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Abschirmung gegen Elektronen- bzw. Wärmestrahlung bei einer Hochleistungsröhre
Die Erfindung bezieht sich .auf Elektronenröhren und insbesondere auf Hochleistung--röhren
zum Betrieb bei sehr hohen Frequenzen.
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Das Problem der Kühlung des Kolbens und der Elektroden von Hochleistungsröhren
besteht schon seit langem, da durch eine Überhitzung infolge Elelcbronenb:o,mbandements
und Wärmeausstrahlung der Kathode die Leistung eines bestimmten Röhrenmodells begrenzt
wird.
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Die am stärksten dem Elektronenbombardement ausgesetzte Röhrenelektrode
ist die Anode, jedoch kann die Anode, da sie einen Teil des Röhrenkolbens bilden
kann, bekanntlich von außen z. B. durch Preßluft oder durch Wasser gekühlt werden.
Andere Elektroden, wie das oder die Gitter, sind gewöhnlich an Teilen befestigt,
die nur eine geringe Wärmemenge abzuführen vermögen. Da der Röhrenkolben durch starke
Erhitzung geschwächt werden kann, so müssen insbesondere diejenigen Kolbenteile,
welche in der Nähe von Metall-Keramik:- oder von Metall-Glas-Verschmelzungen liegen,
gegen Elektronenbombardement und/oder gegen zu starke Strabfunigswärmegeschützt
werden.
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In Hochleistungsröhren für den Betrieb bei Frequenzen von der Größenordnung
von einigen MHz ist .die zu starke Erhitzung des Kolbens. und der Elektroden innerhalb
gewisser Grenzen durch Einhaltung verhältnismäßig großer Abstände ve-rmie:denworden,
so daß man verhältnismäßig große Anordnungen zur Befestigung der Elektroden benutzen
kannte, die eine merkliche Erhitzung vertragen. Ferner hat man in diesen Röhren
den
Kolben ,auch durch Verlängerung der Anode bis unter die aktive
Fläche,der Kathode hinunter gegen Überhitzung geschützt, so,daß .die Anode selbst
als Abschirmung für den Kolben diente.
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Dieser letztere Weg ist jedoch bei Hochlei,stungsröhren für sehr hohe
Frequenzen wegen der hohen Streukapazitäten, welche von der Verlängerung der Anode
herrühren, unbefriedigend. Außerdem ruß man bei Röhren, für sehr hohe Frequenzen
die Elektroden -möglichst kurz halten, da die Abmessungen der Röhre klein im Vergleich
zur Betriebswellenlänge bleiben müssen.
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Ein andereis bekanntes Mittel zum Schutz des Röhrenkolbens. :gegen
Elektronenbombardement und Strahlungsheizung besteht in der Benutzung einer flachen
Abschirmung, welche gewöhnlich entweder .an der Berfestigungsv orrichturng für das
Steuergitter oder für das, Schirmgitter angeibracht ist, der Anode zugewendet ist
und rnanchmal das offene Anodenende übeirlappt. Eine Abschirmung dieser Art hat
dien Vorteil, eine kurze, gedrängte Röhrenkonstruktion zu ermöglichen, besitzt aber
:den schwerwiegenden Nachteil, da.ß die Abschirmung ,selbst durch Elektronenb,omibardement
und Wärmestrahlung seitens der Kathode erhitzt wird.
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Ferner ist, was zum. Problem der Verhinderung einer Überhitzung der
Röhrenelektroden :auch noch erwähnt werden soll, bei. manchen Hochleiistungsröhren
mit einer sich selbs lt tragenden käfigartigen Kathode ein ständiger Fluß von Elektronen
zwischen der Kathode und der Anode (oder im Falle einer VierpolTöhre der oberen
Kappe des Schirmgitters) vorhanden. DieserElektronenffluß istmanchmad so groß, daß
manihn!selbstdusch: große negative Vorsipannungen :am Steuergitter nicht verhindern
kann. Tatsäch.l,ich ;sind diese Ströme vielfach so groß, .daß ein,: Loch in die
obere S,chirmgitteirI,--appe gebrannt wird. Man hat bereits früher versucht, dieses
Problem durch eine Anzahl von zusätzlichen Drähten,des Steuergitters zu lösen, welche!
dein unmnftelbaren Elektronenübergang von der Kathode zum Schirmgitter oder zur
Anode verhindern sollten, jedoch führte dies ebenso wie die oben.-erwähnte tellerförmige
Abschirmung nur zu einem größeren Energieverbrauch im Gitter -und verschärfte .daher
das Problem der Gittertemperatur noch mehr.
