DE1283402B - Indirectly heated storage cathode for electrical discharge vessels - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MTWWt PATENTAMT FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN MTWWt PATENT OFFICE Int. Cl:Int. Cl:

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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KI.: 21 g -13/04German KI .: 21 g -13/04

Nummer: 1283 402Number: 1 283 402

Aktenzeichen: P 12 83 402.5-33 (S 102855)File number: P 12 83 402.5-33 (S 102855)

Anmeldetag: 29. März 1966 Filing date: March 29, 1966

Auslegetag: 21. November 1968Opening day: November 21, 1968

Die Erfindung betrifft eine mittelbar geheizte Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Vorrat durch feine Öffnungen einer diesen bedeckenden inneren Scheibe und anschließend einer im Abstand angeordneten porös gesinterten äußeren Scheibe aus hochschmelzendem Metall, wie z. B. Wolfram, auf die Kathodenoberfläche gelangen.The invention relates to an indirectly heated cathode for electrical discharge vessels in which im Operation of emission substances from a supply through fine openings of an interior covering it Disc and then a spaced porous sintered outer disc refractory metal, such as. B. tungsten, get on the cathode surface.

Sie hat besondere Bedeutung für HF-Hochleistungsröhren, insbesondere solche Röhren mit möglichst großer emittierender Emissionsfläche, wie z. B. Wanderfeldröhren hoher Leistung.It is of particular importance for HF high-performance tubes, especially those tubes with as much as possible large emitting emission area, such as B. traveling wave tubes of high power.

Bei einer solchen Kathode dieser Art ist es bekannt, den Emissionssubstanznachschub, z. B. den Bariumnachschub, für die eigentliche emittierende Emissionsträgerscheibe dadurch zu steuern, daß der den Vorrat bedeckende Mantel aus mindestens zwei hintereinander angeordneten porös gesinterten Einzelelementen aus hochschmelzendem Metall, insbesondere Wolfram, besteht, durch deren Poren die Emissionssubstanz an die Kathodenoberfläche wandert. Dazu muß die Emissionssubstanz zunächst das Einzelelement, dessen Porosität so schwer durchlässig bemessen ist, daß es die austretende Substanzmenge im wesentlichen begrenzend bestimmt, passieren, während das dann zu passierende, die eigentliche Kathodenoberfläche bildende Einzelelement eine möglichst gleichmäßige Bedeckung der Emissionsfläche ermöglichende größere Porosität besitzt.In such a cathode of this type, it is known to increase the emission substance replenishment, e.g. B. the Barium supply for the actual emitting emission carrier disc to be controlled in that the The shell covering the supply of at least two porous sintered individual elements arranged one behind the other made of refractory metal, in particular tungsten, through the pores of which the Emission substance migrates to the cathode surface. To do this, the emission substance must first Individual element, the porosity of which is measured so that it is so difficult to permeate that it does not allow the amount of substance to escape essentially limiting determined to happen while the then to happen, the actual Individual element forming the cathode surface ensures that the emission surface is covered as uniformly as possible enabling greater porosity.

Diese bisher übliche Kathodenart hat insofern einige Nachteile, als beide porösen Scheiben von etwa gleichem Durchmesser jeweils mit dem Vorratsbehälter selber eine dichte Verbindung haben müssen, was besonders bei größerem Durchmesser der Scheiben technisch schwierig ist. Hinzu kommt, daß für beide porösen Scheiben bei der Herstellung ganz unterschiedliche pulvermetallurgische Bedingungen, vor allem aber auch schon unterschiedliche Beschaffenheit des Ausgangspulvers gewählt werden müssen.This previously common type of cathode has some disadvantages in that both porous disks of approximately the same diameter must have a tight connection with the storage container itself, which is technically difficult, especially with a larger diameter of the disks. In addition, that completely different powder metallurgical conditions for the production of both porous discs, but above all, different properties of the starting powder have to be selected.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer normal aufgebauten und normal arbeitenden Metallkapillarkathode die im Betrieb an der Emissionsoberfläche der Emissionsstoffscheibe austretende, als wegdampfende Menge emissionsfördernder Substanz, d. h. die sogenannte Abdampfrate von z. B. Barium, völlig dazu ausreicht, um eine im Abstand davor angeordnete weitere, sogar wesentlich größere poröse Emissionsstoffträgerscheibe nicht nur in ausreichendem Maße für die Emission zu aktivieren, sondern auch im Betrieb emissionsfähig zu erhalten, wobei es entgegen bisheriger Auffassung nicht einmal notwendig ist, daß die Poren der Emis-The invention is based on the knowledge that with a normally constructed and normally working Metal capillary cathode that emerges from the emission surface of the emission disc during operation, as an amount of emission-promoting substance that evaporates, d. H. the so-called evaporation rate of z. B. barium, is completely sufficient to another, even substantially, arranged at a distance in front of it not only to activate larger porous emission material carrier discs to a sufficient extent for the emission, but also to be able to emit in operation, although contrary to previous opinion it is not even necessary that the pores of the emis-

