DE1146985B

DE1146985B - Halbindirekt geheizte Kathode fuer Elektronenroehren

Info

Publication number: DE1146985B
Application number: DES71134A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ganswindt; Dipl-Ing Werner Seiffarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-11-04
Filing date: 1960-11-04
Publication date: 1963-04-11
Also published as: GB915673A; US3227912A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 71134 VIII c/21g

ANMELDETAG: 4. NOVEMBER 1960

BEKANNTMACHUNG DEK ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT:

II. APRIL 1963

Die Erfindung betrifft eine halbindirekt geheizte Kathode für Elektronenröhren, insbesondere für Senderöhren großer Leistung, deren emittierende Oberfläche von einem durch Wärmestrahlung geheizten Metallblechzylinder gebildet wird. Für Senderöhren großer Leistung, die bei sehr hohen Frequenzen betrieben werden, bestehen folgende Forderungen:

Die emittierende Katljodenoberfläcbe sollte möglichst groß sein. Ferner sollte die Möglichkeit bestehen, möglichst enge Gitterkathodenabstände herstellen zu können, um die Laufzeitverluste zu verringern, und außerdem wird eine möglichst geringe elektrische Länge der Kathode angestrebt.

Die bisher verwendeten Drahtkathoden, die aus Tantal, Wolfram oder thorierten Wolframdrähten bestehen, werden als Wendel, Reusen oder Maschenkathoden ausgebildet. Bei den Wendel- und Reusenkathoden ergeben sich Schwierigkeiten durch eine zu große elektrische Länge und auch in der Beherrschung der thermischen Ausdehnung. Wesentlich bessere Ergebnisse hat man bei Ultrahochfrequenzröhren großer Leistung durch die Verwendung von Maschenkathoden erzielt, aber auch diese Kathoden lassen sich im Hinblick auf die oben genannten Forderungen noch verbessern.

An sich sind direkt geheizte Blechkathoden bereits bekannt. Diese sind jedoch normalerweise unökonomisch in bezug auf die benötigte Heizleistung, und außerdem muß der sehr hohe Heizstrom zum Ausgleich der Wärmeausdehnung der Kathode über Federn zugeführt werden, wodurch die elektrische Länge untragbar vergrößert wird. Oxydkathoden andererseits haben für den vorliegenden Verwendungszweck den Nachteil, daß es schwierig ist, die thermische Gitteremission zu beherrschen, und daß bei sehr hohen Frequenzen infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit eine starke Aufheizung durch Kathodenrückbombardierung erfolgt. Auch wird bei der Verwendung in Dauerstrichgeneratoren großer Leistung die Oxydschicht durch den kapazitiven Schwingstrom stark aufgeheizt.

Es sind aber auch bereits halbindirekt geheizte Kathoden bekannt. Eine bekannte Ausführungsform besteht aus einem Tantal- oder Niobzylinder und aus einem in diesem Zylinder angeordneten Wolframstab. Der Zylinder und der Stab sind an ihren freien Enden starr miteinander verbunden. Bei dieser Konstruktion ergeben sich zwangläufig Verspannungen, die zu Beschädigungen und Verwerfungen der Kathode führen können. Bei einer weiteren bekannten halbindirekt geheizten Kathode wird der Ausdehnungsunterschied Halbindirekt geheizte Kathode
für Elektronenröhren

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Hartmut Ganswindt, Berlin-Spandau,

und Dipl.-ing. Werner Seiffarth, München.

sind als Erfinder genannt worden

zwischen dem stabförmigen Heizleiter und dem Hohlzylinder an den freien Enden elastisch durch Federzug aufgenommen. Eine derartige elastische Halterung durch Federzug bedingt aber einen relativ großen Aufwand. Eine weitere bekannte halbindirekt geheizte Kathode hat als Heizleiter einen gewendelten Draht. Dieser Draht muß jedoch durch einen Isolierkörper vom emittierenden Blechzylinder isoliert werden. Durch einen solchen Isolierkörper wird aber die Wärmeübertragung zum Blechzylinder stark beeinträchtigt. Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, daß weder eine starre Verbindung noch eine elastische Verbindung zwischen Heizleiter und Emissionszylinder zu brauchbaren Ergebnissen geführt hat, daß andererseits Lösungen mit einem Isolierkörper zwischen Heizleiter und Emissionszylinder aber ebenfalls nicht befriedigen. Aber auch ein zwischen Heizleiter und Emissionszylinder angebrachter Gleitkontakt führt insbesondere bei hohen Temperaturen und großen Stromstärken zu keinen befriedigenden Ergebnissen.

Bei Senderöhren, die einen großen Heizstrom benötigen, kommt zwischen Heizleiter und Emissionszylinder einer indirekt geheizten Kathode überhaupt nur ein elektrisch einwandfreier fester Kontakt in Frage.

Bei einer halbindirekt geheizten Kathode für Elektronenröhren hoher Leistung mit einem Heizleiter, der von einem Hohlzylinder mit emittierender Außenfläche umgeben ist, wobei sowohl der Heizleiter als auch der Hohlzylinder vom Heizstrom durchflossen werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der im Innern des Blechzylinders angeordnete Heizleiter aus einem aus links- und rechtsgängigen Spiralen von

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Heizdrähten, die wenigstens an einem Teil der Kreuzungspunkte miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind, gebildeten zylindrischen Maschendrahtgewebe besteht, dessen eine Stirnseite mit der benachbarten Stirnseite des gleichzeitig als Stromzuführung dienenden Metallblechzylinders und dessen andere Stirnseite mit der anderen Stromzuführung verbunden ist.

Ein solcher aus links- und rechtsgängigen Spiralen gebildeter Heizleiter ist elastisch genug, um Ausdehnungsunterschiede auszugleichen, andererseits aber starr genug, um den zentrischen Sitz der gesamten Kathode zu garantieren. Durch die Verwendung eines solchen Heizleiters wird eine Kathode geschaffen, die die Vorteile von Kathoden aufweist, bei denen der Heizleiter und der Emissionszylinder starr miteinander verbunden bzw. elastisch an den freien Enden gelagert sind, wobei eine solche Kathode die Nachteile dieser bekannten Kathoden nicht aufweist.

Besonders vorteilhaft ist es, den Metallblech- »o zylinder so zu bemessen, daß er durch den ihn durchfließenden Heizstrom so stark erwärmt wird, daß zusammen mit der vom Heizer gelieferten Strahlungswärme gerade die geforderte Emissionstemperatur der emittierenden Metallblechzylinderoberfläche er- »5 reicht wird. Dadurch wird der Heizstrombedarf verringert, und die Heizspannung kann im Vergleich zu einer direkt geheizten Blechkathode erhöht werden, was zu einer Entlastung der Zuleitungen führt. Besondere Maßnahmen zum Ausgleich der axialen Wärmeausdehnung werden nicht mehr benötigt, da der Strom über die im Innern des Metallblechzylinders liegende Maschenkathode zugeführt wird, die auf Grund ihrer Konstruktionsmerkmale als Feder wirkt.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen halbindirekt geheizten Kathode dargestellt. Der Blechzylinder 1 bildet die emittierende Kathodenoberfläche und kann einen Überzug aus gut emittierenden Materialien, z. B. Bariumoxyd, haben. Im Innern dieses Zylinders ist der ebenfalls zylindrische, aus einem Maschengewebe bestehende Heizer 2 koaxial angeordnet. Der Heizer besteht aus links- und rechtsgängigen Spiralen von Heizdrähten, die wenigstens an einem Teil der Kreuzungspunkte miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind. Der emittierende Blechzylinder wird durch die ebenfalls zylindrisch ausgebildete Stromzuführung 3 gehaltert, die ihrerseits in einer Keramikplatte 4 befestigt ist. Der Heizer 2 seinerseits wird in dieser Keramikplatte durch die Stromzuführung 5 gehaltert, an der er an seiner einen Stirnseite befestigt ist, was z. B. durch Verschweißen erfolgen kann. Die andere Stirnseite des Heizers 2 ist mit dem Metallblechzylinder 1 elektrisch leitend verbunden, wozu im Ausführungsbeispiel ein Zwischenringe U-förmiger Gestalt dient. Die Verbindung der Teile 2 und 1 an dem Ring 6 kann wiederum durch Schweißen erfolgen. Mit diesem Ring 6 ebenfalls verbunden ist ein Strahlungsschutzblech 7, während ein entsprechendes Strahlungsschutzblech 8 an der anderen Stirnseite des Heizers mit der Stromzuführung 5 verbunden ist. Durch diese Strahlungsschutzbleche kann der gesamte Kathodenraum vollkommen abgeschirmt werden. Verschweißt oder verlötet man das Strahlungsblech 7 mit dem Blechzylinder 1, z. B. unter Zwischenfügung des Ringes 6, und das Strahlungsschutzblech 8 mit der Stromzuführung 5 gasdicht, so kann man auf einfachste Weise die notwendige Karburierung der Außenseite des Metallblechzylinders in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre vornehmen, ohne daß der Innenraum mit dem Kohlenwasserstoffgas in Berührung kommt, denn man kann über den Anschlußstutzen 9 den Kathodeninnenraum während des Karburierungsvorgangs evakuiert erhalten, wenn man ihn am Stutzen 10 entsprechend abdichtet, falls nicht der Stutzen 10 überhaupt weggelassen wird. Dieser letztgenannte Vorteil würde entfallen, wenn man die erfindungsgemäße Kathode vollkommen indirekt heizen würde, weil man ja dann irgendwie eine Auftrennung zwischen Heizer und Kathoden vornehmen müßte. Außerdem könnte der rückfließende Heizstrom nicht zur Aufheizung des Blechzylinders mitausgenutzt werden, sondern müßte über eine besonders anzubringende dritte Stromdurchführung abgeleitet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Halbindirekt geheizte Kathode für Elektronenröhren hoher Leistung mit einem Heizleiter, der von einem Hohlzylinder mit emittierender Außenfläche umgeben ist, wobei sowohl der Heizleiter als auch der Hohlzylinder vom Heizstrom durchflossen werden, dadurch gekenn zeichnet, daß der im Innern des Blechzylinders (1) angeordnete Heizleiter (2) aus einem aus links- und rechtsgängigen Spiralen von Heizdrähten, die wenigstens an einem Teil der Kreuzungspunkte miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind, gebildeten zylindrischen Maschendrahtgewebe besteht, dessen eine Stirnseite mit der benachbarten Stirnseite des gleichzeitig als Stromzuführung dienenden Metallblechzylinders (1) und dessen andere Stirnseite mit der anderen Stromzuführung (5) verbunden ist.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallblechzylinder (1) so bemessen ist, daß er durch den ihn durchfließenden Heizstrom so stark erwärmt wird, daß zusammen mit der vom Heizer (2) gelieferten Strahlungswärme gerade die geforderte Emissionstemperatur erreicht wird.

3. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Heizers durch Strahlungsschutzbleche (7, 8) abgeschirmt sind.

4. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kathode dienende Metallblechzylinder (1) einen Überzug aus gut emittierenden Materialien, z. B. Bariumoxyd, erhält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 745 329; französische Patentschrift Nr. 1137 688; USA.-Patentschrift Nr. 2422469.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen