DE1541026C - Kreiszylindnsche Kathode fur eine Mag netronrohre - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine kreiszylindri- denen diese Zonen auf einem gemeinsamen Kathosche Kathode für eine Magnetronröhre, bestehend denträger angeordnet sind. Dabei besteht z. B. der aus mindestens einem rohrförmigen Kathodenträger, Kathodenträger aus Molybdän. Die nicht oder wenidessen innere Mantelfläche dem oder den Heizer(n) ger emittierenden Zonen der Kathode bestehen dazugewandt ist und auf dessen äußerer Mantelfläche 5 gegen aus einem Werkstoff auf der gleichen Grundsich mindestens ein Elektronen emittierender und lage, dessen Zusammensetzung jedoch prozentual mit dem Kathodenträger fest verbundener rohrför- anders als der für die emittierende Zone ausgebildet miger erster Körper und mindestens ein in schlech- ist. Es kann allerdings auch ein ganz anderer Werktem Wärmekontakt mit und im Abstand zu dem stoff angeordnet sein.

Kathodenträger angeordneter, in axialer Richtung io Diese bekannten Maßnahmen verringerten zwar zum ersten Körper versetzter, ebenfalls Elektronen schon etwas die störenden Eigenschaften durch ein emittierender und aus einem anderen Werkstoff Elektronenrückbombardement, aber die Lebensdauer als der erste Körper bestehender rohrförmiger zwei- der Magnetronröhre war immer noch nicht zufrieter Körper befindet. denstellend, da trotz dieser bekannten Maßnahmen

Bei dem Bau von Kathoden für eine Magnetron- 15 weiterhin die Kathoden im Betrieb zu stark aufgeröhre, die meist mit einer Vorratskathode ausgestat- heizt wurden und daher einer großen thermischen tet sind, ist es nicht nur wesentlich, die Kathode Belastung unterworfen waren, fest haftend mit dem Kathodenträger zu verbinden, Aus der USA.-Patentschrift 2 818 528 ist eine

sondern es müssen auch Maßnahmen ergriffen wer- Kathode für eine Magnetronröhre bekannt, besteden, um die Lebensdauer der Magnetronröhre durch 20 hend aus einem Kathodenträger, auf dem ein erster besondere Ausbildung der Kathode zu erhöhen, weil mit emissionsfähigem Werkstoff versehener Körper gerade in einer Magnetronröhre die Kathode einer fest und in wärmeleitender Verbindung angeordnet besonderen Belastung ausgesetzt ist. ist. Die Enden des Kathodenträgers sind mit ring-

Die beim Einschalten einer derartigen Magnetron- förmigen aus isolierendem Werkstoff bestehenden röhre die Kathode verlassenden Primärelektronen 25 Haltern verbunden, auf deren äußeren Mantelflächen bewegen sich in spiralförmigen Bahnen zur Anode. ein zweiter Körper angeordnet ist, der gute Sekundär-Die zur Kathode mit erhöhter Energie zurückkeh- emissionseigenschaften aufweist. Beim Gegenstand renden Elektronen schlagen aus der Kathode wieder- dieser USA.-Patentschrift wird durch besondere um Sekundärelektronen hinaus. Beim Aufprall geben Maßnahmen dafür gesorgt, daß der Sek'undärelektrodiese Elektronen ihre Energie an die Kathode ab, 30 nen emittierende Körper im Betrieb kühler als der wodurch die Kathode weiter aufgeheizt wird. Dieser Primärelektronen emittierende Körper bleibt. Hier-Vorgang, das sogenannte Elektronenrückbombarde- durch entsteht der Nachteil, daß sich Emissionsment, setzt sich auch während des Betriebes der material der Primärkathode auf der äußeren Mantel-Magnetronröhre fort, weswegen besondere Maßnah- fläche der Sekundärkathode niederschlägt und von men ergriffen werden müssen, damit die Kathode 35 dort aus eine unerwünschte Primäremission in die in nicht überlastet wird. Das Elektronenrückbombarde- axialer Richtung liegenden beiden Nebenräume erment hängt weiterhin von der Eingangsleistung der folgt. Dadurch können Teile unkontrolliert erhitzt Magnetronröhre ab. Aus diesem Grunde wird durch werden, die durch Gasabgabe und Überschläge die die Belastungsfähigkeit der Kathode die Eingangs- Lebensdauer der Kathode verringern, und damit auch die Ausgangsleistung der Röhre be- 40 Zur Vermeidung dieser sehr störenden Randstimmt. Die Belastungsfähigkeit der Kathode ist emission von Elektronen auf die benachbarten Teile ihrerseits abhängig von der Wirksamkeit der Wärme- zeigt der Gegenstand nach der USA.-Patentschrift ableitung bzw. Kühlung der Kathode. Diese Wärme- 2 957 100 eine Anordnung von den Kathodenableitung erfolgt bei Vorratskathoden zum größten Anodenraum begrenzenden auf dem Kathodenträger Teil durch Wärmeleitung, da die Temperaturen noch 45 befestigten Körpern, die zur Abgrenzung in radialer derart niedrig liegen, so daß noch keine wesentliche Richtung verlaufende Ansätze aufweisen. Diese AnWärmeabgabe durch Wärmestrahlung erfolgt. sätze sind mit einem Werkstoff versehen, der eine Es sind nun die verschiedensten Maßnahmen be- Sekundäremission unterdrücken soll. Diese Kathode kanntgeworden, um Kathoden mit hohen Stromdich- weist jedoch keinen zusätzlichen, ausschließlich für ten und großer Ergiebigkeit zu erhalten, wie in den 50 die Sekundäremission vorgesehenen Körper auf. deutschen Patentschriften 885 898, 1 047 321 und Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die 1 200 444 gezeigt. Ein Teil dieser Patentschriften wie Kathode für eine Magnetronröhre der eingangs geauch die deutsche Patentschrift 879 872 zeigen wei- nannten Art derart auszubilden, daß die Leistung terhin Kathoden mit unterschiedlichen Oberflächen. und auch die Lebensdauer der Röhre erheblich er-Es ist weiterhin bekannt, Kathoden aus mehreren 55 höht werden können. Die Lösung dieser Aufgabe Zonen derart auszubilden, daß die der Anode züge- besteht darin, daß der (die) zweite(n) Körper, ledigwandte Oberfläche der Kathode in verschieden stark lieh mit Teilen seiner (ihrer) Stirnfläche(n) mit der(n) emittierende Zonen unterteilt ist. Eine derartige entsprechenden Stirnfläche(n) des ersten Körpers Kathode für Buchstabenwiedergabc auf, dem Bild- unmittelbar in wärmeleitender Berührung steht (steschirm zeigt die USA.-Patentschrift 3 131 328. Ka- 60 hen). Wegen der schlechteren Wärmeableitung steigt ' thoden mit unterschiedlich emittierenden Oberflächen die Temperatur des zweiten Körpers weit über die sind aus den französischen Patentschriften 1 077 643, Betriebstemperatur des ersten Körpers an, weswegen 945 839, 80 996, 1 277 518 und aus der britischen dann der zweite Körper die Rückbombardements-Patentschrift 643 656 bekannt. Insbesondere zeigen energie in erster Linie durch Wärmestrahlung und die Fig. I und 2 der britischen Patentschrift 643 656 65 nicht durch Wärmeleitung wieder abführt, und die Fig. 2 der französischen Patentschrift Da nur der erste Körper mit guter Wärmeleitung 1 277 518 Kathoden für Magnetronröhren, die aus fest mit dem Kathodenträger verbunden ist und nur Zonen unterschiedlicher Emission bestehen und bei der,auf diesen Körper entfallende Energieanteil des

Elektronenrückbombardements durch Wärmeleitung über den Kathodenträger abgeleitet werden muß, kann die Leistung im Magnetron weiter erhöht werden, weil der erste Körper im Verhältnis zum zweiten Körper stärker gekühlt wird. Außerdem erhöht sich dadurch die Lebensdauer des ersten Körpers der Kathode.

