DE6608014U

DE6608014U - HIGH VOLTAGE HIGH VACUUM DISCHARGE TUBE.

Info

Publication number: DE6608014U
Application number: DE19666608014
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1966-08-27
Filing date: 1966-08-27
Publication date: 1971-05-27

Description

"Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhre""High voltage high vacuum discharge tube"

Die Neuerung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhre mit einem Glaskolben, mit einem mindestens einseitig geöffneten und verhältnismäßig tief in seinem Innern eine senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Anodenfläche aufweisenden Anodenzylinder, mit einer außerhalb des Anodenzylinders angeordneten Kathode, die von einer Kathodenabschirmung umgeben ist, deren Öffnung gegenüber und im Abstand zu der Anodenzylinderöffnung liegt, und mit in der Elektronenröhre zwischen dem Glaskolben und der Elektrodenanordnung angeordneten Abschirmmitteln.The innovation relates to a high-voltage, high-vacuum discharge tube with a glass bulb, with one that is open at least on one side and is relatively deep in its interior an anode cylinder arranged perpendicular to the cylinder axis having an anode cylinder, with a outside of the anode cylinder arranged cathode, which is surrounded by a cathode shield, the opening thereof opposite and at a distance from the anode cylinder opening, and with in the electron tube between the glass bulb and shielding means arranged in the electrode arrangement.

Hochvakuum-Entladungsrohren, in denen Abschirmanordnungen sur Verhinderung to» ¥as4ladungen am Röhrenkolben oder zur Verhinderung des unerwünschten Austrittes von Primär- imd Sekundäralektronen aus dem Raum zwischen der Kathode und der Anode der Röhre angeordnet sind, sind bekannt. Maßnahmen hierzu sind in der USA-Patentschrift 2 256 330, den deutschen Patentschriften 891 1T7sowie 342 909 und. in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 625 besenrieben. Diese Anordnungen betreffen Röhren, bei denen die Kathode oder der die Elektronen emiirfcieren&e Heizfaden in der Anode, die meist zylinderförmig ausgeführt ist, angeordnet sind. Die beschriebenen Abschirmanordnungen sind aber nicht bei Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren anwandbar, da die in diesen Röhren auftretenden Temperaturen eine besondere Ausbildung der Abschirmanordnungen erfordern. Zum Beispiel ist eine vollständige Abschirmung, wie in den Abb. 2 und 3 der deutschen Patentschrift 342 909 gezeigt,High vacuum discharge tubes in which shielding arrangements to prevent to »¥ as4charges on the tube flask or to the Prevention of the unwanted leakage of primary imd Secondary electrons from the space between the cathode and the anode of the tube are known. measures in this regard, US Pat. No. 2,256,330, German Patents 891 1T7 and 342 909 and. in written on the documents of the German utility model 1 723 625. These arrangements apply to tubes in which the cathode or the one that emits electrons & a filament are arranged in the anode, which is usually cylindrical. The shielding arrangements described are but not with high voltage high vacuum discharge tubes applicable, since the temperatures occurring in these tubes require a special design of the shielding arrangements. For example, a complete shield, as shown in Figs. 2 and 3 of German Patent 342 909,

- 2 nicht verwirklichbar.- 2 not feasible.

Für Hochvakuum-Gleichrichterröhren, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, sind in der deutschen Patentschrift 937 540 Abschirmungen gezeigt, die eine zylinderförmige Anodenelektrode derart weit umgeben, daß die durch die Elektronen getroffene Anodenfläche innerhalb des Abschirmungsbechexs liegt.For high vacuum rectifier tubes, especially for high and extremely high voltages, are in the German patent 937 540 shields shown, which surround a cylindrical anode electrode so far that the through the electron hit anode area within the shielding bechex lies.

Auch die USA-Patentschrift 3 231 778 zeigt eine Hochvakuum-Gleichrichterröhre, insbesondere für hohe und höchste Spannungen, bei der die Kathode in der topfförmigen Anode angeordnet ist. Beim Betrieb dieser Röhre treten hohe negative Spitzenspannungen auf, und während einer derartigen negativen Spitzenspannung liegt z.B. die Anode auf 0 Y, während die Kathode auf einem Potential von + 25 kV liegt. Dadurch werden einerseits an den Rändern der topfförmigen Anode Sekundärelektronen abgeschlagen, andererseits aber auch auf der der Anode zugewandten Oberfläche der Abschirmung für die Anschlußstifte. Die hier auch entstehende Röntgenstrahlung soll von dem Erreichen des Glases abgehalten werden. Zu diesem Zweck zeigt die genannte USA—US patent specification 3,231,778 also shows a high vacuum rectifier tube, especially for high and extremely high voltages, where the cathode is in the cup-shaped anode is arranged. High negative peak voltages occur in the operation of this tube, and during such negative peak voltage, for example, the anode is at 0 Y, while the cathode is at a potential of + 25 kV. As a result, secondary electrons are knocked off on the one hand at the edges of the cup-shaped anode, but on the other hand also on the surface of the shield for the connection pins facing the anode. The one that also arises here X-rays should be kept from reaching the glass. For this purpose the said USA shows

J Patentschrift einen Abschirmring, der auf dem innerenJ patent specification has a shield ring that is on the inner

R.oTirenkolBeii als metallener Mim aufgebracht ist. Es istR.oTirenkolBeii is applied as a metallic mim. It is

sehr wichtig, daß dieser Abschirmring mit seinem oberen Rand genau in Höhe des Randes der topfförmigen Anode liegt, da sonst sehr schnell Überschläge erfolgen. Dieser Abschirmring liegt aber auf keinem Potential, und in der ersten Phase seiner Wirkung wird er das Auftreten von Sekundärelektronen und einer Röntgenstrahlung sogar noch beschleunigen. Sr wird dann eine bestimmte Ladung aufnehmen, und da diese Ladung nicht abgeführt werden kann, treten in. unkontrollierbaren Abständen entweder Überschläge zu der Abschirmung der Sockelstifte oder der Anode auf, oder es bilden sich Eriechströme am Euß der Röhre, und dort erfolgen dann Überschläge zu den einzelnen Anschlußstiften. Zwar verhindert der Abschirmring über einen Teil-It is very important that the upper edge of this shielding ring is exactly at the level of the edge of the pot-shaped anode, otherwise flashovers will occur very quickly. However, this shielding ring is not at any potential, and in the In the first phase of its action it will be the appearance of secondary electrons and an X-ray radiation even more accelerate. Sr will then take on a certain charge, and since this charge cannot be discharged, occur at uncontrollable distances either flashovers to the shielding of the socket pins or the anode, or olfactory currents are formed at the base of the tube, and there then take place flashovers to the individual connection pins. Although the shielding ring prevents over part of

560801427.5.71560801427.5.71

bereich einen Angriff des Glases durch die schädliche Strahlung, jedoch ist die Röhre nicht als betriebssicher zu bezeichnen. Außerdem werden die Teile der Strahlung, die zwischen dem randförmigen Ende der topfförmigen Anode und dem Abschi-rmring »oberhalb desselben den Glaskolben erreichen, nicht mit abgeschirmt. Dieser Mangel wird zwar teilweise in einer Anordnung, die in Fig. 1 der USA-Patentschrift 2 933 633 gezeigt ist, behoben, aber auch hier liegt der Abschirmring nicht auf einem bestimmten Potential, und es kommt daher auch hier zu den unerwünschten unkontrollierbaren Überschlagen.area, the glass could be attacked by the harmful radiation, but the tube is not considered to be operationally safe describe. In addition, the parts of the radiation between the edge-shaped end of the cup-shaped anode and the sealing ring »above it reach the glass bulb, not shielded with. This deficiency is, in part, shown in an arrangement shown in FIG. 1 of the United States patent 2 933 633 is shown, but here, too, the shielding ring is not at a certain potential, and therefore, unwanted, uncontrollable rollover occurs here as well.

Die oben zuerst genannten Anordnungen beziehen sich also auf Abschirmung des aktiven Entladungsraums, aus dem die Ladungsträger heraustreten, die danach genannten auf Abschirmungen zur Verhinderung der Zersetzungdes Glases. Auch in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 723 ist gezeigt, daß die Ladungsträger den aus Glas bestehenden Röhrenkolben erreichen können und diesen braun färben.The arrangements first mentioned above therefore relate to the shielding of the active discharge space from which the Charge carriers emerge, those named afterwards on shields to prevent the decomposition of the glass. Also in the documents of the German utility model 1 723 it is shown that the charge carriers can reach the tubular bulb made of glass and color it brown.

Sine derartige Braunfärbung zeigen auch die sich augenblicklich, auf dem Markt befindlichen sogenannten Ballast— röhren für Farbfernsehempfänger, die parallel äur Farbbildröhre des Farbfernsehempfängers geschaltet werden müssen, damit zur Verhinderung einer Farbabweichung die Summe der Ströme durch, die Farbbildröhre und durch die Ballaströhre immer konstant bleibt. Diese Ballaströhren sind Trioden. Sie zeigen beim Einschalten auf dem Glaskolben eine Fluoreszenz, die bei längerem Betrieb der Röhre schnell verschwindet und in eine Braunfäxbung ubergent. Es wurde festgestell-fc, daß diese Braunfärbung auf eine Bleioxydzersetzung des Glases zurückzuführen ist. Je höher die Betriebsspannung der Röhre gewählt wird, desto größer vird diese Bleioxydzersetzung, die schließlich zur Zerstörung des Röhrenkolbens und damit der Röhre führt.Such brown coloring is also shown by the instantaneous So-called ballast tubes for color television receivers which are on the market and which are parallel to the color picture tube the color television receiver must be switched, thus the sum of the Currents through the color picture tube and through the ballast tube always remains constant. These ballast tubes are triodes. When switched on, they show fluorescence on the glass bulb, which quickly disappears when the tube is used for a long time and turns brown. It was established fc, that this brown color is due to the decomposition of lead oxide in the glass. The higher the operating voltage The tube chosen, the greater this lead oxide decomposition, which ultimately leads to the destruction of the tube piston and thus the tube leads.

• ·• ·

Wie eingangs genannt, sind bei derartigen Hochspannungs-Hochvakuum-Entladungsröhren die Anodenflächen in einem Anodenzylinder angeordnet, und zwar in Richtung der Elektroiienströmung gesehen sehr tief in diesem Zylinder. Es ist daher unwahrscheinlich, daß Sekundärelektronen, die durch den Aufprall der Primärelektronen aus der Anodenfläche herausgeschlagen werden, entgegengesetzt zum Elektronenstrom aus dem Anodenzylinder heraus und an die aus Glas bestehende Wand des Röhrenkolbens gelangen können.As mentioned at the outset, such high-voltage high-vacuum discharge tubes the anode surfaces are arranged in an anode cylinder and, viewed in the direction of the electrical flow, very deep in this cylinder. It is therefore unlikely that secondary electrons will be generated by the impact of the primary electrons from the anode surface are knocked out, opposite to the electron flow out of the anode cylinder and to the made of glass wall of the flask can get.

Es mußte zunächst geklärt werden, welche physikalischen Ursachen für die Braunfärbung des Glases dieser Ballaströhren in Frage kommen. Die Erfinder haben durch verschiedene Messungen festgestellt, daß auf der Anodenfläche, die sehr tief in dem Anodenzylinder angeordnet ist, durch Elektronenaufprall bei sehr hohen Spannungen eine Röntgenstrahlung ausgelöst wird. Diese trifft die Abschirmflächen der Kathodenabschirmung und schlägt dort Elektronen heraus, die ungehindert zum Glas gelangen können. Eine derartige Erscheinung war bisher an Elektronenröhren dieser Art nicht festgestellt worden.First it had to be clarified what physical causes for the brown discoloration of the glass of these ballast tubes come into question. The inventors have determined by various measurements that on the anode surface, which is arranged very deep in the anode cylinder, an X-ray radiation due to electron impact at very high voltages is triggered. This hits the shielding surfaces of the cathode shield and knocks out electrons there, which can reach the glass unhindered. Such a phenomenon has hitherto been seen in electron tubes of this type not found.

Dis Aufgabe der Neuerung war es daher₅ das Glas gegen die von der Röntgenstrahlung aus der Kathodenabschirmung ausgelösten Elcsktronen abzuschirmen. Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß die Abschirmmittel mit oiner nach außen geführten Anschlußleitung versehen sind und auf einem derartigen Potential liegen, daß die _Λ Elektronen, die auτ den der Anode zugewandten Abschirmflächen, der Kathodenabschirmung durch von der Anodenfläche ^ kommende, vom Elektronenaufprall verursachte Röntgenstrahlung ausgelöst werden, am Erreichen des Glaskolbens gehindert und zum Anodenzylinder zurückgeführt werden.Dis task of innovation was therefore ₅ shield the glass against triggered by the X-ray radiation from the cathode shield Elcsktronen. This object is achieved according to the innovation in that the shielding means are provided with a connecting line led to the outside and are at such a potential that the _Λ electrons, which auτ the shielding surfaces facing the anode, the cathode shielding by coming from the anode surface ^ from X-rays caused by the electron impact are triggered, prevented from reaching the glass bulb and returned to the anode cylinder.

Nach, einer Weiterbildung der Neuerung können äife Abschirmmittel aus einem Abschirmbec2B? mit einer nach eiifien ge- According to a further development of the innovation, any shielding means can be made from a shielding cover. with a customized

führten Anschlußleitung bestehen, der an der Kathodenab-3cMrmung befestig ist und den freien Raum zwischen den Abschirmflächen und dem Anodenzylinder sowie den Anodenzylinder selbst bis zu einer bestimmten Höhe umgibt. Der Abschirmbecher kann eine nach asaßen iShresda AnschluSleitung aufweisen; er kann aber auch elektrisch leitend mit der Kathodenabschirmung verbunden sein» weil sich dadurch besondere bauliche Vereinfachungen ergeben.led connecting line exist, the one at the cathode-3cMrmung is attached and the free space between the Shielding surfaces and the anode cylinder and the anode cylinder surrounds itself up to a certain height. The shielding cup can be a custom-designed connection line exhibit; but it can also be connected to the cathode shield in an electrically conductive manner, because it creates special structural simplifications result.

In vielen Fällen genügt es, daß die Abschirmmittel aus einem an dem Röhrenkolben anliegenden Metallring mit einer nach außen ge f uhr -fees»- Anschlußleitung bestehen. Biese Anschlußleitung kann an sich gesondert herausgeführt werden. Der Metallring kann an der Kathodenabschirmung befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbanden werden. Weiterhin kann, wie an sich auch in den bisher bekannt gewordenen Röhren ausgeführt, die Kathodenabschirmung elektrisch leitend mit der Kathode der Röhre verbunden sein.In many cases it is sufficient that the shielding means consist of a metal ring resting on the tubular piston with a to the outside world -fees »- connection line exist. Pintuck connection line can in itself be brought out separately. The metal ring can be attached to the cathode shield and connected to it in an electrically conductive manner. Farther The cathode shielding can, as per se also be carried out in the tubes that have become known so far, electrically be conductively connected to the cathode of the tube.

Im Gegensatz zu den Anordnungen nach dem Stand der Technik werden also bei der Röhre nach der Neuerung nicht die Anode allein, sondern alle die Flächen des Röhrensystems abgeschirmt werden, die von der Röntgenstrahlung getroffen werden können und von denen aus die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen die Glaswand des Röhrenkolbens erreichen können.In contrast to the arrangements according to the prior art, the tube according to the innovation does not have the Anode alone, but rather all the surfaces of the tube system that are hit by the X-rays are shielded and from which the electrons released by the X-ray radiation hit the glass wall of the tube bulb reachable.

Es ist also wichtig, daß diese Abschirmung eine genügende axiale Ausdehnung im Röhrenkolben aufweist, also gegebenenfalls weit über den Rand des topfförmigen Anodenzylinders nach oben ragt, und daß sie auf einem definierten Potential liegt, damit unkontrollierbare Überschläge vermieden werden.It is therefore important that this shield has a sufficient axial extent in the tube piston, that is, if necessary extends far beyond the edge of the cup-shaped anode cylinder and that it is at a defined potential so that uncontrollable flashovers are avoided.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the innovation are shown in the drawing and are described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger teilweiseFig. 1 shows a ballast tube for color television receivers partially

in geschnittener Darstellung mit einem Abschirmbecher, in a cut representation with a shielding cup,

2 ebenfalls eine Ballaströhre für Farbfernsehempfänger mit einem abschirmenden Metallring.2 also a ballast tube for color television receivers with a shielding metal ring.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Röhrenkolben bezeichnet, der aus Glas besteht. Die Röhre weist eine nach außen durchgeführte Anodenkappe 2 auf, die über Haltevorrichtungen 3 und Stege 4 einen Anodenzylinder 5 trägt. In diesem Anodenzylinder 5 befindet sich ein becherförmiger Einsatz 6, der eine Anodenfläche 7 aufweist, die senkrecht zur Achse des Anodenzylinders 5 liegt.In Figs. 1 and 2, 1 denotes the tubular piston, made of glass. The tube has an anode cap 2 which is led through to the outside and which is secured via holding devices 3 and webs 4 an anode cylinder 5 carries. In this anode cylinder 5 there is a cup-shaped insert 6, which has an anode surface 7 which is perpendicular to the axis of the anode cylinder 5.

Am Boden der Röhre ist die Kathode 8 angeordnet, die von einem Gitter 9 umgeben ist und sich mit diesem Gitter 9 !zusammen in der Kathodenabschirmung 10 befindet. Die Kathodenabschirmung 10 weist eine Öffnung 11 auf, durch die die von der Kathode 8 emittierten, durch das Gitter 9 hindurchgetretenen Elektronen in den Anodenzylinder 5 eintreten können und beim Anlegen einer Hochspannung von etwa 25.000 Volt zwischen dem Anodenzylinder 5 und der Kathode 8 mit sehr großer Geschwindigkeit auf die Anodenfläche 7 prallen. Diese aufprallenden Elektronen lösen dort eine Röntgenstrahlung aus, die sich vorzugsweise in Richtung auf die Kathode bewegt. Eine derartige Strahlung ist mit der gestrichelten Linie 12 bezeichnet. Sie trifft auf eine Abschirmfläche 13 der Kathodenabschirmung 10 und löst dort Elektronen aus, die z.B. entlang der gestrichelten Linie H die Oberfläche verlassen und die Glaswand des Röhrenkolbens 1 ungehindert erreichen können. Wird nun ein Abschirmbecher 15 derart angeordnet und so vorgespannt, daß die durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Elektronen in Richtung der gestrichelten Linie 16 verlaufen, also zur Anode zurückkehren, so können sie nicht das Glas erreichen* Röhren mit einem derartigen Abschirmbecher besitzen eine wesentlich größere Lebensdauer als die bisher bekanntenThe cathode 8, which is surrounded by a grid 9 and is connected to this grid 9, is arranged at the bottom of the tube ! is located together in the cathode shield 10. The cathode shield 10 has an opening 11 through the electrons emitted by the cathode 8 and passed through the grid 9 into the anode cylinder 5 can occur and when applying a high voltage of about 25,000 volts between the anode cylinder 5 and the Cathode 8 hit the anode surface 7 at a very high speed. Loosen these impacting electrons there an X-ray radiation, which preferably moves in the direction of the cathode. Such radiation is denoted by the dashed line 12. It meets a shielding surface 13 of the cathode shield 10 and there triggers electrons, which e.g. leave the surface along the dashed line H and leave the glass wall of the Tubular piston 1 can reach unhindered. If a shielding cup 15 is now arranged and pretensioned in such a way, that the electrons released by the X-ray radiation run in the direction of the dashed line 16, that is return to the anode, so they cannot reach the glass significantly longer service life than the previously known

Ballas tr öhr en. Mit 17 sind Wärmere fielet orble ehe "bezeichnet und mit 18 die Anschlußstifte der Röhre.Ballas dear. 17 are warmer ones fell orble before " and at 18 the connection pins of the tube.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist an Stelle eines Absehirmbechers ein Metallring 19 direkt an der Wand des Röhrenkolbens 1 angeordnet. Dieser Metallring ist elektrisch leitend über Anschlußleitungen 20 mit der Kathodenabschirmung 10 und auch mit der Kathode 8 verbunden, so daß er ebenfalls wie der Abschirmbecher 15 eine Umkehrung der Elektronen durch Änderung der Äquipotentiallinien erreicht und diese Elektronen nicht an das &las des Röhrenkolbens 1 gelangen läßt.In the embodiment of FIG. 2 is in place a metal ring 19 arranged directly on the wall of the tubular piston 1 of a shield cup. This metal ring is electrically conductively connected via connecting lines 20 to the cathode shield 10 and also to the cathode 8, so that, like the shielding cup 15, it also reverses the electrons by changing the equipotential lines reached and these electrons can not get to the & las of the tube piston 1.

SCfflJIZANSPRÜCHE: - 8 -SCfflJIZ CLAIMS: - 8th -

Claims

PROTECTION AGREEMENTS: ·

1. High voltage high vacuum discharge tube with a Glass bulb, with an at least one side open and relatively deep inside, one perpendicular to the '' Anode cylinder having anode surface arranged on the cylinder axis, with eiref outside the anode cylinder -.- arranged Cathode, which is surrounded by a cathode shield, the opening of which is opposite and at a distance from the anode cylinder opening and arranged in the electron tube .between the glass bulb and the electrode arrangement . Shielding means, characterized in that the shielding means (15 »1'9) with an outwardly Connection lines are provided and on such a 'There is a potential that the electrons (16) from the the anode facing shielding surfaces (13) of the cathode .shielding (10) by X-rays (12) coming from the anode surface (7) and caused by the impact of the electrons triggered ", prevented from reaching the glass bulb (1) and returned to the anode cylinder (5).

2. High-voltage high-vacuum discharge tube according to claim 1, characterized in that the shielding means from a separating cup (15) with a connecting line exist, which is attached to the cathode shield (10) and the free space between the shielding surfaces (13) and the anode cylinder (5) and the anode cylinder (5) surrounds to a certain height.

3. High-voltage high vacuum discharge tube according to claim 2, characterized in that the shielding cup (15) is electrically connected to the cathode shield (10).

4. High voltage high vacuum discharge tube according to

j 660801427.5.71j 660801427.5.71

Claim 1, characterized in that the shielding means consist of a metal ring (19) with a connecting line (20) resting on the inside of the tubular piston (1).

5. High-voltage high-vacuum discharge tube according to claim 4 » characterized in that the metal ring (19) on the Xathodenabsehirmung (10) is attached and electrically conductively connected to this.

6. High voltage high vacuum discharge tube after a or more of the preceding claims, characterized in that that the cathode shield (10) is electrically conductively connected to the cathode (8).