Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß mit aus zwei konzentrischen
Kreiszylindern bestehender Glühkathode Die Erfindung betrifft gas- oder dampfgefüllte
Entladungsgefäße mit Lichtbogen-oder lichtbogenähnlicher Entladung und Glühkathode
und insbesondere solche, bei denen eine großflächige Kathode auch den maximalen
Belastungsstrom praktisch als reinen Elektronenemissionsstrom liefert und Gasfüllung,
Belastung und die angelegte Spannung derart gewählt sind, daß der Spannungsabfall
zwischen Anode und Kathode unterhalb der sogenannten Zerstäubungsspannung liegt.Gas or vapor filled discharge vessel with two concentric ones
Circular cylinders of existing hot cathode The invention relates to gas or vapor-filled
Discharge vessels with an arc or arc-like discharge and a hot cathode
and especially those in which a large-area cathode is also the maximum
Supplies load current practically as pure electron emission current and gas filling,
Load and the applied voltage are chosen so that the voltage drop
between anode and cathode is below the so-called sputtering voltage.
Um eine hinreichend große emittierende Fläche zu erhalten, wird die
Kathode gemäß Hauptpatent 611242 derart ausgebildet, daß sie aus zwei konzentrischen
Zylindern besteht, die durch radiale Querwände miteinander verbunden sind, wie es
beispielsweise in den Abb. i und 2 dargestellt ist. Das mit einer Gas- oder Dampffüllung
(Edelgas, Quecksilberdampf) versehene Entladungsgefäß q. besitzt eine scheibenförmig
oder ähnlich gestaltete Anode 5, der gegenüber die großflächige Kathode angeordnet
ist. Die Kathode ,ist in der Abb.2 im Schnitt senkrecht zu ihrer Achse dargestellt.
Sie besteht aus einem inneren Kreiszylinder i und einem äußeren Kreiszylinder 2.
Die äußere Fläche des Zylinders i und die innere Fläche des äußeren Zylinders 2
sind durch. in gleichen Abständen vorgesehene radiale Querwände 3 verbunden. Die
radialen Querwände 3 sind mit emittierender Schicht, beispielsweise Bariumoxyd,
bedeckt, ebenso wie die äußere Fläche des Zylinders i und die innere Fläche des
Zylinders 2. Die einander zugekehrten Flächen der Zylinder 1, 2 und die radialen
Querwände 3 stellen den emittierenden Teil der Kathode dar. Die Kathode wird vorzugsweise,
indirekt geheizt, und zwar zweckmäßig durch einen im Innern des Zylinders i angeordneten
Heizkörper, beispielsweise eine Wolframwendel. Der Zylinder 2 kann von einem oder
mehreren Strahlungsschutzzylindern 8 umgeben sein, d. h. metallischen Zylindern,
die die Abstrahlung von Wärme von der emittierenden Fläche nach außen hin weitgehend
herabsetzen. Bei gittergesteuerten Entladungsgefäßen kann das Steuergitter in Formeines
perforierten Blechzylinders 7, der von mittels Schelle ,auf dem Kathodenfuß befestigten
Stützstreben 6 getragen wird, umgeben sein. Statt dessen können auch andere Formen
und
Anordnungen für das Steuergitter gewählt werden und die Einrichtung
beispielsweise so getroffen sein, daß die Steuerelektrode die Anode umgibt und gegebenenfalls
die Entladungsbahn auf dem größten Teil ihrer Länge umschließt. Vorzugsweise werden
einanodige Kolben verwendet von einer solchen Bauart, daß die Achse der ICa.thodenzyad:er
i, 2 mit der Achse der Entladungsbahn zusammenfällt, wie es bei der Anordnung nach
der Abb. i der Fall ist.In order to obtain a sufficiently large emitting area, the
Cathode according to main patent 611242 designed in such a way that it consists of two concentric
Cylinders, which are connected by radial transverse walls, like it
for example in Figs. i and 2 is shown. That with a gas or steam filling
(Noble gas, mercury vapor) equipped discharge vessel q. possesses a disc-shaped
or similarly designed anode 5, opposite to which the large-area cathode is arranged
is. The cathode is shown in Figure 2 in a section perpendicular to its axis.
It consists of an inner circular cylinder i and an outer circular cylinder 2.
The outer surface of the cylinder i and the inner surface of the outer cylinder 2
are through. Equally spaced radial transverse walls 3 connected. the
radial transverse walls 3 are provided with an emitting layer, for example barium oxide,
covered, as well as the outer surface of the cylinder i and the inner surface of the
Cylinder 2. The facing surfaces of cylinders 1, 2 and the radial
Transverse walls 3 represent the emitting part of the cathode. The cathode is preferably
indirectly heated, expediently by one arranged in the interior of the cylinder i
Radiator, for example a tungsten coil. The cylinder 2 can be of one or
be surrounded by several radiation protection cylinders 8, d. H. metallic cylinders,
which largely radiate heat from the emitting surface to the outside
reduce. In the case of grid-controlled discharge vessels, the control grid can be in the form of a
perforated sheet metal cylinder 7, which is attached to the cathode base by means of a clamp
Support struts 6 is carried, be surrounded. Other forms can be used instead
and
Arrangements for the control grid are chosen and the establishment
for example be made so that the control electrode surrounds the anode and, if necessary
encloses the discharge path over most of its length. Preferably be
single-anode pistons used of such a design that the axis of the ICa.thodenzyad: he
i, 2 coincides with the axis of the discharge path, as is the case with the arrangement according to
Fig. i is the case.
Die Entladungsgefäße und Kathoden der beschriebenen an sich bekannten
Art haben sich außerordentlich gut bewährt und außerordentlich habe Lebensdauer
erwiesen. Die radialen Querwände zwischen dein Kathodenzylindern x und 2 gestatten
.es, Beine verhältnismäßig sehr große emittierende Fläche auf einem verhältnismäßig
sehr kleinen Raum unterzubringen und eine günstige Konzentration, der Wärme der
Kathode und damit eine geringe Heizleistung zu erzielen.The discharge vessels and cathodes described are known per se
Art have proven themselves extraordinarily well and have an extraordinarily long lifespan
proven. Allow the radial transverse walls between the cathode cylinders x and 2
.es, legs comparatively very large emitting area on a comparatively
very small space to accommodate and a favorable concentration, the warmth of the
Cathode and thus to achieve a low heating power.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen bat sich gezeigt,
daß bei Verwendung der radialen Querwände zwischen zwei Kathodeuzylindern die Entladung
die Neigung hat, die zentralen Teile der (emittierenden Flächen zu bevorzugen, weil
die radialen Querwände nach dem inneren Kath:odenzylinde>i hin konvergieren, und
zwar auf Grund des? Ökonomieprinzipe-s. Dieses besagt, daß die Entladung stets eine
solche räumliche Konfiguration annimmt bzw. an solchen Stellen ansetzt, daß der
Spannungsabfall in dem betreffenden Teil des Entladungsgebildes möglichst klein
wird. Im vorliegenden Falle heißt das folgendes: Wenn der Raum zwischen zwei Kathodenflächen
weit ist, so muß sich vor jeder der beiden Yathodenflä,chen ein kathodisches Entladungsgebilde
aufbauen. Ist er eng, so kann der Fall =eintreten, daß die beiden katholischen Entladungsgebilde
meines zusammenfließen, in welchem die Ladungsträgerdi,chte dann meist größer sein
wird als in den -beiden ,getrennten katholischen Entladungsgebilden. Bei der geringen
Marschgeschwindigkeit der Ionen kann ihre positive Raumladung dann erfahrungsgemäß
eine stärkere Kompensationswirkung auf die negativen Raumladungen der im überschuß
vorhandenen Elektronen biewirken. Hieraus. resultiert eine wenn auch kleine Verminderung
des Spannungsabfalles innerhalb des kathodischen Entladungsgebildes. Wenn dem Bogen
meinem konisch verlaufenden Raume die Wahl darüber freisteht, wo er sich ansetzen
will, dann genügt schon ein so kleiner Unterschied im Spannungsabfall, ihn zu veranlassen,
die engere Stelle zu, bevorzugen.In the experiments on which the invention is based, it was shown that
that when using the radial transverse walls between two cathode cylinders, the discharge
has a tendency to prefer the central parts of the (emitting surfaces because
the radial transverse walls converge towards the inner cathode cylinder> i, and
because of the? Economic principles-s. This means that the discharge is always a
such spatial configuration assumes or starts in such places that the
The voltage drop in the relevant part of the discharge structure is as small as possible
will. In the present case this means the following: If the space between two cathode surfaces
is far, there must be a cathodic discharge structure in front of each of the two cathode surfaces
build up. If it is narrow, it can happen that the two Catholic discharge structures
mine flow together, in which the charge carrier di, would then usually be larger
is considered to be in the two separate Catholic discharge structures. With the small one
Experience shows that the ions can travel at a positive space charge
a stronger compensation effect on the negative space charges in excess
existing electrons act. From this. the result is a decrease, albeit a small one
the voltage drop within the cathodic discharge structure. If the bow
my conical space is free to choose where to start
want, then even such a small difference in the voltage drop is enough to cause it to
prefer the narrower part.
Um das bevorzugte Ansetzen der Entladung an den mittleren Teilen der
Kathodo zu verhindern und eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung der gesamten
remittierenden Fläche zu erzielen, werden gemäß der Erfindung an Stelle der radialen
Querwände zwischen den beiden Katliodenzylindern Querwände verwendet, die, im Schnitt
senkrecht zur Zylinderachse gesehen, die Form von Kreisevolventen besitzen, bezogen
auf den inneren Kreiszyländer der Kathode. Die orthogonalen Trajektorlen durch die
Schar von Kreisevolventen sind die Tangenten an den inneren Kreiszylindern in der
Schmittebene. Auf jeder solcher Tangente schneiden die Kreisevolventen gleiche Teile
ab. Die Emissionsflächen, deren Schnitte diese Kreisevolventen sind, sind also in
diesem Sinne äquidistant.In order to prefer the discharge to the central parts of the
To prevent cathodo and as uniform a load as possible over the whole
To achieve remitting surface, are according to the invention in place of the radial
Cross walls between the two cathode-ray cylinders used, the cross walls, in section
seen perpendicular to the cylinder axis, which have the shape of involutes of a circle, related
on the inner circular cylinder of the cathode. The orthogonal trajectories through the
Family of circular involutes are the tangents to the inner circular cylinders in the
Schmitt plane. The involutes of a circle intersect equal parts on each such tangent
away. The emission surfaces, the sections of which are these involute circles, are therefore in
equidistant in this sense.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kathode ist in. der
Abb.3 dargestellt. i stellt den inneren, 2 den äußeren Kreiszylinder dar, 9 die
-erfindungsgemäßen Querwände, die in Form von Kreisevolventen des inneren Kreises
i von diesem zu dem ,äußeren Kreis 2 verlaufen.An embodiment of the cathode according to the invention is shown in FIG
Fig.3 shown. i represents the inner, 2 the outer circular cylinder, 9 the
-inventive transverse walls, which are in the form of circular involutes of the inner circle
i run from this to the outer circle 2.