DE1281585B

DE1281585B - Elektronenroehre und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE1281585B
Application number: DEE27201A
Authority: DE
Inventors: Jackson Warner Kendall Jun
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1963-06-12
Filing date: 1964-06-11
Publication date: 1968-10-31
Also published as: FR1398465A; GB1055695A; US3299317A; US3249791A; NL6406606A; CH434491A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/04

Nummer: 1281585

Aktenzeichen: P 12 81 585.9-33 (E 27201)

Anmeldetag: 11. Juni 1964

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre, bei der die Heizspannung auf einen höheren Wert bei Inbetriebnahme und auf einen niedrigeren Wert bei Dauerbetrieb einstellbar ist.

Bestimmte Arten von transportablen Sendern und ähnlichen Vorrichtungen erfordern Röhren, die einen geringen Energieverbrauch besitzen und rasch aufheizbar sind, um einen guten Wirkungsgrad und eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten. Bei derartigen elektronischen Geräten und auch bei anderen elekirischen Systemen, bei denen Röhren in Verbindung mit Transistoren verwendet werden, ist es wichtig, daß die Röhren eine geringe Leistung verbrauchen, eine lange Lebensdauer bei Ein-Aus-Schaltungen besitzen und ferner eine Aufheizzeit von etwa Vio Sekünden aufweisen.

Um diese Ziele durch Steuerung der Heizspannung zu erreichen, wurde bereits bei einer Senderöhre mit einer in dem Stromkreis des Kathodenheizleiters liegenden Drosselspule, die in Abhängigkeit von dem Strom und der Spannung des Heizleiters mit Gleichstrom vormagnetisiert ■ wird, vorgeschlagen, daß in dem Steuerstromkreis der Drossel, dessen Spannung mit der des Heizleiters in Abhängigkeit steht, Regelwiderstände geschaltet sind, die durch je ein von dem Heizleiterstrom und ein von der Heizleiterspannung abhängiges Steuerorgan so beeinflußt werden, daß sie bestrebt sind, den Heizleiterstrom bzw. die Heizleiterspannung etwa auf ihre Nennwerte zu regeln (deutsche Patentschrift 858 584).

Ferner wurde bei einem Diagnostik-Röntgenapparat mit Mitteln zur Konstantregelung des Röhrenstromes durch Beeinflussung von im Röhrenheizstromkreis angeordneten Regelmitteln durch den Röhrenstrom vorgeschlagen, daß zur Vorstabilisierung des Röhrenstromes bei eingeschaltetem Heizstrom durch Einschalten einer zur Erzeugung des Röntgenbildes noch nicht ausreichenden Röhrenspannung ein gegenüber dem Röhrenbetriebsstrom verminderter, dem voreingestellten Sollwert des Röhrenbetriebsstromes proportionaler Röhrenhilfsstrom erzeugt und zur Steuerung der im Röhrenheizstromkreis angeordneten Regelmittel benutzt wird (deutsche Patentschrift 968 789).

Jedoch konnten mit den bisher vorgeschlagenen Anordnungen die eingangs erwähnten Ziele nicht erreicht, insbesondere eine Aufheizzeit von Vio Sekunden nicht erzielt werden. Erfindungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, daß innerhalb des Kathodenzylinders eine Hilfsanode angeordnet ist. Zur Steuerung der Heizspannung wird der Emissionsstrom, der zwischen der Kathode und der Hilfsanode Elektronenröhre und Verfahren zu ihrem Betrieb

Anmelder:

Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Jackson Warner Kendall jun., Los Altos, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1963
(287 263, 287264)

fließt, verwendet. Hierdurch wird erreicht, daß bei der genannten Steuerung die Veränderung der Emission mit der Zeit berücksichtigt .wird. Durch Steuerung der Röhrenheizung in Abhängigkeit von dieser gewissermaßen natürlichen Kathodenemission über die Hilfsanode wird ferner die Lebensdauer der Röhre erhöht, was insbesondere bei den recht kostspieligen Senderöhren von großer Bedeutung ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine seitliche Schnittansicht der Röhre gemäß Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Charakteristik für die Kathodenaufheizung, wobei die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schaltkreises, der durch die innere Anode nach Fig. 1 betätigt wird.

In F i g. 1 der Zeichnung ist eine Tetrode dargestellt. Die Elektronenröhre 8 weist eine Anode 10 auf, die ein zylindrisches oder becherförmiges Metallelement darstellt, das auf einem keramischen Grundteil 12 mit Hilfe eines U-förmigen Metallflansches 14, eines L-förmigen Metallflansches.15, eines kerami-

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sehen Zylinderabschnitts 16 und eines gewölbten Metallflansches 18 angebracht ist. Ein Metallflänsch 17 ist mit der Außenseite der Anode verlötet, und ein becherförmiger Metallkontaktteil 19 ist mit dem Flansch 17 so verschweißt, daß ein Anodenanschluß erzielt wird. Der Metallkontaktteil 19 ergibt auch eine Schutzkappe für den Anodenteil 21, der bei 23 eingedrückt und' abgedichtet ist, nachdem Verunreinigungen aus der Rohre entfernt worden sind. Der Zusammenbau der verschiedenen metallischen und keramischen Elemente, die vorstehend erwähnt wurden, wird nach der bekannten keramischen Metallisier- und Löttechnik durchgeführt, die zur Verbindung von Metall mit Keramik bekannt ist.

In der Fig. 1 ist ein Kupferstift20 in der Mitte des keramischen Grundteils 12 befestigt. Acht Kontäktstifte 22, von denen nur vier in der F i g> 1 gezeigt sind, sind in dem keramischen Grundteil 12 durch Metallisieren der Keramik und durch Verlöten der Beilage 13 damit verbunden. Die Stifte 22 ergeben Leitungen für die Elektroden der Röhre 8.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind der Kathodenzylinder 24, der Steuergitterzylinder 26 und der Abschirmgitterzylinder 28 konzentrisch ausgerichtet in der Elektronenröhre 8 befestigt. Ein Elektronen aussendender Oxydbelag ist auf der äußeren Oberfläche des Kathodenzylinders 24 aufgebracht. Der Kathodenzylinder 24 besteht aus einer dünnen Folie, vorzugsweise mit kleinen Löchern, die diägöüäl ausgerichtet sind; die Löcher sind durch Ätzen hergestellt.

Der elektrische Widerstand des Kathodenzylinders 24 wird dadurch vergrößert, daß der Zylinder dünn ausgeführt wird, und auch dadurch, daß die Löcher vorgesehen werden, die einen längeren Elektronen.-, pfad ergeben. Der Kathdenzylinder 24 ist aus einem Metall mit hohem elektrischern Widerstand, z> B. von 1 mm Dicke; dieses Metall ist eine Nickellegierung mit geringen Mengen an Molybdän, Eisen und Kohlenstoff. Die Metallkappen 30, 32 und 34 verbinden den Kathodenzylinder 24, den Steuergitterzylinder 26 und den Schirmgitterzylinder 28 mit einem isolierten Trägerstift 36. Der Schirmgitterzylinder 28 ist mit einem gewölbten Metallflansch 38 an seinem untersten Ende verlötet. Ein Trägflansch 40 ist über eine Schraube 41 mit dem gewölbten Metallflaüsch 38 so verschraubt, daß er die Schirmgitteranof dnüng mit dem Schirmgitterzylinder 28 und dem gewölbten Metallflansch 38 tragt. Der Tragflanseh 40 ist am untersten Ende mit dem keramischen Grundteil 12 durch Metallisieren der Keramik und durch anschließendes Anlöten des Tragflansches daran verbunden. Der Tragflansch 40 ist ebenfalls mit einem U-fÖrrüigen Flansch 14 verlötet.

In der F i g." 1 ist ein vierarmiges Käthodehzylinder-Metallhaltebäuteil 42 auf vier Stiften 12 befestigt. Strom kann direkt in den Kathodenzylinder 24 über eine elektrische Verbindung mit den vier Stiften 22 eingespeist werden. Der Kathodenzylinder 24 ist mit dem Kathödenzylinder-Metallhaltebauteil 42 durch Punktschweißen verbünden. Leitungen für das Steuergitter 26 bestehen über Verbindung 44 zu zwei Stiften 22. . ',-=-

Eine Molytidändrahtumflechtung '46 mit vierzig bis fünfzig Mölybdändrähten von 0,0075 cm Durchmesser ist in einer hohlen, etwa zylindrischen Ausbildung geformt. Die Uffifleohtung46 ist auf einem Metallstift 48 angebracht, dessen unterer Teil innerhalb des Kupferstiftes 20 angeordnet und verlötet ist.

Die MölybdändrahtunaflephtUng 46 ist mit jeweils einem Ende eines jeden Drahtes von 0,0075 cm Durchmesser mit dem Metallstift 48 punktverschweißt, und die anderen Enden der Drähte sind zwischen der Kappe 30 und dem Kathodenzylinder 24 punktverschweißt. Somit ist diese Umflechtung 46 dauernd in Reihe mit dem Kathodenzylinder 24 gelegt und ergibt einen Strompfad für den Kathodenzylinder 24. Das Ende der Umflechtung 46, das zwischen dem Kathodenzylinder 24 und der Endkappe 30 angeordnet ist, weist einen größeren Durchmesser auf als das Ende der Umflechtung 46, das mit dem Stift 48 punktverschweißt ist. Dies wird durch Schneiden und Ziehen des Endes der Molybdänumflechtung 46 erreicht, damit die breite Ausbildung erzielt wird, die für die Verbindung zwischen dem Kathodenzylinder 24 und der Endkappe 30 notwendigist.

Die Mölybdänümflechtüng 4(J ist ein schlaffes Element, das leicht nachgibt und damit ermöglicht, daß der Käthodenzyliüder 24 sich in Längsrichtung; ohne Beanspruchung ausdehnt und zusammenzieht. Die Mölybdänümflechtüng weist einen hohen elektrischen Widerstand auf, wenn sie in heißem Zustand ist, und einen niedrigen elektrischen Widerstand in kaltem Zustand, so daß zu Anfang höhe Ströme durch die; UmflechtUng 46 fließen üiid die Kathode direkt aufheizen können. Nach dem anfänglichen höhen Stromstoß durch die Üinflechtüng 46 wird sie erwärmt, und der elektrische Widerstand wird hoch. Die Ümflechtüng läßt in heißem Zustand einen niedrigeren Strom hindurch und heizt den Kathodenzylinder 24 direkt mit diesem Ström auf. Die Umfleehtung 46 heizt ebenfalls den Käthodenzylinder indirekt auf Grund des höhen elektrischen Widerstandes in heißem Zustand äüf,

Nach Fig. i ist eine innere Hilfsanode51 innerhalb des Käthödenzylinders 24 au zwei Mölybdändrähten 52 angebracht, die mit einer isolierten Scheibe 54 verbünden sind. Die isolierte Scheibe 54 steht mit dem Kathodenzylindef-MetäÜhaitebaUteii 42 in Verbindung und wird von dieser aufgenommen. Einner der Drähte 52 ist eine Leitung ftit die Hilfsanode 51 und steht mit einem der Stifte 22 in Verbindung. Der Käthodenzyiinder 24 ist mit einem Elektronen emittierenden Oxydüberzug auf der Innenseite des Zylinders entweder durch direktes Aufsprühen eines solchen Überzugs auf die Innenseite des Zylinders oder durch Aufbringen eines Überzugs äüf die Außenseite eines perforierten Zylinders versehen. Ein Teil des Elektronen emittierenden Oxydüberzuges gelangt durch die Perforationen des Kathodenzylinders 24 und bildet eine einfach emittierende Elektronenqueite auf der Innenseite des perforierten Käthödenzyiinders 24. Damit fließt Strom von der HÜfsenergieqüelle 63 (Batterie) Zum Kathodenzylinder 24 in heißem Zustand, von da zur Hilfsanode 51 und dann durch die Spüle eines Relais 60 (Fig. 3), wobei eine Betätigung des Relais 60 erzielt wird.

Der Stromkreis nach Fig. 3 weist ein übliches Schaltrelais 60 auf, das nach der Erregung die Überspannung entfernt, die dem Käthöderßyiinder 24 zugeführt wird; nur die niedrige Heizerspannung wird in denSerienstromkfeis eingeführt, der den Kathodenzylinder 24 und die Drahtumflechtung enthalt.

Die Kurve A nach Fig, 2 zeigt die Aüfheizzeit einer Kathode in Beziehung zur Temperatur. T_e auf

der Ordinate gibt die Temperatur für die Elektronenemission durch die Kathode an; T_f zeigt die Kathodendurchbrenntemperatur bzw. die Temperatur, bei der die Kathode zerstört wird. Um die Temperatur der Kathode auf den Wert zu bringen, bei dem Elektronen in Vio Sekunden emittieren, ist es erforderlich, eine Überspannung zu verwenden.

Die Kurve B nach F i g. 2 zeigt die Aufheizcharakteristik der rasch ansprechenden Heizkathode gemäß der Erfindung.

Es besteht nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur für die Kathode zum Emittieren von Elektronen (T _e) und der Durchbrenntemperatur (Tf). Deshalb ist die Steuerung der Temperatur der Kathode äußerst wichtig, und diese Kathodentemperatursteuerung wird durch die Erfindung erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenröhre, bei der die Heizspannung auf einen höheren Wert bei Inbetriebnahme und auf einen niedrigeren Wert bei Dauerbetrieb einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kathodenzylinders (24) eine Hilfsanode (51) angeordnet ist.

2. Verfahren zum Betrieb der Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kathode (25) zur Hilfsanode (51) fließende Emissionsstrom zur Steuerung der Heizspannung verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 858 584, 968 789,
985.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen