DE633205C - Elektronenstrahlroehre mit indirekt beheizter Gluehkathode - Google Patents

Description

Für viele Verwendungszwecke der Elektronenstrahlröhre, ζ. B. für die Verwendung als Oszillographenröhre oder als Kompaßröhre, ist es erwünscht, Strahlen nur geringer Voltgeschwindigkeit zu benutzen, d.h. also, die Röhre mit verhältnismäßig niedrigen Anodenspannungen in der Größenordnung von nur einigen 100 Volt zu betreiben, da derartige Strahlen stark beeinflußbar sind

ίο und sich zur Untersuchung sehr schwacher elektromagnetischer oder elektrischer Felder eignen.

Bei der Benutzung derartiger Strahlen besteht jedoch die besondere Schwierigkeit, eine genügende Helligkeit und zugleich hinreichende Schärfe des durch den Elektronenstrahl auf dem Fluoreszenzschirm erzeugten Leuchtflekkes zu erhalten. Wenn die Geschwindigkeit der Strahlen nur verhältnismäßig gering ist, läßt sich unter sonst gleichen Verhältnissen eine Steigerung der Helligkeit des Fluoreszenzfleckes durch Verwendung einer Kathode mit großer Emission erzielen. Damit sich aber der Leuchtfleck genügend scharf aus-

as bildet, darf die Emissionsquelle nur geringe Ausdehnung besitzen und muß zugleich sehr homogen sein. Als Emissionsquelle, die diese Bedingungen erfüllt, bietet sich eine Kathode, bei der die Elektronen in einem mit einer kleinen Austrittsöffnung versehenen, im Innern mit hochemittierenden Substanzen bedeckten, auf genügend hohe Temperatur erhitzten Hohlkörper erzeugt werden. Durch Füllung der Röhre mit einem Gas von geringem Druck gelingt es zwar, in Verbindung mit einem auf ein geeignetes Potential gebrachten Wehnelt-Zylinder scharf konzentrierte Leuchtflecke auf dem Fluoreszenzschirm zu erzeugen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß trotz der Gasfüllung die Verwendung einer Hohlraumkathode nicht die erwartete Steigerung der Helligkeit des Fluoreszenzfleckes bringt. Es ist dies offenbar darauf zurückzuführen, daß bei der üblichen Anordnung des Wehnelt-Zylinders zwischen Kathode und Anode der Röhre das anodische Kraftfeld durch den Wehnelt-Zylinder gestört wird und die Emissionszentren der Hohlraumkathode nicht genügend erfassen kann. Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, unmittelbar vor der mit einer Elektronenaustrittsöffnung versehenen Hohlraumkathade

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Günther Dobke in Berlin-Reinickendorf.

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eine gegenüber--der Kathode positiv vorgespannte dürchlochte Hilfsanode anzuordnen, von der aus die Kraftlinien in den Kathoden-, hohlraum hineingreifen können, so daß Emission der Kathode verstärkt wird, dieser bekannten Anordnung besitzt die anode jedoch eine gegenüber der Elektronenaus'-trittsfiäche der Kathode nur verhältnismäßig kleine Öffnung. Von den Elektronen, die aus to der Kathode unmittelbar auf die Hilfsanode zu beschleunigt werden, werden also nur wenige durch die Anodenöffnung hindurchgehen. Die meisten treffen unmittelbar auf das Anodenblech auf und gehen damit für die Abbildung verloren. Die Helligkeit des durch die Anodenöffnung begrenzten Leuchtfleckes ist infolgedessen verhältnismäßig gering.

Dieser Nachteil wird bei einer Elektronenstrahlröhre mit indirekt beheizter Glühkathode, Gasfüllung, Konzentrationszylinder und einer unmittelbar vor der Kathode angeordneten durchlochten Hilfsanode erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Kathode in an sich bekannter Weise als ein im Innern mit hochemittierender Substanz bedeckter Hohlkörper ausgebildet wird, dessen Elektronenaustrittsöffnung durch einen eine scharf begrenzte Öffnung besitzenden Kathodendeckel abgedeckt ist, und daß die Öffnung in der Hilfsanode gleich groß oder größer ausgeführt wird als die Öffnung im Kathodendeckel.

Durch den als Blende wirkenden Kathodendeckel greifen die Kraftlinien von der Hilfsanode her durch und bewirken, daß die Elektronendichte in der blendenförmigen Elektronenaustrittsöffnung der Kathode sehr groß ist. Die Öffnung des Kathodendeckels wird dabei auf dem Leuchtschirm abgebildet. Elek-4.0 tronenverluste sind bei dieser Anordnung, im Gegensatz zu den bekannten, weitgehend vermieden.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel in vergrößertem Maßstabe wiedergibt, näher erläutert werden. Es bedeutet r den unteren Teil der Elektronenstrahlröhre, auf deren Quetschfuß 2 mittels Zuführungsdrähten die Kathode 3, die Anode 4, der Wehnelt-Zylinder 5 und die Hilfselektrode 6 angebracht sind.

Die Kathode 3 besteht aus einem Metallröhrchen 7, z. B. aus Nickel, in dessen unterem Teil sich eine Heizspirale 8; z. B. aus Wolframdraht, befindet. In dem oberen, durch die Scheidewand 9 getrennten Teil des '^: Röhrchens befindet sich ein zentral angeordneter, mit einer emittierenden Substanz, z. B. Bariumoxyd, im Innern bedeckter kleiner Metallzylinder 10, der das eigentliche Emissionszentrum der Kathode darstellt. Der obere Teil ist durch eine mit einer kleinen Öffnung versehenen Metallkappe 11 abgeschlossen, aus der die Elektronen austreten. Dicht vor der «,Kathode - ist nun eine Hilfselektrode 6 angebracht, die aus einem Metallblech besteht, '■•άφ eine zentrale Öffnung aufweist, deren durchmesser zweckmäßig etwas größer als der Durchmesser der Öffnung der Kathodenkappe ι ist. Zwischen der Hilfselektrode und der eigentlichen Anode 4 befindet sich der Wehnelt-Zylinder 5.

Die Dimensionen können beispielsweise so gewählt werden, daß der Durchmesser des Kathodenröhrchens etwa 3 mm, der Durchmesser des Wehnelt-Zylinders etwa 10 mm, seine Höhe etwa 8 mm, sein Abstand von Anode und Hilfsanode etwa 1 mm und der Abstand der Hilfsanode von der Kathodenkappe ebenfalls etwa 1 mm beträgt. Die an den Elektroden liegenden Spannungen können beispielsweise so gewählt werden, daß das Potential der Anode und Hilfsanode etwa plus 300 Volt beträgt. Die Hilfsanode kann dabei, wie in der Zeichnung dargestellt, direkt mit der Anode verbunden sein. Die Spannung der Hilfsanode kann jedoch auch von der Anodenspannung etwas abweichen. Der günstigste Wert richtet sich nach dem Abstand der Hilfsanode von der Kathode. Der Wehnelt-Zylinder erhält eine negative go Vorspannung, die je nach dem Druck der Gasfüllung, der Höhe der Anodenspannung und der Emission der Kathode zwischen etwa minus 10 und minus 50 Volt liegt und so gewählt wird, daß sich eine scharfe Konzentrierung des Kathodenstrahls auf dem Fluoreszenzschirm ergibt.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung einer Hohlraumkathode in Verbindung mit einer Hilfsanode in der beschriebenen Weise bei geeigneter Einstellung der Vorspannung des Wehnelt-Zylinders äußerst scharf konzentrierte Leuchtflecke erzielt werden können, die gleichzeitig eine Helligkeit besitzen, wie sie mit den bisher üblichen Mitteln bei Kathodenstrahlröhren nicht zu erzielen war. Röhren der beschriebenen Anordnung zeichnen sich ferner durch eine große Lebensdauer aus.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Elektronenstrahlröhre mit indirekt beheizter Glühkathode, Gasfüllung, Konzentrationszylinder und einer unmittelbar vor der Kathode angeordneten durchlochten Hilfsanode, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode in an sich bekannter Weise als ein im Innern mit hochemittierenden Substanzen bedeckter Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Elektronenaustrittsöffnung durch einen eine scharf be-

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   grenzte Öffnung besitzenden Kathodendekkel abgedeckt ist, und daß die Öffnung in der Hilfsanode gleich groß oder größer ist als die Öffnung im Kathodendeckel. ·' 2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus einem Metallröhrchen besteht, in dessen unterem Teil sich eine Heizspirale und in dessem oberem, durch eine Scheidewand getrennten und durch eine mit einer zentralen Öffnung versehenen Metallkappe abgedecktem Teil sich ein kleiner zentral angeordneter, mit emittierender Substanz bedeckter Metallzylinder befindet.

   3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode durch direkt leitende Verbindung auf das gleiche Potential wie die Anode gebracht ist. ·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen