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Elektronenröhre zur Erzeugung oder Verstärkung elektrischer Schwingungen
mit einer Gas- oder Dampfentladung als Elektronenquelle Die Erfindung betrifft eine
Elektronenröhre, bei der der Elektronenstrom aus einer in einem gas-oder dampfgefüllten
Raum erzeugten Hilfsentladung gewonnen wird. Derartige Röhren sind insbesondere
unter der Bezeichnung Kopfstrom-und Wandstromverstärkerröhren bekannt. Bei der erstgenannten
Röhrenart geht eine Lichtbogenhilfs-' entladung zwischen einer Kathode und einer
durchbrochenen, vorzugsweise gitterförmigen Anode über, durch welche die Elektronen
in den eigentlichen Verstärkerraum der Röhre übertreten. Der Lichtbogenanode, die
auch als Emissionsgitter bezeichnet wird, können noch Ionenfanggitter vorgelagert
sein, deren Zweck es ist, den Übertritt von Ionen in den Verstärkerraum zu verhindern.
Bei dem Wandstromverstärker ist die als Elektronenquelle dienende Hilfsentladung
konzentrisch von den Verstärkerelektroden (Verstärkeranode und Steuergitter) bzw.
dem Emissionsgitter umschlossen.
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Da aus einer Hilfsentladung eine große Elektronenmenge frei gemacht
worden kann, sind die beschriebenen Röhren sehr gut am Platze, wenn es sich um die
Erzeugung von elektrischen Schwingungen für solche Zwecke handelt, bei denen eine
erhebliche Leistung gefordert wird. Dies ist z. B. bei Senderöhren für Hochfrequenzgeneratoren
der Fall, welche in Industrieanlagen eingesetzt werden.
Die Erfindung
beschäftigt sich nun mit der konstruktiven Durchbildung solcher Röhren im Hinblick
auf die geforderte hohe Leistung. Dabei ist im besonderen zu beachten, daß eine
Röhre für industrielle Zwecke für rauhen Betrieb geeignet und auch mechanisch widerstandsfähig
sein muß. Erfindungsgemäß besteht eine Generator- bzw. Verstärkerröhre mit einer
Hilfsentladung als Elektronenquelle wenigstens teilweise aus ineinandergeschachteltenMetallteilenvon
imwesentlichen zylindrischer Grundform, welche entweder selbst als Elektroden dienen
oder die Elektroden tragen und welche durch in der Achsenrichtung gegeneinander
versetzte Ringverschmelzungen aus Glas oder glasähnlichem Werkstoff miteinander
verbunden sind. Auf diese Weise gelingt es, eine gedrängte Konstruktion zu schaffen,
welche den Vorteil einer guten Wärmeabfuhr und damit hohen Leistungsfähigkeit mit
dem einer erheblichen mechanischen Stabilität und einer absolut sicheren Abschirmung
der einzelnen Räume verbindet. Auch ist eine genaue Einhaltung des Abstandes der
Elektroden im Verstärkerraum möglich, der bekanntlich überall kleiner sein muß als
die mittlere freie Weglänge dier Ionen bei :dem herrschenden Gasdruck. Dieses Ergebnis
ist gerade bei der einleitend gekennzeichneten Röhrenart besonders beachtlich, da
bei solchen Röhren eine größere Anzahl von Elektroden vorhanden ist.
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Beispiele für die Ausbildung der Röhren nach der Erfindung sind in
den Figuren dargestellt. Fig.,i zeigt einen Kopfstromverstärker mit einer ganz aus
Metall bestehenden Gefäßwand (mit Ausnahme der Verschmelzungen). Mit i ist die Kathode
der Hilfsentladungsstrecke bezeichnet, deren Anode 2 als Emissionsgitter wirkt,
durch das die Elektronen in den Verstärkerraum 3 eintreten. Der den Hilfsentladungsraum
umschließende Wandungsteil q. hat ein eingestülptes Ende 5, in das mittels eines
Glaspfropfens 6 die Kathodenzuführungen eingeschmolzen sind. Der Gefäßteil q. hat
einen Flansch 7. Einen ähnlichen Flansch 8 hat die Fortsetzung 9 der Gefäßwand.
Zwischen diesen beiden Flanschen ist das scheibenförmige Emissionsgitter 2 eingelötet
öder eingeschweißt. Man erzielt dadurch eine sehr intensive Wärmeabfuhr von dem
Emissionsgitter 2, das ja die Anode der Hilfsentladungsstrecke bildet. In den zylindrischen
Wandungsteil 9 ist ein weiterer zylindrischer (topfförmiger) Metallkörper io eingesetzt,
dessen Stirnfläche ii das Steuergitter für den Elektronenstrom (Verstärkergitter)
bildet. Die zylindrischen Körper,9 und io sind mittels einer ringförmigen Glasverschmelzung
i i miteinander vakuumdicht verschmolzen. In den topfförmigen Körper io ist nun
die gleichfalls topfförmige Verstärkeranode i2 konzentrisch eingesetzt. Die vakuumdichte
Verbindung zwischen den Teilen io--und 1.2 besorgt gleichfalls eine ringförmige
Glaseinschmelzung 13,
die in der Richtung der Gefäßachse gegenüber der Verschmelzung
i i versetzt ist. Diese Anordnung gewährleistet eine gute Wärmeabfuhr. Vor allem
werden die Ringglasverschmelzungen gut gekühlt, da viele Wärmeabstrahlungsflächen
zur Verfügung stehen und auch ein durch Kaminwirkung oder künstlich bewegter Kühlmittelstrom
mit den Einschmelzstellen in innige Berührung kommt. Auch die Kühlung der Elektroden
wird durch die gute Wärmeableitung der metallischen Elektrodenkörper bzw. Elektrodenträger
wesentlich gefördert, die ihrerseits diese Wärme wieder durch Strahlung nach außen
abgeben. Besonders die wichtige Wärmeabfuhr von den anodischen Teilen wird durch
die Anordnung nach der Erfindung wesentlich verbessert: In herstellungstechnischer
Beziehung ist die Röhrenkonstruktion nach der Erfindung besonders vorteilhaft. Der
Aufbau der gesamten Röhre nach einer Art Baukastenprinzip macht komplizierte Distanzierungs-
und Halterungsvorrichtungen, beispielsweise keramischeZwischenstücke, entbehrlich.
Die Herstellung der Glasringverschmelzungen macht keinerlei Schwierigkeiten. Man
kann hierbei zwischen die durch eine geeignete Vorrichtung ge-' haltenen Metallteile
Glasringe einlegen, die durch später zu entfernende oder bleibende, z. B. aus dünnen
Keramikringen bestehendie Stützkörper während des Niederschmelzens gestützt werden.
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Der Abstand zwischen den Elektroden und den mit ihnen zusammenhängenden
Teilen im Verstärkerraum wird so gewählt, d.aß sich bei dem dort herrschenden Gas-
bzw. Dampfdruck zwischen diesen Teilen keine Glimmentladung zustande kommen kann.
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Ebenso wie bei dem Kopfstromverstärker oder -senderohr nach Fig. i
sind bei dem Wandstromrohr nach Fig. 2 die Elektroden durch gegeneinander versetzte
Ringverschmelzungen aus Glas oder glasähnlichen Massen, z. B. Segerkegelmassen,
zusammengefügt. Die Hilfsentladung geht zwischen der Kathode, z. B. einer Hohlkathode
mlit Glühemi,ss.iOn, 1q. und der Anode 15 über. Das Ernwssionsgitter 16 ist mit
zylindrischen Fortsätzen 17 und 18 versehen. Der Fortsatz 18 ist umgestülpt. In
sein umgestülptes Ende sind mittels eines Glaspfropfens 29 die Kathodenzuführungen
und das Pumpröhrchen 30 eingeschmolzen. Der Fortsatz 18 ist in das Emissionsgitter
eingeschoben und kann von diesem entfernt werden. Der zylindrische Fortsatz
17 ist mittels einer Ringeinschmelzung i9 mit der Anode verschmolzen. Das
Verstärkergitter 2o weist ebenfalls einen Fortsatz 21 auf, der mittels einer Ringverschmelzung
einerseits mit dem zylindrischen Teil 17, andererseits mittels einer weiteren Ringverschmelzung
23 mit der Verstärkeranode 24 vakuumdicht verbunden ist. Die Verschmelzungsringe
sind in der Achsenrichtung des Gefäßes gegeneinander versetzt. Der untere Teil des
Gefäßes ist ebenso ausgebildet wie der obere Teil des Gefäßes. Die unteren Fortsatzteile
i8; 25 und 26 der Elektroden 16, 20, 24 sind aber mit diesen nicht aus einem Stück
verfertigt. Die Fortsätze der Gitterelektroden können vielmehr in die entsprechend
ausgebildeten Elektrodenenden eingeschoben werden, während die beiden Anodenteile
längs Flansche 27 und 28- miteinanider verschweißt
werden können.
Man gewinnt dadurch die Möglichkeit, die beiden Teile der Röhre getrennt herzustellen
und nachträglich zusammenzufügen.
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Wenn die notwendigen Elektrodenabstände verhältnismäßig klein sind,
kann man die Abstände der zylindrischen Röhrenteile an den Verschmelzungsstellen
erweitern, wie dies z. B. auf der rechten Seite von Fig. 2 veranschaulicht ist.
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Unter Umständen kann es auch empfehlenswert sein, einen Teil der Röhre,
z. B. die eine Röhrenhälfte, aus Glas herzustellen.