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Elektrische Entladungsröhre für besonders kurze Wellen mit einer scheibenförmigen
Kathode Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre für Kurzwellen und
insbesondere eine solche Röhre mit besonders kleinem Abstand zwischen Kathode und
nächstfolgender Elektrode. Unter besonders kurzen Wellen sollen, hier Wellen mit
Wellenlängen verstanden werden, die 3 m unterschreiten, besonders von annähernd
1o cm und kürzer.
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Solche Röhren, die häufig mit einer scheibenförmigen Kathode versehen
sind, haben den Nachteil, daß kleine Änderungen der Arbeitstemperatur der Kathode,
z. B. infolge von Schwankungen der Netzspannung und damit der Kathodenheizspannung,
zu unzulässigen Änderungen in dem Abstand der Kathode von der nächstfolgenden Elektrode
führen können. Kleine Änderungen in der Wärmeausdehnung der Elektrode und Befestigungsteile
bewirken oft schon unzulässig große Änderungen des an sich besonders kleinen Abstandes
der Kathode von der nächstfolgenden Elektrode. Man hat bereits verschiedentlich
versucht, solche Änderungen zü beheben oder zu vermeiden. Der Nachteil der bekannten
Bauarten ist häufig der, daß mit diesen Bauarten immer beabsichtigt ist, eine solche
Kompensation herbeizuführen, daß der Elektrodenabstand in kaltem Zustand der Röhre
gleich ist dem Elektrodenabstand bei der Betriebstemperatur, welche in der Hauptsache
von der Kathodentemperatur -bestimmt wird. Es stellt sich dabei aber heraus, daß
nur für verhältnismäßig
kleine Schwankungen der normalen Betriebstemperatur
ein guter Ausgleich aufrechterhalten werden kann.
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Dieser Nachteil wird bedeutend verringert bei einer elektrischen Entladungsröhre
für besonders kurze Wellen mit einer scheibenförmigen Kathode, die mittels einer
ringförmigen Distanzscheibe, welche an einem Isolierkörper befestigt oder an diesen
angepreßt ist, in richtiger Entfernung von der nächstfolgenden Elektrode gehalten
wird, wobei der Isolierkörper praktisch ausschließlich durch Leitung, die erwähnte
nächstfolgende Elektrode praktisch nur durch Strahlung von der Kathode her erwärmt
wird, wenn gemäß der Erfindung die Ausdehnungskoeffizienten, die Abmessungen der
Distanzscheibe, des Isolierkörpers und der erwähnten Elektrode und die Stellen,
an denen diese Teile starr verbunden- sind oder pressend aneinanderliegen, derart
gewählt sind, daß bei der normalen Betriebstemperatur der Kathode der - Einfluß,
den die Ausdehnung der durch Wärmeleitung erwärmten Teile auf den Abstand zwischen
Kathode und nächstfolgender Elektrode ausübt, etwa durch den Einfluß der Ausdehnung
der durch Strahlung erwärmten Teile behoben wird, und zwar so, daß der Abstand .zw?schen
der Kathode und der nächstfolgenden Elektrode als Funktion der Kathodentemperatur
in der Nähe der normalen Betriebstemperatur einen Maximalwert aufweist. Hierdurch
wird erzielt, daß dieser Abstand in einem großen Bereich um die normale Betrie'.stemperatur
der Kathode herum praktisch konstant bleibt, so daß Schwankungen in der Betriebstemperatur
der Kathode auf den Abstand zwischen Kathode und nächstfolgender Elektrode praktisch
keinen Einfluß mehr ausüben. Es wird dazu bemerkt, daß bei einer Kompensation gemäß
der Erfindung der Elektrodenabstand bei Betriebstemperatur nicht gleich dem Elektrodenabstand
in kaltem Zustand ist.
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Die' Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.
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F ig. i und z stellen Ausführungsformen einer Röhre nach der Erfindung
dar, und Fig. 3 zeigt den Verlauf des Abstandes zwischen Kathode und nächstfolgender
Elektrode als Funktion der Kathodentemperatur.
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In Fig. i ist i die Metallwand der Röhre, mit der die Anode 3 mittels
eines Glasringes 2 verschmolzen ist. Am anderen Ende ist die Röhre durch einen gläsernen
Bodenteil q. verschlossen. Die scheibenförmige Kathode 5 wird durch die Blattfedern
6 gegen das ringförmige Distanzstück 7 gedrückt, und durch dieses Distanzstück ist
der Abstand der Kathode 5 von dem Endteil 9 der Anode 3 im kalten Zustand bedingt.
