DE1234327B

DE1234327B - Electron tubes with a plurality of ceramic shell parts

Info

Publication number: DE1234327B
Application number: DEE23590A
Authority: DE
Inventors: Ruth Carlson Talcott
Original assignee: Eitel Mccullough Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1961-10-02
Filing date: 1962-09-26
Publication date: 1967-02-16

Description

Elektronenröhre mit einer Mehrzahl von keramischen HüllenteiIen Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhre mit einer Mehrzahl von keramischen, isolierenden Hüllenteilen.Electron tube with a plurality of ceramic shell parts The invention relates to an electron tube with a plurality of ceramic, insulating shell parts.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Elektronenröhre zu schaffen, die eine verbesserte Wärmeableitung gestattet und gleichzeitig die Anzahl der Röhrenteile und ihr Gewicht herabsetzt, eine verbesserte Kennlinie hat und der Fähigkeit, mechanischen Stößen und Erschütterungen zu widerstehen, besonders gut genügL Um die Kapazität von Elektronenröhren voll auszunutzen, müssen häufig umfangreiche Kühlvorrichtungen vorgesehen werden. Die Kühlvorrichtungen erhöhen erheblich das Gewicht und die Kosten der elektrischen Systeme, in denen die Röhren gebraucht werden. Bei einigen Systemen schließen Beschränkungen hinsichtlich der Größe oder Kosten die Verwendung ausreichender Kühlvorrichtungen aus, so daß es unmöglich ist, die Leistung der Röhren voll auszunutzen.It is an object of the invention to provide an electron tube which an improved heat dissipation allows and at the same time the number of tube parts and reduces its weight, has an improved characteristic and the ability to mechanical To withstand shocks and vibrations, particularly well enough to provide the capacity To take full advantage of electron tubes, extensive cooling facilities are often required are provided. The cooling devices add significant weight and cost the electrical systems in which the tubes are used. With some systems Restrictions on size or cost preclude the use of sufficient Cooling devices so that it is impossible to take full advantage of the tubes.

Um die verschieden belasteten Elektroden elektrisch voneinander zu trennen, ist es bekannt, Isoliermaterial, wie Glas oder Keramik, zwischen ihnen vorzusehen. Die Elektroden werden normalerweise durch Stützen aus Metall gehalten, die sich durch die Röhrenhülle erstrecken. Die Metallstützen haben drei Aufgaben: Elektrische Leitung, Wärmeableitung und Abstützung. Da die Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils direkt mit der Größe seiner Querschnittsfläche variiert, erfordert eine optimale Konstruktion vom Standpunkt der Temperaturverhältnisse eine verhältnismäßig große Metallstütze, die sich von den Elektroden bis zur Außenseite der Röhre erstreckt. Große Metallstützen haben jedoch einen nachteiligen Einfluß auf Größe, Gewicht und elektrische Kennlinien von Röhren und lassen sich auf Grund von Unterschieden in den Ausdehnungskoeffizienten nicht leicht mit den isolierenden Teilen der Röhre verbinden.In order to electrically close the differently loaded electrodes from each other To separate it, it is known to place insulating material, such as glass or ceramic, between them to be provided. The electrodes are usually held in place by metal supports, which extend through the tube shell. The metal supports have three tasks: Electrical conduction, heat dissipation and support. Since the thermal conductivity of a Component varies directly with the size of its cross-sectional area, requires a optimal construction from the standpoint of the temperature conditions a relatively large metal support that extends from the electrodes to the outside of the tube. Large metal supports, however, have a detrimental effect on size, weight and weight electrical characteristics of tubes and can be based on differences in the expansion coefficient does not easily with the insulating parts of the tube associate.

Zwar ist es bereits bekannt, für elektronische Röhren, wie Verstärkerröhren, zur Erhöhung der elektrischen Güte, aus Berylliumoxyd bestehende Keramikteile zu verwenden. Gleichfalls ist es bekannt, solche Keramikteile zu metallisieren. Ferner ist es bekannt, eine Aluminiumoxydkeramik zu verwenden. Das bekannte Verfahren betrifft aber im einzelnen das Aufsintern eines Schwermetalloxyds auf die Keramikfläche und enthält keine Lehre, wo und in welcher Weise und in welcher Ausgestaltung Teile aus diesen Werkstoffen bei einer Elektronenröhre verwendet werden sollen.Although it is already known for electronic tubes, such as amplifier tubes, to increase the electrical quality, ceramic parts made of beryllium oxide use. It is also known to metallize such ceramic parts. Further it is known to use an alumina ceramic. The known method concerns but in detail the sintering of a heavy metal oxide onto the ceramic surface and does not contain any teaching as to where and in what way and in what form parts made of these materials are to be used in an electron tube.

Darüber hinaus ist es bereits bekannt, aus keramischem Werkstoff bestehende Teile einer Elektronenröhre, wie eine Gefäßwand, mit einem Metallüberzug zu versehen oder auch einen Anodenkörper allseitig zu metallisieren. Jedoch können auch diesen Ausführungen keine bestimmten Hinweise entnommen werden, wie die Werkstoffe einzusetzen sind, wenn es sich uni eine Elektronenröhre handelt, die aus einzelnen Hüllenteilen besteht, und wie die Probleme zu lösen wären, die auf unterschiedliche, nämlich auf eine hohe und wiederum eine niedrige Wärmeleitfähigkeit an der Röhre zurückgehen. Die bekannten Verfahren legen noch keine kombinationsweise Anwendung der Keramika bei einer Elektronenröhre nahe, an der unterschiedliche Wärmestauungen eintreten.In addition, it is already known to consist of ceramic material To provide parts of an electron tube, such as a vessel wall, with a metal coating or to metallize an anode body on all sides. However, you can also do this There are no specific instructions on how to use the materials are, if it is an electron tube, made up of individual shell parts exists, and how to solve the problems on different, viz due to a high and, in turn, a low thermal conductivity at the tube. The known processes do not yet involve any combination of the ceramics close to an electron tube, where different heat accumulations occur.

Nach der Erfindung ist eine Elektronenröhre nüt einer Mehrzahl von keramischen, isolierenden Hüllenteilen dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Hüllenteile aus Berylliumoxyd besteht, während mindestens einer der anderen Hüllenteile aus einem keramischen Werkstoff mit im Vergleich zum Berylliumoxyd wesentlich niedrigerer Wärmeleitfähigkeit besteht, und daß der Berylliumoxyd-Hüllenteil an mindestens einer zu kühlenden, der andere Hüllenteil niedrigerer Wärmeleitfähigkeit an mindestens einer zu heizenden Elektrode befestigt ist.According to the invention, an electron tube is only a plurality of ceramic, insulating shell parts, characterized in that at least one this shell part consists of beryllium oxide, while at least one of the others Shell parts made of a ceramic material with compared to beryllium oxide significantly there is lower thermal conductivity, and that the beryllium oxide shell part at least one to be cooled, the other shell part of lower thermal conductivity is attached to at least one electrode to be heated.

Bei einer derartigen kombinationsweisen Anwendung des keramischen Werkstoffes Berylliumoxyd mit anderen Keramika wird in vorteilhafter Weise die richtige Kühlung, aber auch die richtige gewünschte Wärmestauung erreicht, so daß die Kennlinien der Elektronenröhre verbessert werden können. Berylliumoxyd ist an sich nicht elektrisch leitend, jedoch kann es eine besondere Funktion ausüben, wenn es metallisiert worden ist. Es ist auf diese Weise möglich, Elektrodenstätzen aus Berylliumoxyd mit verhältnismäßig großem Querschnitt zu verwenden. Auf Grund der Kombination von Größe und physikalischen Eigenschaften können diese Stützen so ausgebildet werden, daß eine gut gekühlte, starke und gut isolierte Röhre erhalten wird. Gleichzeitig wird durch verhältnismäßig eng begrenzte metallisierte Flächen auf dem Berylliumoxyd in reichlichem Maße elektrische Leitfähigkeit erzielt, ohne daß die Nachteile von massiven metallischen Elektrodenstützen, wie hohe Innenkapazität, hohes Gewicht und die Schwierigkeit oder Unmöglichkeit, dicke Metallteile mit Isoliermaterial zu verbinden, dabei auftreten.With such a combination-wise application of the ceramic Material beryllium oxide with other ceramics is advantageously the right one Cooling, but also the correct desired heat accumulation achieved, so that the characteristics of the electron tube can be improved. Is beryllium oxide not electrically conductive per se, but it can perform a special function, when it has been metallized. It is possible in this way to etch electrodes Made of beryllium oxide with a relatively large cross-section to be used. Because of The combination of size and physical properties can make these supports be designed so as to obtain a well-cooled, strong and well-insulated tube will. At the same time, metallized surfaces are relatively narrowly defined on the beryllium oxide achieved electrical conductivity in abundance without that the disadvantages of solid metal electrode supports, such as high internal capacitance, high weight and the difficulty or impossibility of using thick metal parts with insulating material to connect, to occur.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Berylliumoxyd werden verbesserte Elektronenröhren mit besserer Wärineabfuhr, weniger Teilen, niedrigem Gewicht, besseren Kennlinien und besserer Beständigkeit gegen mechanische Stöße und Erschütterungen erhalten. Je nachdem, welche Merkmale bei einem bestimmten Röhrentyp am wichtigsten sind, können natürlich einige dieser Merkmale vorteilhaft auf Kosten der anderen Merkmale betont werden. Wenn es beispielsweise auf gute Wärmeabfuhr und mechanische Festigkeit ankommt, können die Bauteile aus Berylliumoxyd größer und damit schwerer ausgebildet werden, als wenn das Gewicht ausschlaggebend wäre.The inventive use of beryllium oxide improves Electron tubes with better heat dissipation, fewer parts, lower weight, better ones Characteristic curves and better resistance to mechanical shocks and vibrations obtain. Depending on which features are most important for a particular type of tube Of course, some of these features can be beneficial at the expense of others Features are emphasized. For example, when it comes to good heat dissipation and mechanical When strength matters, the components made of beryllium oxide can be larger and therefore heavier be trained as if weight were critical.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben.The invention is described below with reference to the drawings.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine zylindrische Elektronenröhre; F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch eine abgewandelte Anode für die in F i g. 1 dargestellte Röhre; F i g. 3 ist eine Draufsicht auf die Anode von F i g. 2; F i g. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Anode von F i g. 1 mit einem daraufgelöteten gesonderten Kühler aus Berylliumoxyd; F i g. 5 ist eine Draufsicht auf die Anode von F i g. 4; F i g. 6 ist ein Querschnitt durch eine Planarelektrodenröhre; F i g. 7 ist eine Draufsicht auf die in F i g. 6 dargestellte Röhre in verkleinertem Maßstab; F i g. 8 ist eine Draufsicht längs der Linie 8-8 von F i g. 6 und zeigt den aus Berylliumoxyd bestehenden Gitterhaltering von F i g. 6 in verkleinertem Maßstab; F i g. 9 ist eine Seitenansicht einer abgewandelten Form eines Gitterstabes, der an Stelle der Gitterdrähte von F i g. 1 verwendet wird; F i g. 10 ist ein Querschnitt durch eine modifizierte Form eines Gitters, das an Stelle der massiven Metallgitter von F i g. 6 verwendet wird, und F i g. 11 ist eine Draufsicht auf das in F i g. 10 gezeig ,te Gitter.F i g. 1 is a longitudinal section through a cylindrical electron tube; F i g. FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a cross section through a modified anode for the in FIG. 1 tube shown; F i g. Figure 3 is a top plan view of the anode of Figure 3. 2; F i g. FIG. 4 shows, on an enlarged scale, a cross section through the anode of FIG. 1 with a separate cooler made of beryllium oxide soldered onto it; F i g. Figure 5 is a top plan view of the anode of Figure 5. 4; F i g. 6 is a cross section of a planar electrode tube; F i g. 7 is a top plan view of the FIG. 6 shown tube on a reduced scale; F i g. 8 is a top plan view taken along line 8-8 of FIG. 6 and shows the lattice retaining ring from FIG . 1 made of beryllium oxide. 6 on a reduced scale; F i g. FIG. 9 is a side view of a modified form of spar that has been used in place of the grid wires of FIG . 1 is used; F i g. 10 is a cross-section through a modified form of grille that has been used in place of the solid metal grille of FIG . 6 is used, and FIG. 11 is a top plan view of the FIG. 10 shown, th grid.

In F i g. 1 ist eine Elektronenröhre dargestellt, die mit einer zylindrischen Kathode 10, einem zylindrischen Steuergitter 11, einem zylindrischen Schirmgitter 12 und einem Heizer 13 für die Kathode versehen ist. Die Anode wird durch einen aus Berylliumoxyd bestehenden Bauteil 14 gebildet, der bei 15 metallisiert ist, wodurch die Elektronenauffangfläche gebildet wird. Der Bauteil 14 ist außerdem bei 16 und 17 für nachstehend erläuterte Zwecke metallisiert und bildet einen wesentlichen Teil der Hüllenwand der Röhre. Bei der Anwendung der Erfindung hat sich gezeigt, daß die üblichen Metallisiermethoden, die bei Keramikteilen aus Aluminiumoxyd angewendet werden, auch bei Keramikteilen aus Berylliumoxyd anwendbar sind.In Fig. 1 shows an electron tube which is provided with a cylindrical cathode 10, a cylindrical control grid 11, a cylindrical screen grid 12 and a heater 13 for the cathode. The anode is formed by a component 14 made of beryllium oxide, which is metallized at 15 , whereby the electron-collecting surface is formed. The member 14 is also metallized at 16 and 17 for purposes discussed below and forms a substantial part of the envelope wall of the tube. When using the invention it has been shown that the usual metallization methods which are used for ceramic parts made of aluminum oxide can also be used for ceramic parts made of beryllium oxide.

Die Heizwendel 13 ist mit dem oberen Ende an einem mittleren Haltestab 20 und mit dem unteren Ende an einem Haltestab 21 befestigt. Der Haltestab 20 ist an einem aus Metall bestehenden Stützring 22 befestigt, der an eine metallisierte Fläche 23 an einem aus Aluminiumoxyd bestehenden, mit zum Aufbau der Hülle dienenden Ring 24 gelötet ist. Ein aus Aluminiumoxyd bestehender Abschlußring 25 ist bei 26 metallisiert und mit dem Boden oder Ring 22 verlötet. Der Stützstab 21 ist an einem Haltering 27 aus Metall befestigt, der an eine metallisierte Fläche 28 am Keramikring 24 und an eine metallisierte Fläche 29 an einem zweiten, aus Aluminiumoxyd bestehenden Hüllenring 30 gelötet ist. Wie bei der üblichen Konstruktion sind die Stäbe 20 und 21 durch Teller 31 und 32 aus Aluminiumoxyd geführt, die die Stäbe versteifen und zur Verhinderung von Wärmeverlusten aus der Heizerkanuner beitragen. In Löchern in den Tellern 31 und 32 sind U-förmige Drähte 33 eingelötet, die außerdem an die Stützstäbe heftgeschweißt sind, um die Teller in ihrer Lage zu halten.The upper end of the heating coil 13 is fastened to a central holding rod 20 and the lower end to a holding rod 21. The holding rod 20 is attached to a support ring 22 made of metal, which is soldered to a metallized surface 23 on a ring 24 made of aluminum oxide and used to build the casing. A closure ring 25 made of aluminum oxide is metallized at 26 and soldered to the base or ring 22. The support rod 21 is fixed to a holding ring 27 made of metal, is soldered to a metallized area 28 on the ceramic ring 24 and a metallized surface 29 on a second group consisting of aluminum oxide shell ring 30th As in the usual construction, the rods 20 and 21 are guided through plates 31 and 32 made of aluminum oxide, which stiffen the rods and help prevent heat loss from the heater duct. U-shaped wires 33 are soldered into holes in the plates 31 and 32 which are also tack welded to the support rods to hold the plates in place.

Die Kathode 10 hat die Form eines umgekehrten Metallbechers, dessen Seitenwand mit einer üblichen Elektronenemissionsmasse beschichtet ist. Die Kathode ist an einem dünnen, zylindrischen Wärmeschirm 34 aus Metall befestigt, der seinerseits an einer Kathodenstütze 35 aus Metall befestigt ist, die bei 36 mit einer Öffnung für Evakuierungszwecke versehen ist. Die Stütze 35 ist an eine metallisierte Fläche 36 auf dem Aluminiumoxydring 30 und an eine metallisierte Fläche 37 auf einem dritten, als Hüllenteil dienenden Aluminiumoxydring 38 gelötet.The cathode 10 is in the form of an inverted metal can, the side wall of which is coated with a conventional electron emission compound. The cathode is attached to a thin, cylindrical heat shield 34 made of metal, which in turn is attached to a cathode support 35 made of metal, which is provided at 36 with an opening for evacuation purposes. The support 35 is soldered to a metalized surface 36 on the aluminum oxide ring 30 and to a metalized surface 37 on a third aluminum oxide ring 38 serving as a shell part.

