DE1539135A1 - Pumpanordnung mit Hilfskathode fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

SIMMSAKTIEIfGESBLLSCHAPT

Berlin und München 1539135

München 2 19.NOV. 1968 Wittelsbacherplatz 2 P 15 39 135. 2 PA 65/2482 Sn/Ks

Puiapanordnung nrifc Hilfskathode für elektrische ladungsgefäße ' ·

Die Erfindung "betrifft ein© Pumpanordnung mit einer Hilfskathode für elektrische. Entladungsgefgße, insbesondere Leistungsröhren»

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In Rühren für höhere Leistungen, insbesondere in Wanderfeldröhren, wird es immer mehr von entscheidender Wich--■ tigkeit sein, eine Fumpanordnung innerhalb der betreffenden. Röhre zu schaffen, die im Verlauf der Lebensdauer freiwerdende Gasmengen binden kann und somit ständig «für gutes Vakuum sorgt.

Es sind heute eine Reihe solcher Anordnungen bekannt,.· \ die meist unter dem Sammelbegriff Ionengetterpurupen fallen. Diese bekannten Pumpen erfordern zum Teil'einen ■erheblichen Leistungsaufwand, nehmen außerdem einen erheblichen Raum ein, weil ihr einwandfreies Funktionieren weitgehend von der Größe der Oberfläche der betreffenden Elektroden abhängt, und■benötigen zum Teil außerdem noch ein zusätzliches Magnetfeld. Darüber hinauc '· binden diese Pumpen einige Gase weniger gut, so daß sehr häufig gerade die besonders störenden und in der« Röhren häufig vorkommenden Gase, wie z.B. Ar, He.- , Sauerstoff. nicht ausreichend beseitigt werden.

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Die der Anmeldung zugrunde liegend© Aufgabe besteht darin, eine Pumpanordnung zu schaffen, die durch einen konzentrischen Systemaufbau für den Einbau als zusätzliche .Einrichtung in ein entsprechendes elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere Leistungsröhren für tf$c frequenzen, geeignet ist und-die die vorher erwähntet! KacMeile we^tgehendst vermeidet. ,.

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Erreichtwird dies bei einer in ersten Absatz beschriebenen Pumpanordnung nach der Erfindung dadurch, daß für eine Hilfsentladung großer Entladungsstarke die · Hilfskathode aus einer mittelbar geheizten Vorratskathode i insbesondere MK-Kathode, besteht und eine oder mehrere zugeordnete für einen erheblichen Blektronenaufprall besonders ausgebildete Arbeitselektroden, insbesondere nach Art einer Anode, vorgesehen sind, die an ihrer Oberflüche ganz oder teilweise Getterstoff,wie Zirkon, Titan oder dergleichen, überzogen sind und/oder wesentlich aus diesen bestehen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß/Elektroden aus hochschmelzendera. Metall mit einen Zirkonüberzugfausgezeichnet^gettern^ wenn diese auf eine genügend hohe Temperatur gebracht werden, damit eine entsprechende. chemische Reaktion zwischen den Zirkon und den zu getternden Gasen, die dann in das Zirkonyolumen eingebaut werden, ausreichend, intensiv verläuft .. Dazu, ist es vorteilhaft, wenn von mehreren Arbeitselektroden einzelne in Betrieb unterschiedliche Temperatur -.annehmen,. oder bei nur einer Arbeitselektrode der Querschnitt der betreffenden meist scheibenförmigen Elektrode derart unterschiedlich dick bemessen ist, z.B. zum Rand hin dünner ist, daß auch an. ein und derselben Elektrode, bein Elektronenaufprall

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für die einzelnen zu getterndeit Gase unterschiedliche Temperaturen auftreten. So i3t z.B. für die Bindung von Wasserstoff eine Temperatur von etwa 300° optimal. Mit Rücksicht darauf, daß sich Schichten erhöhter Temperatur mit ausreichender Oberflächengröße meist gar niclvu oder nur sehr schwer in Hochfrequenzrohren, wie Wanderfeldröhren, innerhalb des betreffenden Entladungssystems anbringen lassen, ist die Pumpe als ein zusätzlich einzubauendes Hilfsentladungssystem ausgebildet. Es hat zu diesem Zweck einen konzentrierten Aufbau, so daß es sich leicht zusätzlich in einem Entladungsgefäß anbringen läßt. Seine gute Pumpwirkung beruht auf den hervor-■ ragenden Eigenschaften der 'dafür verwendeten Vorratskathode (Nachlieferungskathode), insbesondere MK-Kathode. Diese gewährt nämlich eine zuverlässig lange Lebensdauer und ist außerdem so hoch strombelastbar, daß bereits mit nur kleinem Aufv/and an Heizleistung und Zugspannung die erforderlichen großflächigen Elektroden zum Glühen gebracht werden können und daß,außerdem durch die relativ* große Stromdichte für eine ausreichende Ionisierung der Restgase gesorgt wird, derart, daß ihre Bindung als Ion ' an das betreffende Getter beschleunigt wird. Dabei kann die Entladung ^i^-fee-s^nde-^em^-V-o-rte-ii im Gebiet der Sättigung erfolgen./

