DE1816807C - Vorratskathode - Google Patents

Description

angeordnet ist.

Eine solche Vorratskathode wurde bereits vorge-

20 schlagen (deutsche Offenlegungsschrift 1564 622);

wie allgemein bei solchen Vorratskathoden üblich.

ist sie im Betrieb innerhalb eines metallischen Ge-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrats- häuses angeordnet. Die Umfangsfläche der Kathode, kathode. die nicht mit einer Trägereinrichtung versehen ist.

Bisherige Kathoden für hohe Ausgangsleistungen ^s ist direkt oder über ein Distanzelement mit dem Gebestanden ausschließlich aus einer Bauart, die inner- häuse verbunden. Während des Betriebs wird deren halb eines Bereiches ■ in 950 bis 1050 C betrieben l'mfangsfläche und damit das metallische Gehäuse wurde. Solche Kathoden lassen sich zwar mit den auf eine höhere Temperatur erwärmt, was dazu unterschiedlichsten Modifikationen herstellen, in führt, daß durch das Metall Gas erzeugt wird, das ihrer, wesentlichen Eigenschaften unk scheiden sie 3o wiederum die Charakteristiken der Kathode beeinsich jedoch nicht merklich. Somit genügt es, die trächtitit. Hierunter wiederum leidet der oben disku-Beschreibung an Hand einer typischen Kathode vor- tierte Wärmewirkungsgrad. Bei der vorgeschlagenen zunehmen. Das hohle Innere eines zylindrischen, Vorratskathode ist zwar ein Strahlungsschutzblech aus Metallen, beispielsweise Molybdän, bestehenden vorgesehen, dieses ist innerhalb der Vorratskathode Mantels wird in zwei, nämlich obere und untere un- 35 aber darum angeordnet, um Wärmeabstrahlung nach abhängige Abteilungen durch eine Trennwand vom der Seite eines Gitters zu verhindern. Das Blech gleichen Material wie der Mantel getrennt. Die steht an seinem offenen Ende mit dem Zylinder in untere Abteilung ist mit einem Isoliermaterial ge- Kontakt, wobei der Flanschteil des Bleches in Einstopft worden, welches im wesentlichen z. B. aus grifi mit der Innenseitenwandung des Zylinders sich Aluminiumoxydpulvern (feuerfeste Tonerde) besteht. 4o befindet.

In diesem gepackten oder gestopften Material ist Die Anordnung trägt somit überhaupt nicht zur

eine Heizquelle eingebettet, die aus feuerfestem Verbesserung des Wärmewirkungsgrades bei.
Metall oder aus Metall mit hohem Schmebpunkt Dessen beachtliche Verbesserung wird dagegen

besteht. Zwei Klemmen werden von der Heizquelle erfindungsgemäß in überraschender Weise durch zur Außenseite des Mantels unter Bildung eines 45 einen im Abstand von der Außenfläche der Innen-Heizdementes geführt. In der oberen Abteilung umfangswandung der ringförmigen Kammer zentral wird dagegen ein elektronenabgebendes Material, angeordneten, metallischen Hohlzylinder erreicht, bestehend aus porösem Metall, wie Wolfram, unter- der von der Innenumfangswandung der Kammer gebracht, eine aus Aluminiumoxyd und Oxyden der umgeben ist und über das Niveau des Bodens der Erdalkalimetalle hergestellte Feststofflösung wird in 5° Kammer hinausreicht.

die Poren imprägniert. So wird die Elektronenquelle Der Heizer ist elektrisch gegen die Außenwan-

aufgebaut. dung isoliert; eine Vielzahl von Anschlußklemmen

Bei einer Vorratskathode der genannten Art wird können nach außen geführt sein. Da das metallische die durch elektrischen Strom erzeugte Wärme zum Gehäuse an sich bei niedrigerer Temperatur wähelektronenabgebenden Material der oberen Abtei- 55 rend des Betriebs verbleibt, wird keinerlei Gas lung durch die Schicht der elektrischen Isolier- und erzeugt. Da andererseits die Vorratskathode mit Trennwand geleitet. Diese Wärme sorgt dafür, daß einem zentralen Element, nämlich dem Hohlzylin-Elektronen vom elektronenabgebenden Material frei- der, versehen ist, wird der Wirkungsgrad verglichen gesetzt werden. In diesem Fall wird die Wärme aus mit dem einer Kathode .ohne ein solches zentrales der Heizquelle nicht nur an die Trennwand, son- ^6o Element gesteigert. Erfindungsgemäß liegt also der dem auch an die Umfangswand des Mantels in Hohlzylinder der gesamten Innenumfangswandung erheblichen Anteilen durch die Isolierschicht über- der ringförmigen Kammer zentral gegenüber,
tragen, wodurch diese verlorengeht, ohne zur Emis- Der Hohlzylinder ermöglicht nicht nur die Version der Elektronen beizutragen. Die Wärme von wendung als Verbindungseinrichtung zur Befestigung der Heizquelle wird nämlich nicht voll zum Emittie- ⁶5 einer Kathode an einem metallischen Gehäuse, sonren der Elektronen ausgenutzt und vermindert die dem dient auch der Verbesserung des Wärmewireffektive Wärmeabgabe der Heizquelle. Wie oben kungsgrades, da über ihn die Wärme nach allen Seierwähnt, der Zylindermantel wird durch die Quelle ten abgegeben wird. Da der Hohlzylinder aber unter

vorbestimmtem \hstand zur innenumfa-.-igswandung der ringförmigen Kammer angeordnet ist, wird die Wärme auch auf den zentralen Hohlzylinder übertragen, der sie zurück auf die Zylinderfläche strahlt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindun« sollen nun an Hand der Zeichnungen näher crläuteri werden, in denen die

Fig. 1 bis 3 eine Vorratskathode nach einer ersten Ausführungstorm der Erfindung zeilen, wobei

Fig. 1 ein·" perspektivische Darstellung der Kathode,

Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Fia. ! und

Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2 ist; '5

Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Vorratskathode nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung

Nach den F i g. 1 bis 3 ist eine ringförmige Kammer 10 aus Metall, beispielsweise aus Wolfram. Molybdän. Niob, vorgesehen, die oben otleii i^t D:.- "■> Kammer ist mit einem elektrisch isolierenden \Ialcr:;;lll gefüllt, das beispielsweise aus AluminiuniowdpuKcr besteht. In dieses Puher ist ein Heizer 12 eingebettet.

Die Heizeinrichtung 12 ist eine Spule aus gewohn-I.J-.en feuerfesten Nielallen oder Metallen hohen Schmelzpunktes, /. B. Wolfram und ni.nmt ihre Ringform als Ganzes an. so daß sie als Ganzes in die !!Unförmige Hohlkammer hineinpaßt. Die Spule 12 und die Innenumfangswandung tier hohlen Kammer d.* zylindrischen Elementes 10 sind elektrisch nebeneinander durch das F-'üümaierial II isoliert. Obwohl dies nicht immer notwendig ist. ist die Spule 12 mit Aluminiumoxyd überzogen. Beide Enden der Spule 12 sind nach außen dtiicli kleine Locher geführt, die in der Bodenwandung des ringförmigen /\!indrischen Elementes 10 gebohrt sind. Die Bodenv.indung des zylindrischen Elementes 10 und die Spulenenden sind elektrisch gegeneinander durch Aluminiumoxydisolatoren 13 isoliert, die an die genannten kleinen Bohrungen gelötet sind.

