DE1212227B

DE1212227B - Flaechenkathode fuer Elektronenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1212227B
Application number: DED38752A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Herbert Schnitger
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1961-12-13
Filing date: 1961-12-13
Publication date: 1966-03-10

Description

Flächenkathode für Elektronenstrahlröhren Die Erfindung betrifft eine Flächenkathode für Elektronenstrahlröhren mit einer zentralen Öffnung für den Durchtritt positiver Ionen.
In dem Strahlerzeugungssystem von Elektronenstrahlröhren, insbesondere Wanderfeldröhren, tritt im allgemeinen auch eine Bündelung der in der Richtung auf die Kathode strömenden Ionen auf. Die Ionen treffen als engbegrenzter Strahl auf das Zentrum der im allgemeinen als schwachgewölbte Kreisscheibe gestalteten Kathode und bewirken dort einen sehr viel schnelleren Abbau der aktiven Kathodenschicht, als er für die übrigen Teile der Kathodenschicht zu beobachten ist. Um während der Lebensdauer die relativ schnellere Alterung eines Teils der Kathode zu vermeiden, kann man zweckmäßig für das Zentrum von vornherein auf eine aktive Schicht verzichten. Gegebenenfalls läßt sich auch an dieser Stelle in dem Trägerblech eine entsprechend große Öffnung vorsehen. Durch diese tritt der Ionenstrahl dann in den Heizerraum und kann dort z. B. mit Hilfe einer zusätzlichen Elektrode abgefangen werden. Diese Zusatzelektrode kann vorzugsweise gleichzeitig zur Messung des Restgasdrucks dienen.
Ein von der aktiven Schicht freies Zentrum hat als wesentlichen Nachteil noch die Eigenschaft, daß die Ionen die von dem Metall gebundenen Restgase und die durch Oberflächendiffusion von der aktiven Kathodenschicht kommenden Stoffe abtrommeln. Das Loch bewirkt, daß ein merklicher Durchgriff durch die Kathodenfläche mit entsprechenden Feldverzerrungen vorhanden sein kann und daß unerwünschte Strömungen von Ladungsträgern und von Verunreinigungen aus dem Heizerraum in den Entladungsraum auftreten.
Diese Nachteile werden bei einer Flächenkathode mit einer zentralen Öffnung erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Öffnung weniger als 20 °M der Kathodenfläche ausmacht, daß sich die Kathodenfläche an der zentralen Öffnung in einen metallischen, sich auf der von dem Entladungsraum abgewandten Seite befindenden Hohlzylinder, der senkrecht auf der Kathodenfläche steht, fortsetzt und daß die Höhe des Hohlzylinders größer ist als der Durchmesser. Durch genügend lange Ausbildung der Vertiefung des Zylinders kann der Durchgriff durch die Kathodenfläche auf einen beliebig kleinen Werteingestellt werden. Auch wilde Entladungsströme aus dem Heizerraum können auf diese Weise genügend klein gehalten werden. Soll außerdem das Einströmen von Verunreinigungen aus dem Heizerraum verhindert werden, dann kann der Zylinder noch durch einen geeigneten Boden abgeschlossen werden. Auf diese Weise hat man es nur noch mit einer einfachen Vertiefung in der Kathodenoberfläche zu tun.
Durch geeignete Formgebung der Vertiefung, vorzugsweise durch einen genügend langen zylindrischen Teil, läßt sich erreichen, daß die von den Tonen abgetrommelten Atome, Moleküle und eventuell auch negativen Ionen nur noch einen beliebig kleinen Raumwinkel für den Austritt in den Entladungsraum vorfinden. Die Vertiefung kann häufig sehr einfach aus dem Kathodenträgermaterial herausgedrückt werden. Die Stabilität und Präzision der emittierenden *Oberfläche ist hierbei wesentlich besser sichergestellt als bei der Bohrung eines Loches. Ist ein tiefes Loch erforderlich, dann wird man nur einen Kragen aus dem Kathodenträger herausdrücken, an dem der lange Zylinder z. B. angeschweißt werden kann.
Ein Hohlzylinder im Zentrum einer Flächenkathode ermöglicht zahlreiche vorteilhafte Speziallösungen. So kann man z. B. leicht den Teil der Oberfläche, auf dem die Ionen hauptsächlich auftreffen, mit einem Material bedecken, das nur eine relativ geringe Kathodenzerstäubung hat. Es ist auch zweckmäßig, für diesen Teil der Oberfläche ein solches Material zu wählen, dessen eventueller Niederschlag auf der Kathode oder auf anderen Röhrenteilen keinen schädlichen Einfiuß auf den Röhrenmechanismus hat. Von besonderem Vorteil ist bei der beschriebenen Kathode die Möglichkeit, die Kathodenabtrommelung selbst zu einem wirkungsvollen Getterprozeß auszugestalten. Die von den Ionen getroffene Oberfläche des Zylinders oder der Vertiefung wird hierzu mit einem leicht abtrommelbaren Material bedeckt, das Gettereigenschaften hat. Auf diese Weise schlägt sich ständig Gettermaterial auf Teilen des Zylinders nieder, die nicht von Ionen getroffen werden, so daß die dabei gegetterten Gase nicht wieder herausgeschlagen werden können. Durch Benutzung eines genügend langen Zylinders kann man erreichen, daß die gleichzeitig in den Entladungsraum gelangende Anzahl von Atomen und Molekülen genügend gering bleibt. Man hat ferner die Möglichkeit, die für den Niederschlag des Gettermaterials hauptsächlich in Frage kommenden Wandungsteile so anzuordnen, daß sie ausreichend kalt bleiben. Die Gefahr der thermisch befreiten, gegetterten Gase ist dadurch beseitigt. Zweckmäßig wird man hierzu den Zylinder im allgemeinen über das von der aktiven Seite der Kathodenfläche abgewandte Ende der Heizwendel hinausraget< lassen. Man kann aber auch frei relativ kurzem Zylinder durch einen Wärmekontakt mit dem Boden, der z. B. gleichzeitig Kathodenzuführung oder -halterung sein kann, eine bevorzugte Kühlung der für den Getterniederschlag ausersehenen Fläche erreichen.
In konstruktiver Hinsicht kann ein derartiger Zylinder ebenfalls recht vorteilhaft sein, so z. B. als Träger für die Heizwendel oder für einen Heißgetterwerkstoff im Heizerraum.
Im Falle der Getterung durch Kathodenabtrommelung bietet sich eine sehr einfache Lösung für die Halterung des Gettermaterials an, wenn hierzu das Gettermaterial fest bis zum Boden in die Vertiefung eingedrückt wird.
Will man zur Kontrolle des Restgasdruckes in der Röhre den Ionenstrom messen, dann ist statt des Bodens der Vertiefung eine zusätzliche Elektrode anzubringen. Um den Heizerraum trotzdem soweit als möglich vom Entladungsraum zu trennen, wählt man den Spalt zwischen der Auffängerelektrode und dem Zylinder möglichst eng. Vorteilhaft ist es hierbei, die Auffängerelektrode als Topf auszubilden, der über das Zylinderende geschoben wird

