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Direkt geheizte Gliihkathode mit einem gewendelten Nickelrohr als
Träger der emittierenden Schicht Die Erfindung bezieht sich. ,auf eine direkt geheizte
rohrförmige Glühkathode für elektrische Entladungsröhren. Zweck der Erfindung ist,
die emittierende Oberfläche und damit die Ergiebigkeit einer solchen Kathode zu
vergrößern, gleichzeitig aber die Masse im Interesse einer kurzen Anheizdauer möglichst
gering zu halten. Eine große Oberfläche kann man, wie dies bei :einer bekannten
Kathodenbauart der Fall ist, dadurch erhalten, daß man einen zwischen den Halterungen
ausgespannten Draht, z. B. aus Wolfram, wenigstens über die Länge, welche emittieren
soll, mit einem Drahtgeflleicht umgibt und dieses Geflecht mit Erdalkälioxyd überzieht.
Eine solche Kathode ist sehr stabil, besitzt aber eine im Verhältnis zur emittiexenden
Oberfläche noch recht große Masse. Eine große Oberfläche bei verhältnismäßig geringer
Masse läßt sich auch dadurch erzielen, daß man die Kathode in bekannter Weise als
gegen die übrigen Elektroden hochkant gestelltes, mäanderförmig hin und her geführtes
Band ausbildet. Ein solches Band ist aber nur, m einer Richtung .steif und für verschiedene;-
z. B. konzentrische Elektrodenanordnungen kaum geeignet.
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Es wurde auch bereits der Vorschlag gemacht, als Tragkörper für die
emittierenden Stoffe Wendeln ,aus Metallröhrchen zu verwenden. Damit gewinnt man
den Vorteil, daß bei größter Oberfläche die Wärmekapazität der Kathode und damit-
die Anheizzeit sehr klein wird. Bei der Wahl des Baustoffes für den rohrförmigen
Kathodenkörper muß man darauf bedacht sein, daß die emittierende Oxydschicht auf
der Oberfläche des Tragkörpers gut haftet. Als in dieser Beziehung besonders geeignetes
Trägermaterial -hat sich Nickelerwiesen. Dieses Metall zeigt aber
wiederum
den Nachteil, daß seine mechanische Festigkeit, insbesondere bei hoher thermischer
Beanspruchung, für viele Fälle nicht ausreichend groß ist. Es kann daher leicht
vorkommen, daß eine aus einem Nickelrohr hergestellte Glühwendel trotz der in bezug
auf die Festigkeit an sich günstigen Querschnittsform ihre Steifigkeit verliert
und sich in unerwünschter Weise durchbiegt.
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Die Erfindung erlaubt es, die genannten Vorteile der Glühwendeln aus
Nickel auszunutzen, :ohne aber dafür eine geringere mechanische Festigkeit mit in
Kauf nehmen zu müssen.
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Erfindungsgemäß ist in das Innere der rohrförmigen Wendel ,aus Nickel
ein zur Unterstützung derselben dienender Wolframdraht eingeschoben, dessen Stärke
so gewählt ist, daß -er der Kathode bei Betriebstemperatur eine ausreichende Steifigkeit
verleiht, an der Leitung des Heizstromes jedoch praktisch keinen Anteil nimmt. Wolfram
hat den Vorteil, bei hohen Temperaturen eine außerordentlich große Steifigkeit zu
haben. Die fehlende mechanische Festigkeit der Rohrwendel wird .durch die des Wolframfadens
hinreichend ersetzt.
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Der Stützfaden aus Wolfram kann an den Enden der Kathode mit der rohrförmigen
Wendel leitend verbunden oder auch von ihr isoliert sein. Auf alle Fälle muß aber
seine Stärke im Verhältnis zur Wandstärke des Rohres so bemessen werden, daß beider
Betriebstemperatur der Heizstrom praktisch nur durch die rohrförmige Wendel geleitet
wird. Ferner darf durch das Vorhandensein des Stützfadens nicht die Wärmekapazität
der Kathode wesentlich vergrößert werden. Der Wolframdraht wird ,also stets viel
dünner gemacht als die lichte Weite de Röhrchens. Seine Festigkeit reicht aber trotzdem
aus, um die Wendel in geeigneter Weise zu unterstützen, da Wolframdraht, auch bei
höheren Temperaturen, sehr steif ist. Außerdem sind die Wärmedehnungseigensch.aften
der einzelnen Kathodenteile derartige, daß beim Aufheizen der Kathode alsbald eine
Berührung zwischen dem Nickelrohr und dem Wolframdroht an mehreren Stellen stattfindet
und so einstabiles Gebilde von hoher Steifigkeit entsteht. Die Oberfläche einer
solchen Kathode ist im Verhältnis zur Masse sehr groß und somit die Anheizzeit bei
hoher Emissionsfähigkeit klein: Die Erfindung kann mit Erfolg sowohl für an beiden
Enden gehalterte Heizwendeln als auch für einseitig gehalterte, z. B. bifilar gewickelte
Glühfadenwendeln Verwendung finden. Besonders bei Kathoden der letzteren Art ist
ja stets die Gefahr vorhanden, daß sie unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes und
der Erhitzung sowie .durch Stöße und Erschütterungen deformiert werden.
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Die Abbildung zeigt ein Beispiel für eine Kathode nach der Erfindung.
Die etwa aus Nickel bestehende rohrförmige Kathodenwendel i ist an den Enden z und
3 gehaltert und mit Stromzuführungen versehen. Der Stützdraht q. aus Wolfram ist
ebenfalls an den Kathodenenden, und zwar bei dem dargestellten Beispiel unter Zwischenlage
von Isoliermaterial 5, eingespannt. Wenn nun das Röhrchen i sich unter dem Einfluß
der Erwärmung und seines Eigengewichtes durchbiegt, dann berührt es beispielsweise
an dem Punkt 6 den Wolframdraht q., welcher infolge seiner hohen Steifigkeit seine
Gestalt beibehalten hat und daher das Röhrchen abstützt. Man erkennt auch, daß es
wichtig ist, dem Welframdraht durch geeignete Bemessung einen sehr hohen Widerstand
zu geben,
damit er nur in geringem Maße an der Führung des Heizstromes teilnimmt,
da sonst leicht, z. B. zwischen den Berührungspunkten 6 und 7 der Rohrwendel mit
dem Stützdraht, der den Wolframdraht durchfließende Teil des Heizstromes auf Kosten
des den rohrförmigen Kathodenteil durchfließenden Stromanteiles erhöht werden könnte.
Die Folge davon wäre nicht nur, daß einzelne Kathodenteile ungleichmäßig erhitzt
würden, sondern auch; daß sich die Heizdaten der Röhre in unkontrollierbarer Weise
ändern.