Durch den schmalen Spalt zwischen dem Kathodenträger und dem zweiten Körper ist eine schnellere Aufheizung des zweiten Körpers durch das Elektronenrückbombardement möglich. Da in Weiterbildung der Erfindung der bzw. die zweite(n) Körper einen größeren Außendurchmesser als der entsprechende Durchmesser des ersten Körpers erhalten kann (können), wird wegen der dort höheren Feldstärke die Emission auf diese Körperfiächen konzentriert und daher der erste Körper in der Emission und auch vom Elektronenbombardement entlastet.

Hierdurch ist es gegenüber Kathodenkonstruktionen, wie sie beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 957 100 gezeigt sind, auch noch möglich, nicht nur die Heizleistung herabzusetzen, sondern auch die Anheizzeit einer Magnetronröhre wesentlich abzukürzen, weil bei gleicher Ausgangsleistung der Magnetronröhre eine geringere Heizleistung erforderlich ist, da die aufzuheizenden Massen geringer sind. Beim Einschalten der Röhre emittiert zunächst der erste Körper. Während des Anschwingens des Magnetrons wird nicht nur der erste Körper, sondern auch schon der benachbarte zweite Körper durch zurückkehrende Elektronen getroffen und emittiert Sekundärelektronen. Durch ein teilweises Abdampfen des Emissionswerkstoffes vom ersten Körper und Niederschlagen dieses Werkstoffes auf den zweiten während des Anheizens kann dieser auch, nachdem er sich durch den Aufprall der zurückkehrenden Elektronen erwärmt hat, Primärelektronen emittieren. Während des Betriebes kann sich wegen der höheren Temperatur des zweiten Körpers kein Emissionswerkstoff auf diesem niederschlagen und zu einer Primäremission führen.

Nach der Erfindung kann weiterhin der Kathodenträger in Höhe mindestens eines der zweiten Körper eine kleinere Wandstärke aufweisen, indem der Innendurchmesser an diesen Stellen größer ist, weil die Wärmeableitung, wie bereits ausgeführt, von zweiten Körpern nicht durch Wärmeleitung, sondern im wesentlichen durch Wärmestrahlung erfolgt.

Ein weiterer Vorteil nach der Erfindung ergibt sich bei Verwendung einer Vorratskathode, da bei dieser die relativ starke Abdampfung des Emissionswerkstoffes von der Oberfläche des ersten Körpers durch die Verkleinerung der aktiven Oberfläche des ersten Körpers entsprechend herabgesetzt wird. Dadurch werden die schädlichen Bedampfungen der in Magnetronröhren in bekannter Weise eingebauten Abschirmkappen und des Anodensystems ebenfalls stark verringert und die Lebensdauer des Magnetrons erhöht. Außerdem wird sich, weil der zweite Körper, wie oben genannt, nach einer Weiterbildung der Erfindung einen größeren Durchmesser als der erste Körper aufweist, eine Emissionswerkstoffabdampfung vom ersten Körper durch die überstehenden Kanten des zweiten Körpers nicht so leicht auf den Abschirmkappen niederschlagen.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels für zwei zweite Körper in der Zeichnung dargestellt.

In der Figur ist mit 1 der Kathodenträger bezeichnet, der hier als Rohr ausgebildet ist und in dem der Heizer 2 zwischen entsprechend ausgebildeten Haltevorrichtungen 3 und 4 befestigt ist. Auf der Außenseite des Kathodenträgers 1, also auf der dem Heizer 2 abgewandten Oberfläche, ist auf dem Kathodenträger 1 ein Elektronen emittierender rohrförmiger Körper 5 angeordnet. Dieser erste Körper 5 ist auf dem Kathodenträger 1 derart befestigt, daß eine Wärmeleitung in Richtung der Pfeile 6 erfolgen kann. Die Wärme strömt in dem Kathodenträgerrohr zu einer nicht dargestellten Kühleinrichtung. Mit 7 und 8 sind bekannte Abschirmkappen einer Magnetronröhre bezeichnet und mit 9 die Anode.

Die aus dem ersten Körper 5 austretenden Elektronen bewegen sich auf spiralförmigen Bahnen um die Kathode zur Anode 9. Zurückkehrende Elektronen wurden nur auf den ersten Körper 5 auftreffen und aus diesem Sekundärelektronen ausschlagen, wenn nicht die Maßnahmen nach der Erfindung getroffen wären. Ist der erste Körper 5 weiterhin als Vorratskathode, wie in Magnetronröhren üblich, ausgebildet, so kann sich ohne Einsatz der Erfindung der abdampfende Emissionswerkstoff auch ungehindert an den vorspringenden Kappenteilen 10 und 11 niederschlagen, wodurch ebenfalls die Lebensdauer des Magnetrons begrenzt wird.

Um dies zu vermeiden, sind nach der Erfindung neben dem ersten Körper 5 nämlich rohrförmige zweite Körper 12 angeordnet, deren Außendurchmesser nach einer Weiterbildung der Erfindung größer als der äußere Durchmesser des ersten Körpers 5 sind. Durch diese ebenfalls rohrförmig ausgebildeten zweiten Körper 12 werden die äußeren Enden 10 und 11 der Abschirmkappen 7 und 8 gegen Aufdampfen von Emissionswerkstoff aus dem ersten Körper 5 weitgehend abgedeckt. Da die zweiten Körper 12 lediglich über Halteringe 13 auf dem Kathodenträger gehalten sind und sich zwischen den zweiten Körpern 12 und dem Kathodenträger 1 ein Spalt 14 befindet, erfolgt eine Wärmeableitung von den zweiten Körpern 12 nicht durch Wärmeleitung auf den Kathodenträger 1, sondern nur durch Wärmestrahlung. Deswegen kann auch die Wandstärke des Kathodenträgers 1, wie im unteren Teil der Figur bei 15 gezeigt, geringer sein, wodurch wiederum die aufzuheizende Masse des Kathodenträgers verringert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Erfindung der erste Körper 5 als Vorratskathode ausgebildet ist, die im wesentlichen aus Wolfram besteht, und die zweiten Körper 12 mindestens überwiegend aus dem Werkstoff Molybdän bestehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kreiszylindrische Kathode für eine Magnetronröhre, bestehend aus mindestens einem rohrförmigen Kathodenträger, dessen innere Mantelfläche dem oder den Heizer(n) zugewandt ist und auf dessen äußerer Mantelfläche sich mindestens ein Elektronen emittierender und mit dem Kathodenträger fest verbundener rohrförmiger erster Körper und mindestens ein in schlechtem Wärmekontakt mit und im Abstand zu dem Kathodenträger angeordneter, in axialer Richtung zum ersten Körper versetzter, ebenfalls Elektronen emittierender und aus einem anderen Werkstoff als der erste Körper bestehender rohrförmiger

zweiter Körper befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) zweite(n) Körper (12) lediglich mit Teilen seiner (ihrer) Stirnfläche(n) mit der(en) entsprechenden Stirnfläche(n) des ersten Körpers (5) unmittelbar in wärmeleitender Berührung steht (stehen).

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendurchmesser des bzw. der zweiten Körper (12) größer als die entsprechenden Durchmesser des ersten Körpers (S) sind.

3. Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenträger (1) in Höhe mindestens eines der zweiten Körper (12) eine kleinere Wandstärke aufweist, indem der Innendurchmesser an diesen Stellen größer ist.

4. Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (5) als Vorratskathode ausgebildet ist, die im wesentlichen aus Wolfram besteht.

5. Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Körper (12) überwiegend aus Molybdän besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen