DE2300630C3

DE2300630C3 - Cathode arrangement for a high voltage vacuum tube

Info

Publication number: DE2300630C3
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
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1977-08-18

Description

^AUE?niweite^arbildung der Erfindung sieht vor, daß die innen metallisiert ist. Die Metallisierung von EJ i Isolators ist an sich aus der GB-PS ^AU E? Niweite ^a rbildung of the invention provides that the inside is metallized. The metallization of EJ i Isolators is from the GB-PS

XLeEJ
19 72 498 bekannt.XLeEJ
19 72 498 known.

Die Erfindung, die außer bei Röntgenröhren u. a. auch bei Neutronenröhren angewandt werden kann, w.rd nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert das den kathodenseitigen Tfil einer Röntgenröhre fur 15OkVThe invention, which in addition to X-ray tubes and others. can also be used with neutron tubes, w.rd below with reference to an embodiment shown in the drawing explains the the Tfil on the cathode side of an X-ray tube for 150 kV

2525th

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 wuistförmigen 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 bulge-shaped 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 Hochspannungsfestigkeil verbessert wird, ohne daß durch die dafür erforderlichen Maßnahmen eine wesentlich voluminösere Bauweise erforderlichThe 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 Hochspannungsfestigkeil is improved without the necessary measures a much more voluminous construction is required

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.According to the invention, this object is achieved by the measures indicated in the characterizing part 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 III.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 lower edge of the sleeve bent over and into the groove III.

υιέ Zeichnung zeigt einen zylinderförmigen Metallkolben I₁ 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 nichtThe drawing shows a cylindrical metal piston I ₁ which encloses the cathode 3 and a frustoconical insulator 2. The anode, which in the drawing would be above the cathode, and the attachment of the insulator 2 to the metal bulb are not

dargestellt.shown.

Der Kathodenaufbau wird von einem Mctallsockel31 getragen,der, wieder Schnitt San der Verbindungsstelle des Katiiodenaufbaus und des Isolators 2 erkennen läßt, mit einem zylinderförmigen Ansatz 21 am Keramikisolator 2 vakuumdicht verbunden ist. Der zylinderförmige Ansatz 21 hat einen etwas geringeren Durchmesser als der restliche Teil des Keramikisolators 2.The cathode structure is supported by a metal base31 worn that, again cut san the junction Recognize the Katiiodenaufbaus and the isolator 2 lets, 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 diameter than the remainder of the ceramic insulator 2.

Die vakuumdichte Verbindung des Mctalisockels 31 mit dem zylinderförmigen Ansatz 21 kann in an sich bekannter Weise durch Lötung erfolgen, wobei der Metallsockel 31 art 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 an 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 zylinderförmige Abschirmhülse 32 vorgesehen, die den Metallsockel 31 umschließt und sich über dessen untere Kante hinaus in eine an der Stirnfläche des kegelstumpfförmigen Keramikisolators angebrachte ringförmig umlaufende Nut 22 von einigen Millimetern Tiefe und Breite erstreckt. Die Seitenwände der Nut verlaufen parallel zur Abschirmhülise; das untere Ende der Nut ist abgerundet.The vacuum-tight connection of the Mctalisockels 31 with the cylindrical extension 21 can in itself take place in a known manner by soldering, the metal base 31 type of the previously metallized approach 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, a so-called external soldering must be carried out, d. H. the metal base is on 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, it is cylindrical 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 ceramic insulator in the shape of a ring Groove 22 extends from a few millimeters in depth and width. The side walls of the groove are parallel for shielding sleeve; the lower end of the groove is rounded.

Die Nut verhindert, daß die untere, ebenfalls verhältnismäßig scharfe Kante der Abschirmhülse 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 Außcnmantcl 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 somit eine weitere: Elektronenemission unterbindet. Um die anfängliche Elektronenemission ganz zuThe groove prevents the lower, also relatively sharp edge of the shielding sleeve 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 the outer jacket of the isolator. 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 thus another: prevents electron emission. To get the initial electron emission all the way

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verhindern, kann zweckmäßigerweise die Innenfläche der Nut metallisiert und leitend mit dem Metallsockel 31 bzw. 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 Wellenstruktur versehen sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Wellenstruktur so auszubilden, daß die Nut in einer Verdickung angeordnet ist.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 structure to increase the creepage distances. In this case it is expedient to design the wave structure in such a way that the groove is arranged in a thickening.

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 bulb, wherein the cathode is mounted on a metal base which is connected to one end of a frustoconical insulator , the other end of which is attached to the Metallkol ben , and a shielding sleeve for electrical shielding the edge of the metal base connected to the insulator is provided, characterized in that one end of the cylindrical shielding sleeve projects into an annular groove which is provided in the end face of the insulator carrying the metal base, and that the side walls of the groove are parallel to the cylinder axis get lost.

2. Cathode arrangement according to claim 1, characterized in that the groove (22) is metallized on the inside is.

• fi-.hr. This creates sharp edges. SÄi ettSdS ™ .Metallic piston opposite one another. In the end, there are high field strengths at these edges which lead to the emission of electrons and - since these St are captured - to flashovers or situations. So here are the problems that the inventor s.ch is trying to solve