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Hochvakuum-Entladungsröhre Die Oxydkathode hat in der Röhrentechnik
eine außerordentlich weite Verbreitung gefunden. Allerdings ist ihre Anwendung auf
Röhren beschränkt geblieben, bei welchen keine allzu hohen Spannungen zwischen Anode
und Kathode auftreten. Bei Betriebsspannungen in der Gegend von rooo V und darüber
hat man die Erfahrung gemacht, daß die Lebensdauer der Oxydkathode für viele Zwecke
nicht mehr ausreicht. Außerdem tritt wegen der bei hoch belasteten Röhren frei werdenden
Wärmemengen die Gefahr in erhöhtem Maße auf, daß das Gitter eine so hohe Temperatur
annimmt, daß es selbst emittiert. Die Emissionsfähigkeit des Gitters kommt dabei
durch Kathodenmaterial zustande, welches von der Kathode nach dem Gitter überdampft.
Es gelingt nun, die hohe Emissionsfähigkeit von Oxydkathoden auch bei Hochvakuum-Entladungsgefäßen
für hohe Betriebsspannungen (rooo V und darüber) auszunutzen und damit Röhren hoher
Leistung bei kleinen Abmessungen und großer Lebensdauer zu schaffen, wenn man nach
der Erfindung zwischen Anode und Kathode ein Gitter einfügt, das im wesentlichen
aus flachen Stäben oder Bändern aufgebaut ist, deren Schmalseiten der Kathode zugewandt
sind.
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Der Querschnitt der Gitterstäbe kann ohne unzulässige Vergrößerung
der elektronenabfangenden Oberfläche so weit gesteigert werden, daß von allen Punkten
des Gitters die Wärme nach außen genügend abgeführt werden kann, um Gitteremissionen
zu unterdrücken. Die hohe Wärmeleitfähigkeit mit der Schmalseite senkrecht zur Kathodenoberfläche
stehender Gitterstege kann natürlich nur dann ausgenutzt werden, wenn sie entweder
selbst mit außerhalb
des Entladungsraumes stehenden Kühlkörpern
in Verbindung stehen oder wenn andere gut wärmeleitende Verbindungen zwischen den
Gitterstegen und außenliegenden Kühlkörpern etwa in Gestalt von Haltestreben geschaffen
werden. Die Benutzung mit .der Schmalseite senkrecht zur Kathodenoberfläche stehender
Gitterstege gibt im Zusammenhang mit der Oxydkathode ferner die Möglichkeit, den
Durchgriff der Anode ohne Anwendung dünner Gitterdrähte und ohne übermäßige Verringerung
der Gitteröffnungen so weit zu verkleinern, daß das elektrische Feld vor der Kathode
betriebsmäßig nicht so hohe Werte erreicht, daß durch die elektrostatischen Kräfte
die Emissionsschicht abgerissen wird.
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Im Sinne der Erfindung liegt es ferner, eine Kathodenbauform zu verwenden,
die von sich aus schon keine oder wenig Neigung zum Abspalten von Emissionsstoffpartikeln
besitzt. Oxydkathoden, welche diese Eigenschaft aufweisen, erhält man beispielsweise
dann, wenn man einen Emissionsstoffvorrat gegenüber der Anode mit einer Schicht
bedeckt, die aus dicht benachbarten Metallbändern oder -drähten besteht. Durch die
zwischen den Bändern oder Drähten verbleibenden Zwischenräume dringt dauernd genügend
Emissionsstoff nach außen, um den durch Verdampfung entstehenden Verlust auszugleichen.
Ob bei derartigen Kathoden die Oberfläche der den Emissionsstoffvorrat bedeckenden
Schicht in geringen Mengen Erdalkalimetalloxyd trägt oder das für die Emission verantwortliche
Erdalkalimetall an Oxydschichten der Deckdrähte oder -bänder absorbiert ist, ist
im einzelnen noch nicht geklärt. Wesentlich scheint jedoch zu sein, daß in dem Emissionsstoffvorrat
Reduktionsvorgänge stattfinden, welche metallisches Erdalkali frei machen, sei es,
daß es sich dabei um eine thermische, eine elektrolytische Zersetzung oder um die
Reduktion durch mit der Oxydschicht in Berührung stehende Metalle, wie Nickel, oder
durch die Zersetzung von Carbonaten entstehende Kohlenstoffreste handelt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Figuren
dargestellt. In Fig. i ist mit i eine indirekt beheizte Glühkathode bezeichnet,
welche aus dem den Heizkörper enthaltenden Keramikteil 2 besteht. Dieser Keramikteil
kann an seiner Oberfläche eine Äquipotentialfläche 3 etwa in Gestalt eines besonderen
Nickelzylinders oder in Form einer durch Spritzen, Elektrolyse o. dgl. hergestellten
Oberflächenschicht tragen. Darüber liegt der Emissionsstoffvorrat 4, beispielsweise
eine ErdalkalimetallpasteüblicherZusammensetzung. Dieser Emissionsstoffvorrat ist
mit der aus einem Wickeldraht bestehenden Schicht 5 bedeckt. Als Wickeldraht kommt
beispielsweise ein Molybdän-, Tantal-oder Wolframdraht in Betracht. Auf den Emissionsvorgang
einer solchen Kathode wurde weiter oben schon näher eingegangen. Der Kathode ist
nach der Erfindung das aus mit der Schmalseite im wesentlichen senkrecht zur Kathodenoberfläche
stehenden Bändern oder Stegen zusammengesetzte Gitter 6 vorgelagert. Im Ausführungsbeispiel
nach Fig. i besteht dieses Gitter aus einer Vielzahl ringförmiger Scheiben,, die
auf mehreren Tragbolzen 7 aufgereiht sind. Sie stehen mit diesen Bolzen in möglichst
guter wärmeleitender Verbindung, die gegebenenfalls durch Hartlötung verbessert
sein kann. Außen werden an den Bolzen 7 in an sich bekannter Weise Kühlkörper, beispielsweise
Kühlfahnen, befestigt. 8 ist die zylindrische Anode, z. B. aus Kupfer, die in bekannter
Weise außen mit Luft, Wasser oder einem anderen Mittel gekühlt sein kann. Es empfiehlt
sich, die Abmessungen der Gitterstege 6 so zu wählen, daß die Breite mehr als das
Dreifache der Dicke beträgt und der Abstand zwischen zwei Stegen nicht größer als
die Breite ist. Je nach der Höhe der Betriebsspannung wird man dabei das Verhältnis
von Breite zur Dicke noch vergrößern und die Stege enger aneinander rücken müssen,
um das Feld vor der Kathode genügend klein zu halten. Um die Erwärmung des Gitters
zu vermindern, kann man in bekannter Weise die der Kathode zugewandten Teile . der
Gitterkonstruktion polieren und die Wärmeabstrahlung an der dem Gitter abgewandten
Fläche durch Aufrauhen oder Schwärzen vergrößern. Für Röhren größerer Leistung kann
man gegenüber den in der Figur etwa dargestellten Verhältnissen die Kathodenlänge
vergrößern oder die Kathode aus mehreren Teilkathoden der in der Fig. i dargestellten
Art zusammenbauen.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Röhre nach der Erfindung
dargestellt. Die der Fig. i entsprechenden Teile tragen die gleichen Bezugzeichen.
Das Gitter besteht hier aus sich in der Längsrichtung der Kathode erstreckenden
Streben, die in dem rohrförmigen Kühlkörper 9 enden. Ein solches Gitter kann man
aus einem Rohr, beispielsweise aus Kupfer, herstellen, das in seiner Längsrichtung
geschlitzt wird und bei dem die so gebildeten Stege durch Schränken so gestellt
werden, daß ihre Schmalseiten im wesentlichen senkrecht zur Kathodenoberfläche stehen.
Man erhält auf diese Weise eine besonders gute Wärmeableitung vom Gitter zu dem
außerhalb des Kathodenraumes liegenden Kühlkörper.
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Die Kühlung des der Kathode benachbarten Gitters kann im Bedarfsfall
noch dadurch verbessert werden, daß man die Träger der eigentlichen Gitterstege
oder die Gitterstege selbst hohl ausbildet und ein Kühlmittel, wie Wasser, öl, Quecksilber
oder Luft, hindurchleitet.