Die öffnung des ringförmigen zylindrischen Elementes 10 ist durch eine Ringplatte 14 aus Metall, beispielsweise Molybdän, abgedeckt, das zylindrische Element 10 bildet zusammen mit der Ringplatte 14 einen Mantel. Die zentrale öffnung der Ringplatte 14 besitzt einen größeren Durchmesser als die ringförmige Innenumfangswand des zylindrischen Elementes 10. Die Ringplatte 14 kann aus dem gleichen Materia! wie das zylindrische ringförmige Element 10 oder aus einem unterschiedlichen Material bestehen. Die Verbindung der Ringplatte 14 und des zylindrischen Elementes kann nach verschiedenen bekannten Verfahren vorgenommen werden; nach der hier beschriebenen Ausführungsform wird das Lichtbogenschweißen unter Helium angewendet. Auf der Ringplatte 14 'erhebt sich nach oben eine zylindrische Wandung 15, die von der Oberfläche der Platte 14 ausgeht und koaxial und einstückig mit dieser ausgebildet ist. Diese zylindrische Wandung besitzt einen größeren Durchmesser als die Innenumfangswandung des zylindrischen Elementes 10. Auf dem Umfangsteil der Kopffläche der wulstförmigen Platte 14, die durch die stehende zylindrische Wandung 15 gebildet wird, ist eineElektronenquelle 16 angeordnet. Die Quelle bzw. der Emitter bestehen aus porösem Material, beispielsweise Wolfram, in dessen Poren eine Mischung gefüllt wird, die hauptsächlich aus Aluminiumoxyd und Erdalkalimetalloxyden, beispielsweise aus einer Mischung von Bariurnoxyd (5BaO), Aluminiumoxyd (3A1..O.,) und Kalziumoxyd (2CaO) besteht. Die Emitterfiillung wird auf etwa 1600 bis 1700" C im Falle der vorgenannten Mischung erwärmt. Dieses Verfahren zum Herstellen einer elektronenabgebenden Schicht macht es möglich, daß diese Mischung eine große Anzahl kleiner Poren in der porösen Metallscheibe durchdringt, welche auf der Ringplatte 14 angeordnet ist. Die in der Kathode verwendete Emissionsschicht 16 ist nicht auf das genannte Material beschränkt, sie kann vielmehr aus vielerlei anderen Materialien bestehen, die bei Erwärmung Elektronen emittieren. Es ist auch möglich, die Mischungen dieser Materialien und Pulver aus Wolfram \orzuverdichten und sie auf der Ringplatte 14 bei anschließender E ärmung abzuscheiden.

An dem Rand des zentralen offenen Abschnittes der wulstförmigen Platte 14 ist beispielsweise durch Lichtbogenschweißen der obere Rand des zylindrischen Elementes 17 aus Metall befestigt, welches von der Unterseite der wulstförmigen Platte 14, numlich von der Seite des vorgenannten ringförmigen Zylinderelementes 10 eingeführt ist. Der untere Teil des Elementes 17 steht über das Niveau des Bodens des Elementes 10 \or. Die Abmessungen des zentralen zylindrischen Elementes 17 und des ringförmigen zylindrischen Elementes 10 sind so festgelegt, daß die Außenumfangswandung der ersteren und die Innenumfangswandung der letzteren unter \orbestimmtem Abstand gehalten werden.

Bei einer Vorratskathode der genannten Anordnung wird die Wärme von den Heizehrichungen durch die wulstförmige Platte auf die hierauf angeordnete Schicht aus elektronenemittierendem Material ünertragen. Es wird die Wärme von der Spule auf das ringförmige, die Spule aufnehmende Zylinderelement übertragen, wo die Wärme nach außen nach allen Seiten abgegeben wird. D". das zentrale Zylinderelement aber unter vorbestimmtem Abstand zur Innenumfangswandung des ringförmigen Zylinderelementes angeordnet ist, wird die Wärme auch auf das zentrale zylindrische Element übertragen, das die Wärme zurück auf das ringförmige zylindrische Element abstrahlt, um Wärmeverluste zu vermindern. Hierdurch wird im wesentlichen die Leistung rcrmindert, die erforderlich ist, um die Kathode auf der gewünschten Temperatur zu halten. Wenn beispielsweije eine bekannte Vorrichtung 200 Watt verbraucht, so liegt der entsprechende Verbrauch der Kathode nach der Erfindung bei nur 110 Watt. Da darüber hinaus die von der Kathode nach außen abgegebenen Wärmemengen vermindert werden können, werden eng neben der Kathode angeordnete Teile gegen die Einwirkung übermäßiger Wärme geschützt, wodurch verhindert wird, daß schädliche Gase hiervon entwickelt werden.