Mittelbar geheizte Vorratskathode für elektrische EntladungsgefäßeIndirectly heated storage cathode for electrical discharge vessels

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 MünchenSiemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Arno Hinckeldey, 8000 MünchenArno Hinckeldey, 8000 Munich

sionsstoffträgerscheibe für den mit ihr gebildeten Kathodenkörper die größten Öffnungen bilden.Sion material carrier disk form the largest openings for the cathode body formed with it.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, bei einer MK-Kathode mit zwei hintereinander angeordneten porösen Scheiben die konstruktive Ausbildung so zu treffen, daß einmal von einer relativ großen Emissionsstoffträgerscheibe eine gleichmäßige Emission ermöglicht wird und daß außerdem das Einfügen des feuchtigkeitsempfindlichen Vorrats in möglichst technisch einfacher Weise ohne einen mit einer Warmbehandlung verbundenen Vorgang, gegebenenfalls in bereits montiertem Zustand des betreffenden Elektrodensystems, erfolgen kann.The object on which the invention is based now consists in an MK cathode with two one behind the other arranged porous discs to meet the structural training so that once uniform emission is made possible by a relatively large emission material carrier disk and that in addition, the insertion of the moisture-sensitive supply in a technically simple manner as possible without a process associated with heat treatment, possibly in an already assembled state of the electrode system in question.

Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen mittelbar geheizten Kathode für elekirische Entladungsgefäße nach der Erfindung dadurch, daß beide Scheiben etwa gleiche Porosität haben und die innere poröse Scheibe mit dem mit ihr fest und dicht verbundenen Vorratsbehälter zusammen als Einsteckteil in den bereits mit der äußeren Emissionsstoffträgerscheibe verbundenen und mit einem Heizer versehenen Kathodenkörper von hinten nach Art einer Patrone eingefügt ist.This is achieved with an indirectly heated cathode for electrical as described in the first paragraph Discharge vessels according to the invention in that both discs have approximately the same porosity have and the inner porous disk with the storage container firmly and tightly connected to it together as an insert part in the already connected to the outer emission material carrier disc and with a heater provided cathode body is inserted from behind in the manner of a cartridge.

Es kann aber auch mit besonderem Vorteil die äußere Emissionsstoffträgerscheibe ohne irgendeine nur mit einer erheblichen Erwärmung herzustellenden mechanischen Verbindung im Kathodenkörper eingesetzt oder befestigt sein.However, the outer emission material carrier disk can also be used with particular advantage without any Mechanical connection in the cathode body that can only be established with considerable heating be inserted or attached.

Dabei kann die die Emissionsfläche bildende poröse Scheibe einen bis zu sechsfach größerenThe porous disk forming the emission surface can be up to six times larger

Durchmesser als die innere, den Vorratsbehälter abdeckende poröse Scheibe haben und von dieser einen für die gleichmäßige Bedeckung ihrer Rückseite mit aktiver Substanz ausreichenden entsprechend großen, mindestens das Zehnfache ihrer Dicke betragenden Abstand haben.Have diameter than the inner, the reservoir covering porous disk and of this one for the even covering of their rear side with active substance sufficiently large, have a distance of at least ten times their thickness.

