DE3627384A1 - Indirekt geheizte vorratskathode, insbesondere metall-kapillar-kathode, fuer elektrische entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorratskathode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vorratskathoden für elektrische Entladungsgefäße, inbeson­ dere Metall-Kapillar-Kathoden, bei denen im Betrieb Emis­ sionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine Öffnungen eines diesen bedeckenden porösen Emissionsstoff­ trägers aus insbesondere porös gesintertem hochschmelzendem Metall wie z.B. Wolfram zur Kathodenoberfläche hin wandern und bei denen der Emissionsvorrat aus insbesondere Barium­ oxid besteht, das im Betrieb Barium abgibt, gehen aus der DE-PS 12 17 503 als bekannt hervor.

Derartige Kathoden werden z.B. in Wanderfeldröhren und Scheibenröhren verwendet.

Kathoden für Laufzeitröhren, die insbesondere für den Welt­ raumeinsatz konzipiert sind, sollen möglichst hohe Strom­ dichten bei möglichst niedriger Kathodentemperatur über lange Zeiträume hinweg gewährleisten. Dieses Problem erfor­ dert allgemein die Herabsetzung der Elektronenaustrittsar­ beit bei diesen Kathoden. Insbesondere bei Metall-Kapillar- Kathoden läßt sich diese Forderung dadurch erfüllen, daß man entweder in dem System Trägermetall Wolfram/Adsorbens Barium das Trägermetall Wolfram durch ein anderes geeigne­ tes Metall oder das Adsorbens Barium durch andere Elemente ersetzt. Dabei hat der erste Weg, nämlich die Variation des Trägermetalls zu guten Ergebnissen geführt. Die günstig­ sten Emissionswerte wurden bei MK-Kathoden erzielt, deren Emissionsflächen mit Osmium bedampft sind.

Um bei derartigen Vorratskathoden eine möglichst niedrige Elektronenaustrittsarbeit über eine möglichst lange Betriebs­ dauer zu gewährleisten, bedürfen die einzelnen Parameter einer genauen Überprüfung insbesondere auf Einhaltung der geforderten Betriebsdaten ohne dabei die geforderten Eigenschaften der Kathode vor deren Einsatz negativ zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vor­ ratskathode eine getrennte Prüfmöglichkeit von Emissions­ scheibe einerseits und Heizer-Vorrats-Patrone andererseits sowie insbesondere eine Verbesserung der Wärmeübertragung vom Heizer zur Emissionsscheibe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorratskatho­ de mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Er­ findung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die konusförmige Ausbildung der Sei­ tenwände eine deutliche Verbesserung des Wärmeübergangs von der mit dem Heizer ausgerüsteten Kathodenpatrone zu dem die Emissionsscheibe tragenden Kopfteil erreicht wird. Zudem resultiert aus dem guten Wärmeübergang eine konstante Hei­ zertemperatur, die wiederum eine hohe Reproduzierbarkeit mit geringen Exemplarstreuungen zur Folge hat. Darüber hin­ aus bedingt der gute Wärmeübergang eine relativ niedrige Heizertemperatur, wodurch die Zuverlässigkeit des Heizers erheblich verbessert werden kann. Außerdem wird der gesamte Kathodenaufbau nur mittels Schweißungen verbunden. Das be­ deutet, daß keine Lötungen mehr erforderlich sind, die be­ kanntlich gewisse Unsicherheiten für die Kathode mit sich bringen können.

Schließlich ist durch die Zweiteilung des Kahtodenaufbaues eine vorherige, getrennte Prüfmöglichkeit von Emissions­ scheibe einerseits und Heizer/Vorrats-Patrone andererseits geschaffen. Das bedeutet, daß sich die beiden Systeme von­ einander unbeeinflußbar vor dem endgültigen Zusammenbau exakt überprüfen lassen.

Anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten be­ vorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständ­ nis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeich­ net oder weggelassen. Es zeigen

Fig. 1 eine indirekt geheizte Vorratskathode schematisch im Schnitt und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer indirekt geheiz­ ten Vorratskathode schematisch teilweise im Schnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Metall-Kapillar-Ka­ thode ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, und zwar aus dem hohlzylindrischen Kopfteil 1 und der Kathodenpatrone 2. Das hohlzylindrische Kopfteil 1, das vorzugsweise aus Molybdän besteht, trägt an seiner oberen Stirnseite die poröse Emis­ sionsscheibe 3 aus hochschmelzendem Metall, beispielsweise aus porös gesintertem Wolfram, das vorzugsweise mit Osmium bedampft ist. Die Kathodenpatrone 2 enthält in ihrem oberen, dem Kopfteil 1 zugewandten Teil einen nach oben offenen zy­ lindrischen Hohlraum 4 zur Aufnahme des Emissionsvorrats, der vorzugsweise aus Bariumoxid besteht. Die Kathodenpatro­ ne 2 ist in ihrem unteren zentralen Teil als Wärmeleitstift 9 ausgebildet und von einem in eine Einkittung 7 eingebet­ teten wendelförmigen Heizer 5 umgeben. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt die Kathoden­ patrone 2 die Einkittung 7 des Heizers 5 becherförmig zu­ sätzlich von außen. In beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 besteht die Kathodenpatrone 2 vorzugs­ weise aus Molybdän und ist von einer Metallhülse 6, die beispielsweise aus Molybdän besteht, umgeben. Erfindungs­ gemäß ist das hohlzylindrische Kopfteil 1 zur Kathodenpa­ trone 2 hin innen konisch erweitert. Das Oberteil der Ka­ thodenpatrone 2 ist entsprechend zum hohlzylindrischen Kopfteil 1 hin konisch verjüngt. Kopfteil 1 und Kathoden­ patrone 2 bestehen vorzugsweise aus Molybdän. Das hohlzy­ lindrische Kopfteil 1 und die Kathodenpatrone 2 sind über die konischen Seitenwände durch Zusammenstecken paßgenau miteinander verbunden. Die Metallhülse 6 ist über den zy­ linderförmigen Teil der Kathodenpatrone 2 bis in den Be­ reich der konischen Verjüngung des Oberteils hochgezogen. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Metallhülse 6 in ihrem hochgezogenen Randbereich mit dem konisch ver­ jüngten Oberteil der Kathodenpatrone 2 und dem unteren Randbereich des konisch erweiterten Kopfteils 1 durch eine Verschweißung 8 verbunden. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Metallhülse 6 in ihrem hochgezogenen Rand­ bereich mit dem abgestuften Außenzylindermantel des Kopf­ teils 1 im Bereich einer Abstufung durch eine Verschwei­ ßung 8 verbunden.

Claims (4)

1. Indirekt geheizte Vorratskathode, insbesondere Metall- Kapillar-Kathode, für elektrische Entladungsgefäße, mit einem hohlzylindrischen Kopfteil, das an seiner oberen Stirnseite eine poröse Emissionsscheibe aus hochschmelzen­ dem Metall, wie z.B. aus mit Osmium bedampftem, porös ge­ sintertem Wolfram, trägt und eine Kathodenpatrone abdeckt, die einen Emissionsvorrat, wie z.B. Bariumoxid, enthält und einen eingekitteten wendelförmigen Heizer aufweist, der von einer Metallhülse, z.B. aus Molybdän umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Kopfteil (1) zur Kathodenpatrone (2) hin innen konisch erweitert ist, daß das Oberteil der Kathoden­ patrone (2) zum hohlzylindrischen Kopfteil (1) hin außen konisch verjüngt ist, und daß das hohlzylindrische Kopfteil (1) und die Kathodenpatrone (2) über die konischen Seiten­ wände miteinander verbunden und im Randbereich der hochgezo­ genen Metallhülse (6) durch eine Verschweißung (8) fixiert sind.

2. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kathodenpatrone (2) in ihrem unteren zentralen Teil stiftförmig ausgebildet ist, und daß das stiftförmige Teil als Wärmeleitstift (9) dient.

3. Vorratskathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenpatrone (2) in ihrem zentralen Teil stiftförmig und in ihrem Außenteil hohlzylindrisch ausgebildet die Einkittung (7) des Hei­ zers (5) becherförmig umgibt.

4. Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hohlzylindrische, innen konisch erweiterte, die Emissionsscheibe (3) tragende Kopfteil (1) auf das außen konisch verjüngte Oberteil der Kathodenpa­ trone (2) auf Paßsitz aufgedrückt wird und daß danach diese Teile im Bereich der überstehenden Metallhülse (6) der Kathodenpatrone (2) mit dieser mittels Laser- bzw. Elektronenstrahl verschweißt werden.