DE1233062B

DE1233062B - Halterung fuer eine spiralfoermige Gluehkathode

Info

Publication number: DE1233062B
Application number: DE1964L0048562
Authority: DE
Inventors: Dr Guenter Reich
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1964-08-18
Filing date: 1964-08-18
Publication date: 1967-01-26
Also published as: GB1062008A

Description

DEUTSCHES VMWWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 21 g -13/02

Nummer: 1233 062

Aktenzeichen: L48562 VIIIc/21g

1 233 062 Anmeldetag: 18.August 1964

Auslegetag: 26. Januar 1967

Die Erfindung betrifft eine Halterung für eine aus einer Spirale bestehende Glühkathode, die aus einer Auflagefläche und einem zylinderförmigen Zapfen besteht.

Zur Messung und Analyse von durch Elektronenstoß ionisierten Gasen werden, beispielsweise bei Vakuummeßgeräten und Massenspektrometern, aber auch für Elektronenröhren, in großem Umfang Glühkathoden verwendet. Für den Wirkungsgrad und die Genauigkeit eines Meßgerätes ist es dabei von besonderer Bedeutung, daß die Glühkathode, welche einen einstellbaren, konstanten Elektronenstrom emittiert, im System so angeordnet ist, daß die die Elektronen emittierende Fläche bei allen Betriebsbedingungen, auch nach längerem Betrieb, in ihrer geometrischen Anordnung unverändert bleibt, beispielsweise bei Massenspektrometern vor einer _ Blende, welche die Dimension des Elektronenstrahls bestimmt.

Diese Glühkathoden sind erheblich wechselnden Belastungen ausgesetzt und erreichen im Betrieb Temperaturen von über 2000° C. Bedingt durch die sich hieraus ergebende thermische Ausdehnung des Kathodenmaterials wird sich die Lage der Kathode zum übrigen Meßsystem zwangläufig verändern. Dies gilt sowohl für drahtförmgie als auch bändchenförmige Kathoden.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, das eine Ende der Kathodenhalterung federnd auszuführen, so daß die Kathode auch bei thermischer Längenveränderung immer gespannt bleibt. Jedoch ist es fertigungsmäßig schwierig, derartige Federn innerhalb der zu fordernden Toleranzen herzustellen.

Außerdem befindet sich bei einer derartigen Anordnung die Kathode ständig unter mechanischer Spannung, wodurch ihre nützliche Betriebsdauer nachträglich beeinflußt werden dürfte. Im übrigen ist diese Anordnung, wie auch die anderen bekannten Vorrichtungen und Verfahren, zur Stabilisierung der Glühkathode nicht anwendbar bei spiralförmigen Drahtkathoden, die beispielsweise dann verwendet werden müssen, wenn es erforderlich ist, eine möglichst hohe Emission über einer kleinen Fläche zu erzeugen. Dies ist insbesondere bei Massenspektrometern der Fall.

Es stellte sich somit die technische Aufgabe, eine Halterung für Spiralkathoden anzugeben, da auch diese bei hoher Temperatur im allgemeinen in einer beliebigen, nicht vorbestimmbaren Richtung wandern. Aus den vorbekannten Anordnungen zur Halterung der Glühkathode durch einen zylinderförmi-Halterung für eine spiralförmige Glühkathode

Anmelder:

E. Leybold's Nachfolger,
Köln-Bayental, Bonner Str. 504

Als Erfinder benannt:

Dr. Günter Reich, Köln-Zollstock

gen Zapfen ergab sich für den Fachmann wegen der häufigen Brüche der Glühkathode im Bereich der zylinderförmigen Zapfen der Schluß, daß diese Art der Halterung grundsätzlich nicht geeignet ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß der zylinderförmige Zapfen in seinem vorderen Abschnitt kegelförmig ausgebildet ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Spiralkathoden ihre Lage auch bei längerem Betrieb nicht wesentlich verändern. Wenn sie entsprechend der Erfindung montiert sind, wird auch ein Verkleben der Spirale und der Halterung verhindert, welches ein wesentlicher Grand für den bisher häufig auftretenden Kathodenbruch war, da durch die erfindungsgemäße Anordnung die Glühkathodenspirale unter Vermeidung der Nachteile der vorbekannten Ausführungen und ohne ständig mechanischer Beanspruchung ausgesetzt zu sein, bei thermischer Längenveränderung lediglich zu einem »Durchhängen« der Spirale führen kann, was keinen Einfluß auf die Funktionsweise der Kathode hat. Eingehende Versuche haben ferner gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Glühkathodenhalterung auch bei hoher Belastung des Meßsystems kein weiteres Durchhängen der Spirale resultiert, das über die Verjüngung des Haltestiftes hinausgeht. Die Lebensdauer der erfindungsgemäß befestigten Glühkathode ist ebenfalls günstig vergleichbar mit den bisher vorgeschlagenen Anordnungen. Weiter werden Reibwiderstände vermieden.

Durch die Erfindung wird weiter erreicht, daß die genaue geometrische Anordnung der Kathode nicht durch die innerhalb gewisser Fertigungstoleranzen liegende Befestigung (beispielsweise durch Punktschweißen) bestimmt wird, sondern durch die Richtung der Zapfen gegeben ist. Die Kathodenspirale

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Claims

wird weiter durch Wärmeleitung im Bereich des Zapfens so weit abgekühlt, daß im Bereich der Befestigungsstelle keine besondere thermische Belastung entsteht. Hierdurch wird die nützliche Betriebsdauer der Kathode ebenfalls wesentlich verlängert. Außerdem erübrigt sich durch diese Anordnung ein Nachjustieren der Kathode nach dem Befestigen, was insbesondere bei Wolfram-Kathoden besonders schwierig ist, da diese in der Nähe der Befestigungsstelle häufig spröde werden können.

Patentanspruch:
Halterung für eine aus einer Spirale bestehende Glühkathode, die aus einer Auflagefläche und einem zylinderförmigen Zapfen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Zapfen in seinem vorderen Abschnitt kegelförmig ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 441 998, 576 036.

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