DE1614686B1 - Mittelbar geheizte vorratskathode auf thorium-basis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nach Art einer ab- dem muß bei der,bekannten Anordnung der Diodengeschlossenen Diode arbeitende, mittelbar geheizte _t ^ettüadungsraum/unäbhängig vom eigentlichen elek-Vorratskathode für elektrische Entladungsgefäße, bei ' ^Jtrischen Entladungsgefäß gesondert evakuiert werden, der die Kathode der Diode eine indirekt geheizte Weiter ist in der .deutschen Patentschrift 1283 401 MK-Kathode auf Barium-Basis ist und die Anode 5 eine nach Art einer " abgeschlossenen Diode arder Diode ein poröser Kohlekörper ist. beitende, mittelbar geheizte Vorratskathode für elek-

Trotz der langen Lebensdauer, die Metallkapillar- irische Entladungsgefäße vorgeschlagen worden, bei

kathoden auf Barium-Basis mit absoluter Zuverlässig- der die Kathode der Diode eine indirekt geheizte

keit gut erreichen, haben diese Kathoden bislang MK-Kathode auf Barium-Basis ist und die Anode

nur in Laufzeitröhren universell, kaum dagegen in io der Diode ein poröser Kohlekörper ist. Bei dieser

gittergesteuerten Hochleistungsröhren Anwendung kombinierten Kathode erhält jedoch die poröse

gefunden. Der wesentliche Grund dafür ist die er- . Kohlescheibe ,ihre^. emissionsfordernden Stoff, näm-

höhte Gefahr des Auftretens von thermischer Gitter- .lieh Barium, von·.„ der Bombardierungs-yorrats-

emission durch das verdampfende und sich auf den kathode auf Barium-Basis. Von ihr würde im Betrieb

Gittern niederschlagende- Barium. Dort erniedrigt 15 jedoch auch Barium wegdampfen,

nämlich das Barium; die"; Austrittsarbeit, so daß be- Diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und·!

reits schon bei mäßigen Gittertemperaturen ther- trotzdem eine ergiebige Kathode langer Lebensdauer

mische Emission einsetzt. Dieser Gefahr kann auf durch eine Vorratskathode, insbesondere MK-

zweierlei Weise begegnet werden.. Einmal kann das Kathode, zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung,

auf dem Gitter auftreffende Barium vernichtet wer- 20 Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz be-

den, indem es beispielsweise durch einen auf das schriebenen, nach Art einer abgeschlossenen Diode

Gitter aufgebrachten Belag aus Gold weglegiert wird. arbeitenden, mittelbar geheizten Vorratskathode nach

Diese Maßnahme ist jedoch für Hochleistungsröhren der Erfindung dadurch, daß der Kohlekörper mit

nicht geeignet, weil bei diesen Röhren die Gitter- Thoriumoxid imprägniert ist.

temperatur bereits so hoch liegt, daß das Gold selber 25 Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, mehr oder weniger abdampft. In einem solchen Fall daß Thorium auf irgendeiner Auflage stets eine ist deshalb zu Belägen überzugehen, die höhere höhere Austrittsarbeit .als Barium auf derselben Temperaturen aushalten, wie z. B. aus Titan, und die Unterlage ergibt, "so daß bei Anwesenheit von außerdem sowohl Barium als auch Barium-Ver- Thorium ohne Eintritt einer schädlichen the/mischen bindungen vernichten. Es besteht aber auch die Mög- 3° Emission die Arbeitstemperaturen der betreffenden lichkeit, das Barium dadurch zu vernichten, daß es Gitter höher sein dürfen. Allerdings muß dann aber vom Gitter abgedampft wird. Dies setzt eine relativ auch die Kathode zur Erzielung ausreichender hohe Gittertemperattrr voraus und führt nicht immer Emission eine höhere Temperatur haben. Hinzu restlos zum Ziel,.JJämlich dann nicht, wenn außer. kommt, daß Kohle einen Stoff darstellt, der. Barium Barium auch Bariumoxid' auf dem betreffenden ·35 unter Bildung von Barium-Karbid bindet. Barium-Gitter vorhanden ist. Bei einer entsprechend viel oxid wird von der Kohle zunächst reduziert und höheren Temperatur kann aber auch das Barium- dann in Karbid übergeführt und damit also ebenfalls oxid durch einen Gitterüberzug aus z. B. Titan zu- gebunden. Wenn also der Diodenentladungsraum, in nächst zu Barium reduziert werden, um dann an- der sich die Metallkapillarkathode auf Barium-Basis schließend abgedampft zu werden. Das zuverlässige 4° als Dioden-Kathode befindet, nur über einen porösen emissionsfreie Arbeiten solcher Gitter ist somit an Kohlekörper mit:dem übrigen Entladungsgefäß, d.h. einen bestimmten Temperaturbereich gebunden, der mit dem übrigen Vakuumraum, verbunden ist, kann sich bei wechselnder -Rohrenbejastung nicht-in allen ·"* kein Barium von der Diode her in diesen Raum geFällen automatisch einstellt und der vor allem auch langen und somit auch nicht auf das betreffende nicht auf allen Bezirken des Gitters in gleicher Weise 45 Gitter des Elektronensystems. Über den porösen vorhanden ist. Kohlekörper sind jedoch die beiden Räume so mit-

