DEP0032057DA - Verstärkerröhre mit Sekundärelektronenemission - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verstärkerröhren mit sekundärer Elektronen-Emission.

Bei den bisher hierfür vorgeschlagenen Ausführungsformen bestehen diese Verstärkerröhren aus folgenden Teilen: einer Glühkathode, einem Steuergitter, an welches die zu verstärkenden Signale gegeben werden, um die primäre Elektronen-Emission aus der Glühkathode zu steuern, einer sekundären Elektronen-Emissions-Elektrode (im folgenden und in den Ansprüchen mit "Sekundär-Kathode" bezeichnet), auf die man die Primär-Elektronen auftreffen lässt, sodass die Zahl der auftreffenden Primär-Elektronen größer wird als die Zahl der auftreffenden Primär-Elektronen, sowie einer Fang-Elektrode oder Anode zum Sammeln der Sekundär-Elektronen, damit die verstärkten Signale von einer mit der Fang-Elektrode verbundenen Belastungsimpedanz abgenommen werden können.

Der Zweck dieser Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten und vereinfachten Verstärkerröhre mit sekundärer Elektronen-Emission.

Erfindungsgemäß wird eine Verstärkerröhre mit sekundärer Elektronen-Emission vorgesehen mit einer Glühkathode, einer der emittierenden Oberfläche der Glühkathode gegenüberliegenden Sekundäe-Kathode, welche mit einer

Sekundär-Elektronen emittierenden Schicht aus feuerfesten Oxyden überzogen ist, einem Steuergitter zur Steuerung der Elektronen-Emission aus der Glühkathode und einer Fangelektrode oder Anode zum Sammeln der Sekundärelektronen aus der Sekundärkathode, wobei Steuergitter und Fangelektrode hintereinander zwischen Glühkathode und Sekundärkathode angeordnet und für Elektronen durchlässig sind, sodass zwischen den Kathoden ein im wesentlichen geradliniger Strompfad für die Elektronen entsteht.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Verstärkerröhre mit sekundärer Elektronen-Emission der beschriebenen Art vorgesehen, bei der auf den leitenden Träger der Sekundärkathode ein Sekundär-Elektronen emittierender Überzug aus einer innigen Mischung aus feuerfesten Oxyden aufgebracht ist, wobei 20 bis 50% der Oxyde aus einem oder mehreren der Oxyde des Calciums, des Strontiums oder des Bariums bestehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind bei einer Röhre der beschriebenen Art Elektronen-strahlbildungs-Vorrichtungen vorgesehen, um zu bewirken, dass die aus der Glühkathode emittierten Elektronen einen Elektronenstrahl großer Stromdichte bilden, der ohne Ablenkung über den geradlinigen Pfad zur Sekundärkathode fließt.

Bei der Herstellung von Röhren mit sekundärer Elektronen-Emission ist es erwünscht, sowohl die Glühkathode als auch die Sekundärkathode durch Erhitzung im Vakuum auf verhältnismäßig hohe Temperatur zu aktivieren. Wenn jedoch, wie im Beispiel des vorausgegangenen Absatzes beschrieben, zwischen Glühkathode und Sekundär-Kathode eine geradlinige Bahn liegt, besteht die Gefahr, dass eine der genannten Kathoden verunreinigt wird durch Ablagerungen von Stoffen, die von der anderen Kathode während deren Aktivierung abgestoßen wurden.

Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, zur Verminderung dieser Gefahr ein verbessertes Verfahren vorzusehen zur Aktivierung der Elektronen emittierenden Elektroden von Röhren nach der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck die Aktivierung der Elektroden einer verstärker-Röhre mit sekundärer Elektronen-Emission in der Weise vorgenommen, dass Glühkathode und Sekundär-Kathode gleichzeitig auf solche Temperaturen erhitzt werden, dass eine Verunreinigung einer dieser Kathoden durch Stoffe, die von der anderen Kathode abgestoßen werden, in wirksamer Weise verhindert und die Erhitzung der genannten Kathoden gleichzeitig abgebrochen wird.

Die Erhitzung der Sekundär-Kathode kann ganz oder teilweise durch Bombardierung mit an der Glühkathode frei werdenden Elektronen bewirkt werden, wodurch die sekundär-Kathode ihre Aktivierungs-Temperatur später erreicht als die Glühkathode. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, wenn die Erhitzung der zwei Elektroden gleichzeitig abgebrochen wird. Wahlweise oder zusätzlich kann die Sekundär-Kathode auch mittels getrennter Heizvorrichtung erhitzt werden.

Die Erfindung wird nun als Beispiel anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Elektronen-Röhre im Schnitt.

Fig. 2 zeigt das Schaltschema der in Fig. 1 dargestellten Röhre.

In Fig. 1 besteht die Röhre aus einer röhrenförmigen Glühkathode 1 rechteckigen Querschnitts mit einer Heizvorrichtung 2, einem Steuergitter 3, einer Beschleunigungs-Elektrode 4, einer Sperr-Elektrode 3, zwei Elektronenstrahlbildungs-Platten 6, zwei Skundär-Kathoden 7 und zwei Fang-Elektroden oder Anoden 8. Die Elektroden 3, 4 und 5 bestehen aus Drahtgittern, die die Kathode 1 umgeben und in bekannter Weise von Stäben 9 getragen werden. Die Kathode 1 hat zwei im wesentlichen ebene Flächen 10, welche mit einem Stoff, der thermionische Elektronen-Emission bewirkt, belegt sind. Die Flächen 10 liegen den Elektronen-emittierenden Flächen 11 der sekundär-Kathoden 7 gegenüber. Die Flächen 11 sind gleichfalls eben und mit einem geeigneten Stoff, der Sekundär-Elektronen-Emission bewirkt, belegt. Diese schicht kann aus feuerfesten Oxyden (dass heißt Oxyde, deren Schmelztemperatur in Luft mindestens 1500°C beträgt) bestehen, wobei 20 bis 50% des Gesamtgewichts dieser Oxyde Oxyde alkalischer Erden sind. Vorzugsweise enthält der die Schicht bildende Stoff Magnesiumoxyd und Bariumoxyd, wobei letzteres 20 bis 50% des Gesamtgewichts dieser zwei Oxyde ausmacht, und die Schicht mindestens 2,5 Mikron stark ist. Die Fang-Elektroden 8 bestehen aus ebenen Drahtgittern, die vor den Flächen 11 der Sekundär-Kathoden 7 parallel zu diesen angeordnet sind und von den Stäben 12 getragen werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegt eine geradlinige Bahn für den Elektronenstrom zwischen jeder Fläche 10 und der zugehörigen Fläche 11, wobei die in dieser Bahn liegenden Elektronen durchlässig sind, sodass die Bahn tatsächlich nicht unterbrochen ist. Die Elektronenstrahlbildungs-Platten 6 sind, wie ersichtlich, gebogen und haben nach innen gerichtete Verlängerungen 13 auf beiden Seiten der zwischen jeder Fläche 10 der Glühkathode 1 und jeder Fläche 11 der sekundär-Kathode 7 liegenden Bahn, wobei die Ebenen der Verlängerungen senkrecht zur Bahn liegen. Die Elektroden sin in bekannter Weise innerhalb einer evakuierten Glashülle 15 angeordnet.

Die Verwendung als Verstärkerröhre kann die in Fig. 1 gezeigte Röhre zum Beispiel wie in Fig. 2 angeschlossen werden, wobei, der Übersichtlichkeit halber, nur je eine der sekundär-Kathoden 7 und Fang-Elektroden 8 dargestellt sind. Wie in Fig. 2 gezeigt, haben die Sperr-Elektrode 5, die Platten 6 und damit auch die Verlängerungen 13 das gleiche Potential wie die Kathode 1, die in diesem Beispiel geerdet ist. Das Steuergitter 3 liegt über einem Ableitwiderstand 16 an einer durch den Pfeil 17 angedeuteten negativen Vorspannung von etwa 1,5 bis 2 Volt, während die zu verstärkenden Signale dem Steuergitter über den Kopplungskondensator 18 zugeführt werden können. Die Beschleunigungs-Elektrode 4 liegt bei 19 an positivem Potential von z.B. 250 Volt, die sekundär-Kathoden 7 bei

20 ebenfalls an positivem Potential von z.B. 250 Volt, während die fang-Elektroden 8 über einen Ausgangs-Widerstand 22 und 21 an einem positiven Potential von z.B. +350 Volt angeschlossen sind. Davon abweichend kann der Ausgangs-Widerstand 22 auch in die äußere Zuleitung der Sekundär-Kathode geschaltet werden, doch liegt die Ausgangs-Impedanz in jedem Falle im Anoden-Sekundärkathoden-Kreis der Röhre. Gegebenenfalls können die Elektroden der Röhre in bekannter Weise entkoppelt werden, was jedoch zwecks Übersichtlichkeit der zeichnung nicht gezeigt ist. Bei Betrieb der Röhre dienen die Platten 6 und ihre Verlängerungen 13 zusammen mit den anderen Elektroden dazu, die von jeder Fläche 10 der Glühkathode emittierten Elektronen zu konzentrieren und bilden dadurch zwei in Fig. 1 bei 23 angedeutete Strahlen, die ohne Ablenkung in den geradlinigen Bahnen zwischen den Flächen 10 und 11 fließen und diese Flächen bombardieren, wobei jedes bombardierende Elektron mehr als ein Sekundär-Elektron auslöst. Die Sekundär-Elektronen werden von der Fang-Elektrode 8 gesammelt. Die zahl der Elektronen in den Strahlen 23 wird durch die am Steuergitter 3 zugeführten Signale gesteuert und am Widerstand 22 ein verstärkter Ausgang dieser Signale erzielt, der über einen Kondensator 24 einer nachgeschalteten Stufe zugeführt werden kann. Die fang-Elektroden 8 sind nahe vor den Emissionsflächen 11 der Sekundär-Kathoden 7 z.B. in einer Entfernung von 0,5 bis 1 mm angeordnet, sodass an den

Flächen 11 eine hohe Feldstärke entsteht, da es sich herausgestellt hat, dass bei größerem Abstand zwischen Fang-Elektroden 8 und Emissionsflächen der Sekundär-Kathoden 7 ein höheres positiven Potential an den Fang-Elektroden 8 erforderlich ist, um den Sekundär-Elektronenstrahl in der Vorrichtung zu sättigen.

Bei der Herstellung der Röhre wird nach Anbringung der Elektroden in der Hülle 15 und Evakuierung der Hülle die Aktivierung der Glühkathode 1 und der Sekundär-Kathoden 7 durch Erhitzung in der Weise bewirkt, dass wenigstens am Schluss die Elektroden 1 und 7 gleichzeitig für etwa 2 Minuten auf einer Temperatur von etwa 1100°C gehalten werden. Zur Erhitzung der Kathoden 7 kann eine Bombardierung mit aus der Glühkathode 1 emittierten Primär-Elektronen benutzt werden; wenn gewünscht, können aber die Elektroden 7 auch mit getrennten Heizvorrichtungen versehen werden, wobei, - wie aus der zeichnung ersichtlich - die Elektroden röhrenförmig mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind und in ihren Inneren Heizvorrichtungen 25 haben. Es ist auch möglich, die Sekundär-Kathoden 7 durch Wirbelstromerhitzung zu aktivieren.

Durch die in der Zeichnung dargestellten Ausführung kann die Größe der Röhre beträchtlich herabgesetzt und ihre herstellung vereinfacht werden. Mit erfindungsgemäßen Röhren wurde z.B. eine Steilheit von 14 Milliampere je Volt erzielt, wobei der Anodenstrom etwa 15 Milliampere beträgt und die Röhre so bemessen ist, dass der auf die Elektroden 7 auftreffende Elektronenstrom eine Stärke von etwa 5 Milliampere je qcm der gesamten Emissionsfläche erhält.

Die Ausführung der Röhre kann auch anders sein als in der Zeichnung gezeigt. So können z.B. die Emissionsflächen der Glühkathode 1 eine nicht ebene Form und die Kathode kreisförmigen Querschnitt haben und die Elektronenstrahlbildungs-Platten 6 können durch leitende Stäbe ersetzt werden, während in manchen Fällen die Sperr-Elektrode 5 wegfallen kann. Ferner können die Sekundärelektronen-Emissionsflächen 11 der Sekundär-Kathoden 7 eine nicht ebene Form haben; sie können z.B., von der Glühkathode aus gesehen, konvex sein.

Claims (7)

1.) Verstärkerröhre mit Sekundärelektronenemission, gekennzeichnet durch eine Glühkathode (1), eine der emittierenden Oberfläche der Glühkathode (1) gegenüberliegende Sekundärkathode (7), welche mit einer Sekundärelektronen-emittierenden Schicht (11) aus feuerfesten Oxyden überzogen ist, ein Steuergitter (3) zur Steuerung der Elektronenemission aus der Glühkathode (1) und eine Fangelektrode oder Anode (8) zum Sammeln der Sekundärelektronen aus der Sekundärkathode (7), wobei Steuergitter (3) und Fangelektrode (8) hintereinander zwischen Glühkathode (1) und Sekundäkathode (7) angeordnet und für Elektronen durchlässig sind, sodass zwischen den Kathoden (1 u. 7) ein im wesentlichen geradliniger Strompfad für die Elektronen entsteht.

2.) Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den leitenden Träger der Sekundärkathode (7) ein Sekundärelektronen-emittierender Überzug (11) aus einer innigen Mischung aus feuerfesten Oxyden aufgebracht ist, wobei 20 bis 50% der Oxyde aus einem oder mehreren der Oxyde des Calciums, des Strontiums oder des Barium bestehen.

3.) Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärelektronen-emittierende Schicht (11) eine Mindeststärke von 2,5 Mikron hat.

4.) Röhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (11) im wesentlichen nur aus Magnesiumoxyd und Bariumoxyd besteht.

5.) Röhre nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Elektronenstrahlbildungs-Vorrichtungen (6), die bewirken, dass die aus der Glühkathode (1) emittierten Elektronen einen Elektronenstrahl großer Stromdichte bilden, der ohne Ablenkung über den geradlinigen Pfad zur Sekundärkathode fließt.

6.) Stromkreisanordnung mit einer Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Elektroden und Elektronenstrahlbildungs-Vorrichtungen der Röhre solche Potentiale angelegt werden, dass ein Elektronenstrahl zustande kommt, der mit einer Stromdichte von etwa 5 mA/m(exp)2 auf die emittierende Oberfläche der Sekundärkathode aufprallt.

7.) Verfahren zur Aktivierung der Glüh- und Sekundärkathode einer Röhre nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Glühkathode und Sekundärkathode gleichzeitig auf solche Temperaturen erhitzt werden, dass eine Verunreinigung einer dieser Kathoden durch Stoffe, die von der anderen Kathode abgestoßen werden, effektiv verhindert wird, und dadurch, dass die Erhitzung der genannten Kathoden gleichzeitig abgebrochen wird.