DE1564397C3 - Elektrische Entladungsröhre mit einer Kathode, deren Oberfläche Teile mit höherer und Teile mit niedriger Elektronenemission hat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre mit einer Kathode mit metallischer emittierender Oberfläche, einem oder mehreren Gittern und einer Anode, in der die Teile der Kathodenoberfläche, die gegenüber Öffnungen in dem ersten Gitter liegen, eine höhere Elektronenemission als die weiteren Teile der Kathodenoberfläche aufweisen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Entladungsröhre für hohe Leistung und für Frequenzen von mehr als 300 MHz. Bei solchen hohen Frequenzen treten Schwierigkeiten durch zu starke Erwärmung des ersten Gitters auf.

Um eine Überwärmung des ersten Gitters zu vermeiden, ist es bekannt, es aus massivem Material mit Öffnungen herzustellen, über: welche die Gitterdrähte gespannt sind. Um einen zu hohen Gitterstrom zu verhindern, ist die Kathode derart ausgebildet, daß nur diejenigen Teile der Kathodenoberfläche, die diesen Öffnungen gegenüberliegen, mit emittierendem Material überzogen sind. Bei Röhren solcher Bauarten liegt die Schwierigkeit vor, daß das Barium der aktiven Kathodenteile nachträglich auch die nicht emittierenden Teile bedeckt, die später auch zu emittieren anfangen.

Da eine solche emittierende Schicht bei sehr hohen Frequenzen auch andere Nachteile hat, wird vorzugsweise eine sogenannte Vorratskathode mit metallischer emittierender Oberfläche verwendet. Da die Arbeitstemperatur solcher Kathoden jedoch erheblich höher als die der Bariumoxydkathoden ist, und zwar etwa 1050⁰C, vergrößern sich die Schwierigkeiten in Hinsicht auf eine zu hohe Gittertemperatur, da eine solche Kathode eine größere Erwärmung des Gitters durch Strahlung bewirkt und auch die Elektronenströme höher sein können. Obgleich bei diesen Kathoden die Emission der Teile der meistens aus porösem Wolfram bestehenden emittierenden Oberfläche gegenüber den metallischen Teilen des Gitters dadurch unterdrückt werden kann, daß diese Teile mit Kohlenstoff oder Zirkon überzogen werden, liegt nach wie vor der Nachteil der hohen Betriebstemperatur der Kathode vor und somit auch die Schwierigkeiten infolge der kräftigen Wärmestrahlung zum Gitter. Auch die Heizfadenisolierung bereitet infolge der hohen Arbeitstemperatur Schwierigkeiten.

Die erwähnten Schwierigkeiten werden praktisch vollkommen behoben, wenn erfindungsgemäß in

ίο einer solchen Röhre die Kathode eine Vorratskathode mit einer porösen metallischen Oberfläche ist, deren wirksame gegenüber den Gitteröffnungen liegende Teile mit einem Metall der Gruppe von Rhenium, Iridium und Osmium überzogen sind, und die Nenn-Heizleistung der Kathode derart gewählt ist, daß die Kathode eine Betriebstemperatur annimmt, die mindestens 100° C unterhalb der bei solchen Kathoden üblichen Temperatur von 1050° C liegt.

Infolge der niedrigeren Betriebstemperatur wird die Emission der nicht mit Rhenium, Iridium oder Osmium überzogenen Teile der Kathodenoberfläche stark herabgemindert. Gegebenenfalls kann der weitere Teil der Kathodenoberfläche noch mit einem Stoff niedriger Elektronenemission, wie Kohlenstoff oder vorzugsweise Zirkon, überzogen werden. Die niedrigere Kathodentemperatur hat den Vorteil, daß nicht nur die Heizleistung der Kathode, sondern auch die Erwärmung des Gitters durch die Kathoden, sondern auch die Erwärmung des Gitters durch die Kathodenstrahlung herabgesetzt wird und daß weiter die Heizfadenisolierung verbessert wird. Auch wird die Lebensdauer der Kathode erheblich verlängert.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und in der

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Entladungsröhre ^v nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Gitter der Röhre und

F i g. 3 eine Draufsicht der emittierenden Oberfläche einer Kathode nach der Erfindung zeigt.

In der Entladungsröhre nach F i g. 1, einer Triode für sehr hohe Frequenzen und hohe Leistung, ist 1 die Kathode nach der Erfindung, 2 die Gitterelektrode und 3 die Anode. Die Gitterelektrode 2 besteht aus einer Metallplatte 4 mit langgestreckten Öffnungen 5, über welche die Gitterdrähte 6 gespannt sind (F i g. 2). Die Drähte 6 sind an der Platte 4 festgelötet oder -geschweißt, wodurch ein guter Wärmekontakt zwischen den Drähten 6 und der Platte 4 hergestellt ist und die Drähte 6 gut gekühlt werden.

Die Vorratskathode 1 ist mit einem porösen Wolframkörper 7 versehen, dessen emittierende Oberfläche in F i g. 3 in Draufsicht dargestellt ist, welche Fläche 9 an den Stellen 8, die gegenüber den Schlitzen 5 der Gitterplatte 4 liegen, mit Rhenium, Iridium oder Osmium überzogen ist. Das Austrittspotential der Teile 8 der Kathodenoberfläche wird durch diesen Überzug dermaßen in bezug auf die der ursprünglichen Wolframoberfläche 9 verringert, daß die Teile 8 bereits bei einer Kathodentemperatur von gut 100⁰C unterhalb der üblichen Temperatur von 1050° C gut emittieren, wogegen die ursprüngliche Kathodenoberfläche 9 dann nur wenig Elektronen emittiert. Dabei fließt der Elektronenstrom im wesentlichen in Form von Bündeln gerade durch die Öffnungen 5 der Gitterplatte 4. Infolge der besseren Kühlung des Gitters und der geringeren Erwärmung

des Gitters durch Strahlung von der Kathode her dank der niedrigeren Kathodentemperatur können so die Vorteile einer Kathode mit metallischer emittierender Oberfläche in einer Röhre für sehr hohe Frequenzen erheblich besser ausgenutzt werden, ohne daß die Gitter unzulässig erwärmt wird.

Soll die Emission der Teile 9 der Kathodenoberfläche ganz unterdrückt werden, so können diese Teile mit Zirkon überzogen werden, wodurch diese Oberflächenseite zusätzlich die Eigenschaft erhalten, daß sie Gas binden. Es zeigt sich, daß durch die Bedeckung mit Osmium, Rhenium oder Iridium die Trennung zwischen den gut emittierenden und den schlecht emittierenden Teilen der Kathodenoberfläche im Betrieb beibehalten wird, da das Osmium, Rhenium oder Iridium an den Stellen bleibt, auf die es aufgebracht wurde und nicht wie das Barium verdampft, während das sowohl nach Teilen 8 als auch nach den Teilen 9 der Kathodenoberfläche nachgelieferte Barium bei der niedrigeren Temperatur lediglich in Vereinigung mit dem Osmium, Rhenium oder Iridium eine gute Elektronenemission liefern kann,
ίο Obgleich ein einziges Ausführungsbeispiel beschrieben ist, eignet sich die Erfindung auch für andere Typen von Kathoden mit metallischer emittierender Oberfläche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Entladungsröhre mit mindestens einer Kathode, einem Gitter und einer Anode, in der die Teile der Kathodenoberfläche, die gegenüber Öffnungen des ersten Gitters liegen, eine höhere Elektronenemission als die weiteren Teile der Kathodenoberfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Vorratskathode mit einer, porösen metallischen Oberfläche ist, deren gegenüber den Gitteröffnungen liegende, wirksame Teile mit einem Metall der Gruppe von Rhenium, Iridium oder Osmium überzogen sind, und daß die Nenn-Heizleistung der Kathode derart gewählt ist, daß die Kathode eine Betriebstemperatur annimmt, die mindestend 100° C unterhalb der bei solchen Kathoden üblichen Temperatur von 1050° C liegt.

2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Kathodenoberfläche, die eine niedrigere Elektronenemission aufweisen, mit Zirkon überzogen sind.