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Mittelbar geheizte, an der Kathodenhülse gehalterte Kathode für elektrische
Entladungsgefäße und Verfahren zu ihrer Herstellung Mittelbar geheizte Kathoden
für elektrische Entladungsgefäße bestehen im allgemeinen aus einem drahtförmigen
Heizkörper, der entweder mit einer Isoliermasse überzogen ist oder in einem rohrförmigen
Isolierkörper steckt, und aus einer diese Teile umgebenden Metallschicht als Äquipotentialkathode.
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Zur Vermeidung von Störergeräuschen, die durch Bewegungen der Kathode
leicht verursacht werden können, und zur Verhinderung von Kurzschlüssen mit anderen
Elektroden, insbesondere dem Steuergitter, ist man genötigt, die mittelbar geheizten
Kathoden sehr fest zu haltern. Die bisher hierzu benutzten kräftigen Halteteile
leiten nun von der durch die elektrische Heizung zugeführten Wärmemenge bis zu q.o
% ab und verschlechtern dadurch die Wirtschaftlichkeit der Kathode ganz beträchtlich.
Diese Ableitungsverluste sind bei Kathoden, deren die Kathodenhülse bildende Äquipotentialschicht
zur Verringerung der Abstrahlung aus Kupfer, Silber oder Gold besteht, besonders
groß, da die genannten Metalle sehr :gute Wärmeleifer sind. Man könnte nun zur Herabsetzung
der Verluste die Halterungen und Stromzuführungen aus schlecht dvärmeleitenden Metallen,
wie z. B. Eisen oder Nickel, herstellen. Uin eine sichere Unterstützung der Kathode
zu gewährleisten, wäre es dann aber notwendig, die Halterungen und Stromzuführungen
mit der Kathode zu verschweißen. Dieses Verschweißen macht in manchen Fällen Schwierigkeiten.
Besonders lassen sich ohne Verwendung von Flußmitteln die Äletalle Kupfer, Silber
und Gold nur schwer mit den genannten Metallen verbinden. Die Verwendung von Flußmitteln
ist jedoch beim Schweißen von Elektroden für elektrische Entladungsgefäße nicht
zulässig, da die Flußmittel mindestens zum Teil nicht wieder entfernt werden können
und daher die Ursache für elektrische Störungen bilden würden. Es ist ferner bekannt,
die nachträglich an die Kathode angebrachten. gleichzeitig als Stromzuführung dienenden
Haltestreben aus einem Metall mit hohem elektrischem Widerstand herzustellen. Da
jedoch .die leitenden Kathodenhalterungen aus inechanischen Gründen einen verhältnismäßig
großen Querschnitt erfordern, wird durch dieses Verfahren nicht viel erreicht. Die
Kathodenenden werden durch die Ableitungsverluste stark gekühlt. Auch bei Verwendung
nichtleitender Stützteile besteht das Bedürfnis, die Wärmeableitung herabzusetzen,
da die hohe Wärmekapazität der Stützteile die Anheizzeit der Kathode wesentlich
steigert.
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Diese Schwierigkeiten «-erden bei einer mittelbar .geheizten, an der
Kathodenhülse gehalterten Kathode für elektrische Entladungs.gefäße nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß die Hülse an den Haltestellen aus einer die Wärme schlecht
leitenden Legierung des Hülsenmetalls besteht. Durch die Verwendung dieser schlecht
leitenden Legierungen werden die Ableitungsverluste der Kathode stark herabgedrückt
und daher durch die erhöhte .Heizwirkung eine wesentliche
Verbesserung
des Wirkungsgrades der Entladungsröhre erreicht. Die Erfindung kann vorteilhaft
auch bei solchen Föhren Verwendung finden, bei denen die Kathode von Isolierteilen,
wie z. B. Platten aus keramischem Werstoff oder Glimmer, getragen wird. Außerdem
ist aber eine solche Kathode in außerordentlich einfacher Weise herzustellen. Diejenigen
Teile der Äquipotentialschicht, an denen die Kathode gehalten werden soll, werden
z. B. mit einem Metall überzogen, das mit dem Metall der Äquipotentialschicht .eine
schlecht wärmeleitende Legierung bildet, und dann wird durch Glühen diese Legierung
erzeugt.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel für die Kathode nach der Erfindung
dargestellt.
