DE2300630B2

DE2300630B2 - CATHODE ARRANGEMENT FOR A HIGH VOLTAGE VACUUM TUBE

Info

Publication number: DE2300630B2
Application number: DE19732300630
Authority: DE
Inventors: Diethard Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Peter
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1976-12-16
Also published as: US3911306A; JPS49104559A; GB1458027A; JPS5543585B2; FR2213583B1; CA1001205A; FR2213583A1; DE2300630A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenanordnung für eine Hochspannungsvakuumröhre nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Röhren dieser Art sind bekannt (GB-PS 12 72 498). Eine Abschirmhülse, die die Kante des Metallsockels vollständig verdeckt befindet sich auf dem gleichen Potential wie dieser und ist wulstförmig verrundet, so daß nur kleine Feldstärken entstehen können und Überschläge weitgehend unterbunden werden. Der Wulst beansprucht dabei verhältnismäßig viel Raum, so daß ein gedrängter Aufbau der Röntgenröhre nicht möglich ist. Wird hingegen eine Abschirmhülse mit kleinem Radius des wulstlörmigen Endes verwendet, können energiereiche Entladungen zwischen der Abschirmhülse und dem Isolator bzw. dem Metallkolben nicht wirksam unterbunden werden.The invention relates to a cathode assembly for a high voltage vacuum tube according to the Preamble to the main claim. Tubes of this type are known (GB-PS 12 72 498). A shielding sleeve, which completely covers the edge of the metal base is at the same potential as this and is rounded in the shape of a bead, so that only small field strengths can arise and flashovers are largely prevented will. The bead takes up a relatively large amount of space, so that a compact structure of the X-ray tube is not possible. If, however, a shielding sleeve with a small radius of the bead-like End used, high-energy discharges between the shielding sleeve and the insulator or the Metal pistons cannot be effectively prevented.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es weiterhin bekannt, das wulstförmige Ende der Abschirmhülse mit einem Isolationsmaterial zu überziehen. Da jedoch nur relativ dünne vakuumbeständige Überzüge (z. B. aus Glas) hergestellt werden können, besteht die Gefahr, daß der Glasüberzug aufgeladen wird und anschließend durchschlägt. Es entsteht dabei Glasstaub, der die Hochspannungsfestigkeit der Röntgenröhre beträchtlich herabsetzt.To avoid this disadvantage, it is also known to use the bead-shaped end of the shielding sleeve to be covered with an insulating material. However, since only relatively thin vacuum-resistant coatings (e.g. from Glass) can be produced, there is a risk that the glass coating will be charged and then hits through. This creates glass dust, which considerably increases the high voltage resistance of the X-ray tube degrades.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochspannungsvakuumröhre der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Hochspannungsfestigkeit verbessert wird, ohne daß durch die dafür erforderlichen Maßnahmen eine wesentlich voluminösere Bauweise erforderlich wird.The object of the invention is to design a high-voltage vacuum tube of the type mentioned at the outset in such a way that that the high voltage strength is improved without the necessary measures a much more voluminous construction is required.

Erfindungsgemäß wird diese Ausgabe durch die im Kennzeichen des Hauptr.nspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this issue is made possible by the measures specified in the identifier of the main claim solved.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß es aus der GB-PS 10 24 826 an sich bekannt ist, bei einer Röntgenröhre mit einem Metallkolben und mit einem an einen Ende mit dem Metallkolben und am anderen Ende mit einem die Kathode tragenden Metallteil verbundenen Isolator eine Nut im Isolator vorzusehen, in die der Rand der Hülse hineinragt. Die Seitenwände der Nut verlaufen dabei aber senkrecht zur Hülse, und deshalb muß der untere Rand der Hülse umgebogen und in die Nut eineeführt werden. Dadurch entstehen scharfe Kanten, die unmittelbar dem Metallkolben gegenüberliegen. Im Betrieb ergeben sich an diesen Kanten hohe Feldstärken die zur Emission von Elektronen und - da diese nicht aufgefangen werden - zu Überschlägen oder Durchschlägen führen. Es treten also hier gerade d;e Probleme auf, deren Lösung der Erfinder sich zur Aufgabe gemacht hat.At this point it should be mentioned that it is known per se from GB-PS 10 24 826 for an X-ray tube with a metal piston and with one at one end with the metal piston and at the other end with one the cathode-bearing metal part connected to the insulator to provide a groove in the insulator into which the edge of the Sleeve protrudes. The side walls of the groove are perpendicular to the sleeve, and therefore the The lower edge of the sleeve can be bent over and inserted into the groove. This creates sharp edges, which are directly opposite the metal piston. During operation, there are high field strengths at these edges which lead to the emission of electrons and - since these are not captured - to flashovers or Lead to breakdowns. So here are just d; e Problems, the solution of which the inventor has made it his task.

