DE631551C - Indirekt geheizte Kathode fuer Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kathoden für Entladungsgefäße, und zwar solche Kathoden, die unter dem Namen Äquipotentialkathoden bzw. indirekt geheizte Kathoden bekannt sind. Die Erfindung kann besonders Anwendung finden bei Kathoden für Entladungsgefäße, bei denen die Elektronenraumladung durch Ionisation eines Gases beseitigt ist, wie z. B. bei den Glühkathodenquecksilberdampfgleichrichtern mit oder ohne S_#teuergitter.

Indirekt geheizte Kathoden werden häufig so hergestellt, daß ein hitzebeständiger Draht, z. B-. aus Wolfram, Molybdän oder einer Chrom-Nickel-Legierung mit einem isolierenden Überzug von Kaolin, Quarz o. dgl., den Heizkörper der Kathode bildet. Bei einer anderen Art von Kathoden wird der Heizkörper durch Aufwickeln eines Heizdrahtes auf einen Stab oder ein Röhrchen aus hitzebeständigem Isoliermaterial hergestellt. Wie auch immer der Heizkörper hergestellt wird,' stets ist es üblich, den Heizkörper mit einem Metallblech oder Zylinder, z. B. aus Platin oder Nickel, zu umgeben und den Zylinder mit hochemissivem Material, z. B. Bariumoder Strontiumoxyd oder Cäsium, zu überziehen. Bei der üblichen Verwendung solcher Kathoden in Vakuumröhren mit reiner Elektronenentladung ist es nicht angebracht, daß die Oberfläche der Kathode einspringende Teile besitzt bzw. Teile der Oberfläche durch andere emittierende Teile abgeschirmt werden, da dann der Raumladungseffekt den Elektronenaustritt aus solchen Teilen verhindert und also diese Flächen ihren Zweck nicht richtig erfüllen.

Anders dagegen liegen die Verhältnisse, wenn solche Kathoden in Entladungsgefäßen mit Gasfüllung arbeiten, deren Druck hinreicht, um die Raumladung zu beseitigen.

Es ist bereits vorgeschlagen, das Heizelement in Isoliermaterial einzubetten, das sich zwischen der Kathode, die als an einem Ende offener, auf der Innenfläche mit Emissionsmaterial überzogener Hohlzylinder ausgebildet ist, und der als konzentrischer Zylinder gestalteten Anode befindet. Es befindet sich das Heizelement also in einem doppelwandigen, am Ende offenen Kasten. Es geht jedoch bei dieser Anordnung Wärme verloren, da der als Anode dienende äußere Zylinder auf eine höhere Temperatur gebracht wird, als nötig ist, ohne daß er zur Emission beiträgt. Zudem muß die Isolierschicht verhältnismäßig dick gehalten werden, da zwischen dem inneren, als Kathode dienenden und dem äußeren, als Anode dienenden Zylin-

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der" eine erhebliche Spannungsdifferenz besteht. -— ~ ^ '■-

Gemäß der" Erfindung." wird nun eine Anordnung, b.ei- der -das- isolierte Heizelem^||i zwischen den Wänden eines doppelwand! ,am Ende offenen Kastens-aus leitendem terial geringer Wandstärke, auf dem sich emittierende Schicht befindet, untergebracht ist, in der Weise als Kathode benutzt, daß ίο außer 4er inneren auch die äußere Oberfläche des doppelwändigen Kastens als Emissions- :fläche dient. _ Um das Heizelement -herum braucht lediglich so viel Isoliermaterial vorgesehen zu sein, daß eine genügende Isolation gegen die leitenden Flächen-der Kathode be- ~ steht, so daß ein Kurzschluß des Heizelemen-' tes vermieden wird. Bei diesem Aufbau der Kathode gelangt die- durch das Heizelement erzeugte Wärme direkt unter einem Minimum so von Verlusten zur Oberfläche der Kathode. Der kastenförmige Hoblteil kann vorzugsweise, wie in Abb. r bis J dargestellt ist,-aus

■ zwei am Ende offenen Metallzylindern ι von etwas -verschiedenem "Durchmesser gebildet werden. Werden diese Zylinder konzentrisch zusammengebaut, so - kann- das Heizelement in den zwischen den Zylindern entstehenden Zwischenräumen in Form eines schraubenförmig aufgewundenen, .· hitzebeständigen Drah-

tes 2 auf Wolfram, Molybdän o. dgl. mit einem Kaolinüberzug 3 vollständig untergebracht werden. Die Zylinder können auf

■ ihren Außenseiten 'mit hochemissivem Material 4 überzogen werden.

Am zweckmäßigsten erfolgt die Herstellung der Kathode in..' der Weise, daß ein Wolfrämdraht in Form.einer Wendel aufge-■"" wunden ist, so daß die benachbarten Windungen eng aneiiianderiiegen. Diese Wendel trägt sich genügend selbst, so daß sie in Kaolin o. dgl, getaucht wer den kann oder damit bespritzt und dann' gebrannt werden kann. Es entsteht dann ein fester Isolierteil von nur geringer/ Wandstärke,; der bequem in einen Metallteil, der aus zwei dünnwandigen, konzentrischen Zylindern besteht, eingeschoben werden kann, so daß.'der Raum zwischen den Wandungen völlig ausgefüllt, ist. Die_; die Heizspirale umgebenden; Wände können gegebenenfälls zwei getretinte Zylinder sein, von denen jeder für Sich dur.cli einen angeschweißten Draht 7 und 8 mit einem in den Glasfuß • des Gefäßes; "einges.chmol'ze;ften-Haltedraht verbunden ist, Die Stromzuführung zum Heizelement erfolgt bei 5 und 6,

Die Metallwände können^r selbst' als emis^ siver' Teil der. Kathode' dienen*, 'sie "können

■', aber auch mit hochaktivem Material bedeckt sein. ■-■"'-. ;';" ■ ■

, Im listen;. Stadium'ihrer;· Herstellung sind . . £.w:äfT die:Heizelemente_x da. sie nur mit wenig i

Isoliermaterial überzogen sind, ziemlich zerbrechlich; dagegen sind sie, sobald sie zwischen den Metallwänden untergebracht sind,

.us widerstandsfähig und dabei doch 6g t, selbst wenn sie einen großen Durchi'ser besitzen. Die Kathode kann deshalb Schwierigkeit durch Haltedrähte, die in bekannter Weise in den Glasfuß des Gefäßes eingeschmolzen sind, getragen werden.

Das Heizelement muß nicht notwendigerweise so hergestellt sein, daß das Isoliermaterial auf die fertiggewickelte Wendel aufgebracht ist, ohne daß sie auf ein bitzebeständiges Isolierrohr gewickelt ist, sondern es ist auch möglich, den Heizdraht zuerst auf ein dünnwandiges Porzellan- oder Quarzrohr aufzuwickeln und dann die Wendel durch Festbrennen eines halbflüssigen -Isolierüberzuges in ihrer Lage festzuhalten und gleichzeitig zu schützen. Statt die Heizspirale mit zwei Met-atlzylindern zu umgeben, kann auch auf ihr * ein Metallüberzug" -nach dem Schoopschen Spritzverfahren oder IrL anderer bekannter "Weise aufgebracht werden.

Gegebenenfalls kann die Elektronen emittierende Oberfläche der Kathode dadurch vergrößert werden, daß im inneren Zylinder Flügel oder Scheiben aus geeignetem, mit hochemissivem Material überzogenen Trägermetall angebracht werden. Die Flügel werden zweckmäßig so angebracht, daß sie strahlenförmig und symmetrisch vom Rande nach der Mitte des.Zylinders verlaufen und durch ■die Achse gehen. Sie können an der Zylinderwand angeschweißt werden oder durch irgendwelche Haltevorrichtungen, die am Zylinder befestigt sind, getragen werden. Wenn Scheiben Verwendung finden, erhalten sie zweckmäßig einen solchen Durchmesser, daß .sie 'gerade in den Zylinder passen. Sie können dann senkrecht zur Zylinderachse in gleichen Abständen von etwa 2 bis 5 mm angebracht werden. Jede Scheibe sollte mit einer genügend großen öffnung versehen sein, da- 10g mit der Elektronenaustritt nicht wesentlich gestört wird.; Eine Öffnung von etwa S mm wird meist ausreichend sein, - Auf diese Weise kann die Elektronen emittierende Fläche vergrößert werden, ohne daß die strahlende Oberfläche vergrößert wird. Dadurch wächst die Wirksamkeit der Kathode.,' Diese Wirkung kann noch unterstützt werden dadurch, daß die Kathode mit "einem oder mehreren polierten Metallschirmen umschlossen wird.

Der Vorteil der beschriebenen Kathode ist ein doppelter. Erstens ist die emittierende Flache fast verdoppelt, ohne daß die strahlende oder verdampfende Oberfläche "vergrö- iao ßert wird. Die Kathode besitzt deshalb große Ökonomie und Lebensdauer. Zweitens

ist die Wärmekapazität gering, da keine großen Massen vorhanden sind. Infolgedessen ist die Aufheizzeit der Kathode gering.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Indirekt geheizte Kathode für Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung und lichtbogenartiger Entladung, bei der ein isoliertes Heizelement zwischen den Wänden eines .doppelwandigen, am Ende offenen Kastens aus leitendem Material geringer Wandstärke, auf dem sich die emittierende Schicht befindet, untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer der inneren auch die äußere Oberfläche des doppelwandigen Kastens als Emissionsfläche dient.
2. 2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß,«iö dem inneren Zylinder mit" hochemissivem Material bedeckte Flügel oder Scheiben angebracht sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen