DE1564506C

DE1564506C - High voltage high vacuum discharge tubes

Info

Publication number: DE1564506C
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Hirsch Kurt 2000 Hamburg Franke
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication date: 1971-04-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Hochvakuiim-Entladungsröhre mit einem Glaskolben, mit einem mindestens einseitig geöffneten und verhältnismäßig tief in seinem Innern eine senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Anodenfläche aufweisenden Anodenzylinder, mit einer außerhalb des Anodenzylinders angeordneten· Kathode, die von einer Kathodenabschirinung umgeben. ist, deren üllnung gegenüber und im Abstand zu der Anodenzylinderöffnung liegt, und mit in der Elektronenröhre zwischen dem Glaskolben und der Elektrodenanordnung angeordneten Abschirmmitteln.The invention relates to a high voltage, high vacuum discharge tube with a glass bulb, with one that is open at least on one side and is relatively deep inside, one perpendicular to the cylinder axis arranged anode cylinder having anode surface, with one outside of the anode cylinder arranged · cathode, which is surrounded by a cathode shielding. is whose liquidation opposite and at a distance from the anode cylinder opening lies, and with in the electron tube between the glass bulb and the electrode arrangement arranged shielding means.

Hochvakuum-Entladungsrohren, in denen Abschirmanordnungen zur Verhinderung von Wandladungen am Röhrenkolben oder zur Verhinderung des unerwünschten Austrittes von Primär- und Sekundärelektronen aus dem Raum zwischen der Kathode und der Anode der Röhre angeordnet sind, sind bekannt. Maßnahmen hierzu sind in der USA.-Patentschrift 2 256 330, den deutschen Patentschriften 891 117 sowie 342 909 und in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 625 beschrieben. Diese Anordnungen betreifen Röhren, bei denen die Kathode oder der die Elektronen emittierende Heizfaden in der Anode, die meist zylinderförmig ausgeführt ist, ange-. ordnet sind. Die beschriebenen Abschirmanordnungen sind aber nicht bei Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren anwendbar, da die in diesen Röhren auftretenden Temperaturen eine besondere Ausbildung der Abschirmanordnungen erfordern. Zum Beispiel ist eine vollständige Abschirmung, wie in den Abb. 2 und 3 der deutschen Patentschrift 342 909 gezeigt, nicht verwirklichbar.High vacuum discharge tubes in which shielding arrangements to prevent wall charges on the tube bulb or to prevent the undesired escape of primary and secondary electrons from the space between the cathode and the anode of the tube are known. Measures for this are in the USA patent specification 2 256 330, the German patent specification 891 117 and 342 909 and in the documents of the German utility model 1 723 625. These arrangements refer to tubes in which the cathode or the electron-emitting filament is in the Anode, which is usually made cylindrical, is attached. are arranged. The shielding arrangements described but are not applicable to high-voltage high-vacuum discharge tubes, since those in these tubes occurring temperatures require a special design of the shielding arrangements. To the An example is complete shielding, as in Figs. 2 and 3 of German Patent 342 909 shown, not feasible.

Für Hochvakuum-Gleichrichterröhren, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, sind in der deutschen Patentschrift 937 540 Abschirmungen gezeigt, die eine zylinderförmige Anodenelektrode derart weit umgeben, daß die durch die Elektronen getroffene Anodenfläche innerhalb des Abschirmungsbechers liegt. For high vacuum rectifier tubes, especially for high and extremely high voltages, are in the German Patent 937 540 shields shown, which have a cylindrical anode electrode such widely surrounded so that the anode surface hit by the electrons lies within the shielding cup.

Auch die USA.-Patentschrift 3 231 778 zeigt eine Hochvakuum-Gleichrichterröhre, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, bei der die Kathode in der topfförmigen Anode angeordnet ist. Beim Betrieb dieser Röhre treten hohe negative Spitzenspannungen auf, und während einer derartigen negativen Spttzenspannung liegt z. B. die Anode auf 0 Volt, während die Kathode auf einem Potential von H 25 kV liegt. Dadurch werden einerseits an den Rändern der topfförmigen Anode Sekundärelektronen abgeschlagen, andererseits aber auch auf der der Anode zugewandten Oberfläche der Abschirmung für die Anschlußstifte. Die hier auch entstehende Röntgenstrahlung soll von dem Erreichen des Glases abgehalten werden. Zu diesem Zweck zeigt die genannte USA.-Patentschrift einen Abschirmring, der auf dem inneren Röhrenkolben als metallener Film aufgebracht ist. Es ist sehr wichtig, daß dieser Abschirmring mit seinem oberen Rand genau in Höhe des Randes der topfförmigen Anode liegt, da sonst sehr schnell Überschläge erfolgen. Dieser Abschirmring liegt aber auf keinem Potential, und in der ersten Phase seiner Wirkung wird er das Auftreten von Sekundärelektroncn und einer KöntgiMistrahlung .sogar noch beschleunigen, hr wird dann eine bestiinmio Ladung aufnehmen, und da diusi: ladung nicht abgeführt werden kann, treten in uiikoiitroHiubiircii Abständen entweder Überschlage /u der Abschirmung der Sockelstifte oder der Anode auf, oder es bilden sich Kriechströme am. Fuß der Röhre, und dort erfolgen dann Überschläge zu den einzelnen Anschlußstiften. Zwar verhindert der Abschirmring über einen Teilbereich einen Angriff des Glases durch die schädliche Strahlung, jedoch ist die Röhre nicht als betriebssicher zu bezeichnen. Außerdem werden die Teile der Strahlung, die zwischen dem randförmigen Ende der topfförmigen Anode und dem Abschirmring oberhalbU.S. Patent 3,231,778 also shows one High vacuum rectifier tube, especially for high and extremely high voltages, at which the cathode is arranged in the cup-shaped anode. During operation high negative peak voltages occur in this tube, and during such negative voltages Spttzensspannung is z. B. the anode at 0 volts, while the cathode at a potential of H 25 kV located. As a result, secondary electrons are knocked off on the one hand at the edges of the cup-shaped anode, on the other hand, however, also on the surface of the shield for the connecting pins facing the anode. The X-ray radiation that is also produced here is supposed to prevent it from reaching the glass will. For this purpose, the said USA. Patent shows a shielding ring, which is on the inner Tubular piston is applied as a metallic film. It is very important to have this shield ring with you its upper edge is exactly at the level of the edge of the pot-shaped anode, otherwise flashovers very quickly respectively. However, this shielding ring has no potential and is in the first phase of its effect it will even accelerate the occurrence of secondary electrons and carbon radiation, hr will then accept a certain amount of charge, and since diusi: charge cannot be discharged may occur at either uiikoiitroHiubiircii intervals Overturn / u of the shielding of the socket pins or the anode, or leakage currents form at the foot of the tube, and then occur there Flashovers to the individual connection pins. The shielding ring prevents over part of the area an attack of the glass by the harmful radiation, however, the tube is not considered to be operationally safe describe. In addition, the parts of the radiation between the edge-shaped end of the cup-shaped Anode and the shielding ring above

ίο desselben den Glaskolben erreichen, nicht mit abgeschirmt. Dieser Mangel wird zwar teilweise in einer Anordnung, die in Fig. I der USA.-Patentschrift 2 933 633 gezeigt ist, behoben, aber apch hier liegt der Abschirmring nicht auf einem bestimmten Potential, und es kommt daher auch hier zu den unerwünschten unkontrollierbaren Überschlagen.ίο reach the glass bulb, not shielded. This deficiency is partially addressed in an arrangement shown in FIG 2 933 633 is shown, but here the shielding ring is not at a certain potential, and therefore unwanted, uncontrollable rollover occurs here as well.

Die oben zuerst genannten Anordnungen beziehen sich also auf Abschirmung des aktiven Entladungsraums, aus dem die Ladungsträger heraustreten, die danach genannten auf Abschirmungen zur Verhinderung der Zersetzung des Glases. Auch in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 625 ist gezeigt, daß die Ladungsträger den aus Glas bestehenden Röhrenkolben erreichen können und diesen braun färben.The arrangements first mentioned above therefore relate to the shielding of the active discharge space from which the charge carriers emerge thereafter referred to on shields to prevent the decomposition of the glass. Also in the documents of the German utility model 1 723 625 it is shown that the charge carriers consist of glass Can reach tubular flasks and color them brown.

Eine derartige Braunfärbung zeigen auch die sich augenblicklich auf dem Markt befindlichen sogenannten Ballaströhren für Farbfernsehempfänger, die parallel zur Farbbildröhre des Farbfernsehempfängers geschaltet werden müssen, damit zur Verhinderung einer Farbabweichung die Summe der Ströme durch die Farbbildröhre und durch die Ballaströhre immer konstant bleibt. Diese Ballaströhren sind Trioden- Sie zeigen beim Einschalten auf dem Glaskolben eine Fluoreszenz, die bei längerem Betrieb der Röhre schnell verschwindet und in eine Braunfärbung übergeht. Es wurde festgestellt, daß diese Braunfärbung auf eine Bleioxydzersetzung des Glases zurückzuführen ist. Je höher die Betriebsspannung der Röhre gewählt wird, desto größer wird diese Bleioxydzersetzung, die schließlich zur Zerstörung des Röhrenkolbens und damit der Röhre führt.Such a brown coloration is also shown by the so-called currently on the market Ballast tubes for color television receivers, which are parallel to the color picture tube of the color television receiver must be switched so that the sum of the currents to prevent a color deviation always remains constant due to the color picture tube and the ballast tube. These ballast tubes are Triodes - They show a fluorescence on the glass bulb when switched on, which during longer operation the tube quickly disappears and turns brown. It was found that this Brown coloration is due to the decomposition of lead oxide in the glass. The higher the operating voltage the tube is chosen, the greater this lead oxide decomposition will be, which ultimately leads to the destruction of the tube piston and thus the tube.

Wie eingangs genannt, sind bei derartigen Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren die Anodenflächen in einem Anodenzylinder angeordnet, und zwar in Richtung der Elektronenströmung gesehen sehr tief in diesem Zylinder. Es ist daher unwahrscheinlich, daß Sekundärclektronen, die durch den Aufprall der Primärelektronen aus der Anodenfläche herausgeschlagen werden, entgegengesetzt zum Elektronenstrom aus dem Anodenzylinder heraus und an die aus Glas bestehende Wand des Röhrenkolbens gelangen können.As mentioned at the outset, such high-voltage high-vacuum discharge tubes the anode surfaces are arranged in an anode cylinder, seen in the direction of the electron flow very deep in that cylinder. It is therefore unlikely that secondary electrons, which by the impact of the primary electrons are knocked out of the anode surface, opposite to Electrons flow out of the anode cylinder and onto the glass wall of the tube bulb can get.

Es mußte zunächst geklärt werden, welche physikaiischen Ursachen für die Braunfärbung des Glases dieser Ballaströhren in Frage kommen. Die Erfinder haben durch verschiedene Messungen festgestellt, daß auf der Anodenfläche, die sehr tief in dem Anodenzylinder angeordnet ist, durch Elektronenaufprall beiFirst of all it had to be clarified what physical causes for the brown color of the glass these ballast tubes come into question. The inventors have found through various measurements that on the anode surface, which is very deep in the anode cylinder is arranged by electron impact

ßo sehr hohen Spannungen eine Röntgenstrahlung ausgelöst wird. Diese trifft die Abschirmflächen der Kathodenabschirmung und schlägt dort Elektronen heraus, die ungehindert zum Glas gelangen können. F.ine derartige Erscheinung war bisher an Elektro-When X-rays are released at very high voltages. This hits the shielding surfaces of the Cathode shielding and knocking out electrons that can reach the glass unhindered. Such a phenomenon was previously seen in electrical

6-, neu röhren dieser Art nicht festgestellt worden.6-, new tubes of this type have not been detected.

Die Aufgabe der Hrfiiuluiig war es duhcr, this (Mas i;eueii die von der Röntgenstrahlung aus der ausgelösten Elektronen ab/u-The job of the Hrfiiuluiig was duhcr to do this (Mas i; eueii that of the X-rays from the released electrons from / u-

schirmen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abschirmmittel mit einer nach außen geführten Anschlußleitung versehen sind und auf einem derartigen Potential liegen, daß die Elektronen, die aus den der Anode zugewandten Abschirmflächen der Kathodenabschirmung durch von der Anodenfläche kommende, vom Elektronenaufprall verursachte Röntgenstrahlung ausgelöst werden, am Erriiichen des Glaskolbens gehindert und zum Anodenzylinder zurückgeführt werden.shield. This object is achieved according to the invention in that the shielding means with a after externally routed connecting lead are provided and are at such a potential that the electrons, from the shielding surfaces of the cathode shield facing the anode by from X-rays coming from the anode surface and caused by the electron impact are triggered, prevented from reaching the glass bulb and returned to the anode cylinder.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Abschirmmittel aus einem Abschirmbecher mit einer nach außen geführten Anschlußleitung bestehen, der an der Kathodenabschirmung befestigt ist und den freien Raum zwischen den Abschirmflächen und dem Anodenzylinder sowie den Anodenzylinder selbst bis zu einer bestimmten Höhe umgibt. Der Abschirmbecher kann eine nach außen führende Anschlußleitung aufweisen; er kann aber auch elektrisch leitend mit der Kathodenabschirmung verbunden sein, weil sich dadurch besondere bauliche Vereinfachungen ergeben.According to a further development of the invention, the shielding means from a shielding can with consist of an outwardly led connecting line which is attached to the cathode shield and the free space between the shielding surfaces and the anode cylinder and the anode cylinder surrounds itself up to a certain height. The shielding can can have a connecting line leading to the outside exhibit; but it can also be connected to the cathode shield in an electrically conductive manner because this results in particular structural simplifications.

In vielen Fällen genügt es, daß die Abschirmmittel aus einem an dem Röhrenkolben anliegenden Metallring mit einer nach außen geführten Anschlußleitung bestehen. Diese Anschlußleitung kann an sich gesondert herausgeführt werden. Der Metallring kann an der Kathodenabschirmung befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden werden. Weiterhin kann, wie an sich auch in den bisher bekannt gewordenen Röhren ausgeführt, die Kathodenabschirmung elektrisch leitend mit der Kathode der Röhre verbunden sein.In many cases it is sufficient for the shielding means to consist of a metal ring resting on the tubular piston exist with a connecting line led to the outside. This connection line can be separated per se be led out. The metal ring can be attached to and with the cathode shield be connected in an electrically conductive manner. Furthermore, as in the previously known Tubes run, the cathode shield is electrically conductively connected to the cathode of the tube being.

Im Gegensatz zu den Anordnungen nach dem Stand der Technik werden also bei der Röhre nach der Erfindung, nicht die Anode allein, sondern alle die Flächen des Röhrensystems abgeschirmt werden, die von der Röntgenstrahlung getroffen werden können und von denen aus die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen die Glaswand des Röhrenkolbens erreichen können.In contrast to the arrangements according to the prior art, the tube according to the invention, not the anode alone, but all the surfaces of the tube system that are shielded by the X-rays can be taken and from which those triggered by the X-rays Electrons can reach the glass wall of the tube bulb.

Es ist also wichtig, daß diese Abschirmung eine genügende axiale Ausdehnung im Röhrenkolben aufweist, also gegebenenfalls weit über den Rand des topfförmigen Anodenzylinders nach oben ragt, und daß sie auf einem definierten Potential liegt, damit unkontrollierbare Überschläge vermieden werden.It is therefore important that this shield has a sufficient axial expansion in the tube piston, thus, if necessary, protrudes upwards far beyond the edge of the cup-shaped anode cylinder, and that it is at a defined potential so that uncontrollable flashovers are avoided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger teilweise in geschnittener Darstellung mit einem Abschirmbecher, 1 shows a ballast tube for color television receivers, partially in section, with a shielding cup,

Fig. 2 ebenfalls eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger mit einem abschirmenden Metallring.Fig. 2 also shows a ballast tube for color television receivers with a shielding metal ring.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Röhrenkolben bezeichnet, der aus Glas besteht. Die Röhre weist eine nach außen durchgeführte Anodenkappe 2 auf, die über Haltevorrichtungen 3 und Stege 4 einen Anodenzylinder 5 trägt. In diesem Anodenzylinder 5 befindet sich ein becherförmiger Einsatz 6, der eine Anodenfliiche 7 aufweist, die senkrecht zur Achse des Anodenzylindcrs S liegt.In FIGS. 1 and 2, 1 denotes the tubular bulb, which consists of glass. The tube points an anode cap 2 which is led through to the outside and which, via holding devices 3 and webs 4, forms an anode cylinder 5 carries. In this anode cylinder 5 there is a cup-shaped insert 6, which is an anode area 7, which is perpendicular to the axis of the anode cylinder S.

Am Hoden der Rühre ist die Kathode 8 angeordnet, die von einem Gitter 9 umgeben ist und sich mit diesem flitter?) zusammen'in der Kathotl'.'iiabschir-ιπιιΐιμ 10 befindet. Die Kntliodeiiabschirnuing 10 weist eine Öffnung 11 auf, durch die die von der Kathode H emittierten, durch das Gitter 9 hindurchgetretenen Elektronen in den Anodenzylinder 5 eintreten können und beim Anlegen einer Hochspannung von etwa 25 000 Volt zwischen dem Anodenzylinder 5 und der Kathode 8 mit sehr großer Geschwindigkeit auf die Anodenfläche 7 prallen. Diese aufprallenden Elektronen lösen dort eine Röntgenstrahlung aus, die sich vorzugsweise in Richtung auf die Kathode bewegt. Eine derartige Strahlung ist mit der gestrichcl-The cathode 8 is arranged on the testicle of the stirrer, which is surrounded by a grid 9 and with this tinsel?) together'in the Kathotl '.' iiabschir-ιπιιΐιμ 10 is located. The Kntliodeii Abschirnuing 10 has an opening 11 through which the cathode H emitted electrons that have passed through the grid 9 can enter the anode cylinder 5 and when a high voltage of approximately 25,000 volts is applied between the anode cylinder 5 and the cathode 8 hit the anode surface 7 at a very high speed. This bouncing There, electrons trigger an X-ray radiation, which preferably moves in the direction of the cathode. Such radiation is indicated by the dashed line

ten Linie 12 bezeichnet. Sie trifft auf eine Abschirmfläche 13 der Kathodenabschirmung.10 und löst dort Elektronen aus, die z. B. entlang der gestrichelten Linie 14 die Oberfläche verlassen und die Glaswand des Röhrenkolbens 1 ungehindert erreichen können.th line 12 denotes. It hits a shielding surface 13 of the cathode shielding 10 and detaches there Electrons from z. B. along the dashed line 14 leave the surface and the glass wall of the tubular piston 1 can reach unhindered.

Wird nun ein Abschirmbecher 15 derart angeordnet und so vorgespannt, daß die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen in Richtung der gestrichelten Linie 16 verlaufen, also zur Anode zurückkehren, so können sie nicht das Glas erreichen. Röhren mit eine.m derartigen Abschirmbecher besitzen eine wesentlich größere Lebensdauer als die bisher bekannten Ballaströhren. Mit 17 sind Wärmereflektorbleche bezeichnet und mit 18 die Anschlußstifte der Röhre.If a shielding cup 15 is now arranged and pretensioned so that the X-ray radiation released electrons run in the direction of the dashed line 16, i.e. return to the anode, so they cannot reach the glass. Have tubes with such a shielding cup a much longer service life than the previously known ballast tubes. With 17 are heat reflector plates and with 18 the connecting pins of the tube.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an Stelle eines Abschirmbechers ein Metallring 19 direkt an der Wand des Röhrenkolbens 1 angeordnet. Dieser Metallring ist elektrisch leitend über Anschlußleitungen 20 mit der Kathodenabschirmung 10 und auch mit der Kathode 8 verbunden, so daß er ebenfalls wie der Abschirmbecher 15 eine Umkehrung der Elektronen durch Änderung der Äquipotentiallinien erreicht und diese Elektronen nicht an das Glas des Röhrenkolbens 1 gelangen läßt.In the embodiment according to FIG. 2, instead of a shielding cup, a metal ring 19 is used directly arranged on the wall of the tubular piston 1. This metal ring is electrically conductive via connecting lines 20 connected to the cathode shield 10 and also to the cathode 8, so that he is also like the shielding cup 15 achieves a reversal of the electrons by changing the equipotential lines and does not allow these electrons to reach the glass of the tubular bulb 1.

Claims

Patent claims:

1. High voltage high vacuum discharge tube with a glass bulb, with one that is open at least on one side and is relatively deep having in its interior an anode surface arranged perpendicular to the cylinder axis Anode cylinder, with a cathode arranged outside the anode cylinder, which is of a Cathode shield is surrounded, the opening opposite and at a distance from the anode cylinder opening lies, and with in the electron tube between the glass bulb and the electrode arrangement arranged shielding means, characterized in that the shielding means (15, 19) are provided with a connecting lead led to the outside and are at such a potential that the electrons (16) from the shielding surfaces (13) of the cathode shield facing the anode (10) by X-rays coming from the anode surface (7) and caused by the electron impact (12) are triggered, prevented from reaching the glass bulb (1) and to the anode cylinder (5) be returned.

2. High voltage high vacuum discharge tube according to claim 1, characterized in that the shielding means consist of a shielding cup (15) exist with a connecting line which is attached to the Kathodcnnnbschirinung (10) and the free space between the Abschirmflädiuti (13) and your anode cylinder (5) as well as tlcn AiHHlen / .ylinder (5). up to a certain Height surrounds.

3. High voltage - high vacuum discharge tubes according to claim 2, characterized in that the shielding cup (15) is electrical is conductively connected to the cathode shield (10).

4. High voltage high vacuum discharge tube according to claim 1, characterized in that the shielding means consist of an inside on the There are tubular piston (1) resting metal ring (19) with a connecting line (20).

5. High voltage - high vacuum - discharge tube according to claim 4, characterized in that that the metal ring (19) attached to the cathode shield (10) and electrically connected to it is conductively connected.

6. High-voltage - high-vacuum discharge tube according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the cathode shield (10) is electrically conductive is connected to the cathode (8).

1 sheet of drawings