Das Steuergitter 11 ist in üblicher Käfigkonstruktion ausgeführt und besteht aus einer Vielzahl von Drähten, die mit Abstand rings um die Kathode angeordnet sind. Die unteren Enden der Drähte sind an einer metallischen Gitterstütze 42 befestigt, die an eine metallisierte Fläche 43 auf dem Aluminiumoxydring 38 und an eine metallisierte Fläche 44 auf einem ersten, zum Aufbau der Hülle dienenden Berylliumoxydring 45 gelötet ist. Das Schirmgitter 12 ist ebenso wie das Gitter 11 von üblicher Käfigkonstruktion. Seine unteren Enden sind an einer Gitterstütze 46 aus Metall befestigt. Die Stütze 46 ist an eine metallisierte Fläche 47 am Berylliumoxydring 45 und an eine metallisierte Fläche 48 an einem zweiten Berylliumoxydring 49 gelötet. Das obere Ende des Rings 49 ist bei 50 metallisiert und an die metallisierte Fläche 16 am Anodenteil 14 gelötet. Wie aus der späteren Beschreibung von F i g. 6 besser verständlich wird, könnten an Stelle der aus Metall bestehenden Gitterstützen 42 und 46 aus Berylliumoxyd bestehende Ansätze bzw. Verläng gerungen der Ringe 45 und 49 verwendet werden. In F i ig. 1 ist jedoch eine Röhre dargestellt, bei der viele der erwünschten Merkmale der Erfindung dadurch verwirklicht sind, daß Berylliumoxyd nur in der Hüllenwand verwendet wird, während innerhalb des Mantels die konventionellen Bauteile aus Metall beibehalten sind.The control grid 11 is designed in the usual cage construction and consists of a plurality of wires which are arranged at a distance around the cathode. The lower ends of the wires are attached to a metal lattice support 42 which is soldered to a metalized surface 43 on the alumina ring 38 and to a metalized surface 44 on a first beryllium oxide ring 45 used to construct the sheath. The screen grid 12, like the grid 11, is of the usual cage construction. Its lower ends are attached to a lattice support 46 made of metal. The support 46 is soldered to a metallized surface 47 on beryllium oxide ring 45 and to a metallized surface 48 on a second beryllium oxide ring 49. The upper end of the ring 49 is metallized at 50 and soldered to the metallized surface 16 on the anode portion 14. As can be seen from the later description of FIG. 6 is better understood, instead of the metal lattice supports 42 and 46 of beryllium oxide existing approaches or extensions of the rings 45 and 49 could be used. In Fig. 1 but is shown a tube in which many of the desirable features of the invention are realized in that beryllium oxide is used only in the shell wall, while are maintained within the shell conventional metal components.

Die Röhre ist oben durch einen Metallring 53 verschlossen, der mit einem ringförmigen Teil in Form eines umgekehrten U 54 versehen ist, durch den die Spannungen, die durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Berylliumoxyd verursacht werden, aufgehoben werden. Der Ring 53 ist an die metallisierte Fläche 17 am Bauteil 14 und an das untere Ende eines Pumpstutzens 55 aus Metall gelötet. Vorzugsweise ist ein Abschlußring 56 aus Berylliumoxyd mit einer metallisierten Fläche 57 an die Oberseite des Ringes 53 gelötet. An den Pumpstutzen 55 ist eine zweiteilige Kappe 58, 59 gelötet, die als Schutzkappe sowie gleichzeitig als bequemer Anodenkontakt dient. Der Ring 53 könnte ebenfalls aus Berylliumoxyd bestehen und einen getrennten Bauteil bilden oder mit dem Bauteil 14 in einem Stück gearbeitet sein. Alle Metallhalteringe sind mit mehreren nach außen ragenden Kontaktlappen oder -fahnen 60 versehen. In F i g. 1 ist für jeden Ring nur eine solche Fahne dargestellt. An jedem Ring sind mehrere solcher Fahnen rings um die Röhre befestigt, Z, und die Fahnen an den verschiedenen Ringen sind in senkrechten Reihen parallel zur Röhrenachse angeordnet.The tube is closed at the top by a metal ring 53 , which is provided with an annular part in the form of an inverted U 54, which relieves the stresses caused by the various expansion coefficients of metal and beryllium oxide. The ring 53 is soldered to the metallized surface 17 on the component 14 and to the lower end of a pump nozzle 55 made of metal. Preferably, an end ring 56 made of beryllium oxide with a metallized surface 57 is soldered to the top of the ring 53. A two-part cap 58, 59 , which serves as a protective cap and at the same time as a convenient anode contact, is soldered to the pump nozzle 55. The ring 53 could also consist of beryllium oxide and form a separate component or be worked with the component 14 in one piece. All metal retaining rings are provided with several outwardly projecting contact tabs or lugs 60. In Fig. 1 only one such flag is shown for each ring. Several such flags are attached to each ring around the tube, Z, and the flags on the various rings are arranged in vertical rows parallel to the tube axis.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt alle Vorteile der Erfindung mit Ausnahme einer geringeren Zahl von Bauteilen, d. h. die Röhre hat nicht weniger Teile als eine entsprechende konventionelle Röhre mit massiver Metallanode und aus Aluminiumoxyd bestehenden Keramikringen, die einen Teil der Hülle bilden. Die in F i g. 1 dargestellte Röhre weist jedoch die Merkmale einer besseren Wärmeabfuhr, eines geringeren Gewichts, einer besseren Kennlinie und höherer Beständigkeit gegen mechanische Stöße und Erschütterungen auf. Beispielsweise hat eine 96 0/, Beryllium enthaltende keramische Masse folgende Eigenschaften im Vergleich zu 96 0/,igem Aluminiumoxyd 'und Kupfer: 1 960/jges Be0 96"/,iges AI,0" Kupfer Spezifisches Gewicht ............................. 2,9 3,7 9,0 Wärmeleitfähigkeit bei 25', cal/Sek./'C/cm ......... 0,5 0505 0,92 Es leuchtet ein, daß die Beryfliumoxydringe 45 und 49 die Wärme von den Gitterstützringen 42 und 46 viel wirksamer abführen und weniger wiegen, als wenn sie aus Aluminiumoxyd bestünden. Gleichzeitig verhindern die Aluminiumoxydringe 24, 25, 30 und 38 verhältnismäßig wirksam den Wärmeverlust aus den Heizer- und Kathodenhalteringen 22, 27 und 35. Es ist dem Fachmann bekannt, daß die Wärmeabfuhr von den Gittern und von der Anode ebenso wichtig ist wie die Verhinderung von Wärmeverlusten aus dem Heizer und der Kathode. Wie aus der vorstehenden Gegenüberstellung ersichtlich, hat Berylliumoxyd nur etwa ein Drittel des Gewichts von Kupfer (dem üblichen Anodenmetall), kommt ihm jedoch in bezug auf Wärmeleitfähigkeit bei weitem näher. Die Berylliumanode 14 wiegt also weniger als ein Kupferteil von gleicher Gesamtwärmeabstrahlung, hat jedoch ein viel größeres Volumen und damit eine größere Wärmeabstrahlung als ein Kupferteil von gleichem Gewicht. Ferner bedeutet das niedrigere Gewicht der Berylliumoxydteile 45, 49 und 14, daß die Röhre in höherem Maße mechanische Stöße und Erschütterungen aushalten kann, bevor sie bricht oder aus der Fassung gerissen wird. Außerdem wird dadurch, daß die Außenseite des Teils 14 nichtleitend ist, die Kennlinie verbessert, da die unerwünschten Kapazitätsprobleme, die eine Vollblechanode mit sich bringt, geringer sind.The in F i g. The embodiment of the invention illustrated in FIG. 1 includes all of the advantages of the invention with the exception of a reduced number of components, i. H. the tube has no fewer parts than a corresponding conventional tube with a solid metal anode and ceramic rings made of aluminum oxide which form part of the envelope. The in F i g. 1 , however, has the features of better heat dissipation, lower weight, better characteristic curve and higher resistance to mechanical impacts and vibrations. For example, a ceramic compound containing 96 % beryllium has the following properties compared to 96 % aluminum oxide and copper: 1 960 / jges Be0 96 "/, iges AI, 0" copper Specific weight ............................. 2.9 3.7 9.0 Thermal conductivity at 25 ', cal / sec. /' C / cm ......... 0.5 0505 0.92 It will be understood that beryllium oxide rings 45 and 49 dissipate heat from grid support rings 42 and 46 much more effectively and weigh less than if they were made of alumina. At the same time, the alumina rings 24, 25, 30 and 38 are relatively effective in preventing heat loss from the heater and cathode support rings 22, 27 and 35. It is known to those skilled in the art that heat dissipation from the grids and from the anode is as important as preventing Heat losses from the heater and the cathode. As can be seen from the comparison above, beryllium oxide is only about a third of the weight of copper (the common anode metal), but is much closer to it in terms of thermal conductivity. The beryllium anode 14 thus weighs less than a copper part of the same total heat radiation, but has a much larger volume and thus a greater heat radiation than a copper part of the same weight. Furthermore, the lower weight of beryllium oxide parts 45, 49 and 14 means that the tube can withstand more mechanical shock and vibration before it breaks or is torn from its socket. In addition, the fact that the outside of the part 14 is non-conductive improves the characteristic curve, since the undesirable capacitance problems which a solid sheet anode entails are less.

