DE1118366B - Kathodenanordnung fuer Elektronenroehren - Google Patents

Description

INTERNAT. EL. HOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

R29715Vmc/21g

ANMELDETAG: 20. F E B RU AR 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFTr 30. NOVEMBER 1961

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre mit einer verbesserten Kathode und ein Verfahren zur Herstellung solcher Röhren.

Es sind Röhren mit einer konzentrischen Elektrodenanordnung bekannt, deren Elektroden von Einführungsdrähten und Stützleitern getragen werden, die vakuumdicht durch eine keramische Bodenplatte geführt sind. Bei der Herstellung einer solchen Röhre werden die Elektroden und die Einführungsdrähte in einer Montagelehre spannungsfrei angeordnet und zu einer starren Montageeinheit miteinander verbunden. Bte Elektrodenanordnung wird dann in einen topfförmigen Kolben aus Metall oder Keramik eingebracht, und der Umfang der Bodenplatte wird nach dem Ausheizen und Pumpen der Röhre mit dem Kolben vakuumdicht verbunden. Die Kathode dieses Röhrentyps ist indirekt geheizt und enthält eine emissionsfähige Überzugsschicht. Da die emissionsfähige Schicht den hohen Temperaturen nicht standhalten kann, die beim Verbinden der Elektrodenanordnung auftreten, wird die Kathode nach diesem Verfahrensschritt an der Elektrodenanordnung angebracht und diese dann erst in den Kolben eingesetzt.

Die Kathoden der bekannten Röhren enthalten zwei ineinandergesteckte Hülsen oder Röhrchen. Ein Röhrchen kann als Tragkörper dienen und wird mit der Elektrodenanordnung verbunden. Über dieses Tragröhrchen wird dann, nachdem die Elektrodenanordnung zu einer Einheit verbunden oder verlötet ist, ein überzogenes, am einen Ende geschlossenes Teil, das als Kathodenhülse dient, geschoben. Der Kolben wird dann über die Elektrodenanordnung auf die Bodenplatte gestülpt. Während der anschließenden Erhitzung und Evakuierung sintern das Tragröhrchen und die Kathodenhülse dauerhaft aneinander. Das Abdichten des Kolbens erfolgt nach dem Ausheizen und Pumpen.

Die Röhre kann während der Evakuierung und Abdichtung auf den Kopf gestellt werden. Wegen der bei einer Massenfertigung unvermeidlichen ToIeranzen des Tragröhrchens und der Kathodenhülse ist jedoch nicht immer eine genügend feste Passung gewährleistet, um die beiden Teile in ihrer Lage zu halten, bis sie zusammengesintert sind. Es kommt daher häufig vor, daß die Kathodenhülse vom Tragröhrchen heruntergleitet, wenn sie nicht genügend fest auf dieser sitzt, bevor die Sinterung eintritt. Ein Zusammenschweißen der beiden Röhrchen ist schlecht ausführbar, da ihr Kontakt für eine gute Schweißung zu lose sein kann. Es kann außerdem beim Sintern vorkommen, daß die Verbindung nur an einigen beabstandeten Punkten oder nur längs einer Linie ein-Kathodenanordnung für Elektronenröhren

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 14. März 1960 (Nr. 14 958)

Harry Voipert Knauf jun., Mountainside, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

tritt, so daß nur eine kleine Berührungsfläche vorhanden ist. Eine kleine Berührungsfläche hat nicht nur einen schlechten Wärmeübergang vom Tragröhrchen auf die Kathodenhülse bei Betrieb.der Röhre zur Folge, sondern beeinträchtigt auch den elektrischen Widerstand im Kathodenkreis.

Durch die Erfindung soll daher eine Elektronenröhre mit einer verbesserten indirekt geheizten Kathode angegeben werden, bei der die obengenannten Nachteile vermieden sind.

Eine Elektronenröhre mit einer indirekt geheizten Kathode, die ein Kathodentragröhrchen und eine auf das Tragröhrchen aufgesetzte; mit einer emissionsfähigen Schicht überzogene Kathodenhülse enthält, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen im unverspannten Zustand einen polygonalen Querschnitt besitzt und so bemessen ist, daß sich mit der aufgeschobenen Kathodenhülse ein guter thermischer Kontakt ergibt.

Die Kathodenanordnung umfaßt vorzugsweise ein dünnwandiges, hülsenförmiges Tragröhrchen mit polygonalem Querschnitt, auf das teleskopartig eine dickerwandige Kathodenhülse mit kreisförmigem Querschnitt geschoben ist Der maximale radiale Abstand der Ecken des polygonalen Tragröhrchens ist größer als der Innenradius der Kathodenhülse, so daß sich ein Preßsitz oder Reibungssitz ergibt. Das Tragröhrchen besitzt vorzugsweise abgerundete Längskanten und konvexe, zylindrische Seiten. Dadurch wird gewährleistet, daß sich das Tragröhrchen

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zu der bevorzugten Zylinderform verformt, wenn die beiden Teile ineinandergeschoben werden. Die sich ergebende Berührungsfläche zwischen den beiden Röhrchen besteht dann zumindest aus einigen gleichförmig beabstandeten und sich in Längsrichtung erstreckenden streifenförmigen Flächen, die über einen kleinen Winkelbereich Kontakt machen und nicht aus einigen wenigen Punkten oder zwei Berührungslinien.

Die Erfindung soll nun an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Elektronenröhre, ■ , _

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Kathodenanordnung der in Fig. 1 dargestellten Röhre,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Ebene 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Tragröhrchens der in Fig. 3 dargestellten Kathode und

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Ebene 5-5 in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Elektronenröhre mit einer keramischen Bodenplatte12, durch die eine Anzahl von Stützleitern 15 und Einführungsleitern 16 vakuumdicht durchgeführt sind; die Bohrungen sind metallisiert.

Das koaxiale Elektrodensystem umfaßt eine zylindrische Anode 26, ein ebensolches Gitter 28 und eine Kathode 30, die von radial ausladenden Flanschen 32, 34 bzw. 38 getragen werden. Die Flansche sind an entsprechenden Stütz- und Einführungsdrähten befestigt.

Die Kathode 30 umfaßt ein röhrenförmiges, hülsenartiges Tragröhrchen 36, das von dem zugehörigen Flansch 38 getragen wird. Auf das Tragröhrchen 36 ist eine am Ende geschlossene Kathodenhülse 40 geschoben, die mit einer geeigneten, emissionsfähigen Schicht 41 überzogen ist. Im Tragröhrchen 36 befindet sich ein wendeiförmiger Heizer 44, der mit entsprechenden Einführungsdrähten 16 verbunden ist.

Zur Herstellung dieser Röhre werden alle obenerwähnten Teile mit Ausnahme der Kathodenhülse 40 lose in eine Montagelehre eingesetzt und bei hoher Temperatur zu einem spannungsfreien, starren Elektrodensystem verschweißt oder verlötet.

Nach dem Entnehmen des zu einer Einheit verbundenen Elektrodensystems aus dem Ofen wird die Kathodenhülse 40 mit der emissionsfähigen Schicht 41 über das Tragröhrchen 36 geschoben. Die Bodenplatte 12 wird mit einem topfförmigen Kolben 46 vakuumdicht verschmolzen, nachdem die Röhre ausgeheizt und evakuiert worden ist.

Diese Verschmelzung erfolgt durch Erhitzen in einem Ofen unterhalb der Temperatur, die bei der Verbindung des Elektrodensystems angewendet wurde. Die Abdichtung des Kolbens erfolgt gleichzeitig mit dem Pumpen und Ausheizen. Während des Pumpens, Ausheizens und vakuumdichten Verschließens des Kolbens 46 mit der keramischen Scheibe 12 wird eine genügend hohe Temperatur erreicht, um das Tragröhrchen 36 mit der Kathodenhülse 40 dauerhaft zusammenzusintern.

Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Kathodenanordnung. Die Kathodenhülse 40, die die emissionsfähige Schicht trägt, ist am einen Ende geschlossen. Wenn die beiden rohrförmigen Teile ineinandergeschoben sind, grenzt das Ende des Tragröhrchens 36 am geschlossenen. Ende der Hülse 40 an.

Fig. 4 und 5 zeigen die Form des Kathodentragröhrchens 36. Im freien Zustand, d. h., bevor die Kathodenhülse aufgeschoben ist, besitzt das Tragröhrchen 36 im größten Teil seiner Länge einen im wesentlichen polygonalen Querschnitt. Die vorzuziehende Form ist sechseckig. Am oberen Ende 50 geht der sechseckige Querschnitt in einen Zylinder am äußersten Ende der Hülse über. Das Ende 50 besitzt also eine verlaufende Form, die das Aufschieben der Kathodenhülse erleichtert.

Der im allgemeinen polygonale Querschnitt des Tragröhrchens 36 zeichnet sich durch abgerundete Längskanten 54 und geringfügig gerundete, konvexe Seiten 56 aus. Die Seitenflächen 56 besitzen also eine Krümmung mit einem wesentlich größeren Krümmungsradius als die Ecken. Die größten Querabmessungen des Tragröhrchens 36, d. h., die Verbindung zwischen zwei gegenüberliegendenKanten54 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Kathodenhülse 40.

Infolge dieser Bemessung ergibt sich ein Preßsitz, wenn das sechseckige Tragröhrchen 36 und die Kathodenhülse 40 ineinandergeschoben werden. Beim Zusammenschieben der beiden rohrförmigen Teile wird das Tragröhrchen 36 zu einem mehr zylindrischen Querschnitt verformt, der sich der zylindrischen Form der Innenwand der Kathodenhülse 40 anpaßt. Das Tragröhrchen 36 ist verhältnismäßig dünnwandig, verglichen mit der Kathodenhülse 40. Dadurch ist gewährleistet, daß sich beim Zusammenschieben das Tragröhrchen der zylindrischen Form der Kathodenhülse 40 anpaßt und nicht umgekehrt.

