DE1186953B

DE1186953B - Vorratskathode

Info

Publication number: DE1186953B
Application number: DEG37801A
Authority: DE
Inventors: Homer Hopson Glascock Jun; John Mapes Houston
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1962-05-23
Filing date: 1963-05-22
Publication date: 1965-02-11
Also published as: FR1356870A; GB1046425A; US3263115A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/04

Nummer: 1186 953

Aktenzeichen: G 37801 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. Mai 1963

Auslegetag: 11. Februar 1965

Die Erfindung betrifft Vorratskathoden und bezieht sich insbesondere auf Vorratskathoden mit sehr kleinen Abmessungen, die einen dünnen und intensiven Elektronenstrahl erzeugen.

Es sind Vorratskathoden für Vakuumröhren und ähnliche Röhren mit einem länglichen Metallbehälter bekannt, der einen mit Emissionsmaterial gefüllten Hohlraum aufweist, wobei das eine Ende des Metallbehälters durch einen porösen Pfropfen verschlossen ist, der bis zu dem Hohlraum reicht, um den Austritt des emittierenden Materials zu ermöglichen. Beim Erhitzen der üblichen Vorratskathoden strömt das elektrisch positive Material, das sich im Innern der Kathode befindet, durch den porösen Verschluß zur Kathodenoberfläche und bildet dort eine einatomige Schicht. Die Bildung und Verdampfung der Schicht auf der Kathodenoberfläche sind etwa gleich. Solche Kathoden werden für Hochleistungs-Senderöhren und ähnliche Zwecke verwendet. Sie haben eine verhältnismäßig große Emissionsoberfläche und erzeugen einen verhältnismäßig breiten und etwas zerstreuten Elektronenstrahl. Die Elektronenemission erfolgt im allgemeinen nicht nur an der Emissionsoberfläche, sondern auch an Flächen, die an die eigentliche Emissionsfläche angrenzen. Die Breite des Elektronenstrahls hängt oft von der Größe der Kathode ab. Um einen enger gebündelten Elektronenstrahl zu erhalten, müßte man kleinere Kathoden verwenden. Vorratskathoden benötigen im allgemeinen aber eine dicke, kräftige Heizwicklung, um die Kathode auf die richtige Emissionstemperatur zu bringen. Die Kathode kann daher nicht beliebig klein gemacht werden.

Enggebündelte Elektronenstrahlen werden im allgemeinen mit einfachen, direkt und indirekt geheizten Kathoden hergestellt. Die übliche Kathodenstrahlröhre besitzt z. B. am hinteren Ende des Kathodenstrahlerzeugers eine indirekt geheizte Kathode, die zur Erzeugung eines dünnen Elektronenbündels dient. Solch ein Elektronenstrahl eignet sich zur Aufzeichnung von Wellenformen, zur Bildwiedergabe beim Fernsehen und für ähnliche Zwecke. Für viele Anwendungen benötigt man aber einen noch enger gebündelten Elektronenstrahl, ζ. Β. zum »Schreiben« von feinen Ladungsbildern auf eine ladungsspeicherncie Fläche. Das Ladungsbild kann z. B. die Linien eines Dreifarben-Beugungsgitters auf einem verformbaren. lichtsteuernden Medium enthalten, das zur Wiedergabe von Dreifarbenfernsehbildern benutzt wird. Für diese Anwendiingszwecke benötigt man einen sehr enggebündelten Elektronenstrahl von einiuen tausendstel Millimeter Durchmesser. Um Vorratskathode

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N.Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reiche], Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Homer Hopson Glascock jun.,