Besonders für den Fall, daß der Vorratsbehälter ein abgeschlossenes System einer MK-Kathode nachEspecially in the event that the storage container is a closed system of an MK cathode

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Art einer Patrone von hinten in den eigentlichen Kathodenkörper eingefügt ist, ist mit besonderem Vorteil der Kathodenkörper derart dickwandig ausgebildet, daß die sogenannte MK-Patrone auf ihrer ganzen Länge mit diesem eine gut wärmeleitende Verbindung und damit auch zum eigentlichen am äußeren Umfang angebrachten Heizer hat.Type of cartridge inserted from behind into the actual cathode body is special Advantage of the cathode body so thick-walled that the so-called MK cartridge on their entire length with this a good heat-conducting connection and thus also to the actual am Has heater attached to the outer periphery.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des in der Figur rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind darin nicht bezeichnet oder aber fortgelassen.Further details of the invention should be based on the exemplary embodiment shown purely schematically in the figure explained. Parts that do not necessarily contribute to an understanding of the invention, are not designated in it or are omitted.

In der Figur ist mit 1 die eigentliche poröse Emissionsstoffträgerscheibe bezeichnet. Sie hat einen relativ großen Durchmesser und ist am Kathodenkörper 2 längs ihres Randes, gegebenenfalls nur stellenweise, z. B. durch Punktschweißen, ohne die Herstellung einer unbedingt dichten Verbindung befestigt. Der Kathodenkörper aus vorzugsweise Molybdän ist an seinem größten Teil des äußeren Umfangs mit einem Heizer 3 versehen, der einen Isolierüberzug trägt, aufgekittet und von einem Strahlenschutzmantel 4 umgeben ist. Zentral weist der Kathodenkörper eine enge zylindrische Bohrung 5 auf, die sich zum Ende hin auf ihrem Teil 6 kegel-, kelch- oder tulpenförmig bis zum größeren Durchmesser der Emissionsstoffträgerscheibe 1 erweitert. In die enge Bohrung 5 des Kathodenkörpers ist nach Art einer Patrone der eigentliche Vorratsbehälter 7 mit der Vorratssubstanz 8 und gegebenenfalls einem Wolframdrahtbausch 9 so eingefügt, daß die den Behälter dicht verschließende poröse Scheibell sich etwa am Grunde des sich erweiternden Kathodenkörperteils befindet. Die MK-Patrone kann gegebenenfalls noch an dem der porösen Scheibe gegenüberliegenden Ende eine größere Stirnscheibe 10 haben, die nach Art eines Anschlages am Kathodenkörper anliegt, ohne eine besondere Abdichtung herzustellen.In the figure, 1 is the actual porous emission material carrier disk designated. It has a relatively large diameter and is on the cathode body 2 along its edge, possibly only in places, z. B. by spot welding without manufacturing attached to an absolutely tight connection. The cathode body, preferably made of molybdenum, is on its largest part of the outer circumference is provided with a heater 3 which carries an insulating cover, is cemented and surrounded by a radiation protection jacket 4. The cathode body has a central one narrow cylindrical bore 5, which is conical, chalice or tulip-shaped towards the end on its part 6 Expanded up to the larger diameter of the emission material carrier disk 1. In the narrow hole 5 of the The cathode body is the actual storage container 7 with the storage substance 8 in the manner of a cartridge and optionally a ball of tungsten wire 9 inserted so that the container tightly closes porous disk is located approximately at the bottom of the expanding cathode body part. The MK cartridge can optionally also have a larger one at the end opposite the porous disk Have end disk 10, which rests in the manner of a stop on the cathode body, without a special one Establish sealing.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen mittelbar geheizten Kathode besteht darin, daß der Emissionssubstanzspender nicht mehr so dicht mit dem Kathodenkörper verbunden sein muß und deshalb nach Art einer Patrone von hinten in den Kathodenkörper eingefügt werden kann, ohne daß eine mit einer erheblichen Wärmebehandlung verbundene Operation dazu notwendig ist. Insbesondere ist es damit auch möglich geworden, den kompletten Aufbau einer Röhre einschließlich des Kathodenkörpers vorweg vorzunehmen, um dann erst kurz vor dem Verschließen des betreffenden Entladungsgefäßes den Vorratsbehälter eventuell mit besonders empfindlicher Vorratssubstanz als Patrone einzuschieben, ohne daß zur Herstellung dichter Verbindungen zwischen Molybdänteilen miteinander bzw. mit Wolf ramteilen Schweißoperationen durchgeführt werden müssen. A major advantage of the indirectly heated cathode described is that the emission substance dispenser no longer has to be so tightly connected to the cathode body and therefore into the cathode body from behind in the manner of a cartridge can be inserted without any associated with a significant heat treatment Surgery is necessary for this. In particular, it has thus also become possible to complete the structure to make a tube including the cathode body in advance, and then only shortly before the Closing the relevant discharge vessel, the storage container possibly with a particularly sensitive Insert the supply substance as a cartridge without creating a tight connection between Molybdenum parts must be carried out with each other or with tungsten parts welding operations.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mittelbar geheizte Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Vorrat durch feine öffnungen einer diesen bedeckenden inneren Scheibe und anschließend einer im Abstand angeordneten porös gesinterten äußeren Scheibe aus hochschmelzendem Metall auf die Kathodenoberfläche gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben etwa gleiche Porösität haben und die innere poröse Scheibe mit dem mit ihr fest und dicht verbundenen Vorratsbehälter zusammen als Einsteckteil in den bereits mit der äußeren Emissionsstoffträgerscheibe verbundenen und mit einem Heizer versehenen Kathodenkörper von hinten nach Art einer Patrone eingefügt ist.1. Indirectly heated cathode for electrical discharge vessels, in which, during operation, emission substances from a supply through fine openings an inner disc covering this and then one arranged at a distance porous sintered outer disc made of refractory metal on the cathode surface arrive, characterized in that both discs have approximately the same porosity and the inner porous disc together with the storage container that is firmly and tightly connected to it as an insert part in the already connected to the outer emission material carrier disc and with a heater provided cathode body is inserted from behind in the manner of a cartridge. 2. Mittelbar geheizte Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die eigentliche Emissionsfläche bildende poröse Scheibe einen bis zu 6fach größeren Durchmesser als die innere den Vorratsbehälter abdeckende poröse Scheibe hat und von dieser einen für die gleichmäßige Bedeckung ihrer Rückseite mit aktiver Substanz ausreichenden, entsprechend großen, mindestens das Zehnfache ihrer Dicke betragenden Abstand hat.2. Indirectly heated cathode according to claim 1, characterized in that the actual The porous disk forming the emission surface is up to 6 times larger in diameter than the inner one has the storage container covering porous disc and of this one for the uniform Covering their back with active substance sufficient, correspondingly large, at least ten times their thickness. 3. Mittelbar geheizte Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Emissionsstoffträgerscheibe ohne irgendeine, nur mit einer erheblichen Erwärmung herzustellende mechanische Verbindung im Kathodenkörper eingesetzt oder befestigt ist.3. Indirectly heated cathode according to claim 1 or 2, characterized in that the outer Emission material carrier disk without any, only with considerable heating to be produced mechanical connection is inserted or fastened in the cathode body. 4. Mittelbar geheizte Kathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an seinem Umfang einen Heizer tragende Kathodenkörper derart dickwandig ausgebildet ist, daß die eine MK-Kathode darstellende Patrone (MK-Patrone) auf ihrer ganzen Länge mit ihm gute wärmeleitende Verbindung hat.4. Indirectly heated cathode according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the cathode body carrying a heater on its periphery has such thick walls is designed that a MK cathode representing cartridge (MK cartridge) on their has a good heat-conducting connection with it over the entire length. 5. Mittelbar geheizte Kathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die MK-Patrone aufnehmende Hohlzylinder im Anschluß an das Ende der Patrone sich kegel-, kelch- oder tulpenförmig bis zur größeren eigentlichen Emissionsstoffträgerscheibe erweitert.5. Indirectly heated cathode according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the hollow cylinder receiving the MK cartridge is connected to the The end of the cartridge is conical, chalice or tulip-shaped up to the larger actual emission material carrier disc expanded. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 638/1338 11.68 © Bundesdruckerei Berlin809 638/1338 11.68 © Bundesdruckerei Berlin