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Elektrische Entladungsröhre mit mittelbar geheizter Kathode Bekanntlich
sind bei gittergesteuerten Elektronenröhren Störungen durch thermische Gitteremission
möglich. Diese Störungen treten besonders leicht bei Röhren mit mittelbar geheizter
Kathode auf, weil diese Kathoden eine im Vergleich zu unmittelbar geheizten Drahtkathoden
gleicher Leistungsfähigkeit große Oberfläche haben, von welcher nur ein Teil zur
Abgabe des Elektronenstromes benötigt wird, während der Rest nicht bloß nutzlos,
sondern sogar schädlich ist, indem er Wärme der Kathode durch Strahlung entzieht
und dem Gitter zuführt, so daß es Glühelektronen abzugeben vermag.
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Es ist bekannt, die Wärmestrahlungsfähigkeit nicht emittierender Kathodenteile
dadurch herabzusetzen, daß man sie blank läßt. Die auf diesem Wege erzielte Verbesserung
ist jedoch in vielen Fällen unzureichend, weil die den Gitterhaltestreben gegenüberstehenden
blanken Kathodenteile wegen ihrer hohen Temperatur noch immer viel Wärme abzugeben
vermögen. Es ist vorgeschlagen worden, die Gitterhaltestreben als Rinnen auszubilden,
welche ihre blanke Hohlseite der Kathode zukehren und die ihnen zugestrahlte Wärme
wieder zur Kathode zurückwerfen sollen; damit ist jedoch das Übel nicht an seiner
Wurzel, nämlich am strahlungsfähigen Teil der Kathode, erfaßt. Es ist schließlich
bekannt, zwischen den Schmalseiten der Kathode und den Haltestreben des ersten,
die Kathode umschließenden Gitters je eine unbewickelte
Aufbaustrebe
anzuordnen. Diese Aufbaustreben dienten entweder als Elektrode, insbesondere als
Ersatz für ein Raumladegitter, oder zur Homogenisierung des Feldverlaufes an den
Kanten des emissionsfähigen Teils der Kathode. In bezug auf die Wärmestrahlung des
Gitters bringen diese Aufbaustreben keine merkliche Verbesserung. Runde Streben
wirken wie ein konvexer Spiegel und zerstreuen die auftreffenden Wärmestrahlen,
welche dann die Gitterdrähte treffen, während die breiten Flachstreben eine Wärmeabstrahlung
mit weitem Öffnungswinkel gegen das Gitter zulassen und außerdem deswegen ungünstig
sind, weil sie den Wickelquerschnitt der Gitter erheblich vergrößern. Es ist schließlich
bekannt, über den Enden rohrförmiger Kathoden in Großleistungsröhren manschettenförmige
Wärmeschutzschirme anzubringen, deren Aufgabe jedoch nicht im Schutz von Elektroden
gegen Wärmebestrahlung, sondern in der Verminderung der Endabkühlung der Kathode
bestand.
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Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Entladungsröhre, mit
einer mittelbar geheizten Kathode, von deren Oberfläche nur ein Teil emissionsfähig
ist, mit dem Kennzeichen, daß den nicht emittierenden Oberflächenteilen eine auf
Kathodenpotential gehaltene blanke Metallfläche von etwa gleicher oder größerer
Ausdehnung in kleinem Abstand von einem Millimeter und darunter gegenübersteht.
Diese durch einen Blechstreifen gebildete Metallfläche bewirkt eine starke Verminderung
der von der Kathode abgestrahlten Wärmemenge. Sie schützt ferner die in dem nicht
vom Entladungsstrom erfüllten Raum befindlichen Elektrodenteile gegen Wärmebestrahlung
-von der Kathode her und ermöglicht eine Verringerung der der Kathode zugeführten
Heizleistung.
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Die weitere Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung soll an Hand
der Zeichnung erfolgen. Abb. i zeigt einen Querschnitt durch eine mittelbar geheizte
prismatische Kathode i, die von einem Gitter 2 umgeben ist, welches von zwei Haltestreben
3 getragen wird. Die Schmalseiten 4 der Kathode i sind nicht emissionsfähig. Der
das Gitter 2 durchsetzende Elektronenstrom nimmt nur von den im Beispielsfalle gewölbten
Breitseiten der Kathode seinen Ausgang. Würde man die Schmalseiten 4 der Kathode
einfach blank lassen und den Gitterhaltestreben 3 unmittelbar gegenüberstellen,
so strahlen sie eine erhebliche Wärmemenge dem Gitter zu. Diese Wärmemenge ist nicht
bloß nutzlos vertan, sondern schadet sogar noch, indem sie zu thermischer Gitteremission
Anlaß gibt. Erfindungsgemäß werden daher in einem kleinen Abstand vor den nicht
emittierenden Schmalseiten 4 der Kathode dünne Blechstreifen 5 angeordnet, die sich
über die ganze Länge der Kathode erstrecken und mindestens so breit sind wie die
Schmalseiten der Kathode. Unter Umständen ist es zweckmäßig, die Blechstreifen 5
sogar etwas breiter zu machen als die Schmalseiten der Kathode, um den von der Wärmestrahlung
erfüllten Raumwinkel zu verkleinern. Die Oberfläche der Blechstreifen ist blank.
Dadurch und durch den zwischen der Kathode und dein Blechstreifen vorhandenen Zwischenraum
nehmen die Blechstreifen eine niedrigere Temperatur an als die Kathodenoberfläche.
Da die M'ärmeabstrahlung bekanntlich der vierten Potenz der absoluten Temperatur
des Strahlers proportional ist, ergibt sich eine erhebliche Verringerung der den
Haltestreben zugestrahlten Wärme.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt.
Diese zeigt einen Querschnitt durch ein Elektrodensystem, bestehend aus einer Anode
6, einem von vier Haltestreben 7 getragenen Gitter 8 und einer mittelbar geheizten
Kathode. Letztere besteht aus vier prismatischen Körpern 9, von denen nur eine Breitseite
1o emissionsfähig ist. Der übrige Teil des Kathodenumfanges ist mit einem rinnenförmigen
Schirm i i aus blankem Blech abgedeckt, der in einem Abstand von etwa o,5 mm von
der Kathodenoberfläche verläuft und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist.
Durch den ruinenförmigen Schirm werden nicht nur die Gitterhaltestreben 7 gegen
eine unzulässig starke Wärmeabstrahlung von der Seite her geschützt, sondern es
wird auch verhindert, daß Wärme nach hinten abgestrahlt wird.
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Die gute Wirksamkeit des Gegenstandes der Erfindung geht aus dem in
Abb.3 dargestellten Schaubild hervor. In einem Glaskolben war die im unteren Teil
der Abb. 3 schematisch im Schnitt dargestellte Elektrodenanordnung aufgebaut, bestehend
aus einer prismatischen, mittelbar geheizten Kathode 9 und einem drei Langseiten
derselben in einem Abstand von o,3 mm umgebenden rinnenförmigen Blechschirm i i
sowie zwei uribewickelten Gitterstreben 7. Neben dem Vakuumgefäß war in der Höhe
der Kathodenmitte ein Bobmeter angeordnet, mit dem die in die betreffende Richtung
abgestrahlte Wärmemenge gemessen werden konnte. Durch Drehen des Vakuumgefäßes -um
die Längsachse der Kathode wurde das mit a bezeichnete Polardiagramm aufgenommen,
welches erkennen läßt, daß in den durch den rinnenförmigen Schirm abgedeckten Richtungen
eine sehr starke Verminderung der Wärmeabstrahlung in Erscheinung tritt. Zum Vergleich
wurde eine Kurve h ohne den Strahlungsschirm i i aufgenommen. Die nach der abgeschirmten
Seite abgestrahlte Leistung verhält sich in den beiden Fällen wie 48 : 17. Die Einschnürung
in den Diagrammen bei c rühren von der Schattenwirkung der Gitterstreben 7 her.