Claims

Patentansprüche: 1. Flächenkathode für Elektronenstrahlröhren mit einer zentralen Öffnung- für, den Durchtritt positiver Ionen,` d@xdurch gekennzeicün e t, daß die Öffnung .weniger als 20 0/a -der Kathodenfläche beträgt, daß sich die Kathodenfläche -in einen metallischen, sich auf der von dem Entladungsraum abgewandten Seite befindenden Hohlzylinder, der senkrecht auf der Kathodenfläche steht, fortsetzt und daß die Höhe des Hohlzylinders größer als der Durchmesser der Öffnung ist.
2. Flächenkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder durch eine Bodenplatte abgeschlossen ist.
3. Flächenkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Hohlzylinders durch einen relativ engen Spalt von einer Ionenfängerelektröde getrennt ist.
4. Flächenkathode nach Anspruch 1, 2 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand des Hohlzylinders aus einem anderen Werkstoff als das Kathodenmaterial besteht.
5. Flächenkathode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand des Hohlzylinders aus einem Material besteht, das eine geringere Kathodenabtronimelung aufweist als das Kathodenträgermaterial.
6. Flächenkathode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb der Kathode der Teil der Zylinderwand, auf den der überwiegende Teil des durch die Ionen abgetrommelten Materials trifft, sich auf einer Temperatur befindet, die beträchtlich niedriger ist als die Betriebstemperatur der Kathode. In Betracht gezogene Druckschriften= Deutsche Patentschrift Nr. 812 942.