F i g. 2 und 3 zeigen eine modifizierte Anode 14', die an Stelle der Anode 14 verwendet werden kann, um die Wärmeabstrahlung noch weiter zu verbessern. Die üblichen Vollblechanoden sind gewöhnlich mit Kühlflügeln in Form getrennter dünner Metallstücke versehen, die außen an die Vollblechanode gelötet oder geheftet sind. Da Berylliumoxyd sich leichter in jede gewünschte Form bringen läßt und viel weniger wiegt als Metall, ist es möglich, Berylliumoxydanoden herzustellen, die in einem Stück mit Kühlrippen 63 und einem Luftkanäle bildenden Ring 64 gearbeitet sind. Da Berylliumoxyd sich fast in jede gewünschte Form bringen läßt, können fast zahllose verschiedene Formen für die Kühlrippen oder Kühlkanäle gewählt werden. Zuweilen ist es zweckmäßig, eine Standardröhrenbauform ohne Kühlrippen herzustellen, wie in F i g. 1 dargestellt, um die Vorteile der Massenproduktion zu sichern. In diesem Fall ist es möglich, die Röhren für gewisse Zwecke ohne Kühlrippen fertigzustellen und zu verkaufen und sie für andere Zwecke mit verschiedenen Formen von Kühlrippen oder Kühlkanälen zu versehen. Zu diesem Zweck werden die Kühlrippen an einem getrennten hülsenartigen Teil aus Berylliumoxyd, z. B. am Teil 66 in F i g. 4 und 5, gebildet. Der Kühler oder Radiator 66 ist mit Rippen 67 versehen und bei 68 metallisiert. Bei dieser Ausführungsform ist die Anode 14 bei 69 metallisiert, und die beiden metallisierten Flächen werden zusammengelötet. Da Anode und Kühler aus dem gleichen Werkstoff bestehen, gibt es keine Probleme durch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten, und zwischen den Teilen 14 und 66 ist guter thermischer Kontakt über den ganzen Betriebstemperaturbereich der Röhre gegeben.F i g. 2 and 3 show a modified anode 14 'which can be used in place of the anode 14 in order to further improve the heat dissipation. The usual solid sheet anodes are usually provided with cooling blades in the form of separate thin pieces of metal which are soldered or pinned to the outside of the solid sheet anode. Since beryllium oxide can be brought into any desired shape more easily and weighs much less than metal, it is possible to manufacture beryllium oxide anodes which are made in one piece with cooling fins 63 and a ring 64 forming air ducts. Since beryllium oxide can be brought into almost any desired shape, almost countless different shapes can be selected for the cooling fins or cooling channels. Sometimes it is useful to produce a standard tubular design without cooling fins, as shown in FIG. 1 to ensure the advantages of mass production. In this case it is possible to manufacture and sell the tubes without cooling fins for certain purposes and to provide them with various shapes of cooling fins or cooling channels for other purposes. For this purpose, the cooling fins on a separate sleeve-like part made of beryllium oxide, for. B. on part 66 in FIG. 4 and 5, formed. The cooler or radiator 66 is provided with ribs 67 and metallized at 68. In this embodiment, the anode 14 is metallized at 69 and the two metallized surfaces are soldered together. Since the anode and cooler are made of the same material, there are no problems with different expansion coefficients, and there is good thermal contact between parts 14 and 66 over the entire operating temperature range of the tube.

F i g. 6 zeigt eine Planarelek-trodenröhre, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Es handelt sich um eine Doppeltriode mit zwei oxydbeschichteten Kathodentellern 70 und 71, zwei Steuergittern 72 und 73 und einer gemeinsamen Heizwendel 74. Die Röhre hat zwei Anoden 76 und 77, jede in Form einer Berylliumoxydscheibe, die bei 78 bzw. 79 metallisiert sind, um die Elektronenauffangflächen zu bilden.F i g. 6 shows a planar electrode tube formed in accordance with the invention. It is a double triode with two oxide-coated cathode plates 70 and 71, two control grids 72 and 73 and a common heating coil 74. The tube has two anodes 76 and 77, each in the form of a beryllium oxide disc, which are metallized at 78 and 79, respectively to form the electron trapping surfaces.