Eine weitere Ausiührungsform der Erfindung soll nun an Hand von F i g. 4 weiter beschrieben werden. Da die Kathode nach dieser Ausführungsform im wesentlichen von der gleichen Anordnung wie die nach der vorhergehenden Ausführungsform ist, werden die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die diesbezügliche Beschreibung wird fortgelassen.

Das den Außenumfangsteil des Mantels bildende

ringförmige zylindrische Element 10 und die wulstförmige Platte 14 werden in einem Stück hergestellt. Das ringförmige zylindrische Element 10 ist nach unten hin offen, in das eine Heizeinrichtung 12 und ein elektrisch isolierendes Material 11 von unten eingeführt werden. Der offene Boden wird durch einen Deckel 18 verschlossen und die Heizeinrichtung 12 durch einen Aluminiumoxydisolator 13 nach außen geführt. Die Bezugszeichen 16 und 17 stellen jeweils eine Schicht der Elektronenquelle und ein zentrales zylindrisches Element dar.

Nach dieser Ausführungsform sind das ringförmige zylindrische Element sowie die wulstförmige Platte als einstückiger Körper ausgebildet. Man erhält selbstverständlich den gleichen Effekt wie bei der vorhergehenden Ausführungsform.

Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der Mantelform nicht auf einen runden ringförmigen Zylinder beschränkt, sie kann vielmehr jede andere Form, beispielsweise die eines quadratischen ringförmigen Körpers, annehmen. Auch kann das zentrale zylindrische Element zusätzlich zum runden Zylinder in einen viereckigen oder quadratischen ίο bzw. hexagonalen Zylinder angeordnet sein. Auch ist es nicht immer notwendig, das zentrale zylindrische Element koaxial oder parallel zur Innenumfangswandung des ringförmigen Zylinderelementes auszubilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

erwärmt und, wenn andere Teile in der Nähe des

, Mantels angeordnet sind, werden auch diese erwärmt

Patentanspruch: _{und entwic}k_{eIn uner}\vünschte Gase, die einen nach

teiligen Einfluß auf die Vorrichtung, in die die

Vorratskathode, bei der der Heizer in einer 5 Kathode eingebaut ist, haben. Wird somit diese Art ringförmigen ..ammer untergebracht ist, auf von Kathode in einer Mikrowellenröhre, beispielsderen Oberseite oder Kopfwandung die Elektro- weise einer Klystronröhre oder Wanderfeldröhre, nen emittierende Schicht angeordnet ist, ge- verwendet, so werden in starkem Maße die Eigenkennzeichnet durch einen im Abstand schäften dieser Röhren verschlechtert,
von der Außenfläche der Innenumfangswandung io Es soll nun eine Vorratskathode geschaffen werder ringförmigen Kammer zentral angeordneten, den, bei der die Wärme aus der Wärmequelle in metallischen Hohlzylinder (17), der von der besserer Weise zur Emission von Elektronen aus-Innenumfangswandung der Kammer umgeben genutzt wird

ist und über das Niveau des Bodens der Kammer Hierzu wird ausgegangen von einer Vorrats-

hinauareicht. 15 kathode, bei der der Heizer in einer ringförmigen

Kammer untergebracht ist. auf deren Oberseite oder Kopfwandung die elektronenemittierende Schicht