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Entladungsgefäß mit direkt beheizter bandförnniger großflächiger Glühkathode
Die Erfindung betrifft Entladungsgefäße mit lichtbogenartiger Entladung und großflächiger,
direkt beheizter Glühkathode.
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Gemäß der Erfindung wird bei solchen Entladungsgefäßen in an sich
bekannter Weise eine bandförmige Glühkathode verwendet, und zwar in der Weise, daß
das eine Zylinderfläche mit in Richtung der Entladungsbahn verlaufender Achse bildende
Band der Glühkathode senkrecht zur Zylinderachse 'einen wellenförmigen Querschnitt
mit einer Mehrzahl von äußeren und inneren, vorzugsweise abgerundeten Umkehrkanten
hat, die durch im wesentlichen radial verlaufende Bandteile miteinander in Verbindung
stehen und von denen die inneren Umkehrkanten um den Umfang einer zentralen Haltevorrichtung
herum angeordnet und in dieser mit ihren oberen und unteren Enden gelagert sind.
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Es ist bereits bekanntgeworden, bei Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger
Entladung bandförmige, direkt beheizte Glühkathoden zu verwenden, und zwar sind
Entladungsgefäße mit bandförmiger Glühkathode bekanntgeworden, bei denen die Glühkathode
eine Spirale bildet, deren Bandfläche in- Richtung der Entladungsbahn verläuft.
Ferner hat man den Glühkathoden mäanderförmige Gestalt gegeben und die Bandfläche
senkrecht zur Anodenstirnfläche angeordnet. Bei Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger
Entladung, auf die sich die Erfindung bezieht, können bekanntlich im Gegensatz zu
Hochvakuumröhren bandförmige Kathoden, die infolge ihrer Gestaltung Hohlräume aufweisen,
ohne weiteres mit ihrer ganzen großen emittierenden Fläche ausgenutzt werden, da
die negativen Raumladungen in den Hohlräumen durch positive Ionen neutralisiert
werden. Diese Tatsache wird durch die Erfindung nutzbar gemacht, um in einfacher
Weise bei Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger Entladung eine Großflächenkathode
mit besonders großer wirksamer Fläche bei stabiler Bauart zu erzielen.
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Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kathode entsteht eine
Mehrzahl von großflächigen, um eine Achse herum gelagerten zylindrischen Hohlräumen
bzw. Hohlflächen, die von einem einzigen (zylindrischen) Band gebildet werden und
mit ihren Innenflächen und Außenflächen emittieren können. Durch die nach außen
und insbesondere die nach innen gerichteten Einbuchtungen (Umbiegungen), die sich
bis an die zentrale Haltevorrichtung erstrecken, ist die Kathode zweckmäßig versteift,
so daß sie bei großer Stabilität aus einem einzigen Band bestehen und
ein
von der zentralen Haltevorrichtung gehaltertes freitragendes Ganzes bilden kann,
dessen gesamte Oberfläche (innen und außen) zur Lieferung des - -Emissionsstromes
herangezogen werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung besteht dabei die
Kathode aus einer Mehrzahl von elektrisch einander gleichwertigen Hohlräumen, die
gleichmäßig an der Lieferung des Emissionsstromes beteiligt werden.-Der besondere
Vorteil, den die erfindungs-,-gemäße Ausbildung der Kathode insbesondere gegenüber
den eingangs erwähnten bekannten, eine mäanderförmige Gestalt aufweisenden Glühkathoden
bietet, besteht darin, daß die notwendige Heizleistung sehr gering -ist. Die inneren
Oberflächenteile eines jeden der nach außen abgeschlossenen Hohlräume strahlen sich
gegenseitig Wärme zu, ebenso die einander zugekehrten Flächenteile, die einen nach
außen offenen Hohlraum begrenzen; die einander Wärme zustrahlenden Flächenteile
machen den größten Teil der gesamten Fläche der Kathode aus, so daß die Wärmeverluste
der Kathode durch Abstrahlung besonders gering sind. Durch die erwärmte Anordnung
der Flächenteile zueinander wird auch das Abdampfen emittierenden Materials von
der Kathode wesentlich herabgesetzt, indem von einer Teilfläche abdampfende "Teilchen,
sich auf einem der zugekehrten Flächenteile xiiederschlagen.
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Es ist bereits bekanntgeworden, bei Röntgenröhren zur Erzeugung .eines
ringförmigen Brennfleckes eine Kathode zu verwenden, die aus einem Glühdraht besteht,
der um einen 'Mittelleiter herum im- Kreise in Zickzackform altgeordnet ist und
von -isolierten Stützen gehalten wird. Bei der bekannten Glühdrahtkathode für Röntgenröhren
war die radiale Tiefe des zickzackförmigen Gebildes im Vergleich zum Radius des
Kreises und zu dem in radialer Richtung gemessenen Abstand zwischen der Außenflüche
des Mittelleiters und den inneren Spitzen des zickzackförrhigen Glühdrahtes " zweckentsprechend
klein. Abgesehen davöu, daß es sich bei der , bekannten Röhre um eine Röntgenröhre
mit einer im wesentlichen kreisförmigen brahtkathode zur Erzeugung -eirxes ringförmigen
Brennfleckes handelte, urllerseheidet sich also der Erfindungsgegenstand von dem
Bekannte grundsätzlich auch darin, daß nach der Erfindung eine großflächige Glühkathode
aus einer Mehrzahl von um eine zentrale Haltevorrichtung herum gruppierten großflächigen
zylindrischen Hohlräumen besteht, die von einem fortlaufenden, zweckmäßig freitragend
gehalterten Band gebildet werden und sich durch die Anwendung der lichtbogenartigen
Entladung mit ihren Innen- und Außenflächen an der Lieferung des Emissionsstromes
voll beteiligen können, mit dem besonderen Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße
Anordnung gleichzeitig eine weitgehende Herabsetzung der Heizleistung für die Kathode
und eine wesentliche Herabsetzung der Verdampfung emittierenden Materials von der
Kathode erzielt ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Die
Abb. i zeigt eine Draufsicht auf die Glühkathode, Abb. 2 einen Schnitt in der Richtung
A-B der Abb. i. Die Abb. 3 gibt ein Bild von der Anordnung der Kathode vor der Anode
und die Abb. q. dasselbe für ein gittergesteuertes Entladungsgefäß. . Abb. 5 stellt
eine der benutzten Isolierstoffscheiben in Ansicht und Schnitt dar.
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Der Zusammenbau der Glühkathode geht am besten aus der Abb. i und
2 hervor. Ein wellenförmig gebogenes Band i (Abb. i) ist kreisringförmig gebogen
und mit seinen inneren Umkehrkanten 2 in Aussparungen 3 der Isolierscheiben q. (Abb.
2) gelegt. Diese Isolierscheiben sind über einen Hauptträger 5, z. B. einen Metallstab,
geschoben, und zwar liegt die untere Scheibe q, auf einen Ring oder Bund 6 des Trägers
5 auf, während die obere Scheibe q. durch ein übergeschobenes Abstandsrohr 7 aus
Isolierstoff in solcher Entfernung von der unteren Scheibe q. gehalten wird, daß
das Metallband `ohne Spannung in den Aussparungen der beiden Isolierscheiben liegt.
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Die Aussparungen 3 (Abb. 5) sind als schmale Kanäle in den
Isolierschiben q. ausgebildet und lassen Knacken 8 am Rande stehen, die dazu dienen,-
das Herausgleiten des Metallbandes nach außen zu verhindern.
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Um ein Bestäuben der Anode mit den hochemittierenden Stoffen der Kathode
zu vermeiden, wird die Glühkathode durch einen Metallteller 9; der am Hauptträger
5 befestigt ist, gegen die Anode ii abgedeckt (Ahb.3). Metallteller 9- und Hauptträger-5
sind mit dem Spannungsnullpunkt der Heizvorrichtung verbunden, so daß ihf Potential
eindeutig festliegt, eine besonders gleichmäßige Potentialverteilung über die ganze
Kathode gewährleistet ist und sich die lichtbogenartige Entladung gleichmäßig über
die Kathode verteilt. Der Strom kann der Kathode an dem offenen Bandende oder bei
ringförmig geschlossenem Band an symmetrischen Punkten, z. B. zwei Punkten, zugeführt
werden, oder auch in drei Punkten, wenn es sich um eine Mehrphasenstromheizung handelt.
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Für gittergesteuerte Entladungsgefäße kann die erfindungsgemäße Kathode
in an sich bekannter Weise mit einer Steuerelektrode umgeben werden, indem, gemäß
der Abb. q., über den Hauptträger 5 noch ein Metallteil io,
welcher
mit vom Kathodenträger getragen werden kann und gegen den Hauptträger 5 isoliert
ist, angebracht wird. Dieser Metallteil kann mit Löchern oder Schlitzen versehen
sein oder aus Drahtgeflecht bestehen, so daß er für die Elektronen als Steuergitter
wirkt.