DEP0034353DA - Kurzwellenröhre mit Barium-Oxyd-Kathode - Google Patents

Description

Beim Betrieb von strahlungsgekühlten Kurzwellenröhren, z.B. Trioden, kommt es zu starken Erwärmungen der Anode. Die Anode strahlt einen Teil der Wärme umgesetzten Energie wieder auf die Kathode zurück. Dies wäre an sich nicht schädlich und könnte zur zusätzlichen Beheizung der Kathode ausgenutzt werden, wenn die Wärmezufuhr von der Anode nicht starken Schwankungen je nach der Belastung der Röhre, nach der Modulation usw. unterworfen wäre. Die Wärmerückstrahlung von der Anode ist daher unerwünscht und es sind verschiedene Versuchsmittel bekannt, um die Rückstrahlung möglichst herabzusetzen, wie z.B. geeignete Formgebung der Anode oder eine zusätzliche Kühlung der Anode durch Kühlflügel oder durch einen Flüssigkeitsstrom. Ein zweiter Aufheizungseffekt entsteht dann, wenn die Laufzeit bei kürzeren Wellen eine Rolle zu spielen beginnt; dieser kann die Strahlungsaufheizung um Grössenordnungen überwiegen und ist bei kalten Anoden allein wirksam. Der Effekt besteht im Bombardement der Kathode durch schnelle Ionen und vornehmlich Elektronen, die durch falschphasigen Lauf im Hochfrequenzfeld Energie aufgenommen haben und mit merklicher Geschwindigkeit auf die Kathode aufprallen.

Es ist aus den Hochtastmessungen bekannt, daß diese Störung im wesentlichen thermischer Natur ist. Dadurch kann sie durch geeignete Dimensionierung der Heizleistung kompensiert werden.

Die Kathode derartiger Röhren ist mit ihrer Heizwicklung bisher stets so dimensioniert worden, daß die aufgewendete Heizenergie möglichst klein sein sollte, um den Betrieb der Röhre billig zu gestalten. Man hat daher die Kathode in der Regel gerade nur so groß gewählt, daß die zum Betrieb der Röhre erforderliche Elektronenemission mit Sicherheit erreicht wurde.

Gemäß der Erfindung wird die durch die Heizwicklung beheizte Fläche der Kathode derart groß bemessen, daß die normale Heizleistung ein Vielfaches, mindestens das Vierfache der durch rücklaufende Elektronen und Rückheizung der Anode her maximal gelieferten Leistung beträgt. Es ist nicht notwendig, daß die gesamte beheizte Fläche mit der emittierenden Substanz überzogen ist, sondern es ist gegebenenfalls zweckmäßig, einen Teil der Fläche als nicht emittierende Abstrahlfläche auszubilden, die lediglich dazu beiträgt, eine konstante Temperatur der Kathode herbeizuführen, ohne an der Emission beteiligt zu sein. Die Heizleistung ist zweckmäßig ein Vielfaches derjenigen Leistung, die zur Erzielung einer ausreichenden Emission erforderlich ist.

Die Aufgabe, einen stabilen Betrieb der Röhre zu gewährleisten, wird also hier durch eine mehrfache Überdimensionierung der Kathodenfläche erreicht, sodaß der von der Heizung stammende Anteil an Wärmeenergie den von der Anode stammenden Anteil soweit überwiegt, daß eine Störung des Betriebes durch die Rückheizung sich in den zulässigen Grenzen bewegt. Um den von der Heizung gelieferten Wärmeanteil zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, die Kathode zusätzlich zu kühlen.

Als besonders zweckmäßig hat sich dabei eine glocken- oder becherförmige Kathode erwiesen, die aus einem mindestens einseitig geschlossenen Zylinder besteht und durch einen zentralen, an der Stirnseite mit dem Becher verbundenen Stift gehaltert ist. Diese Form der Kathode zeichnet sich durch geringe Induktivität und einfache Montage aus. Die Heizwendel ist vorzugsweise einmal in der Mitte an dem Stift befestigt und die Enden sind frei herausgeführt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Röhre in Figur 1 dargestellt, während Figur 2 den besonderen glockenförmigen Aufbau der Kathode zeigt.

Die Röhre der Figur 1 ist eine Dreielektrodenröhre mit der Kathode 1, dem Gitter 2 und einer Anode 3, die wie allgemein üblich, in einem Glaskolben 4 angeschlossen sind. Die Halterung erfolgt durch Stifte 5 über Zwischenfahnen 6, die zur

Vereinfachung der Ausrichtung bei der Montage und zum Schutz gegen zu starke Erwärmung der Herausführungen durch Wärmeleitung vorgesehen sind. Die Kathode besteht aus dem in Figur 2 besonders herausgezeichneten zylindrischen Körper 7, der druch eine Abschlußwand 8 auf der einen Seite abgeschlossen und in der Mitte dieser Wandung mit einem Stift 9 verbunden ist. Dieser zentrale Stift ist direkt aus der Röhre herausgeführt. Im Innern der Kathode befindet sich die Heizwendel 10, die als Doppelwendel ausgeführt ist und am Punkt 11 mit dem Stift zur Halterung verbunden ist. Die Heizwendel ist zweckmäßig ungleichmäßig gewendelt, um einen Temperaturausgleich zu erhalten. Die emittierende Schicht 12, z.B. Bariumoxyd, ist auf der zylindrischen Wandung aufgetragen. Der Kathodenkörper 7 und 8 beseht beispielsweise aus Nickel, der Mittelstift aus Wolfram oder Molybdän oder Einbaulegierung. Eine derartige Kathode hat beispielsweise eine beheizte Fläche von ca. 12 cm(exp)2 bei einem Anodendauerstrom von 0,3 Amp., d.h. ihre Fläche ist um das ca. Zehnfache überdimensioniert, da eine Kathodenfläche von 1 - 2 cm(exp)2 schon genügen würde, um die erforderliche Emission zu liefern, andererseits ist die Heizleistung nur 1/4 derjenigen einer entsprechenden Thorium-Kathode. Auch eine Vierfache Überdimensionierung würde eine gewisse Verbesserung der Betriebsbedingungen ergeben.

Die Stirnwand der Kathode wird durch die Wendel beheizt, trägt aber zur Emission nicht bei, das sie nicht mit der Emissionsschicht überzogen ist. Auch in der Nähe der Ränder der Zylinderfläche sind zweckmässig ringförmige Flächenstücke frei von emittierendem Material.

Die Erfindung ist nicht an die besondere Form der Kathode gebunden, sondern kann auch bei abweichender Formgebung, insbesondere bei flachen Kathoden, Verwendung finden.

Claims (6)

1. Kurzwellenröhre mit Bariumoxyd-Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Heizdraht geheizte Fläche der Kathode derart groß bemessen ist, daß die normale Heizleistung ein Vielfaches, mindestens das 4-fache der durch Rückheizung von der Anode gelieferten Leistung beträgt.

2. Kathode für eine Kurzwellenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Heizleistung ein Vielfaches derjenigen Leistung ist, die zur Erzielung einer ausreichenden Emission erforderlich ist.

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit nicht emittierenden, geheizten Abstrahlflächen versehen ist.

4. Kathode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode zusätzlich gekühlt ist.

5. Kathode nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode als mindestens einseitig geschlossener Zylinder (Becher) mit einem zentralen an der Stirnseite mit dem Becher verbundenen Halterungsstift ausgebildet ist.

6. Kathode nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Heizwendel an der Stirnseite des Kathodenbechers befestigt ist.