DE1963333A1 - Kathode mit punktfoermiger Emission und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Kathode mit punktfürmiger Emission und Verfahren

su deren Herstellung

Hie Erfindung betrifft eine Vorratskathode, insbesonuero UK-Kathode von zylindrischer Form, mit sehr kleiner von einem porösen Yv'olframkörper gebildeten stirnseatigen Emissionsfläche sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Derartige Kathoden haben besondere Bedeutung für Elektronenstrahl-Röhren, bei denen es auf einen sehr feinen Elektronenstrahl ankommt, z.B. Bildaufnahme, -wiedergabe- und Oszillographen-Röhren, aber auch für Elektronenmikroskope oder Röhren mit einer nach Art einer Matrix angeordneten Vielzahl von Kleinstkathoden.

Erhebliche Schwierigkeiten bereitet es, bei derartigen Kathoden mit punktlörmiger Emission für eine genügend ergiebige und genügend lange aktiv wirkende Schicht zu sorgen. Hinzu kommt noch die Schwierigkeit, die im Betrieb erforderliche Wärme an die kleine Emissionsfläche heranzubringen, ohne daß die unmittelbare Umgebung, insbesondere im Hinblick auf den meist erforderlichen Stouerinoohanismus, übermäßig erwärmt wird. In der

überwiog(;nd(.jn Anzahl von Fällen werden derartige Kathoden meist al:; άrahtf^rmigo direkt geheizte Kathoden ausgeführt, . - Ein'-· direkU; Heizung ist ,jedoch aus bekannten Gründen sc-nr häufig nicht anwendbar.

if" licj/';!, deshalb die Aufgabe zugrunde, eine xH'-i i ι f;k !, ιγ:ΐΐ';i ζ',·.· Kathode ni.it einem Ilaehli of orungs- UKif.lr.iii i;;inii:: zu :;';huH'en, um dio auf gcze Lg Lon Sohwior:igl:o i L'.'ii und Ilacli Lo i. I ο zu vermeiden.

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Erreicht wird dies bei einer Vorratskathode, insbesondere LIK-Kathöde von zylindrischer Form, mit sehr kleiner von einem porösen Y/olframkörper gebildeten- stirnseitigen Emissionsfläche nach der Erfindung dadurch, daß als poröser V'olframkörper nach Docht-Art eine Anzahl sehr dünner, gegebenenfalls miteinander verdrillter, Wolframdrähte, von z.B. 6/um Durchmesser, innerhalb einer" zylindrischen Ummantelung (Hülse) zusammengehalten und mit dieser Ummantelung zusammen dicht und zentrisch in ein den Vorrat direkt oder unter Zwischenfügung einer porösen Wolframscheibe oder eines VSTolfram-Drahtbausclies abdeckendes Verbundteil eingesetzt und befestigt sind. Es kann selbstverständlich auch der Docht selbst mit einem passenden Vorrat "imprägniert" sein.

Bei der Anordnung einer derartigen Kathode in einem Strahl-Erzeugungs-System ist meist eine zusätzliche besondere Strahlform-Elektrode oder eine entsprechende Atisbildimg einer bereits vorhandenen Elektrode vorzusehen. Dies kann mit besonderem Vorteil bei der beschriebenen Kathode dadurch geschehen, daß auf das 'Verbundteil mit möglichst geringem Wärmekontakt ein besonderes Strahlformteil, -insbesondere aus Kohle, aufgesetzt wird.-

Auf der anderen Seite gibt es aber auch Elektronen-Röhren mit mehr oder weniger ausgesprochenem Elektronen-_ ntrahl-Betrieb, bei denen eine Vielzahl sehr kleiner Kathoden, d.h. Kathoden kleinster Emissionsflächen, voneinander getrennt, etwa in einer Matrix angeordnet werden, von denen wohl die Heizung gemeinsam aber die Potential-Steuerung getrennt erfolgen muß. Eine solche Anordnung einer Matrix von Kleinstkathoden erfolgt mil, besonderem Vor boil dadurch, daß von einer gemeinsamen Isolierplatte, aus z.U. AIpOv,. ausgegangen wird, in die eine entsprechende Anzahl, von Löchern eingebrach t sind, in die* wiederum die Verbund loilo der einzelnen Kathoden unter Einfügung von Kcu'amikröhrchuii οingeso Lzt und befestigt; iKCiid .und daß

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zwischen den hinten über die Platte hinausragenden .Keramikröhrchen Heisdrähte eingesetzt und die Hohlräume über die Heizdrähte Iiinaus mit Heizer-Einkitt-Masse, aus z.B. Al₂O^, ausgefüllt werden.

Pur die Herstellung derartiger Kathoden ist eine eigene Technologie und Technik erforderlich. Sie erfolgt dadurch, daß ein Bündel eng gepackter dünner Wolframdrähte bis zu einem Durchmesser von einigen 10 /um in einer Vorrichtung verdrillt, mit einer Molybdän-Suspension bis zu einem Durchmesse-r von ca. 100 bis 200/um bedeckt (besprüht) und zusammengesintert werden und daß dann davon Drahtstrang-Abschnitte in zylindrische Verbundteile, z.B. durch Einpressen oder Einlöten, dicht eingesetzt werden.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der in der Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden.

Während Fig. 1 den Querschnitt einer Einzelkathode wiedergibt, ist in Fig. 2 ein Querschnitt aus einem Ausschnitt einer in einer Matrix angeordneten Vielzahl von Kleinstkathoden dargestellt.

In Fig. t ist eine als MK-Kathode ausgebildete zylindrische Einzelk&thode dargestellt, bei der ein nach Docht-Art ausgebildeter Drahtstrang-Abschnitt T mit seiner vordersten Spitze als Emissionsfläche mittels einer Ummantelung 2 in einem Yerbundteil 3 gehaltert ist. Der erweiterte rückwärtige Teil 4 des Verbundteils 3 stellt den eigentlichen Yoo^ratsraum mit der Vorratssubstanz 5 dar. Jedoch ist zxilsahen dem Ende des Drahtstranges und der. Vorratssubstanz innerhalb des Vorratsbehälters noch eine seitlich dicht abschließende poröse Wolframscheibe 6 oder an deren Stelle ein Woliräm-Drahtbausch derart eingefügt, daß durch diese eine Dosierung der emissionsfördernden Substanzy nämlich Barium, erfolgen kann. Abgeschlossen ist der,

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• . evtl. auch als Tragzylinder oder zur Befestigung eines solchen Tragfolienzylinders 14 ausgebildet'^' Vorratsbehälter durch den Boden eines umgekehrt eingestülpten topfförmigen Zylinders 7, in dem der Heizer-8, gegebenenfalls mit Heizer-Einkitt-Masse 10 festgelegt, untergebracht ist. Selbstverständlich kann der Heizer auch bei Platzmangel oder im Bedarfsfalle aus anderen Gründen außen am Mantel des Vorratsbehälter angeordnet werden. Pur den Fall, daß eine besondere Strahlform-Elektrode erforderlich ist, wird diese z.B. mit Gewinde auf dem Verbundteil 3 derart befestigt, daß diese von der Ummantelung des Kathodendochts 2 bzw. von dem betreffenden P Bereich des Verbundteils genügend distanziert bleibt.

Ein derartiges Strahlformteil wird mit. besonderem Vorteil aus Kohle wegen ihrer günstigen röhrentechnischen Eigenschaften hergestellt.

In Fig. 2'ist ein Ausschnitt aus einer Anordnung mehrerer Sinzelkathoden nach Docht-Art in einer Matrix angeordnet wiedergegeben. Analoge Teile in bezug auf die Fig. 1 sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. In einer Isolierplatte 11, aus z.B. AIpO₇, sind entsprechend der Matrixstruktur eine Vielzahl von Kreislöchern 12 vorgesehen, in die jeweils eine im wesentlichen aus einem * Drahtstrang 1 mit Vorratsbehälter 4 und Vorrat 5 bestehende Kathode mit ihrem Verbundteil 3 derart eingesetzt ist, daß das VerbundMl mit einer Ansatzringfläche auf der einen Seite der Isolierplatte anliegt, während über den über die Isolierplatte hinausragenden dünnwandigen auslaufenden Teil des eigentlichen Kathodenkörpers ein Isolierröhrchen 13 geschoben ist, über dessen freies Ende außerdem der dünne Rand des Kathodenkörpers umgebogen (gebördelt) wird, so daß dadurch eine feste Einheit entsteht. In die verbleibenden Zwischenräume zwischen den Isolierröhrchen werden Heizdrähte 8, die bereits isoliert sein können, gelegt und dann diese Zwischenräume zusätzlich mit einer Heizer-Einkitt-Masse 10 ausge-

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füllt. Nach Einbringen der Vorräte 5, die auch in der Form erfolgen kann, daß die Drähte damit imprägniert werden, und Verschließen der Kathoden mit den Beckein ist ein heizbares Agregat entstanden, bei dem die einzelnen Kathoden auf sehr engem Abstand sitzen und bei dem ohne die Gefahr von Lecks'trömen befürchten zu müssen, alle Kathoden gemeinsam heizbar, aber mit verschiedenen Spannungen beaufschlagt v/erden können.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (4)

1. Patentansprüe Ji,.,e

   Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode von zylindrischer I'orm, mit sehr kleiner von einem porösen Wolframkörper . gebildeten stirnseitigen Smissionsfläclie, dadurch gekennzeichnet ,daß als poröser ¥/olframkörper (1) nach Docht-Art eine Anzahl sehr dünner, gegebenenfalls miteinander verdrillter, Wolframdrähte, von z.B. 6 /um,Durchmesser, innerhalb einer zylindrischen Ummantelung (2) (Hülse) zusammengehalten und mit dieser Ummantelung (2) zusammen dicht und zentrisch in ein den Vorrat (5) direkt oder unter Zwischenfügung einer porösen Volframscheibe (6) oder eines Wolfram-Drahtbausches abdeckendes Verbundteil (3) eingesetzt und befestigt sind.
2. 2. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet ,daß auf das Verbundteil (3) mit möglichst geringem Wärmekontakt ein besonderes Strahlformteil (9)₅ insbesondere aus Kohle, aufgesetzt ist.
3. 3. In einer Matrix angeordnete Vielzahl von Vorratskathoden, insbesondere MK-Kathoden, nach Art von Docht-Kathoden nach Anspruch 1 und 2, die unabhängig steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet ,daß eine gemeinsame Isolierplatte (11), aus z.B, AIpO-, eine entsprechend angeordnete Anzahl von Löchern (12) aufvreist, in die die Verbundteile (3) der einzelnen Kathoden unter Einfügung von Keramikröhrchen (13) eingesetzt und befestigt sind und daß zv/ischen den hinten über die Platte hinausragenden Keramikröhrchen (13) Heizdrähte (8) eingesetzt und die Hohlräume über die Heizdrähte hinaus mit Heizer-Einkitt-Masse (10), aus z.B. Al-Ö^s ausgefüllt sind.

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4. 4. Verfahren zur Herstellung einer MK-Kathode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» d a d u r c h g e k e η. η ζ e i c h η e t ,daß ein Bündel eng gepackter dünner Yifolframdrähte Ms zu einem Durchmesser von einigen 10 /um in einer Vorrichtung verdrillt, mit einer Molybdän-Suspension bis zu einem Durchmesser von ca. 100 bis 200yum bedeckt und zusammengesintert werden und daß dann Drahtstrang-Abschnitte in zylindrische Verbundteile (3), z.B. durch Einpressen oder Einlöten, dicht eingesetzt werden..

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