DE966206C - Diode zur Gleichrichtung sehr kurzer Wellen mit einer scheibenfoermigen Kathode - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 18. JULI 1957

L 4485 VIIIaJ 2ig

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Der Empfang von Dezimeter- bzw. Zentimeterwellen bereitet heute noch große Schwierigkeiten, wenn es sich darum handelt, sehr hochempfindliche Empfangsgeräte zu verwenden. Insbesondere setzt das Rauschen der Eingangsröhre die Leistungsfähigkeit des Empfängers sehr stark herab. Der Grund, warum dieses Rauschen bei kurzen Wellen immer stark in Erscheinung tritt, ist hauptsächlich darin zu suchen, daß die Eingangsröhren der Empfänger mit wachsender Frequenz immer schlechtere Eigenschaften aufweisen, d.h. wirbenötigen immer größere Empfangssignale, um einen einwandfreien Empfang zu erzielen. Dieses Schlechterwerden der Empfangseigenschaften der Eingangsröhre beruht hauptsächlich auf zwei Ursachen, und zwar erstens auf dem Größerwerden der Dämpfungsverluste des Eingangskreises und der Röhre (als solche sind zu nennen: dielektrische Verluste, Strahlungsverluste, Skin-Effektverluste) und zweitens auf der Abnahme der Empfindlichkeit infolge von Laufzeiteinnüssen so der Elektronen.

Die meisten heute verwendeten Empfänger verwenden bei diesen kurzen Wellen als Eingangsmischrohr eine Diode, in welcher das Empfangssignal mit einer im Empfänger vorhandenen Hochfrequenzspannung gemischt wird. Wie Untersuchungen gezeigt haben, nimmt das Rauschen der Mischdiode auch mit zunehmender Steilheit der

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Mischdiode ab. Aus den eben aufgeführten Betrachtungen geht bereits klar hervor, daß eine Mischdiode, welche für die Gleichrichtung von Zentimeter- bzw. Dezimeterwellen geeignet sein soll, nach drei Grundsätzen aufgebaut sein muß. Sie muß erstens kleine Dämpfungsverluste haben, zweitens einen geringen Kathoden-Anoden-Abstand besitzen, um die Laufzeiterscheinungen klein zu halten, und drittens eine sehr hohe Steilheit haben. Die bisher im Handel befindlichen Diodentypen erfüllten diese Forderungen nur in sehr schlechtem Maße.

Es sind bereits Ultrahochfrequenz-Doppelweggleichrichterröhren mit zwei Anoden bekannt, die aus einem der Kathode seine Stirnfläche zukehrenden geraden Draht bestehen, und deren mittelbar geheizte, als Flachkathode ausgebildete Kathode mit zwei nebeneinanderliegenden emissionsfähigen Stellen versehen ist, denen die plangeschliffenen Stirnflächen der Anoden in einem Abstand von etwa 0,1 mm gegenüberstehen, und deren zwei Anoden in die Gefäßwand, parallel zueinander verlaufend, eingeschmolzen sind (deutsches Patent 736 736).

Es sind ferner gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhren mit einer als Elektronenquelle dienenden Gasentladung und einer zwischen Elektroden mit einem Abstand, der kleiner ist als die mittlere freie Elektronenweglänge, übergehenden Hauptentladung bekannt, deren Anode zugleich einen Teil der Gefäßwand bildet, und deren neben der Anode vorhandenen mindestens zwei weiteren Elektroden der Hauptentladung mit ihrer ganzen Fläche oder einem großen Teil dieser Fläche auf Absätzen von sich treppenförmig gegen die Anode erweiternden, schlitz- oder nutenförmigen Öffnungen eines keramischen Formkörpers aufliegen, der seinerseits an mehreren Stellen mit Vorsprüngen oder Nasen unmittelbar auf der Anode aufliegt (deutsches Patent 710· 635).

Durch die USA.-Patentschrift 2 002 667 sind Mehrelektroden-Elektronenröhren bekannt, bei denen der Abstand zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen der Kathode und Anode durch einen Stützisolator begrenzt wird und die +5 Anode mittels Federkraft gegen den Stützisolator gepreßt wird.

Alle die bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß sie zu aufwendig und/oder zu ungenau sind. So· sind z. B. die durch die deutschen Patentschriften 736 736 und 710 635 bekanntgewordenen Ausführungsformen zu ungenau. Bei den Anordnungen nach der erstgenannten Patentschrift werden die Anodenabstände durch Einschmelzen festgelegt und genügen daher in vielen Fällen nicht den Genauigkeitsansprüchen. Aber auch bei den Anordnungen, gemäß der deutschen Patentschrift 710 635, bei denen die Anode über den keramischen Formkörper geschoben wird, sind so große Toleranzen erforderlich, daß die dadurch erzielten Genauigkeiten nicht genügen.

Die durch die USA.-Patentschrift 2 002 66j bekanntgewordenen Elektronenröhren haben darüber hinaus den Nachteil, daß ein erheblicher konstruktiver Aufwand getrieben werden muß, damit diese Anordnungen überhaupt den Erfordernissen genügen.

Erfindungsgemäß wird bei einer Diode zur Gleichrichtung sehr kurzer Wellen mit einer scheibenförmigen Kathode, einer parallel dazu angeordneten scheibenförmigen Anode und einem den Anoden-Kathoden-Abstand, welcher weniger als 150 μ beträgt, festlegenden Stützisolator, bei der die Kathode .und die Anode mittels einer Feder gegeneinander gepreßt werden und bei der die der Kathode zugewandte Fläche der Anode optisch plan ist, vorgeschlagen, daß der mit der Anode starr verbundene Stützisolator auf der der Anode zugewandten Fläche der Kathode unmittelbar aufliegt, und daß die der Anode zugewandte Kathodenfläche sowie der auf dieser Fläche aufliegende Flächenteil des Stützisolators ebenfalls optisch plan sind.

Eine solche Diode vereint die eingangs geforderten Eigenschaften in sehr günstiger Weise und besitzt außerdem noch ein hohes Maß mechanischer bzw. thermischer Festigkeit,. sie ist daher auch zum Einsatz in schüttelgefährdeten Geräten geeignet.

Fig. ι zeigt eine Diode, welche nach dem neuen Prinzip aufgebaut ist. In das untere Ende 2 eines metallischen Rohres 1 ist ein keramischer Ring 3 entweder hart eingelötet oder mit Glas eingefrittet. In diesen keramischen Ring ist eine konzentrische Rohranordnung eingesetzt, welche aus einer metallischen Folie 4 (Kupfer), einem keramischen Rohrstück S und einem im Zentrum der Anordnung befindlichen Durchführungsstift6 (Molybdän, Wolfram, Fernico oder ähnliches) besteht. Die einzelnen metallischen Durchführungen und die Keramikstücke sind wieder entweder eingelötet oder mit Glas eingeschmolzen. Auf dem Durchführungsstift 6, welcher an seinem oberen Ende ein Gewinde trägt, ist ein mit Innengewinde versehener Niet 7 aufgeschraubt, welcher an ihrem oberen Ende eine kleine Keramikscheibe 8 trägt. Diese Keramikscheibe 8 (Aluminium-Oxyd) ist der Träger der eigentlichen Kathode 9 und 10; der Teil 9 der Kathodenkapsel besteht aus einem verformbaren Material, z. B. Nickel. Auf 9 ist ein kleines Wolframplättchen 10 mit einem Lot, welches geringen Dampfdruck besitzt, aufgelötet. In dem Hohlraum der Hülse 9 befindet sich eine Heizwendel 14, welche im Kreis gebogen ist und deren eines Ende am Nietkopf 11 des Niets 7 durch Punktschweißung befestigt ist. Das andere Ende der Heizwendel ist über die Keramik 8 gelegt, wird mit der Hülse 9 festgeklemmt und beim Umrollen der Hülse 9 an der Stelle 13 endgültig festgelegt. Der Heizstrom geht also durch den Stift 6 über den Niet 7, den Nietkopf 11 und den Heizer 14 zum Teil 9 der Kathode und von dort über die am Umfang der Hülse 9 befestigten Zuführungsfolien 15a zurück zur konzentrischen Durchführung 4. Über dem Wolframplättchen 10 der Kathode befindet sich in sehr kleinem Abstand eine Anode 15, welche sich mit Hilfe eines Keramikisolators 16 gegen das

Wolframplättchen abstützt. Die Anode ist ihrerseits an einer kalottenförmigen Molybdänfeder 17 befestigt. Die Kalottenfeder drückt nach der Montage mit einem bestimmten Druck den Isolator 16 mit der Anode gegen die Kathode. Den vakuumdichten Abschluß des Röhrensystems bildet die Kappe 18, an welcher ein metallischer Pumpstengel 19 befestigt ist. Die Flansche 20 werden durch Punktschweißung oder Verlötung miteinander verbunden. Das wesentlich Neue an der beschriebenen Anordnung ist, daß der mit der Anode starr verbundene Stützisolator auf der der Anode zugewandten Fläche der Kathode unmittelbar aufliegt und daß die der Anode zugewandte Kathodenfläche sowie der auf dieser Fläche aufliegende Flächenteil des Stützisolators ebenfalls optisch plan sind. In der optisch plan geschliffenen Anode befindet sich der Isolator 16, welcher aus einer Isolationsmasse bestehen muß, welche auch bei hohen Temperaturen ihre Isolationsfähigkeit behält (reine Metalloxyde, insbesondere reines Aluminiumoxyd). Dieser Isolator wird auf irgendeine Weise fest mit der Anode 15 verbunden. Die zuerst etwas zu langen Isolatorstäbchen werden durch Feinschleifen so lange gekürzt, bis der Abstand 22 zwischen Anode und Kathode das gewünschte Maß erreicht hat. Die Abstandskontrolle kann dabei elektrisch durch Kapazitätsmessungen erfolgen. Wird die Anode 15 und der Isolator 16 mit Hilfe des Federkörpers 17 gegen die Kathode gedrückt, so ist auch bei mechanischen Erschütterungen und bei Ausdehnungen durch Erwärmung des Systems der genaue Abstand der Anode von der Kathode gesichert. Die ganze Genauigkeit der Anordnung ist in den kleinen kurzen Isolator 16 und in die geschliffene Fläche der Kathode und der Anode gelegt. Es ist selbstverständlich, daß als Kathode nur eine solche mit sehr geringer Emissionsschichtdicke verwendet werden darf, wie z. B.

eine Bariumdampf-Kathode oder ähnliche Kathoden. Auf diese Weise ist es zum ersten Male möglich, Abstände in der Größenordnung von 10 bis 20 μ in einer Röhre zu beherrschen. Die mit dieser Anordnung erzwingbaren Steilheitswerte liegen

um eine bis zwei Größenordnungen höher als die der bekannten Anordnungen.

Die Formgebung des Isolators 16 ist nur als Beispiel einer möglichen Ausführung aufzufassen und ist in verschiedenen Konstruktionen ausführbar, welche die gleichen Dienste erfüllen wie der Isolator ι6.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Isolators, wie sie besonders für Anoden mit sehr kleinem Durchmesser zweckmäßig ist. Der Isolator besteht hier aus einem dünnwandigen Keramikröhrchen 24, welches über die Anode 23 geschoben ist und auf seinem der Kathode zugekehrten Ende kronenartig ausgezackt ist. Diese Zacken 25 der Krone werden nun wieder so abgeschliffen, bis sie die richtige Distanz zwischen Anode 23 und Kathode 10 gewährleisten. Das Distanzröhrchen 24 liegt dabei an dem Bund 23 a der Anode und an dem äußeren Rand des Kathodenplättchens auf. Kathoden- und Anodenflächen müssen wieder völlig plan geschliffen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Diode zur Gleichrichtung sehr kurzer Wellen mit einer scheibenförmigen Kathode, einer parallel dazu angeordneten scheibenförmigen Anode und einem den Anoden-Kathoden-Abstand, welcher weniger als 150 μ beträgt, festlegenden Stützisolator, bei der die Kathode und die Anode mittels einer Feder gegeneinandergepreßt werden und bei der die der Kathode zugewandte Fläche der Anode optisch plan ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Anode starr verbundene Stützisolator auf der der Anode zugewandten Fläche der Kathode unmittelbar aufliegt und daß die der Anode zugewandte Kathodenfläche sowie der auf dieser Fläche aufliegende Flächenteil des Stützisolators ebenfalls optisch plan sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 710635, 736736; österreichische Patentschrift Nr. 155 395;;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 002 667.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 7«9 592/73 7.57