John Mapes Houston, Schenectady, N.Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Mai 1962 (197129)·

einen so feinen Strahl zu erzeugen, benutzt man heute normalerweise eine direkt geheizte Kathode. Sie besitzt einen sehr feinen, haarnadelförmigen Heizfaden aus Wolfram, der einen enggebündelten Elektronenstrahl erzeugt. Durch Fokussierungselektroden kann das Elektronenbündel noch weiter eingeschnürt werden. Diese direkt geheizte, fadenförmige Kathode erfordert einen hohen Heizstrom, um eine relativ hohe Temperatur zu erreichen, damit von der kleinen Emissionsfläche genügend viele Elektronen ausgesendet werden. Die hohe Heiztemperatur verkürzt jedoch die Lebensdauer des nadelförmigcn Heizfadens. Dadurch kann die Lebensdauer des gesamten Kathodenstrahlerzeugers verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung gelingt es. eine sehr kleine metallische Vorratskathode, ζ. B. mit einigen hunderdstel Millimeter Durchmesser dadurch zu schaffen, daß zwei leitende Träger an den Seiten des länglichen Metallbehälters in der Nähe des Emissionsendes befestigt sind und nach hinten verlaufen, wobei ihre Breite etwa dem Durchmesser des Metallbehälter entspricht und die so geformt sind, daß sie zumindest einen Teil des Metallbehälters umfassen, so daß der Heizstrom ganz durch die Vorratskathode fließt und sie erwärmt.

Vorzugsweise besteht der Behälter aus Tantal, der poröse Pfropfen aus porösem Tantal, das Elektronen

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emittierende Material aus Thorium und die Zuleitungen aus Tantalblech.

Das poröse vordere Ende der Vorratskathode ist zweckmäßig maschinell so bearbeitet, daß es sich nach vorn kegelförmig verjüngt und am vorderen Ende eine sehr kleine Emissionsfläche besitzt, deren Poren unzerstört sind. Der kegelförmige zulaufende Teil, der sich direkt hinter der Emissionsfläche befindet, hat an der Oberfläche eine verminderte Durchlässigkeit, da infolge der maschinellen Bearbeitung ein Teil der Poren zerstört und geschlossen wird. Der kegelförmige Teil sendet daher verhältnismäßig wenig Elektronen aus. Der von dieser Kathode erzeugte Elektronenstrahl ist dünn und intensiv. Die Lebensdauer der Kathode ist groß. Diese direkt geheizte Vorratskathode ist sehr klein, da sie keine platzraubende Heizwicklung besitzt.

Wie oben erwähnt, bestehen der Körper der Vorratskathode und die Emissionsfläche aus Tantal. Das elektrisch positive Emissionsmaterial, das im Inneren der Kathode gespeichert ist, besteht aus Thorium. Eine Emissionsfläche aus Tantal, durch die das Emissionsmaterial Thorium strömt, sendet wesentlich mehr. z. B. eine Größenordnung mehr, Elektronen aus als andere herkömmliche Hochvakuum-Vorratskathoden. Verwendet man die Kathode in einem Elektronenstrahlschreiber, der elektrische Ladungsbilder auf ein fließendes, lichtsteuerndes Medium oder auf ein thermoplastisches, bandförmiges Material schreibt, dann besitzt sie ebenfalls eine hohe Emissionsstromdichte, obwohl das Vakuum von verdampften, organischen Stoffen verunreinigt ist.

Die Erfindung versteht man am besten an Hand einiger Figuren:

F i g. 1 zeigt eine perspektivische Zeichnung der Vorratskathode einschließlich der elektrischen Zuleitungen, die die Kathode tragen und auf der Bodenplatte eines Elektroneristrahlerzeugers befestigt sind;

F i g. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Vorratskathode und Zuleitungen;