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In Abb. i ist i eine Kathodenhülse aus Kupfer. Die Hülse besitzt unten
zwei Befestigungslaschen 2 und 3. Sie soll an diesen Laschen und am oberen Ende
gehalten werden. Die Haltestellen sind mit einem Nickelüberzug, 4 versehen, der
so stark gewählt ist, daß der _"Z icl;elgehalt der später entstehenden Legierung
et"va io°,lo beträgt. Die Wärmeleitf,#higIceit wird hierdurch von
< -iuf etwa
herabgesetzt, also sogar unter den Wert für reines Nickel. Ein höherer Nickelgehalt
würde die Wärmeleitfähigkeit sogar noch etwas mehr herabsetzen.
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Abb. 2 zeigt die fertige Kathode im Längsschnitt. Durch Erhitzen ist
zwischen Nickel und Kupfer am oberen Ende bei j und an Gien Laschen 2 und 3 die
schlecht wärtneleitende Legierung erzeugt. Das Ende 5 ist durch die isolierende
Haltepaste 6 durchgesteckt, die z. B. aus Glimmer bestehen kann. Die Laschen 2 und
3 sind durch Löcher in der isolierenden Platte 7 durchgesteckt und umgebogen. Innerhalb
der Kathodenhülse befindet sich der Heizkörper B. Außen trägt die Hülse die Emissionsschicht9.
Der An.schluß des Anodenstromkreises erfolgt durch einen dünnen Leiter io, der mit
der Kathode aus einem Stück besteht oder zweckmäßig an die schlecht wärmeleitende
Lasche 2 angeschweißt ist.
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Das mit dem Trägermetall zu legierende Metall kann auf mechanischem
Wege z. B. in Pastenform oder als Blech aufgebracht werden. Besonders bewährt hat
sich jedoch das Aufbringen durch Elektrolyse, da hierbei sofort eine gute Berührung
zwischen beiden Metallen entsteht.
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Es ist im allgemeinen zweckmäßig, die Legierungsbildung vor dem Auftragen
des Emissionsstoffes und vor .dem Einbringen in die Röhre vorzunehmen. Manchmal
ist es aber auch vorteilhaft, di: Legierung erst in der Röhre zu erzeugen. Zur Legierungsbild;mg
ist bei dem oben angeführten Beispiel eine. Temperatur von 70o° bis 1000'
C erforderlich. Um die Legierungsbildung auf die Teile zu beschränken, an denen
die Kathode gehalten werden soll, werden zweckmäßig nur diese Teile auf die Legierungstemperatur
erhitzt.
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Die Erfinidung ist nicht auf die Verwendung von Kupfer als Kathodenmetall
und von Nickel als Zusatzmetall beschränkt. Sie findet zweckmäßig auch .auf Kathoden
au: Silber oder Gold und aus den Platinmetallen oder Nickel Anwendung. Verwendet
man Nickel als Kathodenhülse. so wird inan vorteilhaft einen Kupfer- oder Eisenüberzug
aufbringen. Uni ein Fortschreiten der Legierungsbildung während des Betriebes und
damit eine Änderung der Temperaturverteilung auf der Kathode zu verhindern, wählt
man zweckmäßig solche Metalle, bei denen die Legierungsbildung erst bei hoher Temperatur
schnell erfolgt, z. B. Eisen und Nickel.
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Die Kathode kann auch nach der Legierungsbildung mechanisch bearbeitet
werden. z. B. durch Ziehen, Drücken oder Stanzen.