DE1614685C3 - Vorratskathode für elektrische Entladungsgefäße - Google Patents

Description

Im Hauptpatent 1 275 693 ist eine Vorratskathode für elektrische Entladungsgefäße beschrieben, bei der eine poröse, etwa 0,6 mm starke Emissionsstoffträgerscheibe aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram, einen größeren Durchmesser als 3 mm hat und von einem pilzförmigen Kathodenkörper getragen ist. Derartige Kathoden finden besondere Anwendung bei Kathodenstrahlröhren aller Art sowie bei Scheiben- und Lauffeldröhren auf dem Höchstfrequenzgebiet. Bei Kathoden mit einem größeren Durchmesser der Emissionsstoffträgerscheibe als 3 mm stellt man fest, daß im Betrieb ein mehr oder weniger starkes Durchsacken der Emissionsstoffträgerscheibe erfolgt, was sich in einer Krümmung der Scheibe nach innen zum Vorrat hin äußert und Veränderungen der Geometrie und der damit im Zusammenhang stehenden Kenndaten der betreffenden Röhre zur Folge hat.

Weiter können Ausfälle von Kathoden auch dadurch auftreten, daß die Durchlässigkeit der porösen Emissionsstoffträgerscheibe nach ihrer Befestigung am Kathodenträger, insbesondere durch Löten oder Schweißen, z. B. zu groß oder zu ungleichmäßig geworden ist. Bei der im ersten Absatz beschriebenen Kathode wird deshalb in eine zentrale Bohrung des Kathodenkörpers ein als Vorratsbehälter dienender einseitig verschlossener Blech- oder Hohlzylinder eingesteckt, dessen mit Einschnitten versehener oberer Rand als zusätzliche Auflage für die poröse Scheibe dient.

Bei einem derart längserstreckten zentralen Vorratsbehälter mit koaxial darum gewickelter Heizwendel können aber, wenn mit Rücksicht auf eine gute Wärmeökonomie trotzdem ein gedrungener Aufbau erreicht werden soll, für den Heizer Isolationsschwierigkeiten auftreten.

Bei Gleichstromheizung von derartigen Kathoden kommt es nämlich wesentlich darauf an, daß die Abstände zwischen Heizer und Kathode an jeder Stelle genügend groß sind. Je dichter die Isolationsmasse gesintert ist, mit der z. B. der Heizer bei einer MK-Kathode eingekittet wird, desto geringer sind bei gleichen Abständen die Möglichkeiten für unliebsame Störungen. Es kommt somit darauf an, an allen Stellen der Kathode einen genügend großen Abstand zwischen Heizer und leitenden Teilen zu gewährleisten und in den Fällen, wo dieser Abstand jedoch kleiner ist, einen

ίο möglichst dichten Scherben für den Isolator zu verwenden. Aber auch die Ausbildung des Heizers muß der Heizart angepaßt erfolgen, denn normalerweise wird er bifilar gewickelt, so daß am Anschlußende die erste und die letzte Windung volle Heizspannung gegeneinander haben. Es kann deshalb sehr leicht eintreten, daß die Abstände eines derartigen Heizers aus konstruktiven Gründen oder aber auch bei der technischen Herstellung zu klein sind.

Bei Wechselstromheizung, als die am meisten übliche Heizart, kann unter Umständen das Magnetfeld des Heizers stören. Deswegen werden in allen diesen Fällen bifilare Heizer verwendet, die wegen der damit verbundenen Schwierigkeiten jedoch für Gleichstromheizung ungeeignet sind.

Deshalb besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, bei einem Wendel-Heizer sowohl die elektrischen Spannungen einzelner Heizerwindungen gegeneinander als auch das magnetische Streufeld des Heizers möglichst klein zu halten.

Das besondere Kennzeichen einer vorteilhaften Weiterbildung der im ersten Absatz beschriebenen mittelbar geheizten Kathode nach Patent 1 275 693 besteht deshalb nach der Erfindung darin, daß der eingekittete Heizer aus einer Bifilar-Wendel weniger Windüngen besteht, die zum unteren Anschlußende hin in eine Einfach-Wendel übergeht und zumindest zwischen ihr und dem Vorratsbehälter zum Distanzieren ein Keramikzylinder oder eine Anzahl gleichmäßig am Umfang verteilter Keramikstäbe eingefügt ist.

Dieser Maßnahme liegen die nachfolgenden Überlegungen zugrunde. Als störendes Streufeld ist das magnetische Feld an der Kalhodenoberfläche zu betrachten. Wenn also der Heizer sehr weit von der Kathodenoberfläche entfernt ist, ist bei gleichem Heizstrom das Streufeld nicht mehr ins Gewicht fallend. Es reicht deshalb auch schon aus, wenn in diesem Falle nur die oberen Teile des Heizers keinen Beitrag zum Streufeld liefern. Dadurch, daß vom Heizer deshalb nur die oberen Windungen bifilar, die unleren jedoch einfach gewikkelt werden, wird die elektrische Spannung der Windungen gegeneinander ebenso wie das magnetische Streufeld auf ein zulässiges Maß herabgedrückt.

Deshalb wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Anteil der bifilaren Teil-Heizwendel gerade so klein gewählt, daß der vom übrigen (anderen) Teil verursachte magnetische Störfeldeinfluß bei einem Heizbetrieb mit Wechselstrom dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt noch gerade zulässig ist.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des in der Zeichnung rein .schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

In der Figur ist von der beschriebenen Metallkapillarkathode mit 1 der eigentliche, etwa topfförmige Kathodenträger aus Molybdän bezeichnet, in dessen

Os flanschartig verstärktem oberen Ende 4 der Vorratsbehälter 9 zentral derart eingesetzt und mit diesem dicht verlötet ist, daß er mit einer geringen Kreisringfläche aufsitzt. An seinem oberen offenen Ende weist er radia-

le Einschnitte 11 auf, so daß auf den stehengebliebenen Randteilen 12 die poröse Emissionsstoffträgerscheibe 3 zusätzlich aufliegt, d. h., zentral unterstützt wird. Gehaltert wird die Emissionsstoffträgerscheibe 3 außen an einem weiteren auch noch zum Kathodenträger gehörenden Molybdän-Zylinder 8, mit dem sie insbesondere durch Elektronenstrahlschweißung dicht verbunden ist und der selber auch mit dem übrigen Teil des Kathodenträgers dicht verlötet ist. Eingeschlossen von diesen wird der Vorraum 5, in dem die gleichmäßige Verteilung der emissionsfördernden Substanz auf die Rückseite der Emissionsstoffträgerscheibe 3 erfolgt. Zwischen den koaxialen Zylindern vom Vorratsbehälter 9 und vom Kathodenträger 1 ist der mit einem Isolierüberzug versehene gewendelte Heizer derart eingekittet, daß seine beiden Teilwendeln 6 und 7, um ein über den Vorratsbehälter geschobenes hochwertiges Keramikrohr 10 gewickelt sind. An Stelle des Keramikrohres können aber auch mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Keramikstäbe vorgesehen werden. Von dem Heizer ist die obere Teilwendel 6 derart bifilar gewikkelt, daß sich an ihrem einen Ende eine Einfachwendel 7 anschließt, während ihr anderes Ende außerhalb der Einfachwendel 7 mit einem Isolierröhrchen 13 versehen, herausgeführt ist. Da der Heizer jedoch relativ weit in die Kathode hineinragt und die Kathode deshalb nicht besonders verlängert zu werden braucht, erfordert diese Ausführungsform trotzdem keinen höheren Aufwand an Heizleistung. Der Abstand von der obersten Windung des Heizers zum Kathodenkörper hin — dieser hat ein anderes Potential als diese obere Windung — kann beim Einkitten leicht etwa durch Zwischenlegen einer dünnen, nicht besonders dargestellten Keramikscheibe sichergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorratskathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der eine poröse, etwa 0,6 mm starke Emissionsstoffträgerscheibe aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram, einen größeren Durchmesser als 3 mm hat und von einem pilzförmigen Kathodenkörper getragen ist, in dessen zentraler Bohrung ein als Vorratsbehälter dienender einseitig verschlossener Hohl- oder Blechzylinder eingesteckt ist, dessen mit Einschnitten versehener oberer Rand als Auflage für die poröse Scheibe dient, nach Patent 1275 693, dadurch gekennzeichnet, daß der eingekittete Heizer aus einer Bifilarwendel (6) weniger Windungen besteht, die zum unteren Anschlußende hin in eine Einfach-Wendel (7) übergeht und zumindest zwischen ihr und dem Vorratsbehälter zum Distanzieren ein Keramikzylinder (10) oder eine Anzahl am Umfang gleichmäßig verteilter Keramikstäbe eingefügt ist.

2. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der bifilaren Teii-Heizwendel (6) gerade so klein gewählt ist, daß der vom übrigen anderen Teil verursachte magnetische Störfeldeinfluß bei einem Heizbetrieb mit Wechselstrom im jeweiligen Anwendungsfall gerade noch zulässig ist.