DE1211725B

DE1211725B - Indirectly heated cathode for an electrical discharge tube

Info

Publication number: DE1211725B
Application number: DET24792A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Kotowski; Dipl-Phys Manfred Tischer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-09-27
Filing date: 1963-09-27
Publication date: 1966-03-03

Description

Indirekt geheizte Kathode für eine elektrische Entladungsröhre Die Erfindung betrifft eine indirekt geheizte Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, vorzugsweise eine Elektronenröhre, wobei insbesondere an eine Niederwattkathöde gedacht ist. Solche Kathoden werden in der Röhrentechnik in zunehmendem Maße angewandt. Ihre Anwendung ist bedingt durch die fortschreitende Transistorisierung von elektrischen Geräten. Kathoden mit niedriger Heizleistung sind namentlich für Bild- und Oszillografenröhren interessant, die in transistorisierten Geräten Verwendung finden.Indirectly heated cathode for an electric discharge tube Die The invention relates to an indirectly heated cathode for an electrical discharge tube, preferably an electron tube, in particular a Niederwattkathöde is intended. Such cathodes are used to an increasing extent in tube technology. Their application is due to the progressive transistorization of electrical Devices. Cathodes with a low heating power are used in particular for picture and oscillograph tubes interesting, which are used in transistorized devices.

Es sind bereits mehrere Ausführungen von Sparkathoden bekannt, die alle auf einer konstruktiven Verbesserung der bisher bekannten Aufbauten beruhen, wobei durch Verkleinerung der Abmessungen und durch Verwendung von schlecht wärmeleitenden Materialien die Heizleistung erniedrigt wurde. Es ist auch bereits bekannt, das Heizelement in porösen Nickelsinterkörpern einzubetten.There are already several designs of spark cathodes known that all based on a constructive improvement of the previously known structures, whereby by reducing the dimensions and by using poorly thermally conductive Materials the heating power has been reduced. It is also already known that Embed the heating element in porous sintered nickel bodies.

Weiterhin ist eine indirekt geheizte Kathode mit einer Scheibe aus Isoliermaterial bekannt, auf deren eine Seite der Heizer ohne Luftzwischenschicht in unmittelbarem Kontakt aufgebracht ist, während auf der anderen Seite der metallische Träger für den Emissionsstoff angeordnet ist. Der konstruktive Aufbau dieser bekannten Kathode erfolgt nun so, daß die Scheibe aus Isoliermaterial in die eigentliche Kathodenhülse, deren Stirnseite die Emissionspaste trägt, eingesetzt wird.Furthermore, an indirectly heated cathode with a disk is made Insulating material known, on one side of which the heater without an air interlayer is applied in direct contact, while on the other side the metallic Carrier for the emission substance is arranged. The structural design of this well-known The cathode is now carried out in such a way that the disk made of insulating material is inserted into the actual cathode sleeve, whose front side carries the emission paste is used.

Von dem Grundgedanken dieser bekannten Anordnung wird in der Erfindung ausgegangen. Sie betrifft ebenfalls eine indirekt geheizte Kathode für eine elektrische Entladungsröhre mit einer Scheibe aus Isoliermaterial, auf deren eine Seite der Heizer ohne Luftzwischenschicht in unmittelbarem Kontakt aufgebracht ist, während auf der anderen Seite der metallische Träger für den Emissionsstoff angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist dieser Träger als Metallinierung auf die Isolierscheibe aufgebracht.From the basic idea of this known arrangement is in the invention went out. It also relates to an indirectly heated cathode for an electrical one Discharge tube with a disc of insulating material, on one side of which the Heater without an air interlayer is applied in direct contact while the metallic carrier for the emission substance is arranged on the other side. According to the invention, this carrier is metallized on the insulating washer upset.

Die erfindungsgemäße Kathode besitzt einen außerordentlich gedrängten Aufbau, wodurch ein guter Wärmeübergang von dem Heizer zu der Emissionsschicht der Kathode gewährleistet ist. Weiterhin ist es möglich, bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Kathode den Abstand zwischen Kathode und Gitter des Röhrensystems auf ein Minimum zu reduzieren. Es läßt sich daher mit einer solchen Kathode ein flacher Systemaufbau nach dem Prinzip der Stapelröhren durchführen.The cathode according to the invention has an extremely compact one Construction, whereby a good heat transfer from the heater to the emission layer of the Cathode is guaranteed. It is also possible with the structure according to the invention the cathode keeps the distance between the cathode and the grid of the tube system to a minimum to reduce. A flat system structure can therefore be achieved with such a cathode perform according to the principle of stacking tubes.