Der Heizer 74 besteht aus Draht, der mit Isoliermaterial beschichtet und zu einem Ring gewunden ist. Der Ring ist mit zwei Kontaktenden 80 und 81 versehen, die an Anschlußringe 82 und 83 aus Metall befestigt sind. Die Anschlußringe sind an Keramikringe 85, 86 und 87 aus Aluminiumoxyd gelötet, die zu diesem Zweck bei 88, 89, 90 und 91 metallisiert sind.The heater 74 is made of wire coated with insulating material and wound into a ring. The ring is provided with two contact ends 80 and 81 which are attached to connecting rings 82 and 83 made of metal. The connection rings are soldered to ceramic rings 85, 86 and 87 made of aluminum oxide, which are metallized at 88, 89, 90 and 91 for this purpose.

Die Kathoden 70 und 71 bestehen aus Metalltellern, die jeweils außen mit einer elektronenemittierenden Oxydschicht überzogen sind. Die Teller 70 und 71 werden von dünnen Metallspeichen 92 und 93 gehalten, die vorzugsweise kanalförmigen Querschnitt haben. Für jeden Teller sind wenigstens drei Speichen vorhanden, von denen in F i g. 6 zwei zu sehen sind. Die Speichen 92 sind an einem Anschlußring 94 aus Metall und die Speichen 93 an einem Anschlußring 95 aus Metall befestigt. Der Anschlußring 94 ist an den Aluminiumoxydring 86 und an einen Berylliumoxydring 96 gelötet. Diese Keramikringe sind zu diesem Zweck bei 97 und 98 metallisiert. Ebenso ist der Anschlußring 95 an den Aluminiunioxydring 87 und an einen Berylliumoxydring 99 gelötet. Diese Keramikringe sind zu diesem Zweck bei 100 und 101 metallisiert.The cathodes 70 and 71 consist of metal plates, each of which is coated on the outside with an electron-emitting oxide layer. The plates 70 and 71 are held by thin metal spokes 92 and 93 , which preferably have a channel-shaped cross section. There are at least three spokes for each plate, of which in FIG. 6 two can be seen. The spokes 92 are attached to a connecting ring 94 made of metal and the spokes 93 to a connecting ring 95 made of metal. The connecting ring 94 is soldered to the aluminum oxide ring 86 and to a beryllium oxide ring 96. These ceramic rings are metallized at 97 and 98 for this purpose. The connecting ring 95 is also soldered to the aluminum oxide ring 87 and to a beryllium oxide ring 99. These ceramic rings are metallized at 100 and 101 for this purpose.

Die Gitter 72 und 73 sind in üblicher Weise aus Drahtgeflecht hergestellt und an Metallbeilageringe 102 und 103 gelötet. Die Beilageringe sind an metallisierte Flächen 104 und 105 an den Berylliumoxydringen 96 und 99 gelötet. Die Ringe 96 und 99 sind bei 106 und 107 metallisiert und dort an die metallischen Anschlußringe 108 und 109 gelötet. Die Anoden 76 und 77 sind bei 110 und 111 metallisiert und dort an die Anschlußringel08 und 109 gelötet. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann das Gewicht des Berylliumoxydrings96 (und auch des Ringes99) noch niedriger gehalten werden, indem man Ausnehmungen113 vorsieht. Um elektrische Verbindung zwischen den Gittern 72, 73 und den Anschlußringen 108, 109 herzustellen, sind die Berylliumoxydteile 96 und 99 bei 114 und 115 metallisiert. Wie in F i g. 8 dargestellt, kann diese verbindende Metallauflage ein verhältnismäßig schmaler Streifen sein, um die Zwischenelektrodenkapazität zu verringern. Die Anschlußringe 108 und 109 werden zu dem Zweck gebraucht, um die Anschlüsse einheitlich zu halten. Offensichtlich könnten die Ringe 108 und 109 weggelassen und der Gitteranschluß durch Metallisieren des Außenumfanges der Teile 76 und 77 geschaffen werden. Man sieht, daß die Anschlußringe mit nach außen ragenden Kontaktfahnen oder -lappen versehen sind, die abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten der Röhre angeordnet sind, wie in F i g. 6 bis 8 dargestellt. Diese abwechselnde Anordnung verringert die Zwischenelektrodenkapazität weiter. Zur Kennzeichnung sind die Kontaktfahnen mit Ziffern versehen.The grids 72 and 73 are made in the usual manner from wire mesh and soldered to metal washers 102 and 103. The shims are soldered to metallized surfaces 104 and 105 on beryllium oxide rings 96 and 99. The rings 96 and 99 are metallized at 106 and 107 and soldered to the metallic connecting rings 108 and 109 there. The anodes 76 and 77 are metallized at 110 and 111 and are soldered to the connecting rings 08 and 109 there. As shown in Fig. 8 , the weight of the beryllium oxide ring96 (and also the ring99) can be kept even lower by providing recesses 113. In order to establish electrical connection between the grids 72, 73 and the connecting rings 108, 109 , the beryllium oxide parts 96 and 99 are metallized at 114 and 115. As in Fig. 8 , this connecting metal pad can be a relatively narrow strip to reduce inter-electrode capacitance. The connector rings 108 and 109 are used for the purpose of keeping the connectors uniform. Obviously, the rings 108 and 109 could be omitted and the grid connection created by metallizing the outer periphery of the parts 76 and 77 . It can be seen that the connecting rings are provided with outwardly projecting contact lugs or tabs which are arranged alternately on opposite sides of the tube, as in FIG . 6 to 8 shown. This alternating arrangement further reduces the inter-electrode capacitance. The contact lugs are provided with numbers for identification.

Die Anode 77 ist mit einer Bohrung mit einer metallisierten Wand 120 versehen, an die ein Kontaktstift 121 gelötet ist. Die elektrische Verbindung zwischen dem Stift 121 und der wirksamen Anodenoberfläche 79 wird durch einen aufmetallisierten Streifen 122 von der gleichen Breite wie der Streifen 114 auf dem Teil 96 in F i g. 8 gebildet. Die Anode 76 hat eine Bohrung mit einer metallisierten Wand 124, an die ein Pumpstutzen 125 aus Metall gelötet ist. Eine zweiteilige Schutzkappe 126, 127 ist an den Stutzen gelötet und dient gleichzeitig als Anodenanschluß. Die elektrische Verbindung zwischen dem Pumpstutzen 125 und der wirksamen Anodenoberfläche 78 wird durch einen aufnietallisierten Streifen 128 gebildet, der dem Streifen 122 auf dem Teil 77 entspricht. Wenn die Röhre ohne Pumpstutzen hergestellt werden soll, kann natürlich ein Kontaktstift der gleichen Art wie der Stift 121 an Stelle des Stutzens verwendet werden.The anode 77 is provided with a bore with a metallized wall 120 to which a contact pin 121 is soldered. The electrical connection between the pin 121 and the operative anode surface 79 is made by a metallized strip 122 of the same width as the strip 114 on the part 96 in FIG. 8 formed. The anode 76 has a bore with a metallized wall 124 to which a metal pump nozzle 125 is soldered. A two-part protective cap 126, 127 is soldered to the connecting piece and at the same time serves as an anode connection. The electrical connection between the pump nozzle 125 and the active anode surface 78 is formed by a riveted strip 128 which corresponds to the strip 122 on the part 77. If the tube is to be made without a pump nozzle, a contact pin of the same type as the pin 121 can of course be used in place of the nozzle.

Die in F i g. 6 dargestellte Röhre enthält viele Merkmale der in F i g. 1 dargestellten Röhre. Beispielsweise sind bei der Röhre von F i g. 6 der Heizer 74 und die Kathoden 70 und 71 mit Keramikteilen aus Aluminiumoxyd verbunden und die Anoden aus den metallisierten Berylliumoxydteilen 76 und 77 hergestellt. Man sieht, daß die Kathodenteller metallischen Kontakt mit den Berylliumoxydringen 96 und 99 haben, ohne daß wie in F i g. 1 ein Aluminiumoxydring als Wärmeschirm zwischengelegt ist. Ein wirksamer Wärmeschild ergibt sich jedoch auf Grund der sehr kleinen Gesamtquerschnittsfläche der Speichen 92 und 93. Wenn bei einer bestimmten Röhre eine niedrige Heizleistung wichtiger ist als Größe, Gewicht und Zahl der Teile, könnte natürlich ein Aluminiumoxydring zwischen die Ringe 94 und 96 und auch zwischen die Ringe 95 und 99 eingelegt werden. Es sei jedoch darauf verwiesen, daß die Aluminiumoxydteile 86 und 87 den Heizer thermisch von den Berylliumoxyd-Wandteilen trennen und daß Wärme, die seitwärts von der heißen Mitte der Röhre abgestrahlt wird, durch die verhältnismäßig schlecht leitenden Alun-dniumoxydteile 85, 86 und 87 blockiert wird.The in F i g. 6 includes many features of the tube shown in FIG . 1 shown tube. For example, in the tube of FIG. 6 the heater 74 and the cathodes 70 and 71 are connected to ceramic parts made of aluminum oxide and the anodes are made from the metallized beryllium oxide parts 76 and 77 . It can be seen that the cathode plates have metallic contact with the beryllium oxide rings 96 and 99 without, as in FIG. 1 an aluminum oxide ring is inserted as a heat shield. An effective heat shield, however, results from the very small total cross-sectional area of the spokes 92 and 93. If, for a particular tube, low heating power is more important than size, weight and number of parts, an aluminum oxide ring could of course be placed between the rings 94 and 96 and also between the rings 95 and 99 are inserted. It should be noted, however, that the alumina parts 86 and 87 thermally isolate the heater from the beryllium oxide wall parts and that heat radiating sideways from the hot center of the tube is blocked by the relatively poorly conducting alumina parts 85, 86 and 87 will.

Ferner wird bei der in F i g. 6 dargestellten Röhre ein weiteres Merkmal der Erfindung in Form der Berylliumoxydteile 96 und 99 angewendet. Die Umfangsflächen dieser Teile bilden einen Teil der isolierenden Hüllenwand, und der nach innen ragende Teil ersetzt den aus Metall hergestellten üblichen Gitterhaltering. Die gleichzeitig als Hüllenaufbauteil und als Elektroden- bzw. Gitterhalterung dienenden Ringe 96 und 99 haben viele Vorteile gegenüber der üblichen Ausführung mit getrenntem Hüllenaufbauring aus Aluminiumoxyd und Gitterhaltering aus Metall. Beispielsweise wird durch den kombinierten Bauteil aus Berylliumoxyd die Zahl der Teile verringert. Wenn der Gitterhaltering und die Anode auf jeder Seite der Röhre in üblicher Weise aus Metall bestünden, wäre ein Keramikring zwischen dem Kathodenanschlußring und dem metallischen Gitterhaltering und ein zweiter Keramikring zwischen dem metallischen Gitterhaltering und der Metallanode erforderlich. Ferner kann das Gewicht der aus Berylliumoxyd bestehenden Gitterstützen und Anodenteile niedriger gehalten werden als das Gewicht von Metall gleicher Festigkeit und gleicher Gesamtwärmeabstrahlung. Ferner können durch Vermeidung von Vollblechgitterstützen und -anoden die Abstände zwischen den Elektroden während des gesamten Betriebs der Röhre genauer eingehalten werden. Die Gründe für diesen Vorteil liegen darin, daß Berylliumoxyd keinen so hohen Ausdehnungskoeffizienten hat wie die üblicherweise verwendeten Metalle, und daß Berylliumoxyd im Gegensatz zu Metallen sich unter seinem eigenen Gewicht und unter den inneren Spannungen bei der Röhrenbetriebstemperatur nicht deformiert.Furthermore, in the case of the in FIG. 6 , another feature of the invention in the form of beryllium oxide parts 96 and 99 is applied. The peripheral surfaces of these parts form part of the insulating shell wall, and the inwardly protruding part replaces the usual metal grille retaining ring. The rings 96 and 99 , which simultaneously serve as a cover assembly part and as an electrode or grid holder, have many advantages over the conventional design with a separate cover assembly ring made of aluminum oxide and a grid holder ring made of metal. For example, the combined component made of beryllium oxide reduces the number of parts. If the grid retaining ring and anode on each side of the tube were conventionally metal, one ceramic ring would be required between the cathode terminal ring and the metallic grid retaining ring and a second ceramic ring between the metallic grid retaining ring and the metal anode. Furthermore, the weight of the lattice supports and anode parts made of beryllium oxide can be kept lower than the weight of metal of the same strength and the same total heat radiation. Furthermore, by avoiding solid sheet metal grid supports and anodes, the distances between the electrodes can be maintained more precisely during the entire operation of the tube. The reasons for this advantage are that beryllium oxide does not have as high a coefficient of expansion as the commonly used metals and that beryllium oxide, unlike metals, does not deform under its own weight and under internal stresses at the tube operating temperature.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist es vorteilhaft, Elektroden, z. B. die Gitter, aus metallisiertem Berylliumoxyd herzustellen. Beispielsweise könnten die Metalldrähte, die in F i g. 1 die Gitter 11 und 12 bilden, durch Berylliumoxydstäbe 130 (F i g. 9), die mit einem Metallbelag 131 versehen sind, ersetzt werden. Ebenso könnte das Drahtgeflecht 72, 73 in F i g. 6 durch metallisiertes Berylliumoxyd ersetzt werden. Wie beispielsweise in F i g. 10 und 11 dargestellt, ist der Berylliumoxydteil 96' aus einem Stück geformt und bildet das Steuergitter 72'. Der Bauteil 96' hat einen Mittelteil aus Berylliumoxyd, der gitterartig ausgebildet ist. Der aus Berylliumoxyd bestehende Gitterteil kann in metallisierende Farbe getaucht werden, so daß alle Oberflächen des gitterartigen Gebildes metallisiert sind, wie durch die metallisierten Flächen 133 und 134 an den horizontalen Ober- und Unterseiten des Gitterteils angedeutet. Die senkrechten Flächen des Gitterteils würden natürlich auch metallisiert sein. Um gute elektrische Verbindung zum Gitter sicherzustellen, kann ein durch Metallisieren aufgebrachter Ring 135 als Verbindung zu Metallisierstreifen 114' (F i g. 11) vorgesehen werden.According to a further feature of the invention, it is advantageous to use electrodes, e.g. B. the grid, made of metallized beryllium oxide. For example, the metal wires shown in FIG. 1, the grids 11 and 12 form, are replaced by beryllium oxide rods 130 ( FIG. 9), which are provided with a metal coating 131 . The wire mesh 72, 73 in FIG. 6 can be replaced by metallized beryllium oxide. For example, as shown in FIG. 10 and 11 , the beryllium oxide portion 96 'is molded in one piece and forms the control grid 72'. The component 96 ' has a middle part made of beryllium oxide, which is designed like a grid. The grid part made of beryllium oxide can be dipped in a metallizing paint so that all surfaces of the grid-like structure are metallized, as indicated by the metallized surfaces 133 and 134 on the horizontal upper and lower sides of the grid part. The vertical surfaces of the grid part would of course also be metallized. In order to ensure a good electrical connection to the grid, a ring 135 applied by metallizing can be provided as a connection to metallizing strips 114 '( FIG. 11) .

Zwar wurde die Erfindung in Verbindung mit ganz bestimmten Röhren beschrieben, jedoch sind die verschiedenen Merkmale und Vorteile der Erfindung auch bei vielen anderen Röhrentypen anwendbar bzw. erzielbar. Beispielsweise ist ein Berylliumoxydteil mit metallisierter Elektronenauffangfläche als Sammelanode von Röhren, wie Klystron- und Wanderwellenröhren, verwendbar. Ebenso kann ein gleichzeitig als Bauteil des Röhrenmantels und als Elektrodenhaltering dienender Teil aus metallisiertem Berylliumoxyd bei allen Elektroden verwendet werden, bei denen die vorstehend beschriebenen Anforderungen in bezug auf Wärmeabfuhr und sonstige Merkmale gestellt werden.The invention was made in connection with very specific tubes however, the various features and advantages of the invention are also applicable or achievable with many other types of tubes. For example, is a Beryllium oxide part with a metalized electron-collecting surface as the collecting anode of Tubes such as klystron and traveling wave tubes can be used. Likewise, one can at the same time as a component of the tube jacket and serving as an electrode holding ring made of metallized Beryllium oxide can be used in all electrodes where those described above Requirements relating to heat dissipation and other characteristics are made.

Claims

Claims: 1. An electron tube having a plurality of ceramic insulating sleeve parts, d a d u rch in that at least one of these cover parts from beryllium oxide consists, while at least one of the other shell parts made of a ceramic material with considerably lower in comparison to the beryllium heat conductivity, and that the BeryHiumoxyd shell part is attached to at least one to be cooled, the other shell part of lower thermal conductivity to at least one electrode to be heated.

2. Electron tube according to claim 1, characterized in that the shell part (14) consisting of beryllium oxide is provided with cooling fins (63, 67) also consisting of beryllium oxide (F i g. 2, 4). 3. Electron tube according to claim 2, characterized in that the cooling elements made of beryllium oxide are provided with passages for a cooling medium. 4. Electron tube according to Claiml with an indirectly heated cathode, with at least one grid and with an anode, characterized in that the ends of the holding parts for the cathode (10) and for the heating coil (13) between shell parts (24, 25, 30, 38) with relatively low thermal conductivity, e.g. B. made of aluminum oxide, that the ends of the support parts for the grids (11, 12) are attached to or between shell parts made of beryllium oxide (45, 49) and that the anode consists of an internally metallized shell part (14) made of beryllium oxide ( Fig. 1). 5. Electron tube according to claim 4, characterized in that one of the shell parts (96, 99) made of beryllium oxide protrudes further into the tube than the aluminum oxide parts and serves as a grid support and a metal coating (104, 105, 114, 115) on the inwardly protruding Part of the wall part (96, 99) consisting of beryllium oxide forms the grid feed (FIG. 6). 6. Electron tube according to claim 1, 4 or 5 with at least one grid, characterized in that the (or the) grid consists of beryllium oxide provided with a metal coating (exist). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1095 732; German Patent Nos. 911305, 946 166; French Pat. No. 1,248,988.