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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz einer aus Isoliermaterial
und Metall aufgebauten Hochvakuum-Elektronenröhre gegen Diffusion störender Gase
durch die Wandung in Form eines mit Gas gefüllten, wesentliche Teile der Röhre umschließenden
Behälters.
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Die Gefäßwandung moderner Röhren besteht somit unter anderem aus Isoliermaterialien,
die einen sehr unterschiedlichen Aufbau und damit eine entsprechend unterschiedliche
Gasdurchlässigkeit aufweisen. Jedoch nur bei hohen Temperaturen ist bisher bekannt,
daß die Gasdurchlässigkeit um so niedriger ist, je höher der Silikatanteil der Gefäßwandung
ist, so daß die wegen ihrer geringen HF-Verluste immer mehr gebräuchlichen Reinstkeramiken
aus z. B. reinen hochschmelzenden Oxyden vermutlich eine höhere Gasdurchlässigkeit
aufweisen als die sonst gebräuchlicheren billigeren Keramiksorten. Im Hinblick auf
die mit der Reinheit derartiger Materialien steigenden Sinterzeiten und -temperaturen
kann vermutet werden, daß fabrikatorisch das Optimum an Dichte und Gasdichtheit
noch nicht so sicher wie bei niedriger schmelzenden Keramiken erreicht wird.
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Aber auch die im Ülektronenröhrenbau angewandten Metalle, wie Nickel,
Eisen bzw. deren Legierungen oder auch Silber und Kupfer, sind von recht unterschiedlicher
Gasdurchlässigkeit. Da die betreffenden, einen Teil der Gefäßwandung bildenden Metallteile
häufig gleichzeitig zum Herstellen elektrischer Anschlüsse dienen, muß bei entsprechenden
Schutzmaßnahmen gegen das Eindiffundieren störender Gase zum Teil auf die Erhaltung
der elektrischen Leitfähigkeit .Rücksicht genommen werden, so daß in solchen Fällen
eine Abhilfe besonderer Art erforderlich ist. Durch die Gefäßwandung von Höchstfrequenzröhren,
insbesondere von Hochleistungsröhren, mit gegenüber der Umgebung beträchtlich erhöhter
Temperatur treten somit - durch Erfahrungswerte bestätigt - Gase aus der Umgebung
mittels Diffusion ins Innere, so z. B. die Bestandteile der Luft, wie Sauerstoff,
Stickstoff, Kohlendioxyd, aber auch Wasserstoff, wenn dieser in ausreichendem Maße
vorhanden ist, wie dies in manchen Industriezweigen der Fall ist. Die eindringenden
Gase reagieren chemisch im Innern der Röhre teilweise mit Bauteilen bevorzugt, aber
auch mit emissionsfördernden Substanzen der verschiedenartigsten Kathoden, beispielsweise
mit Alkali- und auch Erdalkalimetallen, und zwar auch dann, wenn diese Elemente
von den betreffenden Kathodenoberflächen bereits abgedampft sind. Hierdurch entstehen
zum Teil recht unerwünschte Effekte. Aus einzelnen derartigen speziellen Störerscheinungen,
wie z. B. die teilweise Änderung von elektrischen Röhrendaten im Laufe der Lebensdauer
einer Röhre, muß nämlich geschlossen werden, daß für derartige nicht auf Null abklingende
Reaktionen zwischen z. B. freiem Barium und Gasresten in der Röhre irgendwie eine
Nachlieferung dieser Gasreste durch die Gefäßwandung erfolgt. Eine von solchen typischen
Erscheinungen ist z. B. die allmähliche Abnahme des Durchgriffs-Wertes bei sonst
konstanten Verhältnissen von Gitterelektroden in modernen hochbelastbaren Elektronenröhren.
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Es ist z. B. bekannt, daß bei einer Kühleinrichtung für Vakuumgefäße,
insbesondere Vakuum-Entladungsgefäße, wie z. B. Quecksilberdampfgleichrichter, Elektronenröhren
und Röntgenröhren, die mit einen: Wasserstoffionen abgebenden Kühlmittel, insbesondere
Wasser, gekühlt werden und die eine vakuumdichte Gefäßwandung aus einem Werkstoff
aufweisen, der für Wasserstoffionen durchlässig ist, und bei denen das Kühlmittelgefäß
zumindest an seiner dem Vakuumgefäß benachbarten Seite wenigstens an einigen Stellen
vollständig aus einem Werkstoff besteat, der für Wasserstoffionen durchlässig ist,
eine Vakuumverschlechterung dadurch vermieden wird, daß das Kühlmittel sich in einem
besonderen Gefäß befindet und daß das Vakuumgefäß überall mit einem mit Gas gefüllten
Zwischenraum sehr geringer Dicke, z. B. von weniger als 0,1 mm, umgeben ist, in
dem sich die durch die angrenzende Wandung des Kühlmittelgefäßes diffundierten Wasserstoffionen
zu Molekülen vereinigen.
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Die bei Elektronenröhren auftretenden Störerseheinurgen anders als
durch die beschriebene bekannte Maßnahme zu vermeiden oder wesentlich abzuschwächen,
unter Wahrung der sonstigen Funktionseigenschaften der betreffenden, die jeweilige
Gefäßwandung bildenden Teiloberflächen, ist das Ziel der der Erfindung zugrundeliegenden
Aufgabe.
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Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen Hochvakuum-Elektronenröhre
nach der Erfindung dadurch, daß der Behälter ständig mit einem Schutzmedium aus
einem indifferenten, chemisch stabilen, hochmolekularen Gas geringer Diffusionsgeschwindigkeit
oder aus einem Edelgas geringer Diffusionsgeschwindigkeit gefüllt ist.
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Aus den Diffusionsgesetzen ist bekannt und experimentell bestätigt,
daß die Diffusionsgeschwindigkeiten von Gasen mit steigendem Molekulargewicht abnehmen.
Mit besonderem Vorteil wird deshalb die betreffende Elektronenröhre, insbesondere
während des Betriebes, z. B. mit Xenon umgeben, um störende Gase von der Röhrenoberfläche
fernzuhalten. Statt Xenon können auch andere Gase verwendet werden, die ein relativ
hohes Molekulargewicht haben und entsprechend chemisch stabil sind. Hierfür sind
neben Krvoton und eventuell Argon auch Fluorkohlenwasserstoffverbindungen vorteilhaft
zu verwenden. Darüber hinaus können aber auch andere chemisch hinreichend stabile
Gase aus Verbindungen relativ geringer Diffusionsgeschwindigkeiten verwendet werden.
Bei der praktischen Anwendung der beschriebenen Maßnahme wird das eigentliche Entladungsgefäß
von einem zweiten, das Entladungsgefäß etwa allseitig umschließenden Behälter umgeben,
und es werden jeweils verschließbare Ein- und Auslaßöffnungen vorgesehen. Es ist
nämlich angebracht, zu Anfang so lange eine Spülung mit dem betreffenden indifferenten
Schutzgas vorzunehmen, bis alle störenden Gasreste aus dem zwischen Entladungsgefäß
und umschließenden Behälter gebildeten Raum entfernt sind. Danach ist dann nur noch
dafür zu sorgen, daß ständig ein gewisser, jedoch nur geringer Überdruck aufrechterhalten
bleibt. Bei der technischen Durchführung der beschriebenen Maßnahme geht es sehr
häufig nicht darum, die Entladungsgefäße selber allein für sich, sondern vielmehr
in montiertem Zustand, beispielsweise in einer HF-Einrichtung, wie z. B. in HF-Oszillatoren,
mit einem Schutzgas zu umgeben. Da sich aber derartige HF-Einrichtungen
im
allgemeinen gut abdichten lassen, bestehen deshalb für die Durchführung der erfindungsgemäßen
Maßnahme meist keine Schwierigkeiten.