F i g. 3 zeigt die Vorratskathode mit ihren Zuleitungen im Schnitt, und

Fig. 4 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Elektronenstrahlschreibers.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist die Erfindung, eine kleine Vorratskathode, dargestellt. Sie zeichnet sich durch eine verlängerte Lebensdauer aus und eignet sich zur Erzeugung eines dünnen und intensiven Elektronenstrahls. Die Vorratskathode besitzt im allgemeinen einen zylindrischen Körper oder Behälter 1, der aus einem hitzebeständigen Metall, z. B. Tantal oder Wolfram, besteht. Der Kathodenkörper ist ausgespart, so daß ein Hohlraum vorhanden ist, der das Emissionsmaterial 2 enthält. Das Emissionsmaterial kann Thorium oder ein anderes, elektrisch positives Material sein, das zur Elektronenemission geeignet ist. Ein poröser Pfropfen 3 aus porösem Metall, z. B. gesintertes Tantal oder Wolfram, verschließt das vordere oder strahlende Ende des Kathodenkörpers. Der poröse Pfropfen verjüngt sich kegelförmig nach vorn und endigt in der ebenen Emissionsfläche 4 der Kathode. Der kegelförmige Teil wird durch maschinelle Bearbeitung hergestellt. Dabei entsteht eine kleine Emissionsfläche, da die Poren an der Oberfläche des sonst porösen Pfropfens mit Ausnahme der kleinen, vorderen Fläche im wesentlichen geschlossen werden. Der poröse Pfropfen dient dazu, das elektrisch positive Material aus dem Inneren des Kathodenkörpers zur Emissionsfläche 4 zu leiten, wo es eine einatomige Elektronen ausstrahlende Schicht ergänzt, wenn die Kathode geheizt ist.

Zwei hitzebeständige, metallische Zuleitungen 5 und 6 tragen den Kathodenkörper und versorgen die Kathode mit Heizstrom. Die Zuleitungen 5 und 6 sind seitlich wie der Kathodenkörper 1 geformt. Sie haben ein gewölbtes, z. B. halbkreisförmiges Grundprofil und sind aus einem hitzebeständigen Metallblech oder Metallband hergestellt, z. B. aus Tantal oder Wolfram. Die Zuleitungen sind etwa 0,025 mm stark und werden nach Möglichkeit an zwei verschiedenen Stellen 7 und 8 mit dem Kathodenkörper verbunden. Die Verbindung ist entweder hartgelötet oder punktgeschweißt, um einen guten mechanischen und elektrischen Übergang am vorderen Ende der Kathode nahe der Stelle, bei der das Emissionsmaterial und der Pfropfen aneinandergrenzen, zu gewährleisten. Die Verbindung ist so ausgeführt, daß sie einen guten thermischen Kontakt zwischen den Zuleitungen und dem Kathodenkörper herstellt. Die Zuleitungen 5 und 6 laufen dann im allgemeinen nach hinten kegelförmig auseinander. Dabei bilden sie einen A-förmigen Rahmen, der die Kathode trägt.

Die Zuleitungen, die wie der Kathodenkörper seitlich gewölbt sind, bilden zwischen sich und dem Kathodenkörper einen Hohlraum, der die Wärme aufstaut. Außerdem bringt dieser standsichere Aufbau die Kathode in die richtige Stellung.

Die Zuleitungen 5 und 6 münden in leitenden Metallflächen 10 und 11. Die Metallhülsen sind durch eine keramische Isolierplatte 12 geführt, die auf einer Vorrichtung 13 befestigt ist, die den Elektronenstrahlerzeuger trägt. Zwei keramische Abstandshülsen 14 und 15, die auf zylinderförmigen, keramischen Vorsprüngen befestigt sind, tragen Abschirmscheiben 18 und 19. Die Abschirmscheiben sollen verhindern, daß sich Emissionsmaterial auf der Isolierplatte 12 ablagert. Die Ablagerung ist meistens sehr gering, und die Abschirmscheiben können zur besseren Raumausnutzung auf Wunsch weggelassen werden. Zwei elektrische Anschlußleitungen 20 und 21 verbinden die Metallhülsen 10 und 11 mit einer Spannungsquelle 22, die den Heizstrom für die Vorratskathode liefert. ,

Während des Betriebs fließt ein Strom von der Spannungsquelle 22 durch die Zuleitungen 5 und 6 und den Kathodenkörper 1. den Pfropfen 3 und das Emissionsmaterial 2, das sich im Hohlraum befindet.