Efne Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Nut innen metallisiert ist. Die Metallisierung von Ausnehmungen eines Isolators ist an sich aus der GB-PS 12 72 498 bekannt.A further development of the invention provides that the groove is metallized on the inside. The metallization of Recesses in an isolator are known from GB-PS 12 72 498.

Die Erfindung, die außer bei Röntgenröhren u. a. auch bei Neutronenröhren angewandt werden kann, wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestell- «en Ausführungsbeispiels näher erläutert, das den kathodenseitigen Teil einer Röntgenröhre für 15OkVThe invention, which in addition to X-ray tubes and others. can also be used with neutron tubes explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing, which the cathode-side part of an X-ray tube for 15OkV

darstellt. ,..,.. · ., „represents. , .., .. ·., "

Die Zeichnung zeigt einen zylinderformigen Metallkolben 1, der die Kathode 3 und einen kegelstumpfförmigen Isolator 2 umschließt. Die Anode, die in der Zeichnung oberhalb der Kathode liegen würde, und die Befestigung des Isolators 2 am Metallkolben sind nicht dargestellt.The drawing shows a cylindrical metal piston 1, the cathode 3 and a frustoconical Insulator 2 encloses. The anode, which would be above the cathode in the drawing, and the Fastening of the insulator 2 on the metal piston are not shown.

Der Kathodenaufbau wird von einem Metallsockel 31 getragen, der. wie der Schnitt San der Verbindungsstelle des Kathodenaufbaus und des Isolators 2 erkennen läßt, mit einem zylinderformigen Ansatz 21 am Keramikisolator 2 vakuumdicht verbunden ist. Der zylinderfönnige Ansatz 21 hat einen etwas geringeren Durchmesser als der restliche Teil des Keramikisolators 2.The cathode assembly is carried by a metal base 31, the. like the cut san of the junction the cathode structure and the insulator 2 can be seen, with a cylindrical extension 21 on the Ceramic insulator 2 is connected in a vacuum-tight manner. The cylindrical extension 21 has a slightly smaller one Diameter than the remaining part of the ceramic insulator 2.

Die vakuumdichte Verbindung des Metallsockels 31 mit dem zylinderformigen Ansatz 21 kann in an sich bekannter Weise durch Lötung erfolgen, wobei der Metallsockel 31 an dem vorher metallisierten Ansatz 21 angelötet wird. Wegen der verhältnismäßig geringen Zugfestigkeit der Lötverbindungen und weil der Ausdehnungskoeffizient des Metallsockels im allgemeinen größer ist als der des verwendeten Keramikmaterials, muß eine sogenannte Außenlötung durchgeführt werden, d.h. der Metallsockel wird außen auf den Ansatz 21 aufgelötet und umschließt diesen somit. Bei angelegter Hochspannung würden sich in der unteren, verhältnismäßig scharfen Kante des Metallsockels sehr hohe Feldstärken ergeben, die zu Entladungserscheinungen in der Röntgenröhre führen könnten. Um solche Entladungen zu vermeiden, ist eine zylinderfönnige Abschirmhülse 32 vorgesehen, die den Metallsockel 31 umschließt und sich über dessen untere Kante hinaus in eine an der Stirnfläche des kegelstumpfförmigen Kleramikisolators angebrachte ringförmig umlaufende Mut 22 von einigen Millimetern Tiefe und Breite erstreckt. Die Seitenwände der Nut verlaufen parallel zur Abschirmhülse; das untere Ende der Nut ist abgerundet.The vacuum-tight connection of the metal base 31 with the cylindrical projection 21 can in itself take place in a known manner by soldering, the metal base 31 on the previously metallized extension 21 is soldered on. Because of the relatively low tensile strength of the soldered connections and because of the The expansion coefficient of the metal base is generally greater than that of the ceramic material used, So-called external soldering must be carried out, i.e. the metal base is attached to the outside of the Approach 21 soldered on and thus encloses it. When high voltage is applied, the lower, relatively sharp edge of the metal base result in very high field strengths, which lead to discharge phenomena in the X-ray tube. In order to avoid such discharges, a cylinder head is required Shielding sleeve 32 is provided which surrounds the metal base 31 and extends beyond its lower edge in one attached to the end face of the frustoconical cleramic insulator in the shape of a ring Mut 22 extends a few millimeters deep and wide. The side walls of the groove are parallel to the shielding sleeve; the lower end of the groove is rounded.

Die Nut verhindert, daß die untere, ebenfalls \erhältnismäßig scharfe Kante der Abschirmhülse 32 Entladungen hervorruft. Zwar entstehen auch an dieser Kante verhältnismäßig hohe Feldstärken, die zunächst zu einer Elektronenemission führen, doch können die emittierten Elektronen nicht auf den Metallkolben bzw. den Außenmantel des Isolators gelangen. Vielmehr laden diese Elektronen die Seitenwände der Nut 22 auf, wobei sich ein Potential bildet, das die Feldstärke an der unteren Kante der Abschirmhülse 32 herabsetzt und eine weitere Elektronenemission unterbindet.The groove prevents the lower, also relatively sharp edge of the shielding sleeve 32 Causes discharges. It is true that relatively high field strengths also arise at this edge lead to electron emission, but the emitted electrons cannot reach the metal piston or reach the outer jacket of the insulator. Rather, these electrons charge the side walls of the groove 22, whereby a potential is formed which reduces the field strength at the lower edge of the shielding sleeve 32 and prevents further electron emission.

Um die anfängliche Elektronenemission ganz zuTo get the initial electron emission all the way

L/L /

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verhindern, kann zweckmäßigerweise die Innenfläche der Nut metallisiert und leitend mit dem Metallsockel 31 bzv.. der auf demselben Potential befindlichen Abschirmhülse 32 verbunden sein.
Anstelle einer glatten Oberfläche kann der Keramikisolator 2 zur Erhöhung der Kriechstrecken mit einer konzentrisch angeordneten Wellensirukuir versehen sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Wellenstruktur so auszubilden, daß die Nut in einer Verdickung angeo^rdnetist.prevent, the inner surface of the groove can expediently be metallized and conductively connected to the metal base 31 or the shielding sleeve 32, which is at the same potential.
Instead of a smooth surface, the ceramic insulator 2 can be provided with a concentrically arranged wave syrup to increase the creepage distances. In this case, it is expedient to form the shaft structure so that the groove angeo in a thickening ^r dnetist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Cathode assembly for a high voltage vacuum tube with an anode and cathode enclosing metal piston, the cathode being mounted on a metal base which is connected to the one end of a frustoconical insulator is connected, the other end on the metal piston is attached, and wherein a shielding sleeve for electrical shielding with the insulator connected edge of the metal base is provided, characterized in that the cylindrical shielding sleeve protrudes with one end into an annular groove which is in the the metal sock! bearing end face of the isolator is provided, and that the side walls of the groove run parallel to the cylinder axis.

2. Cathode arrangement according to claim!, Characterized characterized in that the groove (22) is metallized on the inside.