Ein anderer Weg im Rahmen der der Erfindung einander verbunden, daß sie ohne Schwierigkeiten zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, von der gemeinsam evakuiert werden können. Kathode wegdampfendes Barium auf dem Gitter- Es können aber auch für einige Anwendungsfälle Überzug vollkommen zu vermeiden, indem Kathoden 50 im . Diodenentladungsraum zusätzlich Getter oder verwendet werden, die entweder nicht auf Barium- weitere sonstige Mittel'fur eine Getter- oder Getter-Basis arbeiten oder aber kein Barium nach außen hin pumpwirkung vorgesehen werden, abgeben. Gehaltert wird jeweils der poröse Kohlekörper

Es ist bereits eine mittelbar geheizte Kathode be- mittels einer-Molybdän= oder Tantalfolie, die sowohl

kanntgeworden mit einem vakuummäßig abge- 55 mit dem Kohlekörper als auch mit der einen Teil der

schlossenen Diodensystem zum Heizen einer auf Diödenwandung darstellenden Durchführung dicht

einem Kohlekörper angeordneten Emissionsfläche aus verbunden wird.

Reinmetallen, wie Wolfram, Tantal oder Iridium, Abgeschlossen wird der Diodenraum mit besonde-

oder aber auch auf Lanthan-Borid-Basis. Als Dioden- rem Vorteil durch., eine Keramikplatte, durch die die

Kathode dient eine direkt geheizte, beispielsweise als 60 betreffenden Halterungen öder Zuleitungen vakuum-

Drahrwendel ausgebildete Kathode. Der Nachteil dicht hindurchgeführt sind.

dieser bekannten Anordnung besteht vor allem darin, Der als Emissionsstoffträger dienende poröse

daß von der Dioden-Kathode die erforderliche Tem- Kohlekörper kann entweder als eine ebene dünne

peratur und Heizleistung sehr hoch ist, eine geo- Scheibe oder als ein dünner Hohlzylinder ausgebildet

metrisch genau definierte Form, z. B. eine ebene 65 werden.

Form, technisch schwer herstellbar ist und die Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand

Flächenausbildung für eine wirkungsvolle Wärme- der in der Zeichnung rein schematisch dargestellten

aufnahme durch Rückheizung ungeeignet ist. Außer- Ausführungsbeispiele erläutert werden.

Während die F i g. 1 die beschriebene Anordnung für den Fall einer Scheibenkathode darstellt, betrifft die F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer rohr- oder zylinderförmigen Kathode.