Wesentlich für die Erfindung ist es also, daß die Scheibe aus Isoliermaterial in unmittelbarem mechanischem Kontakt auf ihrer einen Seite den Heizer und auf ihrer anderen Seite den Träger für das Emissionsmaterial aufweist. Die Erfindung unterscheidet sich dadurch von weiteren bekannten Anordnungen, bei denen ringförmige Isolierscheiben als Träger für die Isolierschicht des Heizers oder als Träger für den Heizer selbst Verwendung finden. Die letztgenannten bekannten Anordnungen besitzen ebenfalls den Nachteil, daß der optimale Wärmeübergang vom Heizer zur Emissionsschicht nicht vorhanden ist und daß außerdem der Abstand zwischen Kathode und Gitter bei diesen bekannten Konstruktionen größer gewählt werden muß.It is therefore essential for the invention that the disk is made of insulating material in direct mechanical contact with the heater on one side and the heater on hers the other side has the carrier for the emission material. The invention differs This differs from other known arrangements in which annular insulating washers as a carrier for the insulating layer of the heater or as a carrier for the heater itself Find use. The latter known arrangements also have the Disadvantage that the optimal heat transfer from the heater to the emission layer does not exist and that also the distance between the cathode and grid is known in these Constructions larger must be chosen.

Bei der erfindungsgemäßen Kathode kann die Isolierscheibe beispielsweise aus einer A1,0,- , Zr0 oder Be0-Keramik oder einem Gemisch dieser Keramiken mit geringfügigen anderen Zusätzen bestehen, wobei die Dicke der Scheibe zwischen 0,1 und 1 mm betragen kann. Auf diese Scheibe wird auf der Kathodenseite, beispielsweise mit Hilfe der Siebdrucktechnik, eine Metallschicht aufgebracht, welche nach dem Einbrennen galvanisch mit Nickel bedeckt wird. Diese Nickelschicht stellt das Kernmetall der Kathode dar. Auf die Nickelschicht wird dann die Emissionsschicht aufgetragen, die aus den üblichen Erdalkalikarbonaten bzw. Karbonatgemischen besteht.In the case of the cathode according to the invention, the insulating disk can, for example from an A1,0, -, Zr0 or Be0 ceramic or a mixture of these ceramics with slight other additives exist, the thickness of the disc between 0.1 and can be 1 mm. On this disc is on the cathode side, for example With the help of the screen printing technique, a metal layer is applied, which after the Burn-in is galvanically covered with nickel. This nickel layer represents the core metal the cathode. The emission layer is then applied to the nickel layer, which consists of the usual alkaline earth carbonates or carbonate mixtures.

Auf der anderen Seite der Isolierscheibe wird entweder ein nach der üblichen Technik hergestellter Heizer mit einem gut wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Kitt befestigt oder der Heizer wird gleichfalls mittels der Siebdrucktechnik gleichmäßig aufgedruckt. Man kann nun entweder den Heizer lediglich aus einer Grundmetallisierung herstellen oder auf die Grundmetallisierung einen nachträglichen Aufdruck, eine galvanische Abscheidung oder eine Aufdampfung von Wolfram, Rhenium, Molybdän oder Tantal aufbringen, wobei dann eines der letztgenannten Materialien den eigentlichen Heizer darstellt.On the other side of the insulating washer either one after the conventional technology manufactured heater with a good heat conducting and electrical insulating putty attached or the heater is also by means of the screen printing technique evenly printed. You can now either just make the heater from a base metallization produce or a subsequent one on the base metallization Imprint, galvanic deposition or vapor deposition of tungsten, rhenium, Apply molybdenum or tantalum, then one of the latter materials represents the actual heater.

Bei diesem Aufdrucken des Heizers empfiehlt es sich, in die Isolierscheibe Metallzuleitungen einzulöten, die der Kontaktierung des Heizers dienen. Diese Metallzuleitungen können gleichzeitig als Haltestreben für den Kathodenträger ausgebildet sein.When printing the heater in this way, it is advisable to use the insulating washer To solder metal leads that are used to contact the heater. These metal leads can at the same time be designed as retaining struts for the cathode carrier.

Zweckmäßiger dürfte es jedoch sein, zur Halterung der Kathodenscheibe Metallröhren einzulöten, die aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen. Röhrchen eignen sich hierfür deshalb besonders gut, weil sie eine gute mechanische Stabilität mit geringer Wärmeableitung verbinden.However, it should be more expedient to hold the cathode disk Solder metal tubes made of poorly thermally conductive material. tube are particularly suitable for this because they have good mechanical stability connect with low heat dissipation.

Ausführungsbeispiele für die Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. In F i g.1 ist zunächst ein Querschnittsbild von einem Kathodenträger gemäß der Erfindung mit zugehörigen, in die Kathodenscheibe eingelöteten Haltestreben dargestellt. Die aus einem keramischen Stoff bestehende Scheibe ist mit 1 bezeichnet. Auf die eine Oberflächenseite der Scheibe ist zunächst eine Metallschicht 2 aus Nickel galvanisch aufgebracht. Auf diese Nickelschicht ist dann die aus Karbonaten bestehende Emissionsschicht 3 nachträglich aufgesprüht.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. FIG. 1 first shows a cross-sectional image of a cathode support according to FIG Invention shown with associated retaining struts soldered into the cathode disk. The disk made of a ceramic material is denoted by 1. On the one surface side of the disk is initially a metal layer 2 made of nickel by electroplating upset. The carbonate emission layer is then on top of this nickel layer 3 sprayed on afterwards.

Auf der entgegengesetzten Oberflächenseite und der Emissionsschicht 3 gegenüberliegend ist ein Heizer 4 mit seinen Zuleitungen 5 und 6 angebracht; er ist zweckmäßig an der Oberfläche der Keramikscheibe angeklebt.On the opposite surface side and opposite the emission layer 3, a heater 4 with its leads 5 and 6 is attached; it is expediently glued to the surface of the ceramic disc.

Die Zuleitung zur Kathode, beispielsweise zur Metallschicht 2, erfolgt mit Hilfe einer Strebe 7, die mit Hilfe einer Keramik-Metall-Lötung in die Keramikscheibe eingelötet ist. Diese Strebe 7, die rohrförmig ausgebildet ist, kann zusammen mit einer zweiten Strebe 8 gleichzeitig zur Halterung der Kathode dienen. In den F i g. 2 und 3 sind in Aufsicht die Kathodenseite und die Heizerseite des Kathodenträgers dargestellt. Aus F i g. 2 ist die Metallisierung 2 auf der Kathodenseite zu erkennen, die mit Hilfe einer Kathodenzuleitung 9 mit der metallischen Strebe 7 verbunden ist. In F i g. 3 ist die Oberfläche der Heizerseite der Kathodenscheibe dargestellt. Das Heizelement besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem mäanderförmig ausgebildeten aufgedruckten Heizer, dessen Enden über verdickte Zuführungen 11 und 12 mit den beiden Halterungsröhrchen 13 und 14 verbunden sind. In den F i g. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Kathodenseite sowie der Heizerseite eines Kathodenträgers wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl auf der Kathodenseite als auch auf der Heizerseite ringförmige Metallisierungen 15 und 25 aufgebracht, die dem elektrischen Anschluß dienen. Auf der Kathodenseite ist die Metallisierung 2, auf der das Emissionsmaterial aufgetragen ist, durch eine Zuleitung 16 mit der metallisierten Fläche 15 verbunden.The lead to the cathode, for example to the metal layer 2, takes place with the help of a strut 7, which with the help of a ceramic-metal soldering in the ceramic disc is soldered. This strut 7, which is tubular, can together with a second strut 8 also serve to hold the cathode. In the F i G. 2 and 3 are a plan view of the cathode side and the heater side of the cathode carrier shown. From Fig. 2 the metallization 2 can be seen on the cathode side, which are connected to the metallic strut 7 with the aid of a cathode lead 9 is. In Fig. 3 shows the surface of the heater side of the cathode disk. In this exemplary embodiment, the heating element consists of a meander-shaped one printed heater, the ends of which via thickened feeders 11 and 12 with the two holding tubes 13 and 14 are connected. In the F i g. 4 and 5 is a Another embodiment for the formation of the cathode side and the heater side a cathode support reproduced. In this embodiment, both on the cathode side as well as on the heater side annular metallizations 15 and 25 applied, which are used for electrical connection. On the cathode side is the metallization 2 on which the emission material is applied by a Supply line 16 is connected to the metallized surface 15.

Auf der Heizleiterseite ist wiederum ein mäanderförmig ausgebildetes Heizelement 17 aufgedruckt, dessen beide Enden mit verdickten Zuleitungen 18 und 19 versehen sind. Die Zuleitung 18 ist mit der Metallisierung 25 verbunden, während die Zuleitung 19 in einen ausgesparten Sektor 20 der Metallisierung hineinreicht. Von hier aus verläuft der Anschluß über entsprechende Aufbaustreben.On the heating conductor side there is again a meander-shaped one Imprinted heating element 17, both ends of which with thickened leads 18 and 19 are provided. The lead 18 is connected to the metallization 25 while the lead 19 extends into a recessed sector 20 of the metallization. From here, the connection runs via appropriate struts.

Eine Flachkathode mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Kathodenträger eignet sich besonders gut als Bauteil in einer nach der Stapelbauweise aufgebauten Röhre. Hierfür ist in F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel dargestellt. In dieser Figur ist der Kathodenträger 1 zu erkennen, auf deren einer Seite sich die Emissionsfläche 3 und auf deren anderer Seite sich das Heizelement 4 befindet. Der Anschluß des Heizelementes erfolgt über Zuleitungen, die entlang einer unteren Keramikscheibe 23 verlaufen. Diese Keramikscheibe 23 ist mit der Scheibe des Kathodenträgers verlötet. Auf die andere Seite des Kathodenträgers 1 ist ein weiterer Keramikring 21 aufgelötet, der den Abstand zwischen der Kathodenoberfläche und dem Gitter 22 hält.A flat cathode with a cathode support designed according to the invention is particularly suitable as a component in a stacked construction Tube. For this purpose, FIG. 6 shows an exemplary embodiment. In this figure the cathode carrier 1 can be seen, on one side of which the emission surface is located 3 and on the other side of which the heating element 4 is located. The connection of the Heating element takes place via supply lines that run along a lower ceramic disc 23 run. This ceramic disk 23 is soldered to the disk of the cathode carrier. Another ceramic ring 21 is soldered onto the other side of the cathode carrier 1, which maintains the distance between the cathode surface and the grid 22.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für eine solche Bauweise zeigt F i g. 7, bei der wegen eines besseren Wärmehaushaltes der Kathodenträger drei sektorförmige Aussparungen 24 besitzt. Über die drei im Winkel von 120° angeordneten Verbindungen 25 können dann die Zuleitungen zum Heizelement bzw. zur Kathode angebracht werden.Another exemplary embodiment for such a construction is shown in FIG G. 7, in which the cathode carrier is three sector-shaped because of a better heat balance Has recesses 24. Via the three connections arranged at an angle of 120 ° 25 the leads to the heating element or to the cathode can then be attached.

Claims

Claims: 1. Indirectly heated cathode for an electrical Discharge tube with a disc of insulating material, on one side of which the Heater without an air interlayer is applied in direct contact while the metallic carrier for the emission substance is arranged on the other side, characterized in that this carrier (2) acts as a metallization on the insulating disk (1) is applied.

2. Cathode according to claim 1, characterized in that the Disc (1) made of an A1,02, ZrO2 or Be0 ceramic or a mixture of these ceramics with minor additions.

3. Cathode according to claims 1 or 2, characterized characterized in that the carrier (2) for the emission material (3) from one with the help the screen printing technique applied metallization layer and one after baking this metallization layer consists of galvanically applied nickel layer.

4th Cathode according to Claims 1 to 3, characterized in that the heater (4) with a good heat-conducting and electrically insulating cement to the insulating washer (2) is cemented.

5. Cathode according to Claims 1 to 3, characterized in that that the heater (4) is printed on the insulating washer (1).

6. Cathode according to claim 5, characterized in that the heater (4) either only consists of a base metallization or subsequent printing, galvanic deposition or vapor deposition consists of tungsten, rhenium, molybdenum or tantalum.

7. Cathode according to the claims 1 to 6, characterized in that for contacting the carrier (2) and the heater (4) Metal leads (5, 6) are provided which are soldered into the insulating washer are. B.

Cathode according to Claims 1 to 7, characterized in that metal tubes (7, 8) which are made of a metal which conducts heat poorly are soldered in to hold them.

9. Using a cathode after the Claims 1 to 8 in a discharge tube constructed according to the stack construction (Fig. 6). Publications considered: German Patent No. 1133 041; German Auslegeschrift No. 1077 791; U.S. Patents No. 2,740,067, 2 884 553.