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Mittelbar geheizte Kathode für elektrische Entladungsgefäße Neue Ausführungen
von mittelbar geheizten Oxydkathoden bestehen im wesentlichen aus zwei Hauptteilen:
i. aus einer Metallhülse, welche außen die emittierende Schicht trägt, und 2. aus
einem mit einem Isolierü;bierzug versehenen oder in einem Isolierkörper untergebrachten
Heizkörper, der in der Metallhülse untergebracht ist. Der Heizkörper besteht meistens
aus einem einfach oder mehrfach gewendelten Wolframdraht.
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Beide Teile werden bei dem Aufbau der Röhren' ineinandergefügt und
jeder für: sich an leitenden oder isolierenden Teilen des Röhrenfußes befestigt.
Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Kathodenschicht oder das Heizglied
starr unterstützt und der andere Teil an diesem starr getragenen Teil befestigt
wird. Eine derartige starre Verbindung zwischen dem Heizelement und der Kathodenhülse
ist dabei meistens aus Isolationsgründen unerwünscht und schwierig herzustellen,
da im Laufe des Brennvorganges die Kathoden auf hohe und in einzelnen Teilen unterschiedliche
Temperatur gebracht werden und die Isolierstoffe noch schwinden oder mechanischen
Spannungen ausgesetzt werden.
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Um eine Emission der Heizfadenenden zu vermeiden, hat man bereits
bei indirekt geheizten Kathoden, welche aus den genannten starr miteinander verbundenen
Teilen bestehen, die Heizfadenenden außerhalb des Isolierrohres verstärkt. Bei diesen
Kathoden besteht leicht die Gefahr, daß beim Aufbringen der @ Emissionsschicht auf
die Kathodenhülse durch den Emissionsstoff die Isolierung zwischen dem Heizfaden
und der Kathodenhülse verschlechtert wird. Außerdem ist das Aufbauen der Röhre verhältnismäßig
kompliziert, da eine derartige Kathode eine große Empfindlichkeit gegen mechanische
Beänspruchung besitzt.
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Es ergibt sich also die Notwendigkeit, beide Teile nicht starr miteinander
zu verbinden und jeden für sich zu haltern und insbesondere den mit Isolierung versehenen
Heizkörper unabhängig vom Kathodenkörper gegen Zerstörungen oder Verformungen durch
Erschütterungen sicher zu befestigen.
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Die obengenannten Schwierigkeiten werden bei einer mittelbar geheizten
Kathode für
elektrische Entladungsgefäße, insbesondere für hohe
Heizspannungen, bei welcher der Emissionsschichtträger einerseits und das aus Isolierung
und Heizfaden bestehende Gebilde andererseits einzeln starr unterstützt sind und
dieses Gebilde nur vom Heizfaden abhängige Träger hat, gemäß der Erfindung dadurch
behoben, daß die Enden des Heizfadens bis unmittelbar an die Isolieruni heran verstärkt
sind und diese Verstärkung starr mit der Isolierung verbunden ist. Durch diese Maßnahme
wird das Handhaben des Heizkörpers beim Zusammenbau der Kathode wesentlich erleichtert
sowie ein Absinken des Heizlzörpers bei hoher Heizfadentemperatur oder bei starken
Erschütterungen vermieden. Das Aufbauen der Röhre ist einfacher, da eine Kathodenhülse
ohne eingeführten Heizfaden sich leichter in den üblichen Isolierscheiben befestigen
läßt, als wenn der Heizfaden vorhanden ist. Durch die starre Verbindung der Verstärkung
der Heizfadenenden mit der Isolierung «wird eine große Unempfindlichkeit der Kathode
gegen mechanische Beanspruchung erreicht, was von besonderer Bedeutung bei ihrer
Herstellung ist. Dieser Vorteil rührt insbesondere daher, claß der empfindliche
dünne Heizfaden an keiner Stelle freiliegt, sondern völlig. von der Isolierschicht
und den Endverstärkungen eingeschlossen ist, die alle mechanischen Beanspruchungen
aufnehmen und den Heizfaden schützen.
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Es ist ferner für die Lebensdauer der Röhren wichtig, daß der Übergang
der Endverstärkungen in die Isolierschicht lückenlos ist. Durch die Einschaltstöße
werden nämlich die dünnen Heizfadenenden leicht überhitzt, da die Wärmekapazität
der Heizfäden gering ist. Der Überzug erhöht ihre Wärmekapazität und bewirkt, daß
die I-Ieizfadenenden erst gleichzeitig mit dein Teil des Heizfadens, der sich innerhalb
der Kathode befindet, auf hohe Temperatur kormnen. In diesem Zustand aber hat der
innerhalb der Kathode befindliche Teil des Heizfadens infolge seines positiven Temperaturkoeffizienten
bereits einen ausreichenden Widerstand, so daß - beim Heißwerden der Enden ein Einschaltüberströni
nicht mehr vorhanden ist. Es wird also durch den Überzug sowohl die mechanische
Festigkeit der Anordnung wie auch die Wärmeträgheit der Heizfadenenden erhöht. Außerdem
wird der Übergang von Elektronen vom Heizfaden zum Gitter und zur Anode vermieden.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, daß bei der Herstellung der Kathoden
nach der Erfindung bei dem Aufbringen der Emissionsschicht keine Gefahr besteht,
daß durch den Emissionsstoff die Isolierung zwischen dein Heizfaden und der Kathodenhülse
verschlechtert wird. Ini übrigen ist unabhängig davon, ob Emissionsstoff zwischen
Heizfaden und Kathodenhülse gelangt, die Isolation besser, wenn eine starre Verbindung
zwischen Heizfaden und Kathodenhülse vermieden wird.
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Die Verstärkung der Enden des Heizdrahtes kann durch Aufsintern einer
metallischen oder isolierenden Paste erfolgen. Es ist ferner möglich, Röhrchen,
z. B. aus Metall, oder Drahtwendeln über das Heizdrahtende herüberzuschieben. Das
Röhrchen oder die Wendel können statt an Haltern befestigt unmittelbar in den Fuß
eingeschmolzen «-erden. Bei allen diesen ,Lusführungen ist darauf zu achten, äaß
die Verstärkungsschicht eine unmittelbare starre Verbindung mit der Isolierung hat,
so daß der mit Isolierung versehene Heizkörper auch tatsächlich eine sichere Unterstützung
erhält.
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In den Abb. i bis 4 sind schematisch Ausführungsbeispiele der Kathode
nach der Erfindung dargestellt. Bei allen vier Ausführungsbeispielen sind «-endeiförmige
Heizfäden benutzt, da diese bei Hochvoltkathoden üblich sind. Außerdem ist bei solchen
geweiidelten Heizfäden eine Unterstützung der sehr dünnen Heizfadenenden in besonderem
Maße erforderlich, insbesondere wenn die Fäden mehrfach gewendelt sind.
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Abb. i zeigt .einen von dem Nickelröhrchen i mit Abstand umgebenen
Isolierkörper 2. Der Isolierkörper 2 hat zwei Durchbohrungen, in die die Heizwendel
3 eingezogen ist. Über die Enden der Heizfadenwendel sind Trägerröhrchen q. übergeschoben,
die in dein vorliegenden Falle aus Metall bestehen. Sie können auch aus einem Blech
in die Rohrform gebogen «-erden. Das eine Ende der Hülse d. ist so in den Isolierkörper
2 eingeschoben, daß die Hülse starr mit diesem verbunden ist, während das andere
Ende an dein Halter 5 festgeschweißt ist.
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Eine ähnliche Anordnung zeigt die Abb. 2. ;[edoch sind hier die Röhrchen
q. durch übergeschobene Wendeln 6 ersetzt. Nach Abb. 3 ist auf einen Isolierkern
7 die Heizwendel als Kehrwendel aufgewickelt. Sie ist dort mit einer Isolierschicht
8 bedeckt. Das freie Ende der Heizwendel zwischen der Isolierschicht 8 und den Stützen
5 ist mit einem aufgesinterten NIetallpulv er g verstärkt, das zweckmäßig aus Molybdänpulver
besteht. Zieht man es vor, auch diesen Teil mit einer Isolierpaste zu bedecken,
so kann hierfür beispielsweise eine Paste aus fein gemahlenem Aluminiumoxyd mit
Sinterzusätzen benutzt werden.
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Die Abb. d. zeigt eine ähnliche Anordnung wie die Abb. 3. Jedoch sind
hier die aufgesinterten Schichten g durch Metallhülsen io ersetzt, die unmittelbar
in den Glasfuß eingeschmolzen sind. Um eine sichere Verbindtu
ig
zwischen diesen Hülsen und der Heizwendel zu gewährleisten, sind noch wendelförmige
Versteifungen i i vorgesehen.