Pierwszenstwo: 30. VI. 1965 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 30. V. 1970 60080 KI. 21 g, 13/04 MKP H 01 j 3 10 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Helmut Katz, Paul Meyerer Wlasciciel patentu: Siemens Aktiengesellschaft, Monachium (Niemiecka Republika Federalna) i Berlin zachodni Uklad wyrzutni elektronów do elektrycznych naczyn wyla¬ dowczych Przedmiotem wynalazku jest uklad wyrzutni elektronów do elektrycznych naczyn wyladow¬ czych, zwlaszcza do lamp elektronowych duzej mocy.Wynalazek ma szczególne znaczenie dla lamp elektronowych duzej mocy. Istotna trudnosc dla tego rodzaju lamp, na przyklad dla lamp duzej mocy o fali biezacej polega na tym, ze elektrody sasiadujace bezposrednio z katoda, potrzebne do wytwarzania wiazki elektronów, musza byc utrzy¬ mywane w dostatecznie niskiej temperaturze, aby nie przekazywaly promieniowania termicznego nawet jesli sa naparowywanie substancjami po¬ budzajacymi emisje. Warunek utrzymywania tych elektrod w stanie chlodnym, wymaga zastosowa¬ nia srodków, za pomoca których ilosc ciepla od¬ dawana przez katode stalaby sie mozliwie mala.Przy danej temperaturze katody oddawana ilosc ciepla, lub ilosc ciepla pobierana przez sasiradnia elektrode sterujaca zalezy od wielkosci powierzch¬ ni katody, od promieniowania cieplnego oraz od przewodzenia ciepla przez polaczenia mechanicz¬ ne, elektrody ©terujacej z kaitoda.Jednak wobec wymagan stawianych na emisje wlasciwa katody, temperatura jej musi byc pod¬ wyzszona do ponad 1100°C. Ogrzewanie znanej dotychczas katody polega na tym, ze katoda ta jest wyposazona w grzejnik, wytwarzajacy wyma¬ gane cieplo za pomoca przeplywu pradu elektrycz¬ nego, przy czym grzejnik ten musi spelniac okre¬ slone wymagania. Jezeli grzejnik znajduje sie w bezposrednim sasiedztwie górnej powierzchni katody, to nie powinien on wytwarzac przemien¬ nego pola magnetycznego, które powoduje wysta- 5 pienie przydzwieku.Prad grzejny powinien zatem przeplywac przez uzwojenie bifilarne, przy czym natezenie pradu grzejnego musi byc mozliwie male. Grzejnik taki wykonany z odpowiedniego cienkiego drutu ma 10 wprawdzie mala uplywnosc ciepla, ale ma mala zywotnosc, a umieszczenie go bez podparcia na elektrodzie jest trudne. W zwiazku z tym zacho¬ dzi koniecznosc izolowania grzejnika, które umoz¬ liwia zamocowanie go w elektrodzie, przy czym 15 izolacja grzejnika styka sie z katoda i musi wy¬ trzymac napiecie wystepujace pomiedzy grzejni¬ kiem a kotdda. Jakosc tej izolacji zalezy miedzy innymi od wysokosci temperatury ogrzewania.W celu utrzymania tej temperatury mozliwie 20 w jak najnizszych granicach, cala komora we¬ wnetrzna katody jest wypelniona materialram izo¬ lacyjnym, a uzwojenie grzejne jest wyklejone w wykonana w ten sposób komore grzejna. Umoz¬ liwia to przekazywanie przez material izolacyjny 25 duzej ilosci ciepla nawet przy stosunkowo ni¬ skiej temperaturze grzejnika.Grzejnik o takiej konstrukcji ma te zalete, ze ma male straty ciepla. Ze wzgledu na koniecz¬ nosc stosowania komory grzejnej katoda ma wy- 30 miary wieksze niz jest to niezbedne dla uzyska- 6008060080 nia zadanego promieniowania. Z tego powodu ilosc ciepla wytwarzanego jest wielokrotnie wie¬ ksza niz ilosc ciepla niezbedna dla uzyskania za¬ danej emisji i duza ilosc tego ciepla dostarczana jest do elektrod niepotrzebnie. Dodatkowa nie¬ dogodnoscia jest mozliwosc przebicia izolacji na skutek elektrolizy materialu izolacyjnego we¬ wnatrz kcwmory grzejnej. Elektroliza ta nie za¬ lezy od temperatury lecz od innych czynników, i nastepuje juz przy podwyzszeniu temperatury Ikalody o 20°C.Celem wynalazku jest skonstruowanie ukladu wyrzutni elektronów, a z katoda o mozliwie ma¬ lych wymiarach powierzchni nie posiadajacego -omówionych wyzej niedogodnosci, aby uzyskac mozliwie mala temperature elektrody emisyj¬ nej, otaczajacej bezposrednio katode, co unie¬ mozliwia wystepowanie emisji termicznej nawet przy naparowaniu substancjami pobudzajacymi emisje.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku, przez za¬ stosowanie katody magazynowej do emisji elek¬ tronów, zwlaszcza metalowej katody kapilar¬ nej porowata tarcza o duzej srednicy, zamyka¬ jaca cylindryczny pojemnik wypelniony emitu¬ jaca substancja, którego dno stanowi powierzchnie bombardowana przez elektrony emitowane z po¬ mocniczego zródla elektronów umieszczonego osio¬ wo w przeciwnym kierunku do kierunku pro¬ mienia.Przedmiot wynalazku objasniony jest na pod¬ stawie rysunku, który przedstawia schematycz¬ nie uklad wyrzutni elektronów w przekroju.Wyrzutnia elektronów wyposazona jest w wy¬ twarzajaca wiazke elektronów elektrode 1, w któ¬ rej otworze znajduje sie katoda 2, 3 ukladu pro¬ mieniujacego wykonana jako katoda magazyno¬ wa, zwlaszcza jako metalowa katoda kapilarna.Katoda ta sklada sie z porowatej tarczy nosnej 2, przy czym tarcza ta tworzy górna powierzchnie emisyjna i z przykrytej ta tarcza pojemnika 3 substancji emitujacej. Katoda 2, 3 nie ma grzej¬ nika, w zwiazku z czym pojemnik 3 moze byc wy¬ konany jako bardzo plaski cylinder. Jego po¬ wierzchnia jest zatem bardzo mala, w zwiazku z czyim ilosc ciepla przekazywana do elektrody 1 jest minimalna. Pojemnik 3 jest przytrzymywany przez wykonana z folii tantalowej, cylindryczna oslona 4, przymocowana do pojemnika 3 pod tar¬ cza 2. Oslona 4 jest ponadto otoczona drugim cy¬ lindrem ochronnym 11.Cieplo jest doprowadzane do katody 2, 3 przez uderzenia elektronów emitowanych przez pomoc- niioze zródlo elektronów, które jest umieszczone w osi oslony 4. Wewnatrz oslony 4 umieszczona jest runowa anoda 5, wyposazona w jedna lufo w kilka przeslon 6, 7, przed która osadzona jest pomocnicza katoda 8 wykonana jako katoda ma¬ gazynowa, zwlaszcza jako metalowa katoda kapi¬ larna z grzejnikiem 9 i sterujaca elektroda 10.Podczas pracy wyrzutni elektronowej, przed¬ stawionej na rysunku, strumien elektronów ó sto¬ sunkowo duzej gestosci wyemitowany z katody 8 po przyspieszeniu przez anode 5 pada na katode glówna 2, 3.Wskutek tego, ze jedna z przeslon anody 5 zwlaszcza wewnetrzna przeslona 7 wylozona jest metalem pochlaniajacym, na przyklad cyrkonem lub tytanem, pozostalosci zjonizowanego gazu sa 5 przez nia pochlaniane. Otwór wewnetrznej prze¬ slony 7 jest mniejszy niz otwór przeslony wloto¬ wej 6, dzieki czemu promien elektronowy prze¬ chodzacy przez przeslony 6, 7 wywoluje ogrzewa¬ nie wystarczajace do pochlaniania* jonów. Gru- 10 bósc przeslony (7) korzystnie zmniejsza sie. w kie¬ runku obrzeza.Uruchamianie odpowiedniego naczynia wyla¬ dowczego jest tak prowadzone i sterowane, ze osiaga sie wystarczajace pompowanie bez zwie- 15 kszonego ogrzewania glównej katody 2, 3. Jest oczywiste, ze przy przeprowadzaniu jonizacji i po¬ chlaniania w czasie pracy katody glównej uzy¬ skuje sie pompowanie umozliwiajace uzyskanie wysokiej prózni. Przez polaczenie katody 2, 3 z mo- 20 libdenu z oslona 4 z tantalu stwarza sie bezpo¬ srednio pod tarcza 2 termoelektryczne przejscie, umozliwiajace wykorzystanie napiecia termoelek¬ trycznego do regulacji temperatury emisji.W tym celu pojemnik 3 i plaszcz 4 sa wykonane 25 przynajmniej do dostatecznie zimnego miejsca z tego samego metalu. Uzyskane napiecie termo¬ elektryczne, doprowadza sie bezposrednio lub po wzmocnieniu do sterujacej elektrody 10 pomoc¬ niczego zródla elektronów. Dzieki temu przez 30 natezenie pradu reguluje sie automatycznie tem¬ perature emisji. Sterujaca elektroda 10 jest wy¬ konana korzystnie w postaci cylindra Wehnelta. 35 PL