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Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in·,.;.;·'·■ den Zeichnungen re.in schematisch wiedergegebenen Aus-'· ■ " führungsbeispiele erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen,-sind dabei fortgelass~en oder unbezeich.net geblieben.

In Figur 1 ist die einfachste Ausführungsforni der be-·"' schriebenen Pumpanordnung dargestellt. Hierin ist einer / MK-Kathode 1 von zylindrischer FÖirm und mit stirnseitiger Emissionsfläche als Arbeitselektrode eine Molybdäns cheibe 2 gegenübergestellt, wobei die Molybdänscheibe entweder nur auI3en oder innen oder auch .beidseitig mit einem Zirkonüberzug nach bekannte'n Verfahren versehen ist. Wird zwischen diesen beiden Elektroden eine Spannung aufrecht erhalten, dann koinnrfc durch den dabei stattfindenderi-;-.31ektronenaufprall der sich ausbildenden Entladung die;r-Holybdänscheibe derart zum Glühen, daß sie in der Mitte' eine höchste- Semperatur annimint, die dann nach außen hin allmählich abnimmt. . Diese Verteilung kann einmal durch die Wahl der betreffenden Zugspannung,· aber auch durch Variation des Querschnitts der Molybdänscheibe so eingestellt werden, daß für die Getterung bestimmter Gase die.jeweils optimale Temperatur auftritt. . .

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In der Figur 2, ist diese Anordnung dahingehend erweitert, daß vorder Kathode außerdem noch eine Hilfselektro-, 909835/1212 ₆

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do 3 in Porra einer Aperturblende vorgesehen ist, d.h. eine Elektrode mit einen Loch in der !»litte, das kleiner als der Durchmesser der Kathode ist. Die übliche, andere Arbeitselektrode ist hinter dieser Hilfselektrode ,angebracht, und beide Elektroden werden jedoch auf ein unterschiedlich hohes positives Potential in Bezug auf die Kathode gelegt. Dabei nimmt die bleridenförmige erste·Arbeitselektrode bereits einen Teil des Entladung?;-·' stromes auf und kommt somit durch Elektronenaufprall zum Glühen. Der durch das Blendenloch hindurchgehende'Stromanteil trifft auf die eigentliche Hauptarbeitselektrode auf und bringt auch diese je nach Strojaanteil auf eine höhere oder niedrigere Arbeitstemperatur. Die Potentialdifferenz· zwischen den beiden Arbeitcelektroden sorgt dafür, daß in dem zwischen diesen beiden Elektroden liegenden Raum durch'die. erfolgende Elektronenentladung, 'insbesondere hoher Dichte, die. anwesenden Hestgase ionisiert werden und daß außerdem die dabei gebildeten Ionen auf die beiden. z.B. zirkonisierten Elektronen hin beschleunigt und dort gebunden-werden.

Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die IvIK-Katnode 1 -derart ausgebildet, daß ihre beiden Stirnflächen jeweils mit einer Eraissionsstoffträgerscheibe 11 und 12 versehen sind, so.daß sie nach beiden Seiten emittiert. Durch entsprechen-

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do Wahl äer Abstünde--der- zirkonisierten Arbe'itoelektrodeh 21 und 22 sowie durch entsprechend angelegte "Potentiale werden auch bei diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Arbeitselektroden auf verschiedenhohe Tempera türen durch Elektronenaufprall erwärmt, so.daß eine hervorragende Getterwirkung für die einzelnen,unterschiedliche Getterbedingungen erfordernden Restgase erreicht wird. "Die doppelseitig emittierende MK-Kathode kann in · vorteilhafter V/eiterbildung der beechriebenen Punpanordhung auch so verwendet werden, daß ihre eine Seite zur Strahlerzeugung für das' eigentliche Röhrensystem und nur die andere emittierende Stirnfläche für den beschriebenen Pumpvorgang benutzt wird. '

