-
Indirekt geheizte Hochleistungskathode mit dickwandigem metallischem
Käthodenträger und Verfahren zu seiner Herstellung Ein typisches Herstellungsverfahren
für indirekt geheizte Kathoden ist folgendes: Eine Wolframdrahtwendel wird mit Aluminiumoxyd
besprüht und bei etwa 170o° C im Wasserstoffofen geglüht; dabei wird das Aluminiumoxyd
auf den Wollramdraht aufgesintert. Diese mit Alumniumoxyd versehene Wendel wird
in die Kathodenhülse eingebaut. Sie wird beim Betrieb der Elektronenröhre durch
elektrischen Strom aufgeheizt.
-
Je größer die Kathoden bei Hochleistungsröhren werden, um so größere
Schwierigkeiten ergeben sich bei der geschilderten Ausführung der Kathode. Das Aluminiumoxyd
haftet an dem relativ dicken Wolframdraht der Heizwendel oft nicht fest genug. Durch
Erschütterungen, die von dem Gerät herrühren können, in das die Röhre eingebaut
ist, bröckelt zuweilen die Aluminiumoxydschicht ab und führt zu einem elektrischen
Schluß zwischen Heizwendel und Kathode. Bei Spezialröhren, insbesondere bei Magnetrons,
sind an den Enden der Kathode Abschirmringe befestigt, an denen die oft stark dimensionierten
Stromzuführungen angeschweißt sind. Die stärkere Wärmeabstrahlung durch die Abschirmringe
und die relativ große Wärmeleitung in den Stromzuführungen führen innerhalb der
Kathode zu einem für die Elektronenemission ungünstigen Wärmegefälle. Aus physikalischen
Gründen müssen die Kathodenhülsen bei Hochleistungsmagnetrons relativ dickwandig
sein. Es ergibt sich dann zwangläufig ein in der Dimensionierung des Brenners ungünstiges
Verhältnis der Heizfläche zur Kathodenfläche. Beim Formieren und Entgasen der Kathode
erreicht daher der Brenner unter Umständen Temperaturen bis zu
iSoo°
C, bei denen sich das Aluminiumoxyd zu zersetzen beginnt, so daß die Neigung zu
Kurzschlüssen bei Erschütterungen begünstigt wird.
-
Zur Beseitigung dieser Mängel ist deshalb schon vorgeschlagen worden,
den Kathodenträger als dickwandigen Metallkörper, beispielsweise aus Nickel; in
Form eines Voll- oder Hohlzylinders auszubilden und mit einer Anzahl in der Längsrichtung
der Kathode verlaufender Bohrungen zu versehen, in die Aluminiumoxydröhrchen eingeschoben
werden. In die Röhrchen wird haarnadelförmig ein Wolframdraht eingezogen, indem
er beim Austreten aus einem Röhrchen an einer Stirnseite der Kathode zurückgebogen
und in das nächste Röhrchen eingeschoben wird. Bei einer so aufgebauten Kathode
ist zwar der Wärmeübergang zwischen Heizer und Kathodenträger wesentlich besser
und die Temperaturverteilung günstiger, jedoch ist ihre Herstellung schwierig und
zeitraubend.
-
Die Erfindung schlägt daher vor, die Kathode in der Weise herzustellen,
daß der Kathodenträger aus einer Hülse und aus einem in diese passenden einschiebbaren
Kern besteht und daß die isolierten Heizdrähte in entlang der Trennfuge zwischen
Hülse und Kern verlaufende Nuten eingelegt sind. Zur Ausführung der Erfindung geht
man so vor, daß in die Bohrung der Hülse oder in die Oberfläche des Kerns Längsnuten
eingebracht werden. Der Wolframdraht wird für sich mit den aufgeschobenen Aluminiumoxydröhrchen
so geformt, daß man eine Mäanderform erhält, die dann der Form entsprechend entweder
in die Nuten des Kerns oder der Hülse eingelegt wird. Zum Schluß werden Hülse und
Kern ineinandergeschoben.
-
In der Zeichnung 'sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar in Fig. i eine geteilte Kathode mit genutetem Kern, in Fig. 2 eine geteilte
Kathode mit genuteter Hülse und in Fig.3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes
aus Fig. i zur Erläuterung der Erfindung.
-
In der -Zeichnung ist mit i die Hülse, mit 2 der Kern bzw. mit 3 der
Hohlkern einer etwa längs der Zylinderfläche, in der der Heizer angeordnet ist,
geteilten Kathode. Wie aus dem Längsschnitt und der Ansicht auf eine Stirnseite
der Kathode zu Fig: i zu -erkennen, ist der Kern mit einer Anzahl gleichmäßig auf
dem Umfang verteilter Nuten q. (vgl. die vergrößerte Darstellung in Fig. 3) versehen;
die längs der Kathodenachse verlaufen. In diese Nuten sind Isolierröhrchen 5 aus
-Aluminiumoxyd eingeschoben, die zweckmäßig an den Stirnseiten des Kernes etwas
überstehen, um einen Schluß mit dem Heizdraht 6, der abwechselnd an den Stirnseiten
des Kathodenträgers aus einem Röhrchen aus- und in das benachbarte eintritt, zu
verhindern. Mit 7 sind die Stromzuführungen des Heizers bezeichnet.
-
Die Teilung erleichtert die Herstellung der Kathode ,gemäß der Erfindung
außerordentlich, da der Heizdraht, nachdem auf ihn die vorschriftsmäßige Anzahl
Isolierröhrchen aufgefädelt sind, in einer geeigneten Vorrichtung mäanderförmig
vorgebogen werden kann, bevor dieses käfigartige zylindrische Gebilde in die Nuten
des Kernes 2 nach Fig. i oder - durch leichtes Zusammendrücken - in die Innennuten
der Hülse i nach Fig.2 eingelegt wird. Durch Ineinanderschieben der Teile i und
2 bzw. i und 3 entsteht die fertige Kathode.
-
Die Fig. 3 zeigt die Anordnung des Heizdrahtes 6 in einer Hülse 5
in einer Nut 4 des Kernes 2 in stark vergrößerter Darstellung. Die Luft, die zwischen
den Teilen in dieser Vergrößerung zur Verdeutlichung der Anordnung besteht, ist
natürlich bei der ausgeführten Kathode nicht vorhanden, vielmehr passen die. Teile
unter Berücksichtigung der fabrikationsüblichen Toleranzen satt ineinander, so daß
der Wärmeübergang von den Heizdrähten 6 auf die Außenfläche der Hülse i bei geringenz
Temperaturgefälle erfolgt.
-
Bei Röhren, die aus Stromquellen niedriger Spannung bei hohen Heizströmen
geheizt werden, können die einzelnen Heizdrähte auch an den Stirnseiten des Kathodenträgers
parallel geschaltet, z. B. mit ringförmigen Stromzuführungen verschweißt sein.
-
Gemäß der Erfindung aufgebaute und hergestellte Kathoden sind absolut
unempfindlich gegen Erschütterungen. Da der Wolframdraht in dicht gesinterte Aluminiumoxydröhrchen
hineingeschoben wird, -erübrigt sich eine so hohe Erwärmung des Drahtes, wie sie
zum Ansintern- der Aluminiumoxydschicht bei Normalwendeln erforderlich ist; der
Draht bleibt daher ausreichend geschmeidig. Ein weiterer Vorteil ist, daß in der
Vollkernkathode das Temperaturgefälle auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist, denn
die eng in den Nuten sitzenden Aluminiumoxydröhrchen gestatten eine ungleich bessere
Wärmeübertragung zwischen Wolframheizdraht und Kathode, als es bei der Normalausführung
der gesinterten, locker eingeführten und nur punktförmig anliegenden Wendel der
Fall ist. Nach der beschriebenen neuen Herstellungsart nimmt der Wolframdraht nur
eine um etwa ioo° C höher liegende Temperatur als die Kathode an.