterung der Erfindung beitragen,
sind entweder weggelassen worden oder unbezeichnet geblieben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Metallkapillarkathode
dargestellt, bei der der topfartige Zylinder 1 doppelwandig ausgeführt ist
und in dessen offenem Teil das Heizelement 3 untergebracht ist. Als Emissionsstoffträger
dient eine poröse, für die Emissionssubstanz durchlässige, beispielsweise Sinterscheibe
2, die in das zunächst offene Ende des äußeren Zylinders dicht eingesetzt ist und
so einen mit Emissionssubstanz angefüllten Vorratsbehälter 7 abschließt.
Als Halterungszylinder bzw. Distanzrohr oder Schutzmantel dient das Folie-Rohr 4,
das am unteren Ende in üblicher Weise mit dem eigentlichen Kathodenträgerrohr
6 befestigt ist. Das Folie-Rohr 4 ist nahtlos hergestellt, z. B. durch einen
Ziehvorgang, so daß ein gleichmäßiges Temperaturgefälle bzw. ein gleichmäßiger Wärmefluß
von der auf Kathodentemperatur befindlichen Emissionsplatte bis zum kühleren eigentlichen
Kathodenträger 6
erfolgt. Der Halterungszylinder kann aus einem zum Gettern
geeigneten Werkstoff, wie z. B. Titan oder Tantal, hergestellt werden, so daß selbst
für verschiedene Gase durch das am Haltezylinder auftretende Temperaturgefälle jeweils
ein entsprechender Bereich optimaler Gettertemperatur auftritt. Selbstverständlich
kann das Folie-Rohr auch in bekannter Weise an seiner Innenwand mit anderen
bekannten Getterstoffen versehen werden. Ein früher zur Befestigung des Halterungszylinders
notwendig gewesener, zum topfartigen Teil koaxialer rippenartiger Ansatz,
z. B. an der Unte ' rseite der Emissionsplatte einer normalen mittelbar geheizten
Scheibenkathode, ist infolge der beim vorliegenden Folie-Rohr vorgesehenen Verjüngung
nicht mehr notwendig. Die Ernissionsfläche kann entsprechend kleiner, somit auch
das Verhältnis von Heizelementquerschnitt zur Emissionsoberfläche wesentlich günstiger
und damit entsprechend die Wänneökonomie der gesamten Kathode vorteilhafter gestaltet
werden. Trotz einer Wandstärke bis herab zu 0,01 mm bietet das Folie-Rohr
einen sehr stabilen Aufbau, der nur sehr geringe Wärmeverluste verursacht und bei
dem die Wärmeausdehnung über den gesamten Umfang völlig gleichmäßig erfolgt, so
daß keinerlei Kipperscheinungen der Kathode (Emissionsoberfläche) auftreten können.
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Die am oberen Ende vorgesehene Verengung 5 zur Befestigung
des Zylinders am topfförmigen Teil des Kathodenkörpers setzt sich in einer anschließenden
Erweiterung etwa bis in die Emissionsschichtebene fort, so daß ein etwa trichterförmiger
Abschirrnmantel 8 entsteht. Durch diesen Teil 8 wird vermieden, daß
unterhalb der Emissionsschichtebene befindliche Isolierteile, insbesondere Wandungsteile,
von der Kathode her mit Ernissionssubstanz bedampft werden. Bei entsprechend geeigneter
Wahl des Metalls für den Halterungszylinder stellt dieser erweiternde Teil
8 eine ausgezeichnete Getterfläche in unmittelbarer Nähe der Kathode dar.
Infolge der günstigen Form des Halterungszylinders mit Verengung kann der poröse
Emissionsstoffträger in den Vorratsbehälter eingesetzt werden und braucht nicht
unnötig weit über den Vorratsbehälter hinauszuragen, wodurch selbstverständlich
eine wesentliche Verbesserung der gesamten Wänneökonomie erreicht wird.