Die im wesentlichen polygonale Form des Tragröhrchens 36 gewährleistet einen festen Kontakt der Kathodenhülse 40 an zumindest einer Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten, langgestreckten Flächen, Außerdem gewährleistet die ursprüngliche Form des Tragröhrchens 36 mit abgerundeten Ecken und konvexen Seitenflächen, daß sich das Tragröhrchen in Richtung auf eine zylindrische Form Mn verformt, anstatt nach innen zusammengedrückt zu werden. Die hieraus resultierende Berührungsfläche zwischen Tragröhrchen und Kathodenhülse nähert sich einer einzigen, durchgehenden zylindrischen Berührungsfläche, die im Extremfall auch erreicht wird.

Das Tragröhrchen wirkt wie eine Feder und gewährleistet einen bleibenden und festen Reibungssitz zwischen sich und der Kathodenhülse, und etwaige Schwankungen der Abmessungen der beiden Teile können keinen losen Sitz zur Folge haben.

Fig. 5 zeigt das Tragröhrchen im Querschnitt vor der Verformung oder Verspannung, während in Fig. 3 der verspannte Zustand innerhalb der zylindrischen Kathodenhülse 40 dargestellt ist.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, besteht dasKathodentragröhrchen aus einem rohrförmigen Bauelement mit überlappendem Saum 64. Der überlappende Saum stört die Zylindersymmetrie des rohrförmigen Bauteiles nicht, und der Einfluß des verdickten Wandteiles hat sich als vernachlässigbar klein erwiesen, so daß im allgemeinen keine besondere winkelmäßige Orientierung des überlappenden Saumes 64 in dem polygonalen Tragröhrchen 36 erforderlich ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegen verhältnismäßig große Bereiche 60, die den abgerundeten Ecken 54 des unverformten Röhrchens entsprechen, unter einem gewissen Druck satt an der Innenwand der Kathoden-

hülse 40 an, die zwischen den Ecken liegenden Teile sind nach außen gebogen und in Fig. 3 mit 62 bezeichnet.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenröhre mit einer indirekt geheizten Kathode, die ein Kathodentragröhrchen und eine auf dieses aufgeschobene, mit einer emissionsfähigen Schicht überzogene Kathodenhülse enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen (36) im unverspannten Zustand einen polygonalen Querschnitt besitzt und so bemessen ist, daß sich mit der aufgeschobenen Kathodenhülse (40) ein guter thermischer Kontakt ergibt.

2. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenhülse (40) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des kleinsten Kreises, der um den Querschnitt des TragrÖhrchens beschrieben werden kann.

3. Elektronenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung erstreckenden Kanten (54) des Tragröhrchens (36), die im Querschnitt die Ecken des Vielecks bilden, gebogen sind, daß die Teile (56) des TragrÖhrchens zwischen den Kanten (54) nach außen gewölbt sind und daß die Kathodenhülse (40) auf den Kanten (54) aufliegt und das Tragröhrchen unter Druck fällt.

4. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen und die Kathodenhülse unter Druck ineinandergeschoben sind, daß die Kathodenhülse (40) einen praktisch unverzerrten, kreisförmigen Querschnitt besitzt und daß das Tragröhrchen einen verformbaren Querschnitt besitzt, der durch Verspannung einer

' annähernd sechseckigen Form unterhalb der Elastizitätsgrenze entstanden ist.

5. Elektronenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen einen Teil eines zu einer Einheit verbundenen Elektrodensystems bildet.

6. Elektronenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des TragrÖhrchens zwischen den Kanten nach außen gebogen sind und daß die Kathodenhülse zuerst im Preßsitz, unter Ausübung eines radialen Druckes auf die Kanten, auf das Tragröhrchen aufgesetzt ist und daß die Kathodenhülse und das Tragröhrchen dann an den Berührungsflächen zusammengesintert sind.

7. Elektronenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen eine geringere Wandstärke aufweist als die Kathodenhülse.

8. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenröhre mit einer indirekt geheizten Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches Röhrchen zu einem Kathodentragröhrchen mit polygonalem Querschnitt mit abgerundeten Ecken verformt wird und daß dann eine zylindrische, emissionsfähige Kathodenhülse über das polygonale Tragröhrchen gesteckt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragröhrchen so geformt wird, daß es im entspannten Zustand einen größeren Außendurchmesser hat als der Innendurchmesser der Kathodenhülse.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Tragröhrchen und Hülse nach dem Ineinanderschieben zusammengesintert werden.

11. Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das obere Ende (50) des Kathodentragröhrchens (36) zu einem vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt verjüngt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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