Der Strom erhitzt die Kathode auf eine Temperatur, die ausreicht, damit Elektronen aus der Emissionsfläche 4 austreten. Das erhitzte Emissionsmaterial durchströmt den porösen Pfropfen 3 und bildet auf der kleinen Emissionsfläche 4 eine einatomige Schicht. Dabei tritt aus der Emissionsfläche ein enggebündelter Elektronenstrahl aus. Die maschinell bearbeitete, kegelförmige Fläche, die die Emissionsfläche 4 umgibt, wird von dem Emissionsmaterial nicht durchströmt, da durch die Bearbeitung die Poren auf der Oberfläche weitgehendst geschlossen sind. Die kegelförmige Fläche weist daher wesentlich weniger Poren auf als die Emissionsfläche 4.

Der durch die Vorratskathode und die Zuleitungen 5 und 6 fließende Strom durchfließt nicht nur den leitenden, schalenförmigen Kathodenkörper I. sondern auch das Emissionsmaterial 2 und den Pfropfen 3. Die einzelnen Stolfe werden durch den Strom erhitzt, wobei die Emissionsfläche 4 sehr viele

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Elektronen aussendet. Die Kathode wird jedoch Spannungsquelle 22 gespeist. Ihre Spannung be-

nicht nur durch Widerstandsheizung erhitzt, sondern trägt 1 Volt. Die eutektische Schmelztemperatur der

auch durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung von Tantal-Thorium-Vcrbindung liegt etwa bei 1550° C.

den Zuleitungen 5 und 6. Diese zusätzliche Wärme- Bei höheren Temperaturen setzt ein rasches Schmel-

zufuhr erreicht man dadurch, daß die Zuleitungen 5 5 zen und eine starke Thoriumemission ein. Bei Tem-

und 6 einen beträchtlichen Teil des Kathodenkörpers peraturen von nahezu 1550° C beträgt die Dichte des

umschließen und hinter der Emissionsfläche 4 kegel- Elektronenemissionsstromes an der Emissionsfläche 4 förmig auseinanderlaufen. Dadurch wird um die ungefähr 20 A pro Quadratzentimeter (wenn kein

Vorratskathode ein Hohlraum 9 gebildet, der wie ein äußeres elektrisches Feld vorhanden ist). Die Ka-

Ofen die Wärme aufstaut. Die Folge hiervon ist eine io thode kann auch bei etwas tieferen Temperaturen

stärkere Erhitzung der Kathode. Zum Teil beruht die mit einer geringeren Spannung betrieben werden. Sie

Erhitzung auf der Wärmestrahlung, die von den ge- erzeugt dann ebenfalls einen starken Elektronenstrahl

wölbten Innenflächen der Zuleitungen 5 und 6 auf bei Eingangsleistungen von 2 bis 3 Watt oder

den Kathodenkörper fällt. weniger.

Nach der vorliegenden Erfindung wurde eine Vor- 15 Es gibt noch weitere Möglichkeiten, eine Vorratsratskathode hergestellt. Der Kathodenkörper wurde kathode herzustellen. An Stelle von Thorium als . aus einem Tantalrohr aufgebaut, das einen Außen- Emissionsmaterial kann man auch eine Barium-Aludurchmesser von 0,813 mm, einen Innendurchmesser minium-Verbindung verwenden. Die Zuleitungen, die von 0,482 mm und eine Länge von 2,794 mm hatte. die Kathode tragen, können aus Wolfram- oder Das vordere Ende des Röhrchens wurde mit Tantal- 20 Rheniumblech hergestellt und mit Platin an einen pulver gefüllt, das durch ein genormtes Sieb mit einer Kathodenkörper aus Tantal oder Wolfram hart-Sieböffnung von 0,044 mm gefallen war. Dann wurde gelötet oder angeschweißt werden. Die Dichte des bei einem Druck von 7030 kp pro Quadratzentimeter gesinterten Tantalpulvers, aus dem der poröse das Tantalpulver auf die gewünschte Dichte, nämlich Pfropfen besteht, kann 50 bis 90% der Dichte des 90% der Dichte von Tantal, zusammengepreßt, um 25 festen Tantals betragen. Dadurch kann die Geschwinden Pfropfen 3 zu bilden. Dann wurde die Verbin- digkeit verändert werden, mit der das elektrisch posidung im Hochvakuum auf nahezu 2500° C indirekt tive Material aus dem Inneren der Kathode zur erhitzt, um den porösen Pfropfen 15 Minuten lang zu Emissionsfläche strömt.

sintern. Er hatte einen endgültigen Durchmesser von Es wurde bereits gesagt, daß eine poröse Emis-

0,635 mm. Das Ende der Röhre, an dem sich, der 30 sionsfläche aus Tantal mit Emissionsmaterial aus

Pfropfen befindet, wurde dann maschinell bearbeitet, Thorium wesentlich mehr Elektronen aussendet als

um den kegelförmigen, porösen Pfropfen herzustel- ein anderes hitzebeständiges Material, z. B. Wolfram,

len. Es entsteht dabei eine sehr kleine Emissions- Will man bei Temperaturen arbeiten, die höher als

fläche mit einem Durchmesser von weniger als 1550° C sind, dann kann man eine Vorratskathode

0,127 mm. Fig. 1 zeigt die Größe der Kathode im 35 herstellen, bei der der poröse Pfropfen mit der Emis-

Vergleich mit einem Zentimetermaßstab. Die F i g. 2 ' sionsfläche aus Wolfram und der Kathodenkörper,

und 3 sind vergrößerte Darstellungen der Vorrats- der das Emissionsmaterial Thorium enthält, ebenfalls

kathode einschließlich Zuleitungen. aus Wolfram besteht. Dieser Aufbau gestattet es, bei

Zur Herstellung der kegelförmigen Fläche wurde höheren Betriebstemperaturen zu arbeiten, da der die Kathode auf einer Drehbank bearbeitet. Als 40 eutektische Schmelzpunkt einer Thorium-Wolfram-Werkzeug diente dabei eine Schichtfeile. Durch die Verbindung höher ist.

maschinelle Bearbeitung erhält die kegelförmige Bei einer Temperatur von 1550⁰C und weniger

Fläche einen metallischen Glanz, und die Poren auf zeigt Thorium auf einer Tantaloberfläche ein sehr

der Oberfläche des Pfropfens werden geschlossen, gutes Emissionsvermögen, das man einer Verbindung

abgesehen von der unberührten Emissionsfläche. . 45 zuschreibt, die zwischen.den Thoriumatomen und der

Dann wurde ein Stück Thoriumdraht in das noch Tantaloberfläche besteht.

offene Ende des Röhrchens gebracht. Er hatte eine Man führt die Bindung der Thoriumatome an die

Länge von 1,523 mm und einen Durchmesser von Tantaloberfläche auf das Adsorptionsvermogen einer

0,381 mm. Hierauf wurde das offene Ende des Röhr- Sauerstoffverbindung zurück. Die Oberflächendipple

chens mit einer Tantalscheibe verschlossen. Sie 50 erzeugen an der Emissionsfläche ein starkes elektri-

wurde mit Platin hartgelötet. Eine andere Möglich- sches Feld, das den Elektronenaustritt unterstützt

keit wäre gewesen, die Tantalscheibe durch elek- oder die Austrittsarbeit vermindert. Diese Erschci-

trische Schutzgasschweißung mit dem Röhrchen zu nung ist bei einer einatomigen Thoriumschicht auf

verbinden. Auf3er der unbearbeiteten Emissionsfläche einer Tantalfläche wesentlich stärker als auf einer

des porösen Pfropfens aus Tantal ist der Kathoden- 55 Wolframfläche. Tantal löst Sauerstoff leicht auf und

körper ein fest verschlossener Behälter. unterstützt vermutlich die Bildung der Thorium-

Die halbzylinderförmigen Zuleitungen 5 und 6, die Sauerstoff-Oberflächendipole. Ein anderer Vorteil

die Vorratskathode tragen, waren 50"/0 länger als des Tantals ist, daß es in Form von Röhren jeder

der Kathodenkörper 1 und hatten denselben Krüm- Zeit verfügbar und leicht zu verarbeiten ist.

mungsradius. Sie wurden 0,508 mm hinter der Emis- 60 Fig.4 zeigt eine nach der vorliegenden Erfin-

sionslläche durch Punktschweißung mit dem Katho- dung hergestellte Vorratskathode, die in einen

denkörper verbunden. Sie umschließen an dieser Elektronenstrahlschreiber eingebaut ist. Ein von der

Stelle fest die gesamte Kathode. Die Zuleitungen Kathode ausgehender enggebündelter Elcktronen-

wurLii aus 0.025 mm starkem Tantalblech her- strahl »schreibt« auf ein thermoplastisches oder

gestellt. 65 ähnliches Material. Dabei werden auf dem thermo-

Während des Betriebes erreicht diese Kathode eine plastischen Material Beugungsgitter aufgezeichnet.

Temperatur von nahezu 1550' C bei einem Heiz- Zum Schreiben von Beugungsgitterlinicn. die nur

strom von 6 Ampere. Der Strom wird von einer einige Mikron breit sind, muß der Elektronenstrahl

CXDPY

an der Stelle, bei der er auf das thermoplastische Material auftrifft, so dünn wie möglich sein. Sein Durchmesser soll etwa 4 μ betragen. Die Erzeugung eines enggebündelten Elektronenstrahls ist daher für solche Einrichtungen sehr wichtig.

F i g. 4 zeigt, wie die vorn beschriebene kleine Vorratskathode in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 24, das sich in einem evakuierten Kolben befindet, befestigt ist. Die Vorratskothode enthält einen Kathodenkörper 1, eine Emissionsfläche 4 und Zuleitungen 5 und 6, die die Kathode tragen. Eine Anode 25 dient zur Beschleunigung der Elektronen. Die Anode hat eine kleine Öffnung 26, durch die der Elektronenstrahl 32 läuft. Eine Fokussierungsspule 28 dient zur Bündelung des Elektronenstrahls. Der Elektronenstrahl 32 wird normalerweise durch eine Ablenkspule 31 quer über ein thermoplastisches Band 30 gelenkt. Wird das Band durch eine Walze 34 in seiner Längsrichtung angetrieben, dann entsteht auf ihm ein Fernsehlinienraster. Der Elektronenstrahl wird durch die Eingangsnachricht »geschwindigkeitsmoduliert«. Zu diesem Zweck wird die Eingangsnachricht an ein Hilfsablenksystem gelegt, das zwei Ablenkplatten 27 besitzt. Durch diese Elektroden kann der Elektronenstrahl zwischen den Ablenkplatten 27 vorübergehend verlangsamt, beschleunigt und sogar angehalten werden. Dadurch entsteht eine unterschiedliche Ladungsdichte an den Stellen des thermoplastischen Bandes 30. die von dem Elektronenstrahl getroffen werden. Ein Heizelement 35 erwärmt das Band, so daß die auftreffenden, elektrischen Ladungen des Elektronenstrahles das Band verformen können. Dadurch entstehen längs des Bandes Beugungsgitterlinien, die der Eingangsnachricht entsprechen. Verschiedene verformbare Öle, die normalerweise keine Erwärmung benötigen, können als lichtsteuerndes Medium das thermoplastische Band ersetzen.

Das Registriermedium der vorliegenden Einrichtung, ein thermoplastisches Band 30, enthält eine Grundschicht, die eine thermoplastische Oberflächenschicht besitzt, die dem »schreibenden« Elektronenstrahl 32 zugewandt ist. Für die Grundschicht geeignet ist optisch reines Polyäthylenterephthalat. Mylar kann ebenfalls benutzt werden. Die thermoplastische Oberflächenschicht enthält eine geeignete Mischung aus Polystyrolmetaterphenyl und aus einem Mischpolymerisat, das 95 Gewichtsprozent Butadien und 5 Gewichtsprozent Styrol besitzt. Sie kann sich auch aus 70% Polystyrol, 20⁰O Terphenyl und 2 % Mischpolymerisat zusammensetzen. Die Dicke der thermoplastischen Schicht kann schwanken zwischen 0,254 u und einigen Mikron. Bevorzugt wird eine Dicke, die gleich oder etwas geringer als der Abstand zwischen den Vertiefungen auf der Schicht ist. Für Fernsehbilder mit Beugungsgitterlinien, die etwa 16 u voneinander entfernt sind, kann die Dicke der thermoplastischen Schicht 6 bis 15 μ betragen.

Sowohl das in F i g. 4 dargestellte, thermoplastische B;ind 30 als auch andere, gleichartige Materialien, ι. B. gewisse Registrieröle, auf die man mit einem Elektronenstrahl schreiben kann, senden kohlenstoffhaltige Dämpfe aus. und zwar besonders dann, wenn sie durch ein Heizelement erwärmt und dem Elektronenbeschuß ausgesetzt sind. Thorium hat dabei die Eigenschaft, Karbide zu bilden, die ein gutes Emissionsvermögen besitzen. Bei Kathoden, die Thorium enthalten, kann daher ein geringer Druck von kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfen vorhanden sein.

Für Einrichtungen, die einen dünnen Elektronenstrahl erzeugen, ist jetzt eine Kathode vorhanden, die eine lange Lebensdauer besitzt. Dies beruht auf dem

ίο großen Vorrat an Emissionsmaterial im Innern der Kathode. Es ist möglich, an einer sehr kleinen Emissionsfläche eine große Elektronenstromdichte zu erreichen und einen kleinen, aber enggebündelten Strahl herzustellen. Der Leistungsverbrauch beträgt 2 bis 5 Watt. Dabei erhält man im Vakuum eine Elektronenstromdichte von mehr als 10 Ampere pro Quadratzentimeter, wenn kein äußeres, elektrisches Feld vorhanden ist. Die Kathode ist sehr klein und dient zur Erzeugung eines entsprechend dünnen Elektronenstrahls. Sie wird direkt geheizt und wird dabei von Heizstrom durchflossen. Dies ist vorteilhaft, da eine Heizwicklung die Herstellung solch einer kleinen Kathode erschweren würde.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorratskathode mit einem länglichen Metallbehälter, der einen mit Emissionsmaterial gefüllten Hohlraum aufweist, bei der das eine Ende des Metallbehälters durch einen porösen Pfropfen verschlossen ist, der bis zu dem Hohlraum reicht, um den Austritt des emittierenden Materials zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei leitende Träger (5, 6) an den Seiten des länglichen Metallbehälters (1) in der Nähe des Emissionsendes befestigt sind und nach hinten verlaufen, wobei ihre Breite etwa dem Durchmesser des Metallbehälters (1) entspricht und die so geformt sind, daß sie zumindest einen Teil des Metallbehälters (1) umfassen, so daß der Heizstrom ganz durch die Vorratskathode fließt und sie erwärmt.

2. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus Tantal, der poröse Pfropfen (3) aus porösem Tantal, das Elektronen emittierende Material (2) aus Thorium und die Zuleitungen (5,6) aus Tantalblech besteht.

3. Vorratskathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Pfropfen (3) sich kegelförmig nach vorn verjüngt und eine kleine poröse Emissionsfläche (4) besitzt, die von der kegelförmigen, maschinell bearbeiteten Fläche umgeben ist, welche viel weniger porös als die Emissionsfläche ist.

4. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Thorium (2), welches durch die Poren austritt, eine monatomare Thoriumschicht auf der emittierenden Fläche bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 71337, Zusatz zu Nr. I 113 771.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 508 255 2.65 O Bundi-sürutkcrci Berlin

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