DE604129C - Dampfgefuellte Gluehkathodenroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 15. OKTOBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 13 oi

138235 Viii φι g

International General Electric Company in New York Dampfgefüllte Glühkathodenröhre

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juni 1929 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre, deren Glühkathode mit einer Alkalimetallschicht überzogen ist.

Es sind bereits Elektronenröhren bekannt, deren Glühfaden mit "einem Alkalimetall, insbesondere Caesium oder Rubidium, behandelt ist, und die unter einem niedrigen Dampfdruck arbeiten. Der Zweck des Alkalimetalls besteht in der Steigerung der Elektronenemission der Kathode. Die Wirksamkeit des Alkalis kann bekanntlich um ein Mehrfaches dadurch vergrößert werden, daß die Kathode zuerst in einem elektro-negativen Stoff, nämlich Sauerstoff, behandelt wird, der auf der Kathode eine Grundschicht bildet, auf der das Alkalimetall besser haftet. Die Gegenwart des Sauerstoffs vergrößert die Emissionsfähigkeit der Kathode bei Dampfdrücken des Caesiums, die zu gering sind, um eine merkliche Ionisation hervorzu-

ao rufen. Versuche haben jedoch ergeben, daß die Elektronen während des Betriebes der Röhre bei ihrer Bewegung durch die verdünnte Atmosphäre mit den wandernden Caesiummolekülen in der Nähe der Elektroden zusammenstoßen, ebenso wie mit den Gasteilchen, die von den verschiedenen Glas- und Metallteilen der Röhre abgegeben werden. Hierdurch bilden sich Ionisationsprodukte, die alle oder teilweise ihren Weg zu der Kathode nehmen. Diese Produkte treffen auf den Heizfaden auf und zerstören die Alkalischicht oder die Sauerstoffzwischenlage oder beide entweder durch Umlagerung unter Zufuhr von Sauerstoff oder anderen Gasen oder durch Abschleudern von Partikelchen von dem Heizfaden. Hierdurch wird auf jeden Fall die Elektronenemissionsfähigkeit der Kathode und die Leistungsfähigkeit der Röhre beeinträchtigt.

Es ist bekannt, in darnpfgefüllten Glühkathodenröhren eine Ionenfangelektrode zum Schutz der Kathode vorzusehen, und es ist ferner bei Glühkathodenröhren mit Alkalidampffüllung bekannt, die Steuerelektrode, die zwischen plattenförmigen, radial zum Glühfaden verlaufenden Teilen der Anode angeordnet ist, als Ionenfangelektrode zu benutzen. Erfindungsgemäß wird das gesamte Elektrodensystem mit einer zylindrischen Ionenfangelektrode umgeben, die jedoch entgegen den bekannten Ausführungen dieser Art auf Kathodenpotential gebracht wird und deren Achse zur Längsachse des Glühfadens und der plattenförmigen Anoden parallel ist. Hierdurch wird die Leistung der Röhre und die Lebensdauer der absorbierten Schicht auf der Kathode wesentlich vergrößert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung in zwei Abbildungen dargestellt.

In dem Glaskolben 1 (Abb. 1) befindet sich der Heizfaden 2 aus Wolfram oder Molybdän und eine Anode aus einem leicht oxydierbaren Metall, bestehend aus zwei Platten 3, die symmetrisch zu beiden Seiten des Heizfadens liegen

und durch einen Draht 4 verbunden sind. Die Steuerelektrode 5 besteht aus zwei parallel geschalteten Drähten. An einem Drahtbügel 6 ist das obere Ende des Heizfadens 2 und ein Isolierstück 9 befestigt, an dem das Gitter und die Anode abgestützt sind. Unten werden Anode Gitter und Kathode in bekannter Weise durch im Quetschfuß 7 eingeschmolzene Streben gehalten. Als Schutz gegen den Ionenaufprall dient erfindungsgemäß ein Metallschirm 10 in Gestalt eines an beiden Seiten offenen Zylinders aus Nickel, Molybdän o. dgl. Dieser Schirm wird von den Zuleitungen 11, 12 getragen und ist mit der Kathode 2 leitend verbunden. Um eine Bewegung des Heizfadens zu verhindern, welche die Ursache des sog. Mikrophoneffektes bildet, sind feine Drähte 13, 14 •vorgesehen, von denen der obere an dem Schirm befestigt ist, während der untere im Winkel zu dem oberen Draht steht und durch einen an dem Quetschfuß 7 sitzenden starken Draht 15 gehalten wird.

Zwecks Bildung des emissionsaktiven Belags auf der oxydierten Kathodenoberfläche wird Caesium oder ein anderes Alkalimetall in bekannter Weise in die Röhre eingeführt.

Bei einer Betriebstemperatur entsprechend einer Heizfadentemperatur von etwa 900 ° absolut liegt der Dampfdruck in der Gegend von ο,οοι oder 0,002 Mikron und ist zu gering, um eine merkliche Stoßionisation hervorzurufen. Zweckmäßig wird der Dampf durch Reduzierung einer Caesium abgebenden Verbindung, die innerhalb der Röhre untergebracht ist, erzeugt. Zu diesem Zweck sind Kapseln 16 an einer runden Scheibe 17 angebracht, die eine Pille aus Caesiumdichromat und ein reduzierendes Mittel, z. B. Silicium, in Pulverform enthalten. Die Scheibe 17 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise an dem Schirm 10 befestigt.

Nachdem das Elektrodensystem und der Schirm in dem Glaskolben eingebaut und die Luft, der Wasserdampf und die anderen okkludierten Gase durch Auspumpen und Erhitzen in bekannter Weise entfernt sind, wird die Röhre zugeschmolzen und die Anode und die Pillen durch Hochfrequenz erhitzt, um den Caesiumdampf zu entwickeln. Um eine festhaftende Caesiumschicht zu erhalten, wird der Faden vor der Zerstäubung des Caesiums in einer Sauerstoffatmosphäre behandelt.

Die Ionen, die sich in dem Raum zwischen den Elektroden infolge des Zusammenstoßes der Gasmoleküle mit den von der Kathode ausgehenden Elektronen bilden, werden von dem Heizfaden angezogen. Wenn die Gitterdrähte 5 in einer geraden Linie zwischen dem Heizfaden und der Anode liegen, müssen die von der Kathode zur Anode übergehenden Elektronen gekrümmte Bahnen zurücklegen; dadurch ist eine große Wahrscheinlichkeit gegeben, daß die beim Zusammenstoß eines Elektrons mit einem Gasmolekül frei werdenden Ionen ihren Weg zum Schirm 10 und nicht zur Kathode 2 nehmen. Die Wirksamkeit des Schirmes oder Ionensammlers 10 kann man durch Änderung seiner Form und seiner Lage gegenüber den Elektroden beeinflussen, ebenso durch entsprechende Wahl seiner Spannung. Im allgemeinen wird man aber den Schirm auf Kathodenpotential halten. In der Abb. 1 ist die Stellung des Schirmes 10 so gewählt, daß alle Ionisationsprodukte davon abgehalten werden zur Glaswand oder zum Glasfuß zu wandern, wo sie beträchtlichen Schaden verursachen können.

In der Abb. 2 ist die Anwendung der Erfindung auf eine Röhre gezeigt, deren Steuerelektrode von der Anode durch ein Schirmgitter getrennt ist. In dieser Abbildung ist die Kathode 21 axial in dem Rohr angeordnet; die beiden Gitterdrähte 22 sind an ihren Enden miteinander verbunden und liegen symmetrisch an beiden Seiten des Fadens, wie es bereits an Hand der Abb. 1 beschrieben wurde. Die Anodenbleche 23 befinden sich innerhalb der Schirmgitter 25; sie liegen in parallelen Ebenen und sind durch den waagerechten Leiter 24 miteinander verbunden und an der Stütze 35 befestigt. Die Schirmgitter 25 bestehen aus eng gewickelten Drahtspiralen und sind wesentlich langer als die Anode, so daß die von den Enden der Anode ausgehenden elektrostatischen •Kraftlinien wirksam abgefangen werden. Die Gitterdrähte sind zwecks Versteifung an einem Steg 26 befestigt. Diese Stege sind an eine Metallplatte 27 angeschweißt, die dazu dient, die beiden Schirmgitter 25 in dem gewünschten Abstand voneinander zu. halten und gleichzeitig die elektrostatische Abschirmung zwischen der Steuerelektrode 22 und der Anode 23 zu vervollständigen. Diese Scheibe 27 sitzt an zwei Drähten 29, von denen der eine als Zuleitung durch den Quetschfuß 28 dient. Der Zweck dieses Schirmes, der scharf zu unterscheiden ist von der Ionenfangelektrode 10 (Abb. 1), besteht darin, die Steuerelektrode 22 elektrostatisch gegen die Anode abzuschirmen und dadurch die Selbsterregung von Störschwingungen zu vermeiden. Die oberen Enden der Steuerelektroden no und der Schirmgitter 25 werden durch Stützen gehalten, die in einer Glasperle 30 befestigt sind. Diese sitzt an einer Strebe 31, die durch eine waagerechte Stütze 32 in dem Quetschfuß gehalten wird. 33 ist der nach oben herausgeführte Anschluß der Steuerelektrode. Der Draht 31 bildet die Zuleitung zum oberen Heizfadenende. Das untere Ende des Heizfadens ist durch eine Öffnung der Scheibe 27 geführt und mit einem Leiter 34 verbunden, der im Quetschfuß eingeschmolzen ist und die andere Kathodenzuleitung bildet.

Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Abb. ι sind die Elektroden von einem Schirm 39 umgeben, der die Aufgabe hat, die Ionen oder sonstigen geladenen Partikelchen aufzufangen. Dieser Schirm ist als Zylinder von elliptischem Querschnitt ausgebildet und durch zwei Leitungen 40 mit der Kathode verbunden. Zur Verringerung der Vibration des Heizfadens ist ein feiner Draht 41 vorgesehen, der in eine Isolierperle 42 eingeschmolzen und an der Strebe 31 ohne leitende Verbindung mit dieser befestigt ist. Die Reibung, die dieser Draht 41 auf den Heizfaden ausübt, genügt, um Störungen durch den sog. Mikrophoneffekt zu verhindern.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Dampfgefüllte Glühkathodenröhre, insbesondere Elektronenröhre mit Caesiumglühkathode, bei der mehrere radial zum Glühdraht verlaufende plattenförmige Anoden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, d.aß die gesamte Elektrodenanordnung von einer auf Kathodenpotential befindlichen zylindrischen Ionenauffangelektrode umgeben ist, deren Achse der Längsachse des Glühdrahtes und der der plattenförmigen Anoden parallel ist.
2. 2. Glühkathodenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden in gleicher Flucht mit den plattenförmigen Anoden zwischen diesen und dem Glühdraht vorgesehen sind.
3. 3. Glühkathodenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Anoden mit auf konstantem Potential zu haltenden zylindrischen Schirmgittern umgeben sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen