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Elektrisches Entladungsgefäß mit Oxydkathode und mehreren weiteren
Elektroden, insbesondere Verstärkerröhre Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsgefäße,
bei denen als. Elektronenquelle eine Oxydkathode vorgesehen ist. In solchen Entladungsgefäßen
werden entweder direkt oder indirekt geheizte Kathoden verwandt mit einem thermionisch
aktiven Material, das entweder auf die Kathode niedergeschlagen oder im Kathodenmaterial
enthalten ist und das bei Erhitzung auf Betriebstemperatur die Elektronenquelle
bildet. Während des Betriebes verdampft .ein Teil des @elektronenaktiven Materials
oder blättert von der Kathode ab. Das verdampfende Material kann sich auf anderen
Teilen, beispielsweise an den Isolierstücken, niederschlagen, an wel-@chen die Elektroden
befestigt sind. Eine besonders gefährdete Stelle ist der Quetschfuß, in welchem
;die Elektrodenzuführungen dicht beisammen liegen. Durch das niedergeschlagene Emissionsmaterial
können sich Kriechwege längs des Isolierteiles, bieispielsweis@e des Quiets,chfußes,
bilden. Durch diese Bildung von Kriechwegen wird "gewöhnlich die Wirksamkeit einer
Röhre erheblich beexnflußt, ja in vielen Fällen, wird eine Röhre dadurch überhaupt
unbrauchbar.
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Man hat zur Vermeidung solcher unerwünschten Kriechwege :die verschiedensten
Mittel angewandt. So ist @es beispielsweise bekannt, Isolierteile ;durch metallene
oder isolierende Schirme, z. B. in der Form vom; Hütchen, mechanisch gegen das aufdampfende
Emissionsmaterial zu schützen. Man hat weiter versucht, große Oberflächen zu schaffen,
sei @es makroskopisch durch Rillen, Vertiefungen o.,dgl., sei es mikroskopisch durch
Aufrauhen der Oberfläche bzw. durch Bestreichen der Oberfläche der Is,olwerteile
mit einem Stoff rauher Oberfläche. Als solche Stoffe rauher Oberfläche sind beispielsweise
die isolierenden Oxyde der Erdalkalien, insbesondere Calciumoxyd, bekannt. Die Wirksamkeit
der geschilderten Mittel ist jedoch beschränkt, da erfahrungsgemäß bei einigermaßen
starker Abdampfung des Emissionsmaterials der Kathode sich trotzdem Kriechwege bilden.
Es ist ferner auch bekannt, nicht geheizte Elektroden mit amphoternen Oxyden zu
überziehen, um die abgelagerten Kathodenteilchen in nicht emittierende und nicht
leitende Verbindungen umzuwandeln.
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Gemäß der Erfindung werden daher bei elektrischen Entladungsgefäßen
mit Oxydkathode und mehreren weiteren Elektroden,, insbesondere Verstärkerröhren,
die die Isolation
zwischen den einzelnen Elektroden bedingenden
Isolierteile ganz oder teilweise mit
| einer Schicht eines amphoteren Oxydes |
| deckt, durch welches die beispielsweise,' |
| der Kathode ausgehenden elektronen |
| Stoffe in isolierende Stoffe umgewandelt |
| den: Die metallischen Oxyde, die für dieü"@: |
Zweck hauptsächlich in Betracht kommen, sind die Oxyde. von Nickel, Chrom, Aluminium
und Mangan. Alle diese Oxyde sind von Natur aus Nichtleiter und bilden einen wirksamen
Isolator zwischen den Haltedrähten der Elektroden lind den. Einführungsdrähten.
Weiter verbinden sich diese metallschen Oxyde chemisch. mit den elektronenaktiven
Oxyden der Kathode zu inaktiven Verbindungen, welche ebenfalls. nicht leitend sind.
Die Umwandlung der aktiven Teile, die von der Kathode kommen, findet in dem Augenblick
statt, wo sie mit den Metalloxyden auf dem Quetschfuß oder den Isolierteilen, in
Berührung kommen, so daß der Isolationswiderstand zwischen, den Trägerdrähten und
den Elektroden jederzeit ein Maximum ist.
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Ein anderer Teil der Erfindung :bezieht sich auf die Ausbildung ednes
Teiles des Quetschfußes als Behälter für die umwandelnde Substanz.
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Im folgenden soll an Hand der Figuren. das Wesen der Erfindung näher
beschrieben werden.
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Fig. i ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des
Entladungsgefäßes gemäß der Erfindung. -Ein Teil der Hülle ist weggebrochen, so
daß man im Innern klar die Elektrodenanordnung und die Isolierteile für die Elektroden,
auf welche die Erfindung angewendet wird, sieht.
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In Fig.2 ist ,eine perspektivische Anordnung des Elektrodensystems
auf dem Fuß gezeichnet; die Hülle des Entladungsgefäßes ist weggelassen.
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In Fig.3 ist eine Ansicht des Quetschfußes gezeichnet, wie @er beispielsweise
in Fig. 2 angewandt ist. Die Einführungsdrähte für die Elektroden .sind meine Masse'
von Metalloxyden neingebettet, die sich in einem Teil des Quetschfußes befindet.
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Fig.4 ist ein Querschnitt des Quetschfußes nach Fig:3.
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Fig. 5 ist die perspektivische Ansicht einer anderenElektrodienanordnung,
beiwelcher die verschiedenen Elektroden zu einer Einheit züisammengefaßt sind, die
von seinem Glasfuß getragen wird.
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In Fig. i ist mit to das Entladungsgefäß bezeichnet, welches :einen
nach innen reichenden Fuß i i besitzt, in welchem die. Einführungsdrähte für die
verschiedenen Elektroden eingeschmolzen sind. Der Glasfuß i i trägt zwei. nach oben
gehende Drähte iq. und 15,
an welchen Beine, flache zylindrische Anode 16
befestigt ist. An den Enden der Drähte 14 .und 15 sind gebogene Drähte 17
und 18 beestib , welche ein nach außen liegendes elasglied bzw. Isolationsteil
19 tragen. In dem Isolationssteil i9 ist eine Anzahl von Drähten eingeschmolzen,
und diese Drähte tragen die Elektroden, welche im Innern der Anode i 6 angeordnet
sind. Die Drähte 2o und 2 i in dem Stück 19 sind an den Enden der Trägerdrähte
22 und 23 -befestigt, deren untere Enden an den kurzen, in den Fuß i z eingeschmolzenen
Drahtstücken 24, 25 angebracht sind. Die übrigen Drähte 26 und 27, die von i9 ausgehen,
tragen federnde Glieder 28 un.d 29, welche die Knicke des Heizdrahtes, der Kathode
bzw. des elektronenemttierenden Teiles 3o halten. Die Enden von 3o sind mit den,Einführungsdrähten
3 i und 32 verbunden, die in dem Fuß eiregeschmolzen sind. Ein weiterer Knick
des Heizfaderes wird durch den in dem Fuß eingeschmolzenen Draht 33 gehalten. Der
Heizdraht oder die Kathode wird gewöhnlich von .einem Kernmaterial, wie Platin oder
einer Platiulegierung, gebildet, das mit elektronenaktivem Material bedeckt ist,
wie Barium-oder Strontiumoxyden, oder welches dieses Material in seinem Inneren
:enthält. Die Kathode 3o befind-et sich. in einer Ebene längs der Achse der Anode
16 und wird durch ein gewundenes. Gitter 34 umgeben, das durch die beiden senkrechten
Drähte 22 und 23 gehalten wird.
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Während des. Betriebes ist eine hohe Temperatur notwendig, um genügend
Elektronen von der Kathode frei zu machen. Hierdurch verdampft elektronenaktives,
Material b.zw. .dieses blättert manchmal auch von der Kathoide ab. Dieses Material
schlägt sich auf dem Glasfuß i i nieder oder wird durch die obere öffnüng oder Anode
herausgedampft uxüd kann sich dann auf dem Isolierteil i 9 niederschlagen. Da eine
der Aufgaben des Glasfußes und des Isolierteiles i 9 darin besteht, die Isolation
zwischen den einzelnen Haltedrähten aufrechtzuerhalten, ist es leicht einzusehen,
-daß ein Niederschlag von thermionisch aktivem, elektrisch leitendem Material auf
dein Fuß oder dem Isolierteil Kriechwege zwischen den einzelnen Drähten bilden kann
und dadurch die Wirksamkeit de;r Röhre beeinträchtigt wird, indem beispielsweise
der Heizdraht durchbrennt oder aber einzelne Elektroden kurzgeschlossen werden.
Zur Verhinderung der Ausbildung Beines solchen leitenden Weges zwischen den einzelnen
Drähten usw. wird der Isolierteil oder der Glasfuß auf der oberen Stirnfläche und
evtl. auch an den Seiten mit einem amphoteren
Oxyd bestrichen.
Derartige Materialien sind u. a. Nickel, Chrom, Aluminium und Mangan. Diese Materialien
können in der Farm von Verbindungen oider Oxyden zu= lammen mit einem geeigneten
Bindemittel, wie Cellulosenitrat, das in Amylacetat ;gelöst wird, verwendet werden
oder aber in Form von Metallpulver, gemischt mit dem Bindemittel. In diesem Falle
werden diese Stoffe später durch Wärmebehandlung oxydiert, wobei sich das Metall
in ein isolierendes Oxyd verwandelt und das Bindematerial durch Verdampfen entfernt
wird.
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Diese metallischen Oxyde, welche solche Isoliereigenschaften haben,
daß sie einen hinreichenden Isolationswiderstand zwischen den nebeneinanderliegenden
Haltedrähten im dem Glasteil 19 und in dem Fuß i i gewährleisten, dienen
auch als Umwandlungsmittel für das von der Kathode weggeschleuderte und auf dem
Isolierstück oder dem Fuß niedergeschlagene Emissionsmaterial. Die Umwandlung des
Emissionsmaterials m eine stabile Verbindung erfolgt augenblicklich. Der Ausdruck
»amphoter« für die obergenannten Materialien ist deswegen gewählt, weil diese Materialien
sowohl sauren wie auch alkalischen Charakter besitzen. Wenn; bieispielsweisie der
umwandelnde Überzug aus. Nickeloxyd besteht und ferner beispielsweise die Kathode
3o mit Erdalkalioxyden, wie Barium-oder Strontiumoxyd, bedeckt ist und diese Oxyde
wäArend des Betriebes durch den glühenden Heizdraht abges,chleudert und auf dem
isolierenden Überzug auf dem Fuß oder dem Isolierteil niedergeschlagen werden, dann
werden sie in stabile isolierende Verbindungen, wie Barium- oder Strontiumnickelit,
umgewandelt. Ähnliche Umwandlungen finden statt, wenn der isolierende Überzug aus
Chrom-, Aluminium- oder Magnesiumoxyden besteht. In diesem Fall werden die neu gebildeten
Verbindungen Chromate, Aluminate oder Manganate -sein. Es findet auch eine Umwandlung
statt, wenn andere Materialien für die Elektronenemission, :sei @es als Überzug
oder als Zusatz zur Kathode, Verwendung finden. Das Produkt aus der Kombination
des abgeschleuderten Oxydes mit dem isolierenden Oxyd ist eine inaktive nicht leitende
Verbindung, welche die Aufrechterhaltung eines hinreichenden Isolationswiderstandes
zwischen den Einführungsdrähten - gewährleistet.
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In der Fig.2 ist ein anderes Entladungsgefäß gezeigt, auf welches
die Erfindung anwendbar ist. Nur ist in diesem Beispiel der Glasfuß :anders ausgebildet.
Der Fuß 35 trägt ein nach oben offenes Gefäß 36 (Mulde), wie es noch ,anschaulicher
in den Fig.3 und 4 gezeigt ist. Durch diese Mulde wird ein Wall um die Einführungsdrähte
37 gebildet, wo sie einem Niederschlag von Kathoden-. material ausgesetzt sind und
wo besonders c-Gefahr eines. Kurzschlusses durch Bildt von Kriechwegen zwischen
den Ein-#illirungsdrähten besteht. Die Höhlung 36 ist mit einer Masse von amphoteren
Oxyden 38 gefüllt, welche bis zum Rande der Mulde reicht. Die Elektroden bei der
Anordnung nach Fig.2 bestehen aus einer Kastenanode 39, die durch senkrechte Drähte
4o fest :mit einem metallischen Ring4i verbunden sind, der den Fuß 35 umfaßt. An
den oberen Enden der Haltedrähte 4o ist ein isoliiorender Block oder Platte 42 angebracht,
welcher sich über dem offenen Ende der Anode 39 befindet und welcher als Träger
für die Halter 43 dient, die durch Öffnungen. des: Blo@ck2;s 42 hindurchrekhen und
die Knicke des Heizdrahtes 3o haltern. Die Enden des Heizdrahtes 30 sind
mit den drei Drähten .37 ve,rbunden, von denen zwei als Stromieinführwng Verwendung
finden. Die beiden übrigen in den: Fuß eingeschmolzenen Drähte tragen senkrechte
Drähte 44, an welchen ein Nickelgitter befestigt ist. Die oberen Enden der Drähte
44 führen zu dem Isolierstück 42. Da das von der Kathode abgedampfte Material sich
auf der der Entladung zugekehrten Seite des Isolierblocks 42 und des Glasfußes.
niederschlägt, wird man die Bedeckung mit amphoteren Stoffen. auf der in der Figur
gezeigten Seite der Oberfläche des Is,oharstückes 42 vornehmen, so daß sämtliches
Kathodenmaterial, das dieses Stück trifft, in eine inaktive Verbindung umgewandelt
wird. In derselben Weise; wird das von .der Kathode verdampfte Material, welches
in Richtung auf den Fuß ,aufdampft, durch das amphotere Material, welches, sich
in 36 befindet, in eine nicht leitende stabile Verbindung umgewandelt werden.
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Bei dem im vorstehenden beschriebenen Beispiel waren die Zuführungsdrähte
zu den Elektroden dicht nebeneinander in einen Glasfuß eingeschmolzen und dem von.
der Kathode verdampften Material ausgesetzt. Bei der Anordnung nach Fig. 5 bilden
die Elektro,deneine Einheit, und diese EinJiheit wird von dem Glasfuß 46 durch einen
metallischen Ring 53 getragen. Die Elektrodenhaltedrähte sind an Isolierplatten
befestigt, welche an beiden Enden des Elektro-densystems angeordnet sind. Bei dieser
Anordnung trägt die flach zylindrische Anode 47 einen Isolierblock 48 an dem einen
Ende und ;eirein Isolierblock 49 am anderen Ende. Ein Drahtwickelgitter 5o wird
durch Haltedrähte, die in 48 und 49 befestigt sind, in einem bestimmten Abstand
von der Anode 47 gehalten. Der Heizdraht der Kathode besitzt die Form eines
doppelten
M und wird innerhalb des Gitters und der Anode -durch eine Anzahl von Federhalterungen
51 gehalten, die sich auf dem Isolator 48 befinden. Das ganze Elektrodensystem
wird durch den Glasfuß mittels der Arme 52 getragen, die auf beiden Seiten der Anode
47 befestigt sind und die zu einem metallischen Ring 53 führen, der den Fuß 46 umgibt:
Bei dieser Anordnung dient de Isolator 49 ,gleichzeitig als Schild für die Isolierstrecken
zwischen -den Einfühxungsdrähten 54, so daß diese Drähte nicht durch aktives Material
der Kathode kurzgeschlossen werden k önnen. Das Gitter ist mit dem Einführungsdraht
55 verbunden, der unterhalb des Ringes 53 in dem Fuß eingeschmolzen ist. Die Anodenzuführung
ist Tiber die Halterungen 52, den Ring 53 und den Verbindungsdraht 56 geleitet.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung sind besonders die Oberflächen der Isoliierteile
48 und 49 einem Niederschlag ausgesetzt. Es ist deswegen. notwendig, die amphoteren
Stoffe an der Oberflache der Isolierplatte 49 anzubringen, wie es in Fig.5 gezeigt
ist; um eine sichere Isolation zwischen. den eng aneinanderliiegen-,den Haltedrähten
auf diesem Teil zu erreichen. Ähnlich wird auf der oberen Isolierplatte 48 das.
Material aufgebracht, um auch hier die nötige Isolation zu erzielen.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele,
sondern kann, sinngemäß in jedem Entladungsgefäß Anwendung finden, beiwelchem damit
zu rechnen ist, daß sich zwischen einzelnen spannungsführenden Teilen ein stö-Tender
leitender Niederschlag bildet.