In F i g. 1 ist mit 1 z. B. eine poröse Kohlescheibe bezeichnet, die sich als Emissionsunterlage für Thorium gut eignet. Sie ist durch Einbringen nach einem speziellen Verfahren mit einer im Betrieb Thorium abgebenden Substanz, insbesondere Thoriumoxid ThO₂, imprägniert. Das Thoriumoxid wird im Betrieb, insbesondere durch den Kohlekörper, reduziert, so daß das freie Thorium an dessen Oberfläche wandert. Gehaltert wird die den porösen Kohiekörper bildende Kohlescheibe durch eine Metallfolie 2 aus z. B. Molybdän oder Tantal, die nach einem bekannten Verfahren sowohl mit der Kohlescheibe als auch mit dem Durchführungsrohr 3, z. B. aus einem für Keramik angepaßten Metall, mechanisch vakuumdicht verbunden ist. Durchführungsrohr sowie die übrigen Durchführungen z. B. für die Dioden-Kathode 4 sind vakuumdicht durch eine Keramikabschlußplatte 5 hindurchgeführt. Im Bedarfsfall ist es jedoch auch möglich, die Halterungsfolie 2 durch einen entsprechenden porösen Kohlezylinder zu ersetzen, so daß die Evakuierung der Diode außer durch die poröse Emissionsstoffträgescheibe auch noch durch diesen Halterungszylinder erfolgt.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, jedoch für eine Zylinderkathode, wiedergegeben, weil bei dieser Form zusätzliche Probleme auftreten. Es kann z. B. die Dioden-Kathode nicht innerhalb des porösen Kathodenzylinders angebracht sein, weil dieser infolge seiner für Thorium wesentlich höheren Temperatur besonders durch Überhitzung nachteilig auf die Dioden-Kathode wirken würde und schließlich diese zerstören würde. Im dargestellten Fall besteht der poröse Kohlekörper z. B. aus einem Hohlzylinder 1, der auf einer definierten Länge mit Thoriumverbindung imprägniert ist. In seinem Innern befindet sich ein Kern 6 aus gut wärmeleitendem Material, wie z. B. Molybdän, der außerdem so gestaltet ist, daß er beim Elektronenbombardement an seiner den porösen Kohlekörper tragenden Oberfläche eine gleichmäßige Temperaturverteilung annimmt. Mit besonderem Vorteil kann für diesen Formkörper auch pyroiytische Kohle verwendet werden, bei der die Schichtebene jedoch so liegen muß, daß ein extrem guter Wärmeausgleich, insbesondere radial zum zylindrischen Mantel hin, stattfindet. Ein derartiger Kohle-Formkörper hat neben dem Vorteil höchster Wärmeleitfähigkeit auch noch den eines besonders niedrigen Dampfdruckes, so daß für die anzuwendende Temperatur völlig freie Wahl besteht. Die übrigen Teile des Diodensystems, wie die Halterungsfolie, der Durchführungszylinder und die Dioden-Kathode, sind in gleicher Weise wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel beschaffen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Nach Art einer abgeschlossenen Diode arbeitende, mittelbar geheizte Vorratskathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der die Kathode der Diode eine indirekt geheizte MK-Kathode auf Barium-Basis ist und die Anode der Diode ein poröser Kohiekörper ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlekörper mit Thoriumoxid imprägniert ist.

2. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Diodenentladungsraum Getter oder weitere Mittel für eine Getter- oder Getterpumpwirkung vorgesehen sind.

3. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Halterung des porösen Kohlekörpers eine mit diesem dicht verbundene Tantal- oder Molybdänfolie vorgesehen ist.

4. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden-Kathode so weit vom porösen Kohlekörper entfernt ist, daß eine von dort erfolgende Rückheizung gerade noch nicht eine Überhitzung der Dioden-Kathode über ihre Betriebstemperatur bewirkt.

5. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diodenraum mit einer Keramikplatte abgeschlossen ist, durch die die Halterungen und Zuleitungen vakuumdicht hindurchgeführt sind.

6. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die EmissionsstofEträgerscheibe eine poröse Kohlescheibe ist.

7. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emissionsstoffträger ein einseitig geschlossener poröser Kohlehohlzylinder ist.

8. Mittelbar geheizte Vorratskathode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kohlehohlzylinder ein Formkörper aus Molybdän oder pyrolytischer Kohle für den direkten Elektronenaufprall vorgesehen ist, dessen innere Kontur entsprechend für eine gleichmäßige Temperaturverteilung an der Oberfläche des Kohlehohlzylinders insbesondere kegelstumpfförmig geformt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY