DE641136C - Entladungsgefaess mit Gas- oder Dampffuellung und indirekt geheizter Kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung- bezieht sich auf Dampf- oder

Gasentladungsgefäße mit indirekt geheizter Glühkathode und ist in erster Linie auf die Ausbildung der Strablungsschutzzylinder für die Kathode gerichtet.

Bei den üblichen Entladungsgefäßen wird vorzugsweise eine indirekt geheizte Kathode großer Fläche als Elektronenquelle verwendet. Diese Kathoden bestehen im allgemeinen

to aus einer Drahtspirale als Heizkörper und einem diesen umgebenden Metallteil, der mit elektronenemittierendem Material bedeckt ist und die eigentliche Kathode bildet. ,Der Metallteil, der vorzugsweise hülsenförmig ist, enthält zweckmäßig in seinem Innern sich quer erstreckende Teile im allgemeinen in Scheihenform, welche ebenfalls mit elektronenemittierendem Material bedeckt sind.. Diese Scheiben sind zweckmäßig in gleichen Abständen angeordnet und über die Kathode verteilt. Der emittierende Teil der Kathode kann von einem oder mehreren perforierten Metallzylindem umgeben sein, die als Strahlungsschutz dienen, d.h. dazu, die Abstrahlung der Wärme nach außen hin zu verhindern bzw. herabzusetzen. Da diese Zylinder Öffnungen von genügender Weite für den Durchtritt der Elektronen und Ionen besitzen müssen, geht durch diese Öffnungen hindurch eine gewisse Wärmemenge durch Abstrahlung nach außen Mn verloren. Entladungsgefäße dieser Art mit Dampf- oder Gasfüllung können sehr erhebliche Ströme führen. Die Entladung· kann dabei mittels eines Steuergitters gesteuert werden, das nach Maßgabe seiner Auf ladung füas Einsetzen der lichtbogenartigen Entladung zwischen Anode und Kathode um einen mehr oder weniger großen Zeitbetrag verzögert.

Ein Nachteil der bekannten Entladungsgefäße dieser Art besteht darin, daß sich die Entladung nicht gleichmäßig über die Kathode verteilt, sondern gewisse, insbesondere die zentralen Teile der Kathode bevorzugt. Diese Erscheinung tritt trotz der verwandten Strahlungsschutzzylinder auf. In solchen Fällen nimmt dann ungewünschterweise die Entladung ihren Weg nur durch eine beschränkte Anzahl der Öffnungen der Strahlungsschutzzylinder, anstatt daß sie durch alle Öffnungen hindurchtritt und sich gleichmäßig über den emittierenden Teil der Kathode verteilt. Die nicht gleichmäßige Beanspruchung der emittierenden Fläche führt unter Umständen dazu, daß die Lebensdauer der Kathode und damit des Entladungsgefäßes wesentlich herabgesetzt wird. Die Ursache für die Lokalisierung der Entladung auf einen bestimmten Teil der Kathode besteht darin, daß der betreffende Teil

der Kathode stärker erwärmt wird als andere Teile. Die tingleichmäßige Verteilung der Temperatur über die Kathodenoberfläche rührt wiederum daher, daß gewisse Teile, "fe Oberfläche mehr Wärme abgeben als andere. Diese größere Wärmeabgabe ist zur ückzui uhren auf die Wärmeableitung durch Stromzuführungs- oder Haltedrähte, aber auch auf Wärmeabstrahlung. Bei Röhren für hohe ίο Leistungen, bei denen- der emittierende Teil eine große Metallfläche besitzt, wurde eine sehr erhebliche Temperaturdifferenz zwischen dem Zentrum und den Enden der Kathode festgestellt, die bis zu 150⁰C betrug. Es ist Gegenstand der Erfindung, die Kathode so einzurichten, daß sie über ihre ganze Oberfläche eine gleichmäßige Temperatur besitzt, und zwar trotz der Wärmeverluste durch Wärmeableitung oder -strahlung von gewissen Teilen der Oberfläche. Es wird dadurch erreicht, daß die Entladung sich gleichmäßig über die ganze emittierende Fläche der Kathode verteilt, und infolgedessen eine wesentlich erhöhte Lebensdauer der Glühkathode und damit auch der Röhre selbst erzielt. Um eine praktisch gleichmäßige Verteilung der Temperatur über die Kathode zu erzielen, wird erfindungsgemäß die Wärmeabstrahlung an den einzelnen Stellen der Kathode durch unterschiedliche Bemessung der Weite und des gegenseitigen Abstandes der in den Strahlungsschutzzylindern vorgesehenen Löcher beeinflußt. Die genannten Löcher sind dabei in an sich bekannter Weise über die Mäntel der oben und unten geschlossenen Strahlungsschutzzylinder verteilt und so angeordnet, daß die Kathode durch die Strahlungsschutzzylinder-hindurch sichtbar ist. Um einen weiteren Ausgleich für die größeren Wärmeverluste an gewissen Stellen der Kathode zu schaffen, kann die Wärmezufuhr noch derart geregelt sein, daß an diesen Stellen die Windungen des Heizdrahtes dichter gelegt werden.

Das Wesen der Erfindung sei näher an 4-5 Hand der Abbildungen erläutert, die als Beispiele Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Abb. ι zeigt eine Röhre mit lichtbogenartiger Entladung teilweise im Schnitt, so daß die Ausbildung des Heizkörpers des emittierenden Teiles der Kathode und der Wärmeschirmzylinder (Strahlungsschutz) zu erkennen ist. In Abb. 2 ist eine Ansicht des Heizkörpers mit seinen Zuleitungen dargestellt, während Abb. 3 die Ausbildung der Kathode zeigt.

Die Röhre besitzt eine Metallwandung 1, beispielsweise aus Kupfer, Eisen o. dgl., welche oben in einem Handgriff 2 endet und am Boden durch einen in der Zeichnung nicht erkennbaren· Glasteil abgeschlossen ist, der mit dem zugespitzten Rand des Metallteiles 1 verschmolzen ist. Der Metallteil der Wandung, der gleichzeitig die Anode bildet, ist in einer Metallhülse 3 aus dünnem Metall gelagert, i Diese Metallhülse 3 dient als Fassung für die 'Röhre und gleichzeitig zum Schutz der Verbindungsstelle Glas/Metall. Die Kathode wird von Stützstreben 4 getragen, die mittels einer Schelle auf dem Kathodenfuß befestigt sind (nicht gezeichnet). Die Stromzuführung zur Kathode erfolgt über die Litzen 5, die mit den in dem Kathodenfuß eingeschmolzenen Stromzuführungen verbunden sind.

Die Kathode ist eine indirekt geheizte Kathode. Ihr Heizkörper 6 ist in einer Metallhülse 7 untergebracht. Er besteht aus einem spiralförmig gewundenen Wolframdraht, der auf einem Stab 8 aus Isoliermaterial, beispielsweise Aluminiumoxyd (Al₂O₃), aufgewickelt ist. Der Teil 8 besitzt eine zentrale Bohrung, durch die hindurch zur Erhöhung der Festigkeit ein Metallstab getrieben ist. Das untere Ende des Heizkörpers ist in geeigneter Weise mit der flexiblen Zuleitung 5 verbunden, während das obere Ende an eine Metallplatte angeschweißt ist, die an einem der Wärmeschirmzylinder befestigt ist. An der den Heizkörper umschließenden Hülse sind die Metallscheiben 9 in gleichem Abstand voneinander angebracht und/oder statt dessen go auf nicht gezeichneten Metallstäben unter Verwendung geeigneter Zwischenstücke 10 gelagert. Die Scheiben 9 sind vorzugsweise mit einem hochemittierenden -Material bedeckt.

Es sind ein oder mehrere Metallzylinder 11 vorgesehen, die die Scheiben umgeben und voneinander durch Austreibungen 12 distanziert sind. Diese Zylinder sind oben und unten durch Metallscheiben 13 abgeschlossen und außerdem durch eine Metallkappe 14 ioo überdacht. Die Stromzuführungen 5 sind einerseits mit einer der Scheiben 13 und andererseits mit Hilfe des unteren der beiden , , Isolierstücke 15 mit dem unteren Ende des Heizkörpers 6 verbunden. In den Isolierstükken 15 ist der Stab 8 des Heizkörpers gelagert. Die Zylinder 11 besitzen eine Anzahl von Öffnungen, die vorzugsweise kreisförmig sind, aber auch andere Gestalt besitzen können. Die Öffnungen auf den verschiedenen no Zylindern sind so angebracht, daß die Kathode durch jeden Satz von Öffnungen hindurch sichtbar ist. Die Zylinder 11 haben den Zweck, die Wärmeabstrahlung der Kathode nach außen hin herabzusetzen, während ihre Öffnungen für den Durchtritt der Entladung vorgesehen sind. Am unteren Ende des äußersten Wärmeschirmzylinders kann eine Metallscheibe 17 zur elektrostatischen und thermischen Abschirmung vorgesehen sein. Die Stützstreben 4 erstrecken sich zweckmäßig über die ganze Länge des äußeren Wärme-

schutzzylinders, und zwar zwischen zwei Lochreihen. Durch unterschiedliche Bemessung der Weite der Öffnungen der Strahlungsschutzzylinder bzw. des gegenseitigen Abstan-, des der Öffnungen wird die Wärmeabstraft· lung an den einzelnen Stellen der Kathode'* derart beeinflußt, daß die Temperatur des emittierenden Teiles der Kathode praktisch überall die gleiche ist. Die Abb. 3 läßt deutlieh, erkennen, wie die Anordnung und Ausbildung der Öffnungen im vorliegenden Falle zweckmäßig gewählt wird.

In der Mitte des Wärmeschirmes sind die Durchmesser der kreisförmigen Öffnungen 16 viel größer als die Durchmesser der Öffnungen an den Enden der Kathode. An dem unteren Ende der Wärmeschirmzylinder haben die Öffnungen zweckmäßig einen noch etwas kleineren Durchmesser als an dem oberen Ende der Kathode. Die Zwischenräume zwischen den einzelnen Öffnungen sind dementsprechend auch verschieden.

Die Röhre besitzt eine Dampf- oder Gasfüllung von einem Gasdruck, der genügend hoch ist, um die negativen Raumladungen vor der Kathode zu neutralisieren, so daß zwischen Anode und Kathode eine Lichtbogenoder lichtbogenähnliche Entladung vor sich geht. Es kann insbesondere bei Verwendung einer Wechselspannung als Anodenspannung ein Steuergitter zwischen Anode und Kathode vorgesehen sein, so daß der mittlere Anodengleichstrom hinsichtlich seiner Stärke geregelt oder nach Belieben eingestellt werden kann.

Um die durch die Ausbildung und Verteilung der Öffnungen der Strahlungsschutzzylinder angestrebte gleichmäßige Tempiera^: umverteilung über die ganze Kathode noch zu unterstützen, können in der aus Abb. 2 ersichtlichen an sich bekannten Weise die Windungen des Heizkörpers mit verschiedenem Abstand (Ganghöhe) gewickelt sein. Die Abstände zwischen den mittleren Wicklungen

4.5 sind bei der Anordnung nach der Abb. 2 erheblich größer als die Wicklungsabstände an den Enden des Heizkörpers. Die Wicklungsabstände an dem.unteren Endendes Heizkörpers sind zweckmäßig; noch etwas geringer "als diejenigen am oberen Ende des Heizkörpers. Die Verteilung der Wicklungen über den Heizkörper kann, je nach der Kathodenform, auch in anderer Weise zweckentsprechend durchgeführt werden.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Entladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung und indirekt geheizter Kathode, insbesondere GroßfLächenkathode, welche von einem oder mehreren oben und unten geschlossenen Strahlenschutzzylindern umgeben ist, über deren Mäntel Löcher für den Entladungsdurchtritt verteilt sind, durch die die Kathode sichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Bemessung der Weite der im Strahlungsschutzzylinder vorgesehenen Löcher bzw. ihres gegenseitigen Abstandes die Wärmeabstrahlung an den einzelnen Stellen der Kathode derart beeinflußt ist, daß die Temperatur des emittierenden Teiles der Kathode praktisch überall die gleiche ist.

2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Wärmeschirmzylinder an den Enden der Kathoden geringere Weite bzw. größeren Abstand haben als'in der Mitte.

3. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 8a Öffnungen der Wärmeschirmzylinder am unteren Ende der Kathode noch geringere Weite bzw. größeren Abstand haben als die Löcher am oberen Ende der Kathode.

4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper der Kathode derart gewickelt ist, daß die Wicklungsabstände an den Enden kleiner sind als in der Mitte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen