DE975680C - Elektronenroehre fuer sehr kurze Wellen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 26. APRIL 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhre für sehr kurze Wellen (300 MHz und mehr), und zwar auf eine Röhre, bei der eine von zwei parallel zueinander angeordneten ebenen Elektroden, von denen die eine Elektrode eine Betriebstemperatur von mehr als 900° C hat, mittels Federkraft gegen ein den Abstand zwischen den beiden Elektroden festlegendes Abstandsorgan gedrückt wird.

Bei derartigen Röhren werden oft Isolierkörper aus Keramik oder Quarz verwendet, die gemeinsam mit der wirksamen Oberfläche einer mit ihnen starr verbundenen Elektrode nachgeschliffen und unter Zwischenfügung eines Distanzkörpers mittels einer Feder gegen eine andere Elektrode gedrückt werden. Das Elektrodenpaket kann dabei mit der Feder mittels einiger auf Zug belasteter keramischer Bolzen zusammengehalten werden (Vernietung). Die Bolzen sind durch das Isoliermaterial weitgehend geschützt gegen zu starke Erhitzung durch die Kathode. Es ist auch bereits bekannt, zur Vernietung Bolzen aus Kunstsaphir zu verwenden.

Im allgemeinen werden die genannten Isolierkörper zylindrisch ausgebildet. Solche Bauarten haben den Nachteil, daß eine verhältnismäßig große Menge Isoliermaterial nahe der Entladungsbahn vorhanden ist, was bei sehr hohen Frequenzen wesentliche Verluste bedingen kann. Die Anwendung verlustfreier Materialien ist dabei beschränkt, da im allgemeinen in solchen Röhren, in denen hochbelastete Kathoden mit Betriebstemperaturen

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von mehr als 900⁰ C verwendet werden, nur keramische Materialien verwendbar sind. Eine Verringerung der Menge isolierenden Materials durch die Verwendung solcher Stoffe in der Form dünner Stäbe ist nicht gut durchführbar, da diese sich bald während des Betriebes der Röhre oder der Formierung der Kathode deformieren. Quarz kommt in solchen Fällen praktisch nicht in Betracht, da dieser Stoff bei der erwähnten Temperatur zu weich wird und sich deformiert, wenn er dauernd einem Federdruck unterliegt.

Es ist bereits eine Diodenröhre bekannt, bei der Isoliermaterial in der Nähe der Entladungsbahn weitgehend vermieden ist. Diese Bauart ist aber nicht geeignet für Röhren, bei denen wie beim Erfindungsgegenstand, die Elektroden unter Zwischenfügung von Distanzkörpern unter Federkraft gegeneinander gedrückt werden sollen.

Bei einer Elektronenröhre für sehr kurze Wellen (300 MHz und mehr), deren Elektrodensystem zwei parallel zueinander angeordnete ebene Elektroden aufweist, von denen die eine Elektrode eine Betriebstemperatur von mehr als 900⁰ C hat und an einer der beiden Elektroden Isolierkörper starr befestigt sind, die als Paßflächen ausgebildete Stirnflächen besitzen, welche in der gleichen Ebene liegen wie die wirksame Oberfläche der Elektrode, an der die Isolierkörper starr befestigt sind, und bei der eine der beiden Elektroden durch Federkraft gegen ein den Abstand zwischen den beiden Elektroden festlegendes Abstandsorgan, das auf der einen Seite an den Paßflächen der Isolierkörper anliegt, gedrückt wird, werden gemäß der Erfindung als Isolierkörper Stäbe aus Kunstsaphir verwendet, die so angeordnet sind, daß die Längserstreckungsrichtungen der Saphirstäbe senkrecht zu deren Paßflächen verlaufen.

Es hat sich ergeben, daß solche Kunstsaphirstäbe auch bei hohen Temperaturen noch in hohem Grade verlustfrei sind und sich nicht erweichen oder verziehen. Sie können gleichzeitig sehr dünn sein. Infolgedessen kann die Menge isolierenden Materials in der Nähe des Entladungsraums äußerst gering sein, wobei die Wärmeabführung längs dieser Stäbe auch sehr gering ist.

Die Verwendung von Kunstsaphiren als Isoliermaterial zwischen Kathodenkörper und Heizfaden ist bereits bekannt; aber dabei wurde nicht die Verwendung von dünnen Saphirstäben als Isolierkörper in Röhren für sehr hohe Frequenzen erwähnt, und auch von den geringen Hochfrequenzverlusten von Kunstsaphir bei hohen Temperaturen war nicht die Rede. Ferner ist die eingangs schon erwähnte Verwendung von Kunstsaphirbolzen zur Vernietung bekannt.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der
Fig. 1 eine Diode und

Fig. 2 eine Triode nach der Erfindung zeigt.

Nach Fig. ι wird die Kathode 1 in einem sehr geringen Abstand von der Anode 2 gehalten. Die Kathode 1 wird von Federn 3 gegen die Anode gedrückt. In die Anode 2 sind z. B. drei Löcher 4 gebohrt, in denen Kunstsaphirstäbe 5 mittels harten Lotes, z. B. Silber oder Kupfer, befestigt sind. Die Länge der Stäbe ist z. B. 5 mm, und der Durchmesser ist nur 0,3 bis 0,75 mm. Die Stäbe stehen z. B. um 2 mm über der abgesetzten Stirnseite der Anode vor und werden gleichzeitig mit der wirksamen Oberfläche der Anode flach geschliffen. Die Abstandsfolie 6 bestimmt den Abstand zwischen der Anode und der Kathode. Da die Längsrichtung der Stäbe zur geschliffenen Elektrodenfläche senkrecht ist, kann man solche dünne Stäbe verwenden, da sie genau axial belastet werden.

• Die Saphirstäbe haben eine sehr homogene Zusammensetzung und sind auch bei hoher Temperatur vollkommen formfest, im Gegensatz zu keramischen Abstandsorganen. Der Anoden-Kathoden-Abstand kann daher auf z. B. 10 μ mit einer Toleranz von ι μ eingestellt werden. Als Kathode 1 ist nur eine Kathode mit metallischer Emissionsfläche verwendbar. Bei solchen kurzen Wellen verwendet man vorzugsweise stark belastete Kathoden mit einer Betriebstemperatur von 1050⁰ C. Die Formiertemperatur jedoch ist viel höher, und zwar etwa 1350° C. Da die Elektroden 1 und 2 stets einem Federdruck unterliegen, dürfen die isolierenden Stäbe auch bei dieser Temperatur ihre Festigkeit nicht verlieren. Auch in dieser Hinsicht ist Kunstsaphir besonders gut geeignet.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß man in der Nähe der Befestigungsstellen der Kunstsaphirstäbe eine Glasverschmelzung durchführen kann, so daß die Stäbe mit der Elektrode, in der sie eingeschmolzen sind, flach geschliffen werden können, bevor die Elektroden in das Vakuumgefäß eingeschmolzen wird. Die Länge der Elektrode innerhalb der Röhre kann somit sehr gering sein, was bei den vorerwähnten hohen Frequenzen von großem Vorteil ist.

Da nur drei sehr dünne Stabes vorgesehen zu werden brauchen, ist die Wärmeableitung von der Kathode nach der Anode sehr gering.. Auf diese Weise ergibt sich eine Bauart, bei der eine äußerst geringe Menge Isoliermaterial, das außerdem geringe dielektrische Verluste verursacht, in der Nähe des Entladungsraumes vorhanden ist.

Fig. 2 zeigt eine Triode, bei der die Erfindung zum Aufrechterhalten des Kathoden-Gitter-Abstandes benutzt ist. Da das Gitter nicht flach geschliffen iw werden kann, sind in diesem Falle die Kunstsaphirstäbe 7 in Ansätzen oder einem Ring 8 der Kathode 9 befestigt, z. B. mittels Platinlot. Die Stäbe 7 werden dann gleichzeitig mit der wirksamen Oberfläche der metallischen Kathode flach geschliffen und durch Federn 13 gegen eine Abstandsfolie 10 gedrückt, die an dem Gitterring 11 anliegt. Die Anode 12 kann in diesem Falle auf übliche Weise befestigt sein. Die Druckfedern 13, durch die die Kathode gegen das Gitter gedrückt wird, greifen vorzugsweise an den Enden der Saphirstäbe an zur Verringerung der Wärmeableitung.

Es ist ersichtlich, daß eine Röhre nach der Erfindung auch auf andere Weise zusammengebaut werden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Elektronenröhre für sehr kurze Wellen (300 MHz und mehr), deren Elektrodensystem zwei parallel zueinander angeordnete ebene Elektroden aufweist, von denen die eine Elektrode eine Betriebstemperatur von mehr als 900⁰ C hat und an einer der beiden Elektroden Isolierkörper starr befestigt sind, die als Paßflächen ausgebildete Stirnflächen besitzen, welche in der gleichen Ebene liegen wie die wirksame Oberfläche der Elektrode, an der die Isolierkörper starr befestigt sind, und bei der eine der beiden Elektroden durch Federkraft gegen ein den Abstand zwischen den beiden Elektroden festlegendes Abstandsorgan, das auf der einen Seite an den Paßflächen der Isolierkörper anliegt, gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierkörper Stäbe aus Kunstsaphir verwendet werden, die so angeordnet sind, daß die Längserstreckungsrichtungen der Saphir- ao stäbe senkrecht zu deren Paßflächen verlaufen.
2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode, an der die Kunstsaphirstäbe starr befestigt sind, nach der Befestigung und dem Abschleifen der Saphirstäbe in der unmittelbaren Nähe der Befestigungsstellen dieser Stäbe in Glas eingeschmolzen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 502 530;
   »The Bell System Technical Journal«, 1950, S. 500 bis 504.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 966 206.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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