Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.VI.1966 (P 115 350) 30.VI.1965 Niemiecka Republika Federalna 31.111.1969 57141 KI. 21 g, 13/04 MKP H 01 j i/ZO UKD Twórca wynalazku: Dieter Vitzthum Wlasciciel patentu: Siemens Aktiengesellschaft Berlin-Charlottenburg, Monachium (Niemiecka Republika Federalna) Katoda posrednio zarzona do elektrycznych lamp wyladowczych i sposób regulacji jej temperatury Wynalazek dotyczy katody posrednio zarzonej do elektrycznych lamp wyladowczych zawieraja¬ cej przynajmniej jedno zlacze termoelektryczne.Katoda ta znajduje szczególne zastosowanie w lampach wiekszej mocy.Okreslenie temperatury katody w zamknietych lampach elektronowych jest w zasadzie niemozli¬ we, poniewaz nie ma mozliwosci umieszczenia w nich czujników pirometrycznych. Nie istnieja tak¬ ze inne mozliwosci pomiaru temperatury bez prze¬ rywania procesu emisyjnego. Okreslenie zas tem¬ peratury katody jest wymagane w wielu przy¬ padkach, w szczególnosci np. w przypadkach zmie¬ niajacego sie chlodzenia lampy, takze przy zmia¬ nie punktu pracy, np. przez powiekszenie chlo¬ dzenia powierzchni emitujacej z powodu zwiek¬ szenia emisji elektronowej.Znana jest termokatoda z warstwa emitujaca elektrony, z grzejnikiem pradu stalego, do pól- posredniego zarzenia, której element grzejny ma jedno lub kilka zlacz termoelektrycznych (tzw. „miejsca gorace"). W zlaczach tych wykorzystuje sie wystepujace tam zjawisko Peltiera w celu podniesienia sprawnosci termicznej. Poniewaz skuteczny udzial ciepla wynikajacy ze zjawiska Peltiera przy niskich napieciach zarzenia rzedu 2V wynosi ponizej jednego procenta, przeto ten znany srodek nie ma praktycznego znaczenia przy wymaganych bardzo niskich napieciach zarzenia.Zadanie wynalazku polega na tym, aby przez 10 15 20 25 30 stworzenie wlasciwej konstrukcji katody posred¬ nio zarzonej, w szczególnosci zas katody duzej mocy, uczynic mozliwym natychmiastowe okresle¬ nie temperatury katody podczas przebiegu emi¬ syjnego, przede wszystkim w celu sterowania re¬ gulacji temperatury tejze katody.Zadanie wynalazku zostalo wykonane w ten sposób, ze korpus katody wykonany ze zwykle sto¬ sowanego metalu jak molibden, nikiel itp. i sta¬ nowiacy jeden przewodnik metalowy jest umoco¬ wany w szczególnosci przez spawanie do wsporni¬ ka wykonanego z innego odpowiednio dobranego metalu jak np. platyna, tantal itp., stanowiacego drugi przewodnik metalowy, tak, ze powstaje zla¬ cze termoelektryczne i ze czesci tworzace dwa przewodniki metalowe wyprowadzone sa osobno z lampy, a przewody doprowadzajace sa wykona¬ ne z tych samych metali az do zimnego miejsca. w szczególnosci do przepustów.Szczególnie korzystne rozwiniecie wynalazku uzyskuje sie w przypadku katody tarczowej przy uzyciu jako oslony przeciw promieniowaniu cy¬ lindra wykonanego z folii tantalowej stanowiacego równoczesnie jeden z przewodników metalowych zlacza termoelektrycznego, poniewaz cylinder ten siega powierzchni emitujacej. Zastosowanie molib¬ denu i tantalu jako materialu metalicznego do wy¬ konania obu przewodników rurowych jest ko¬ rzystne dla zlacza termoelektrycznego, poniewaz w zakresie nizszych temperatur, przebieg charak- 5714157141 terystyki jest plaski, np. przy temperaturze oto¬ czenia 15 do 30°C odchylenie na stopien Celsjusza wynosi najwyzej jedna trzecia procenta. Jest samo przez sie zrozumiale, ze mozliwe sa inne kombi¬ nacje przewodników metalowych z molibdenem i niklem jako metalami uzywanymi najczesciej do budowy katody.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku.W przypadku katody znajdujacej zastosowanie np. do wyrzutni elektronowej lampy mikrofalowej, korpus 1 katody sklada sie zasadniczo z zasobnika i z przestrzeni na pomieszczenie grzejnika, przy czym grzejnik moze stanowic konstrukcje samo- nosna badz tez moze byc zakitowany. Na górnym obrzezu korpusu katody, bezposrednio pod poro¬ wata tarcza 2 stanowiaca nosnik substancji emi¬ tujacej, znajduje sie pierscien molibdenowy 3 przymocowany w sposób trwaly do korpusu kato¬ dy np. przez spiekanie. Do pierscienia 3 jest przy- spawana oslona przed promieniowaniem 4 stano¬ wiaca np. cylinder wykonany z folii tantalowej, przy czym oslona ta jest przyspawana do piers¬ cienia w taki sposób, ze miejsce zamocowania two¬ rzy zlacze termoelektryczne 5.W wyniku bezposredniego sasiedztwa tego zla¬ cza z powierzchnia emitujaca, temperatura panu¬ jaca na tym zlaczu odpowiada dokladnie rzeczy¬ wistej temperaturze emisji. Przewody doprowa¬ dzajace, na dlugosci przynajmniej do odpowied¬ nio zimnego miejsca, sa wykonane z'drutu tanta- lowego 6 dla cylindra z folii tantalowej i z dru¬ tu molibdenowego 7 dla korpusu katody. Oba przewodniki metalowe stanowiace przewody do¬ prowadzajace 6 i 7 sa oddzielnie wyprowadzone z lampy na zewnatrz. Napiecie termoelektryczne wytworzone na zlaczu 5 moze byc zdejmowane z obu wyprowadzen w celu okreslenia temperatury emisji wzglednie w celu regulacji temperatury przez regulacje pradu zarzenia.W przypadku gdy przez jeden z przewodów do¬ prowadzajacych plynie równoczesnie dodatkowo prad emisyjny, wówczas wystepujacy na tym przewodzie spadek napiecia dodajacy sie szere¬ gowo do napiecia termoelektrycznego, musi byc skompensowany.Dla katody z czolowa powierzchnia emitujaca o srednicy 3 mm uzyskano chlodzenie powierzchni emitujacej wywolane bezposrednio przez proces emisji równe 0,28 ± 0,03°C/mA przy temperaturze pracy 1085°C. Odpowiednio do tego przy emisji równej 100 mA i wydajnosci katody 1,4 A/cm2 uzyska sie chlodzenie okolo 28°C.W ramach wynalazku miesci sie bardzo ko¬ rzystny sposób termoelektrycznej regulacji tem¬ peratury posrednio zarzonej katody, wedlug któ¬ rego zdejmuje sie napiecie elektryczne z oddziel¬ nie wyprowadzonych przewodów metalowych i doprowadza sie je do regulatora temperatury pracujacego w ukladzie kompensacyjnym, w któ¬ rym odchylenie temperatury od wartosci zadanej powoduje impuls napiecia sterujacego. Pobór na¬ piecia termoelektrycznego moze sie przy tym od¬ bywac w zaleznosci od potrzeby, z krótkotrwala 5 przerwa procesu emisyjnego lub bez tej przerwy.Za pomoca opisanego sposobu mozna uzyskac przy zastosowaniu odpowiednio wykonanego regulato¬ ra, nawet przy zmiennym obciazeniu katody bar¬ dzo dokladna regulacje temperatury w granicach 10 do polowy stopnia Celsjusza. PL