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Die Erfindung bezieht sich: auf eine Abs:chirmung gegen die bei einer
H,achlieisitungsiröhre mit Vieldrahtkathode in Richtung der Kathodenachse austretende
Elelztronen- ;bzw. Wärmestrahlung,,die dadurch gekennzeichnet .ist, ,daß sie aus
zwei Metallkörpern zusammengesetzt ist, zwisichen denen, ein Hohlraum besteht und
deren Ränder miteinander verbunden,si:nd, und daß sich; in ein en, dieiser Körper
eine Öffnung befindet, in welche ,die Enden @deT Kathodendrähte hineinreichen und
an deren Rand sie befestigt sind.
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Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Ho hleistungsröhre.
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Die Röhre nach der Zeichnung isst eine Vierpolröhre, welche eine im
:ganzen, .mit i bezeichnete Käfigrk atho,de, ein Steuergitter 3, @dasi .auf einem
konisichen Träger 5 befestigt Ist, .besitzt und ferner ein Schirmgitter 7, ebenfalls
auf einem konischen Träger 9, sowie eine Anode i i mit einem Entlüftu:rngsröh r
13. Die Glasteile des Kolbens i5a, i5b, 17 und i9 bilden eine Isolation für .die
Kathodenklemmen 2 1 und 2,3, ferner für die Metallbänder 25 und 27, welche als Zuleitung
zum. Steuergitter 3 und zum Schirmgitter 7 dienen, und, ibil!den schließlich noch.
die Isolation der Anode i i. Die konischen Träger 5 und 9 isind leitend mit ,den
Klemmen 25 und 2,7 verbunden. Der SteuergitterträgeT 5, der Träger 77 für die Glühdrähte
und die Anschlußklemme 25 sind ibei 3 i zusammengeführt.
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Der Trägex für die Kathode i besteht aus einem oberen und einfein
unterem Tragkörper 69, 71 und sechzehn krens@förrnig angeordneten einzelnen Trägerelementen
55a, 55b. Die Tragkörper 69 und 71 .sind .an die äußeren Anis,chlußklem:men, 2i,
23 angeschlossen.
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Die längeren Elemente 55b sind am unteren Tragkörper 71 befestigt
und verlaufen durch Öffnungen im oberen Tragkörper 69 hindurch, und zwar jeweils
zwiisehen zweien der kürzeren: Elemente 55a. _ Die einzelnen Glühdrähte- 53 sind
an den Tragelennenten: 55a und 55b mittels Klammern 51 befestigt, welche *,beim
der Röhre mechanisch aasgeklemmt werden und die außerdem während dex Fertigsitellung,der
Röhre an je einem Glühdraht und seinem Tragelement fest sintern. Die oberen Eiiden
der Drähte 53 werden. nach innen, gebogen und miteinander verbunden oder an einem
zentralen Bolzen 59 befestigt, und zwardurch Li,chtbogens,chwenßung, um leinen .gutem
elektrischen und mechanischen Kontakt an der Stelle 63 herzustellen. Der Kathodenschirm
57 wird an dieser VeT-bindun!gsstelle 63 befestigt.
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Er .beisteht aus einer nach oben schwach konkaven Scheibe 6,1 mit
einem Mittelzylinder, welche über -die Verhindungsstelle 63 der Glühdrähte geschoben
wird und dort beispielsweise durch Schweißun,g befestigt wind. Oberhalb der Scheibe
61 ölst ein hutartiger MolybdänkörpeT 65 vorhanden und an mehreren Punkten mit dem
Rand der Scheibe 61 verschweißt. Der Hutkörper 65 vorhindort eine Emiseion der VeT!bin,dungsistelle
aller Glühdrähte. Ein. weiteirer Vorteil dieser Abschirmung ist, da,ß der sogenannte
Hut eine Art von Offen bildet, der die Molybdünscheiibe 6 1 sowie einten
nicht .mit dargestellten, rings um. die Glühdrahtenden herumlaufenden Draht erhitzt,
so, daß dieser schmilzt und eine gleichmäßige Mo,lyb:dänverlötung zur Verstärkung
der Lichtbogensichweißstelle bildet. Diese Anordnung stellt einen guten elektrischen
undmechanischen,Kontakt an.der Verbindungsstelle sicher. Die Schmebztempperatur
kann durch geeignete Wahl :der kurzzeitigen, Glühdrahtheszung während der Fertigstellung
der Röhre beenfl,ußt werden. Die Abschirmung 57 .schützt ferner die oberen Glühdrahtenden
während des Formierens der Kothode. Bisher sind die Glühdrähte zum größten Teil
an ihrer oberen Abibiegungss.telle beschädigt worden.
Durch die
Abschirmung dieser Abbiegungsstelle während des Formierens wird ein Brüchig= werden
dieser Stellen vermieden und eine w.iderstandsfähigere Kathodenanordnung erreicht.