DE711413C

DE711413C - Electron tubes

Info

Publication number: DE711413C
Application number: DET43538D
Authority: DE
Inventors: Dr Max Knoll
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1934-02-03
Filing date: 1934-02-03
Publication date: 1941-10-01

Description

Elektronenröhre Die Erfindung betrifft Maßnahmen zur Herabsetzung des Gitterstromes.Electron Tube The invention relates to measures for degradation of the grid current.

Bekanntlich ist die aus einer Elektronenröhre entnehmbare Leistung, insbesondere bei Verwendung von Oxydkathoden, in der Regel nicht durch die Ergiebigkeit der Kathode, sondern durch das Einsetzen des positiven Steuergitterstromes begrenzt. Die Erfindung bezweckt die Verschiebung des Gitterstromeinsatzpunktes nach positiven Werten der Steuerspannung zu. Sie beruht auf der experimentell nachweisbaren Tatsache, daß bei den Elektronenröhren üblicher Bauart die Abstoßungskräfte der Elektronen untereinander noch so gering sind, daß der Elektronenstrom kein kontinuierlich fließendes Medium darstellt, sondern nach .den Gesetzmäßigkeiten der geometrischen Elektronenoptik entsprechend den Öffnungen der Steuerelektrode in einzelne getrennte Strahlbündel zerfällt.It is well known that the power that can be extracted from an electron tube is especially when using oxide cathodes, usually not due to the yield the cathode, but limited by the onset of the positive control grid current. The aim of the invention is to shift the grid current point of use towards the positive Values of the control voltage. It is based on the experimentally demonstrable fact that in the electron tubes of the usual design the repulsive forces of the electrons are so small with each other that the electron current is not a continuously flowing one Medium, but according to the laws of geometric electron optics corresponding to the openings of the control electrode into individual, separate beam bundles disintegrates.

Solange das Potential des Steuergitters einer Dreielektroden-röhre negativ ist, nehmen sämtliche Elektronen ihren Weg zur Anode; bei positiver Steuergittersparinung landet ein Teil der Elektronen auf der Gitteroberfläche. Man erkennt dies ohne weiteres aus den in Abb. i und 2 dargestellten Feldli!nienbildern. Dort ist ein ebenes Dreielektrodensystem mit einer Kathodenfläche i, einem Steuergitter 2 und ,einer Anode 3 schematisch angedeutet. Die Äquipotentiallinien sind mit a bezeichnet, während die Elektronenbahnen (Kraftlinien) durch den Buchstaben b kenntlich gemacht sind. Die Abb. i stellt die Verhältnisse bei negativ vorgespanntem Gitter 2 dar. Man bemerkt, daß nur solche E1ektronenstrahlbündel vorhanden sind, die von der Kathode zur Anode verlaufen. Aus Abb. 2 sind die Änderungen zu ersehen, die eintreten, wenn die Gittervorspanlnung positive Werte annimmt. Zu den früher vorhandenen Strahlenbündeln kommen neue hinzu, von denen ein Teil (das sind die mit c bezeichneten) von der Kathodenoberfläche ausgeht und an den Gitterdrähten endet.As long as the potential of the control grid of a three-electrode tube is negative, all electrons make their way to the anode; with positive control grid saving some of the electrons land on the surface of the grid. One recognizes this without further ado from the field line pictures shown in Fig. i and 2. There is a level three-electrode system there with a cathode surface i, a control grid 2 and an anode 3 schematically indicated. The equipotential lines are denoted by a, while the electron orbits (Lines of force) are identified by the letter b. Fig. I represents the Relationships with a negatively biased grid 2. It is noted that only such There are electron beam bundles which run from the cathode to the anode. From Fig. 2 the changes can be seen that occur when the grid prestressing assumes positive values. New bundles of rays are added to the previously existing ones, some of which (these are those marked with c) from the cathode surface goes out and ends at the grid wires.

Die bei Erhöhung der positiven Gittervorspannung neu sich bildenden Elektronenstrahlenbündel, welche die positiven Gitterströme liefern, entstehen zunächst inicht an der ganzen Kathodenoberfläche, sondern nur an gewissen begrenzten Teilen derselben. Diese Teile sind bei geringer positiver Gitterspannung sehr klein, inehmen aber bei Steigerung der positiven Gitterspannulng mehr und mehr zu, bis sie schließlich, wenn die Gitterspannung die Größenordnung der Anodenspannung erreicht hat, praktisch mit der gesamten Kathodenoberfläche identisch sind., Für den abgegebenen Anodenstrom steli't; also immer nur ein Teil der emittierend4xL, Kathodenoberfläche zur Verfügung. ' Es ist bekannt, die unterhalb der Gitterstreben liegenden Teile einer Glühkathode von emissionsaktiven Stoffen frei zu halten, da diese Stellen keinen Beitrag zum ausnutzbaren Entladungsstrom liefern. Durch diese Maßnahme wird jedoch der Gitterstromfluß bei positiven Gitterspannungen nicht unterbunden.Those newly formed when the positive grid bias is increased Electron beams, which deliver the positive grid currents, arise first not on the entire cathode surface, but only on certain limited parts the same. If the grid voltage is low, these parts are very small but when the positive grid voltage increases, more and more to until they finally when the grid voltage is the order of the anode voltage has reached, are practically identical to the entire cathode surface., For the output anode current steli't; so only a part of the emitting4xL, Cathode surface available. 'It is known to be below the lattice struts to keep lying parts of a hot cathode free of emission-active substances, there these points make no contribution to the usable discharge current. Through this Measure, however, the grid current flow is not prevented in the case of positive grid voltages.

Es ist ferner bekannt, die aus dem Elektrodensystem hinausragenden Teile einer Glühkathode mit einem nichtemissionsfähigen Stoff zu überziehen, um das Fließen eines vom Steuergitter unbeeinflußten Schwanzstromes zu verhindern. Ferner ist es bekannt, einen Stromrichter so auszubilden, daß sich eine aus parallelen, rohrförmigen Leitern bestehende rostförmige Steuerelektrode zwischen zwei ebenen Platten befindet, :die während des Betriebes abwechselnd als Kathode und als Anode arbeiten und nur unterhalb der Gitterlücken mit einem emissionsfähigen Stoff überzogen sind.It is also known that protruding from the electrode system To coat parts of a hot cathode with a non-emissive substance in order to to prevent the flow of a tail current unaffected by the control grid. It is also known to design a converter so that one of parallel, tubular conductors consisting of a rust-shaped control electrode between two levels Plates located: which alternate as cathode and anode during operation work and only covered with an emissive substance underneath the gaps in the grid are.

Die Erfindung besteht in einer Elektronenröhre mit wenigstens einem Gitter und einer Glühkathode, bei der an den Stellen, von denen die Kraftlinien zu dem benachbarten, an einem bestimmten, gegen die Kathode positiven Potential liegenden Gitter ausgehen, die Emission herabgesetzt ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Glühkathode an diesen Stellen mit Vertiefungen versehen ist, jedoch über ihre gesamte Oberfläche mit emissionsfähigem Werkstoff bedeckt ist. Die Herstellung einer solchen Kathode ist einfacher als die teilweise Aktivierung der Kathodenoberfläche, weil das Einpressen von Vertiefungen in einen Kathodenkörper sehr leicht und auch im Zuge einer Massenfertigung möglich ist und die gleichmäßige Be- ü deckun.g und Aktivierung der gesamten Kathodenoberfläche viel rascher und mit allen bisher üblichen Verfahren durchgeführt werden kann; .die Aussparung bestimmter Oberflächenteile der Kathode bei der Aufbringung des emissionsfähigen Stoffes erfordert die Verwendung von besonderen Abdeckvorrichtungen und bleibt wegen der im Betrieb vor sich gehenden Verschleppung des Emissionsstoffes nicht mit Sicherheit während der ganzen Lebensdauer der Röhre erhalten.The invention consists in an electron tube having at least one Grid and a hot cathode, at the points of which the lines of force to the neighboring potential, which is positive towards the cathode at a certain potential go out lying grid, the emission is reduced and characterized by this is that the hot cathode is provided with depressions at these points, however is covered over its entire surface with emissive material. The production such a cathode is easier than the partial activation of the cathode surface, because the pressing of indentations into a cathode body is very easy and also in the course of a mass production is possible and the uniform coverage and Activation of the entire cathode surface much faster and with all the usual methods Procedure can be performed; . the recess of certain surface parts the cathode in the application of the emissive substance requires the use of special covering devices and remains because of what is going on in operation Carry-over of the emission substance is not certain during the entire service life of the tube.

Daß die vertieften Teile der Kathode trotz des auch sie bedeckenden @emissionsaktiven Überzuges am Entladungsvorgang nicht erheblich teilnehmen, hängt damit zusammen, daß sich in den Hohlräumen Elektronenraumladung, sog. Raumladenester, ansammeln und den Austritt weiterer Elektronen an diesen Stellen hemmen.That the recessed parts of the cathode in spite of that which also covers them @emission-active coating does not participate significantly in the discharge process depends together with the fact that electron space charges, so-called space charge nests, accumulate and inhibit the escape of further electrons at these points.

": Es ist zweckmäßig, eine oder mehrere von _Aen auf die Kathode folgenden Elektroden ;@ (@hirmgitter, Bremsgitter, Anode) in bekannter'Weise so auszubilden, daß ihre leitenden Teile vom Elektronenstrom nicht getroffen werden. Hierfür geeignete Elektroden bestehen aus einem bzw. mehreren rohr-, ring-oder lochscheibenförmigen Körpern mit einer oder mehreren Öffnungen, die man so anordnet, daß die Öffnungen der in der Entladungsrichtung aufeinanderfolgenden Elektroden sowie die dazugehörigen emissionsfähigen Teile der Kathode in einer Flucht liegen; auch Raumladegitterröhren lassen sich in dieser Weise ausbilden. Diese Röhren haben den Vorteil, daß nicht nur die Steuerelektrode im Bereich kleiner positiver Spannungen, sondern auch in bekannter Weise alle übrigen positiven Elektroden (Raumladegitter, Schirmgitter) mit Ausnahme der Anode keinen Elektronenstrom von der Kathode her aufnehmen, so daß eine geringere Belastung und daher auch eine Verbilligung der Stromquellen erreicht wird.": It is appropriate to follow one or more of _Aen on the cathode To form electrodes; @ (@hirmgitter, Bremsgitter, anode) in a known way, that their conductive parts are not hit by the stream of electrons. Suitable for this Electrodes consist of one or more tubular, ring or perforated disks Bodies with one or more openings, which are arranged so that the openings of the electrodes following one another in the discharge direction as well as the associated ones emissive parts of the cathode are in alignment; also space loading grid tubes can be trained in this way. These tubes have the advantage that they don't only the control electrode in the area of small positive voltages, but also in known way all other positive electrodes (space charge grid, screen grid) with the exception of the anode, do not absorb any electron current from the cathode, so that a lower load and therefore also a cheaper power source is achieved will.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Abb.3 schematisch im Schnitt angedeutet. Es handelt sich hierbei um eine symmetrisch gebaute Schirmgitterröhre mit flachen Elektroden. Die beiden Elektrodensysteme können entweder durch Verbinden der gleichwertigen Elektroden parallel geschaltet werden oder auch in Gegentakt .arbeiten. In einem Glaskolben 30 ist eine mittelbar geheizte, beiderseits emissionsfähige Flachkathode 3 i, deren Heizelement mit 32 angedeutet ist, mittels einer ringscheibenförmigen Hilfskathode 35 befestigt. Zu beiden Seiten sind die Steuerelektroden 34 und 35 angeordnet, welche mit Öffnungen 36 versehen sind. Dahinter liegen die Schirmgitter 37, 3s, welche genau ebenso ausgebildet und derart .angeordnet sind, daß die Öffnungen sich decken. Die äußersten Elektroden (Anoden) haben die Form von Scheiben 39, 40. Nur die mit 41 bezeichneten Stellen der Kathode, welche unmittelbar hinter den Durchbrechungen der Gitterelektrode liegen, liefern den Entladungsstrom.An exemplary embodiment is indicated schematically in section in Figure 3. It is a symmetrically built screen grid tube with flat electrodes. The two electrode systems can either be connected in parallel by connecting the electrodes of the same value or they can also work in push-pull. An indirectly heated flat cathode 3 i which is emissive on both sides and whose heating element is indicated by 32 is fastened in a glass bulb 30 by means of an auxiliary cathode 35 in the form of an annular disk. The control electrodes 34 and 35, which are provided with openings 36, are arranged on both sides. Behind it are the screen grids 37, 3s, which are designed in exactly the same way and are arranged in such a way that the openings coincide. The outermost electrodes (anodes) are in the form of disks 39, 40. Only those points of the cathode marked 41, which are located directly behind the openings in the grid electrode, supply the discharge current.

Claims

PATE NUT CLAIMS: i. Electron tube with at least one grid and a hot cathode, at the points from which the lines of force to the neighboring, .an. a certain, positive potential to the cathode The grid goes out, the emission is reduced, characterized by that the hot cathode is provided with depressions at these points, but over theirs the entire surface is covered with emissive material.

2. Electron tube according to claim i, characterized in that one or more of: the on the Control electrode following electrodes (screen grid, braking grid, anode) from one or several tubular, annular or flat disk-shaped bodies with one or more There are openings and the openings are consecutive in the direction of discharge Electrodes and the associated emissive parts of the cathode in one alignment lie.