Das Distanzstück 7 ist an einem Isolierkörper 8 befestigt, dessen eines Ende durch
Glaslot an der Anode 3 befestigt ist und dessen anderes Ende gleichzeitig mit dem
Ende 9 der Anode 3 eben geschliffen worden ist.
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Beim Erwärmen der Kathode 5 wird, solange die Kathodentemperatur noch
niedrig ist, zunächst der Isolierkörper 8 durch Wärmeleitung erwärmt. Eine Ausdehnung
dieses Körpers vergrößert den Abstand der Kathode von der Anode. Je höher die Kathodentemperatur
Tk wird, um so stärker nimmt die Wärmestrahlung zu (proportional.Tk4), was zur Folge
hat, daß der Teil 9 der Anode 3 erhitzt wird. Die Ausdehnung des Teiles 9 führt
zu einer Verkleinerung des Kathoden-Anoden-Abstandes, so daß der Einfluß, den dieser
Abstand infolge , des durch Wärmeleitung erwärmten Isolierkörpers 8 erfährt, etwa
durch den Einfluß behoben wird, den der durch Strahlung erwärmte Teil 9 auf ihn
ausübt. Da die Strahlung bei höheren Kathodentemperaturen bedeutend stärker zunimmt
als die Wärmeleitung, wird dann die Erwärmung des Teiles 9 nunmehr stärker sein
als jene des Teiles B. Durch vorteilhafte Bemessung der Wärmeausdehnungskoefflzienten
der Teile 8 und 9 kann sich der in Fig. 3. dargestellte- Verlauf ergeben, wobei
die Kurve, welche den Kathoden-Anoden-Abstand d angibt, ein flaches Maximum aufweist
und somit über einen großen Bereich der Kathodentemperatur Tk praktisch konstant
verläuft. Werden nun die Bedingungen derart gewählt, daß sich der Maximalwert dieser
Kurve mit der normalen Arbeitstemperatur Tko der Kathode deckt (Punkt w), so werden
sogar verhältnismäßig starke Kathodentemperaturschwankungen in dem Gebiet zwischen
a und b praktisch keine Änderung des Kathode-Anode-Abstandes bewirken.
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Der Isolierkörper 8 kann aus einem keramischen Werkstoff mit geeignetem
Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, z. B. aus einem keramischen Werkstoff der
Zusammensetzung 9i Gewichtsprozent Steatit (3 Mg 0 - q. S'02), etwa 3 Gewichtsprozent
Ba C 0s und etwa 5 bis 6 Gewichtsprozent SiO2, während die Anode beispielsweise
aus Chromeisen hergestellt ist. Es stellt sich dabei heraus, daß die Länge des Teiles
der (der Kathode) nächstfolgenden Elektrode, der an der Kompensation beteiligt ist,
etwa ein Viertel sein soll von der Länge, die dieser Teil haben sollte, wenn eine
Kompensation mit den bekannten Maßnahmen herbeigeführt werden würde.
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Eine andere Ausführungsform zeigt Fig. 2. Hierbei ist die Oberfläche
der Kathode io durch eine ringförmige Distanzplatte 12 von dem keramischen Körper
i i getrennt, dessen untere Fläche in der gleichen Ebene wie die Gitterdrähte 13
liegt. Diese Drähte 13 sind auf einen Zylinder aufgespannt, der durch den keramischen
Körper i i mittels der Feder 16 in einer Nut einer Einschmelzscheibe 15 eingeklemmt
wird. Die Kathode io wird durch Blattfedern 18 gegen das Distanzstück 12 gedrückt.
Auch in diesem Fall werden die Abstandsänderungen zwischen Kathode und Gitter, die
durch die Ausdehnung des keramischen Körpers i i herbeigeführt werden, etwa durch
den Einfluß der Dehnung des Zylinders 14 auf diesen Abstand behoben. In diesem Fall
kann der Isolierkörper i i aus hartem. Glas und der Metallzylinder 14 z. B. aus
Molybdän bestehen. Die Anode 17 erstreckt sich im Innern dieses Zylinders 14 bis
zu dem erwünschten Abstand vom Gitter 13.
Außer den erwähnten Kombinationen
von Werkstoffen und Ausführungsformen können noch andere Kombinationen von Werkstoffen
gewählt werden, die durch diesem Zweck angepaßte Bauarten das Erreichen des Zieles
der Erfindung ermöglichen. Baulich eignet sich die Erfindung besonders gut zur Anwendung
bei einer Diode mit indirekt geheizter scheibenförmiger Kathode, wobei Abstände
der Kathode von der Anode von 20 14. möglich sind.