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestell- · ten AuGführungg'beispiele. Es ergeben sich vielmehr noch ; eine Reihe voiL^usführungsbeispiel-Möglichkeiten, die nicht im einzelnen aufgezeichnet sind. Insbesondere-'ist es in vorteilhafter V/eise möglich, die Elektroden- · oberfläche, insbesondere Kathodenoberfläche, konvex oder konkav auszubilden und dadurch den Ionisierungsrauin und damit ..die lonisierungswirkung der Entladungsstrecke der Hilfsentladung zu vergrößern. Pur manche Päile von besonderen Röhrentypen kann es von Vorteil sein, wenn, die_;·der Emissionsfläche der Kathode gegenüber angeordnete Oberfläche der ArbeitGGlektrode ' ■

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nicht zirkonisiert ist, Selbstverständlich können an stelle des erwähnten Zirkons, dao eine, "bekannt hervorragende Getterwirkung· hat, auch andere Getterdubatan.-zen wie z.B. Titan mit Erfolg verwendet werden.

12·Patentansprüche
3 Figuren ^: ■

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Claims (8)

ΡΛ 9/492/482 - 9 - . ' Patentansprüche

1.yPumpanordnung mit einer K-i-lfakathode für e-1-ektri sehe JEn-t-1-adungsgefäße-,-—insbesondere Leistuiigs-r-ö-hr-cn., dadurch gekennzeichnet, daß für eine lii-lf sent la dung größerer Entladungsstärke die ■Ililf-ekathode. aus einer mittelbar geheizten Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, besteht und eine oder mehrere zugeordnete für einen^erheblichen Slektronenaufprall besonders ausgebildete Arbeitselektroden, insbesondere nach · Art einer Anode, vorgesehen sind, die an ihrer Oberfläche ganz oder teilweise mit Getterstoff, wie 'Zirkon, Titan oder dergleichen, überzogen und/oder v/esentlich^aus diesen bestehen.

2. Pumpanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode von zylindrischer Form ist und eine oder beide Stirnflächen als Emissionsflache ausgebildet sind.

3.. PumpanOrdnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselektroden aus Blech hochschmelzenden Metalls, insbesondere aus Molybdän, bestehen, und vorzugsweise Kreisflächen und/oder ent-.sprechende_vLochblenden darstellen.

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4· Pumpanordnung nach einem oder mehreren der voran-,gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den mit Gettermctail überzogenen Arbeitaelektroden die für den Elektronenaufprall vorgesehenen Teile der Oberfläche frei von Gettermaterial 'cind.

5. Pumpanordnung nach.einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß -■

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bei der Anordnung von sv/ei Arbeitceiektroden jeweils eine einen geringeren Elektrodenabstand zur jeweiligen Emissionsfläche hat und als,Lochblende. ausgebildet ist.

6. Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß . ■-. bei'mehreren. Arbeitoo'lektroden die' Einzelelektrcden ■.-. ■ sich auf verschiedenen Temperaturen im Betrieb befinden. . ■·■■■■

7.· Pumpanordnung nach einen oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur einer Arbeitselektrode diese eine solche unterschiedliche Querschnittsdicke hat, daß sich beim Elektr,onenaufprall an ihr eine Temperatur-

. verteilung !.größeren Bereichs vorh; nden ist.

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8. Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hilfskathode das Heiselement parallel oder · in Serie ir»It dem Heiser der Kathode des Kauptsystems geschaltet ist. .-■.··-.

/9. Verfahren zum Betrieb einer Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die'Arbeitselektrode(n) zur Kathode in solchem Abstand angeordnet und mit solchem positiven Potential in Bezug auf die Kathode gelegt ist (sind), daß die Entladung im Sättigungsgebiet erfolgt und die Arbeitselektrode auf eine für das betreffende Getternetall der Arbeitselektrode ausreichende Temperatur durch Elektronenaufprall erwärmt wird (werden).

TO. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenausbildung und -anordnung vom System derart gewählt ist, daß bei den für den Aufheizungsvor- ' . gang der Airbeitselektrode.n'angelegten Potentialen • die Elektronen-Entladungsstrecke im.wesentlichen als lonisierungsstrecke fungiert. ■ ■··■·. ■

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11. Pumpanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselektrode konkav, z.B. . · .. * alo zur Kathode hin einseitig'offener Hohlzylinder ausgebildet ist. -

12.. Puinpanoränung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der'Getterstoff im Zentrum' des Zylinderbbdens angeordnet ist. .■·'■■·

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