DE1950691U - Pumpanordnung mit hilfskathode fuer elektrische entladungsgefaesse. - Google Patents

Description

P.A. it it 7 891*25.8.66

Purapanordnung mit Hilfskathode für elektrische Ent ladungsgefaße

Die "betrifft eine Pumpanordnung mit einer Hilf ska thode für elektrische Intladungsgefäße, insToesondere leistungsröhren.

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Sn/Scha

Siemens & Halske ' München 2, 3 0.6.65 Aktiengesellschaft . Wittelo"bacherplatz

" ^PA 6.5/2482

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In Röhren für höhere Leistungen, insbesondere in Wanderfeldröhren, wird es immer mehr von entscheidender Wichtigkeit sein, eine Pumpanordnung innerhalb der "betreffenden Röhre zu schaffen, die im Verlauf der Lebensdauer freiwerdende Gasmengen binden kann und somit ständig für gutes .Vakuum sorgt.

Es sind heute eine Reihe solcher Anordnungen bekannt, die meist unter dein Sammelbegriff Ionengetterpumpen fallen. Diese bekannten Pumpen erfordern zum Teil einen erheblichen Leistungsauf Avand, nehmen außerdem einen erheblichen Raum ein, weil ihr einwandfreies Funktionieren weitgehend von der Größe der Oberfläche der betref- · fenden-Elektroden abhängt, und benötigen zum Seil außerdem noch ein zusätzliches Magnetfeld. Darüber hinaus binden diese Pumpen einige Gase weniger gut, so daß sehr häufig gerade die besonders störenden und in den Röhren häufig vorkommenden Gase, wie z.B. Ar₅He.-., Sauerstoff, nicht ausreichend beseitigt werden.

Die der Anmeldung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Pumpanordnung zu schaffen, die durch einen konzentrischen Systemaufbau für den Einbau als zusätzliche Einrichtung in ein entsprechendes elektrisches Entladungsgefäß, insbesondere Leistungsröhren für Höchstfrequenzen, geeignet ist und die die vorher erwähnten Nachteile weitgehendst vermeidet. ■ . '

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Erreicht wird dies bei einer in ersten Absatz beschriebenen Pumpanordnung nach der dadurch, daß für eine Hilfsentladung großer Entladungsstärke die Hilfskathode aus einer mittelbar geheizten Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, besteht und eine oder mehrere zugeordnete für einen erheblichen Blektronenaufprall besonders ausgebildete Arbeitsolektroden, insbesondere nach Art einer Anode, vorgesehen sind, die an ihrer Oberfläche ganz oder teilweise Getterstoff, wie Zirkon, Titan oder dergleichen, überzogen sind und/oder wesentlich aus diesen bestehen.

Per liegt die Erkenntnis zugrunde,- daß Elek troden aus hochschmelzendeiii Metall mit einem Zirkonüberzug ausgezeichnet gettern, wenn diese auf eine ge nügend hohe Temperatur gebracht werden, damit eine entsprechende chemische Reaktion zwischen dem Zirkon und den zu getternden Gasen, die dann in das Zirkonvolumen eingebaut werden, ausreichend intensiv verläuft. Dazu ist es vorteilhaft, wenn von mehreren Arbeitselektroden einzelne^ im, Betrieb unterschiedliche Temperatur annehmen, oder bei nur einer Arbeitselektrode der Querschnitt der betreffenden meist scheiben förmigen Elektrode derart unterschiedlich dick bemessen ist, z.B. zum Rand hin dünner ist, daß auch an. ein und derselben Elektrode beim Elektronenaufprall

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für die einzelnen zu getternden Gase unterschiedliche Temperaturen auftreten. So ist z.B. für die Bindung von Wasserstoff eine Temperatur von etwa 300° optimal. Mit Eücksicht darauf, daß sich Schichten erhöhter Temperatur mit 'ausreichender Oberflächengröße meist gar nicht oder nur sehr schwer in Hochfreq.uenzrohren, wie Wanderfeldröhren, innerhalb des "betreffenden Entladungssystems anbringen lassen, ist die Pumpe als ein zusätzlich einzubauendes Hilfsentladungssystem ausgebildet. Es hat zu diesem Zweck einen konzentrierten Aufbau, so daß es sich leicht zusätzlich in einem Entladungsgefäß anbringen läßt. Seine gute Pumpwirkung beruht auf den hervorragenden Eigenschaften der dafür verwendeten Vorratskathode (Nachlieferungskathode), insbesondere MK-Kathode, Diese gewährt nämlich eine zuverlässig lange Lebensdauer und ist außerdem so hoch strombelastbar, daß bereits mit nur kleinem Aufwand an Heizleistung und Zugspannung dieerforderlichen großflächigen Elektroden zum Glühen gebracht werden können und daß a^^ßerdem durch die relativ große Stromdichte für eine ausreichende Ionisierung der Restgase gesorgt wird, derart, daß ihre Bindung als Ion an das betreffende Getter beschleunigt wird. Dabei kann die Entladung mit besonderem Vorteil im Gebiet der Sättigung erfolgen. . - '

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Nähere Einzelheiten der sollen anhand der in den Zeichnungen rein schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläutert werden. Teile, die nicht

unbedingt zum Verständnis der' beitragen,

sind dabei fortgelassen oder unbezeichnet geblieben.

In Figur 1 ist die einfachste Ausführungsform der beschriebenen rumpanordnung dargestellt. Hierin ist einer MK-Kathode 1 von zylindrischer Forin und mit stirnseitiger Emissionsfläche als.Arbeitselektrode eine Molybdänscheibe 2 gegenübergestellt, wobei die Molybdänscheibe entweder nur außen oder innen oder auch beidseitig rait einem Zirkonüberzug nach bekannten Verfahren versehen ist.-Wird zwischen diesen beiden Elektroden eine Spännung aufrecht erhalten, dann kommt durch den dabei stattfindenden Elektronenaufprall der sich ausbildenden Entladung dieM-Molybdänscheibe derart'zum Glühen, daß sie in der Mitte eine höchste. Temperatur annimmt, die dann nach außen hin allmählich abnimmt. Diese Verteilung kann einmal durch die- Wahl der betreffenden Zugspannung, aber auch durch Variation des Querschnitts der Molybdänscheibe so eingestellt v/erden, daß für die^Ge-t-te-rung bestimmter Gase die/jeweils optimale Temperatur auftritt.

In der Figur 2 ist diese Anordnung dahingehend erweitert, daß vor der Kathode außerdem noch eine Hilf selektro-

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de 3 in Form einer Aperturblende vorgesehen ist, d.h. eine Elektrode mit einem loch in der Mitte, das kleiner als der Durchmesser der Kathode ist. Die übliche andere Arbeitselektrode ist hinter dieser Hilfselektrode angebracht und beide Elektroden werden jedoch auf ein unterschiedlich hohes positives Potential in Bezug auf die Kathode gelegt. Dabei nimmt die blendenförmige erste Arbeitselektrode bereits einen Teil des Entladungsstromes auf und kommt somit durch Elektronenaufprall zum Glühen. Der durch das Blendenloch hindurchgehende Stromanteil trifft auf die eigentliche Hauptarbeitselektrode auf und bringt auch diese je nach Stromanteil auf eine höhere oder niedrigere Ärbeitstemperatur. Die Potential- " differenz zwischen den beiden Arbeitcelektroden sorgt dafür, daß in dem zwischen diesen beiden Elektroden liegen-

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den Raum durch die erfolgende Elektronenentladung, insbesondere hoher Dichte, die anwesenden Restgase ionisiert werden und daß außerdem die dabei gebildeten Ionen auf die beiden z.B. zirkonisierten Elektronen hin beschleunigt und dort gebunden werden.

Bei dein in der Figur 3 dargestellten Äusführungsbeispiel ist die MK-Kathode 1 derart ausgebildet, daß ihre beiden Stirnflächen jeweils mit einer Emissionsstoff trägerscheibe 11 und 12 versehen sind, so daß sie nach beiden Seiten emittiert. Durch entsprechen-

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de Wahl der Abstände der zirkonisierten Arbeitselektroden 21 und 22 sowie durch entsprechend angelegte Potentiale v/erden auch bei diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Arbeitselektroden auf verschieden hohe Temperaturen durch Elektronenaufprall erwärmt," so daß eine hervorragende Getterwirkung für die einzelnen,unterschiedliche Gretterbedingungen erfordernden Restgase erreicht . wird. Die doppelseitig emittierende MK-Kathode kann.in vorteilhafter Weiterbildung'der"beschriebenen Pumpanordnung auch so verwendet werden, daß ihre eine Seite zur Strahlerzeugung für das eigentliche Röhrensystem und nur die andere emittierende Stirnfläche für den beschriebenen Pumpvorgang benutzt wird. ■ / ■

Die · beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Es ergeben sich vielmehr noch eine Reihe, von Ausführungsbeispiel-Möglichkeiten, die nicht im einzelnen aufgezeichnet sind. Insbesondere ist es in vorteilhafter. Weise möglich, die Elektrodenoberfläche, insbesondere .Kathodenoberfläche, konvex oder konkav auszubilden und dadurch den Ionisierungsraum und damit die Ionisrerungswirkung der Entladungsstrecke der Hilfsentladung zu vergrößern. Für manche. . Fälle von besonderen Röhrentypen kann es von Vorteil sein, wenn die der Emissionsfläche der Kathode gegenüber angeordnete Oberfläche der Arbeitselektrode

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nicht zirkonisiert ist. Selbstverständlich können anstelle des erwähnten Zirkons, das eine "bekannt hervorragende Getterwirkung hat, auch andere Gettersubstan-. zen wie z.B. 5Ditan mit Erfolg verwendet werden.

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IQ- ansprüche
3 Figuren

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Claims (1)

1. RA. kkl 891*25.8.68

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   - a ns ρ r ü c h e

   1. Pump an Ordnung mit einer Hilf skathode. für elektrische Entladungsgefäße, insbesondere leistungsröhren, dadurch, gekennzeichnet, daß für eine Hilfsentladung größerer Entladungsstärke die Hilfskathode aus einer

   ■ mittelbar geheizten Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, besteht und eine oder mehrere zugeordnete für einen erheblichen Elektronenaufprall besonders ausgebildete Arbeitselektroden, insbesondere nach Art einer Anode, vorgesehen sind, die an ihrer.Oberfläche ganz oder teilweise, mit Getterstoff, wie Zirkon, Titan oder dergleichen, überzogen und/oder . wesentlich aus diesen bestehen.

   2. Pumpanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode von zylindrischer Form ist und

   . eine oder beide Stirnflächen als Emissionsfläche ausgebildet sind.

   J. Pumpanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, däß-.4ie_Arbeitselektroden aus Blech hochs-chmelzenden Metalls, ,insbesondere aus Molybdän, bestehen, und vorzugsweise Kreisflächen und/oder entsprechende lochblenden darstellen.

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   4. Pumpanordnung nach einem oder mehreren.der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den mit Gettermetall überzogenen Arbeitselektroden die für den Elektronenaufprall vorgesehenen Teile der Oberfläche frei von Gettermaterial sind.

   5. Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung von zwei Arbeitselektroden jeweils eine einen geringeren Elektrodenabstand zur jeweiligen Emissionsfläche hat und als Lochblende ausgebildet ist.

   6. Pumpanprdnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Arbeitselektroden die Einzelelektroden sich auf verschiedenen Temperaturen im Betrieb befinden. ' ". .

   7. Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur einer Arbeitselektrode diese eine solche unterschiedliche Querschnittsdicke hat, daß sich beim Elektronenaufprall an ihr.eine Temperaturverteilung größeren Bereichs vorhanden ist.

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   8. Pumpanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hilfskathode das Heizelement parallel oder in Serie mit dem Heizer der Kathode des Hauptsystems geschaltet ist.

   9'^vjrerfahren zum Betrieb einer Pumpanordnung nach oder^mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselektrodeln") zur Kathode in solchemNl^stand angeordnj^und mit solchem positiven Potential iif^ezug^äuf die Kathode gelegt ist (sind), daß d^e^Ent^dung im Sättigungsgebiet erfolgt unjr^die Arbeitselek^sfeä^de auf eine für das betr^ifende Gettermetall der Aro^tselektrode^arusreichende Temperatur durch Elektronen»^- :all erwärmt wird (werden).

   nach einem oder mehreren, der

   den JtfrsjDrüche, dadurch gekennzeichnet, daiMTIe Blektrodenausbil*ujig und -anordnung vper^Sjstem derart gev/ählt ist, daß be!bvdenj«r^den Aufheizungsvorgang der Arbeits^keictroden^aiigelegten Potentialen die Elekt^K5n~en-Entladtingsstrecke "ifik^wesentlichen 'lonisierungsstrecke fungiert.

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   . Pumpanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ArToeitselektrode konkav, z.B. als zur Kathode hin einseitig offener Hohlzylinder ausgebildet ist.

   \%L. Pumpanordnung nach-Anspruch 11, dadurch gekennzeich-,

   net, daß der Getterstoff im Zentrum dec Zylinder-

   "bodens angeordnet ist. ' · "