DE899235C - Kathode fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Es sind bereits Kathoden bekanntgeworden, bei denen sich hinter der eigentlichen Kathodenoberfläche ein Vorrat von Emissionsstoff befindet. Es wurde dabei herausgefunden, daß man eine günstige Emission erhält, wenn die Möglichkeit geschaffen wird, daß bei einer solchen Kathode aus dem Emissionsvorrat Emissionssubstanzen zur Kathodenoberfläche wandern, wobei für eine entsprechende Durchlässigkeit für die Emissionsstoffe Sorge zu

ίο tragen ist. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die Kathode mit Drähten, Bändern od. dgl. bewickelt ist, so daß sich enge Fugen bilden, durch die der Emissionsstoff zur Oberfläche hindurchwandert. Es ist aber auch möglich, auf andere Weise für das Zustandekommen von geeigneten feinen Öffnungen zu sorgen, z. B. durch Verwendung eines porösen Sinterkörpers. Wichtig ist dabei, daß man solche Materialien wählt, auf denen der jeweilige Emissionsstoff zu wandern vermag. Bei Thorium- oder Bariumverbindungen als Emissionssubstanz eignet sich insbesondere Wolfram oder Molybdän besonders gut.

Die Erfindung betrifft eine besondere Art der Beheizung einer solchen Kathode. Bei einer derartigen Kathode, die z. B. mit Barium oder Thorium betrieben wird, muß man Sorge tragen, daß man bei der verlangten Arbeitstemperatur möglichst optimale Bedeckung der emittierenden Oberfläche vorliegen hat. Es kann nun der Fall eintreten, daß die Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit, z. B. der Barium- und Thoriumverbindungen, bei der für die Emission geforderten Temperatur nicht

die richtige Größe hat. Die Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit kann beispielsweise zu groß sein, so daß ein. "Überschuß von emissionsfördernder Substanz erzeugt wird, der verlorengeht und somit die Lebensdauer der [Kathode herabsetzt. Es kann andererseits sein, daß d'ie Reduktionsgeschwindigkeit bei der verlangten Temperatur nicht ausreichend ist, so daß keine optimale Bedeckung erreicht wird und man infolgedessen, um

ίο ausreichende Emission zu erhalten, mit der Temperatur höher gehen muß, als es im richtig abgestimmten Fall notwendig wäre. Auch dieser Vorgang ist unzweckmäßig, da ein unnötiger Überschuß an Heizleistung verbraucht wird und die Abdampfgeschwindigkeit der emissionsfördernden Substanz unnötig erhöht ist.

Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung besteht in einer Ausbildung des. Heizsystems, die eine individuelle Do-

ao sierung der an den Emissionsvorrat und an die Emissionsoberfläche abgegebenen !Wärme erlaubt. Das Heizsystem kann aus zwei getrennten Heizern bestehen, von denen der eine vorwiegend auf den Emmissionsvorrat und der andere vorwiegend auf die Emissionsoberfläche wirksam ist. Die beiden Heizer können so ausgebildet sein, daß ihre Heizwirkung unabhängig voneinander einstellbar ist. Dabei ist es ohne Belang, ob die Heizung indirekt oder direkt erfolgt. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen der beiden Heizer oder auch beide zur unmittelbaren Beheizung geeignet auszubilden.

Es ist aber auch möglich, mit einem gemeinsamen Heizer ein Heizsystem aufzubauen. In diesem Falle kann durch richtige geometrische Anordnung von Emissionsvorrat und Emissionsoberfläche erreicht werden, daß der gewünschte Fall eintritt. Zu diesem Zweck können im Zuge der Wärmeübertragung von dem gemeinsamen Heizer aus Mittel unterschiedlicher Wärmeleitung zu dem Emissionsvorrat und der Emissionsoberfläclhe vorgesehen sein, da die einzelnen Abstände voneinander entsprechend bemessen werden.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung. In Fig. ι ist eine Kathode veranschaulicht, die in Form "eines langgestreckten !Zylinders ausgebildet ist. Das Heizsystem enthält einen einzigen Heizer in Form einer mit Isoliermasse bedeckten Heizwendel i, 2, die sich als Kehrwendel im Innern des hohlzylindrischen Körpers 31 befindet. Es handelt sich bei 'dem dargestellten Ausführungsbeispiel um den Fall, daß die Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit bei der Temperatur der Oberfläche zu klein ist, so daß ein Mangel an emissionsfördernder Substanz an der Oberfläche entstehen würde. Infolgedessen ist dafür Sorge zu tragen, daß die zu reduzierende oder zu verdampfende Substanz eine erhöhte Temperatur erhält. Aus diesem Grund ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Anordnung so getroffen, daß ein guter Wärmeübergang vom Heizer zum Emissionsvorrat stattfindet, während die Emissionsoberfläche in geringerem Maße Wärmezufuhr erhält. Dementsprechend bedeckt der die Kathodenoberfläche bildende Mantel nicht unmittelbar den Emissionsvorrat 4, sondern befindet sich in einem gewissen Abstand von demselben. Zu diesem Zweck sind geeignete Abstandshalter, ζ. B. eine weitgewickelte Drahtwendel 5, vorgesehen, auf deren Außenseite sich der Mantel befindet. Der Mantel ist im wesentlichen durch eine enge Drattwicklung aus Wolfram- oder Molybdändrähten 6 gebildet, bei denen die einzelnen Windungen so dicht aneinander liegen, daß sehr feine Fugen zwischen ihnen zum Durchtritt der Emissionssubstanzen entstehen.

In Fig. 2 ist eine Flachkathode veranschaulicht, bei der der die Emissionsmasse f bedeckende Mantel 8 aus einem porösen Sinterkörper aus Wolfram oder Molybdän oder einem anderen geeigneten Stoff besteht, auf dem die jeweiligen Emissionsstoffe zu wandern vermögen. Der Emissionsvorrat ist in einem Behälter 9 eingeschlossen, der mit dem Sinterkörper 8 dicht verschweißt ist. Ein Tragteil, dessen Form von der des Sinterkörpers 8 abhängig ist und beispielsweise zylindrisch sein kann, ist mit 10 bezeichnet und gleichfalls mit dem Behälter bzw. dem Sinterkörper verschweißt. In go der Nähe der Schweißstellen sind Heizwicklungen 11 angeordnet, deren Lage so gewählt ist, daß die Wärme überwiegend dem Sinterkörper, d. h. der Kathodenoberfläche, zugeführt werden kann. Die geometrischen Abmessungen des Behälters 9 sind so gewählt, daß der Emissionsvorrat 7 weit entfernt von dem Heizer 11 liegt und damit nur geringer erwärmt wird. Auf diese Weise läßt sich verhindern, daß die Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit zu groß wird und an der Kathodenoberfläche ein Überschuß an Emissionssubstanz entsteht. Um zu erreichen, daß der Emissionsvorrat 7 sich auch im Betrieb der Röhre und bei Lageänderungen derselben stets im unteren Teil des Behälters befindet, kann eine mit geeigneten Öffnungen versehene Zwischenplatte, z. B. ein Sieb 12, vorgesehen sein. Durch die Öffnungen in demselben gelangt die Emissionssubstanz in Richtung der Pfeile 13 zur Kathodenoberfläche hin.

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen handelt no es sich für eine Flachkathode um 'den Fall, zu verhindern, daß die Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit zu gering ist und dadurch die Gefahr besteht, daß keine optimale Bedeckung an der Emissionsfläche entsteht. Zu diesem Zweck ist hier von einer zusätzlichen Beheizung des Emissionsvorrates Gebrauch gemacht.

In Fig. 3 ist eine Flachkathode veranschaulicht, die z. B. scheibenförmig gestaltet sein kann. An Stelle einer kreisrunden Scheibe ist es hier aber auch möglich, eine rechteckige, gegebenenfalls auch schmale, langgestreckte Form zu wählen. Der die Emissionsmasse 14 bedeckende Mantel 15 besteht hier aus einem porösen Sinterkörper von Wolfram oder Molybdän bzw. einem anderen geeigneten Stoff, auf dem die jeweilige Emissionssubstanz zu

wandern vermag. Der Behälter zur Aufnahme des Emissionsvorrates ist mit 16 bezeichnet. Der gesamte Kathodenaufbau wird von einem im wesentlichen zylindrisch oder anders gestalteten, der Form des Mantels 15 entsprechenden Tragteil 17 gehalten,, der an den Stellen 18 und 118 durch Verschweißen, Verlöten oder andere geeignete Mittel fest und genügend dicht mit dem Behälter >i6 und dem Sinterkörper 15 verbunden ist. Hier sind zwei getrennte Heizer vorgesehen, von denen der zur Beheizung des Emissionsvorrates dienende Heizer als Spirale 19 ausgebildet ist. Die von diesem Heizer abgegebene Wärme ist vornehmlich auf den Emissionsvorrat 14 wirksam und erwärmt den Sinterkörper 15 erst in zweiter Linie. Demgegenüber wirkt sich die von der als Kehrwendel ausgebildeten Heizanordnung 20 abgegebene Wärme überwiegend auf die Emissionsoberfläche aus.

In Fig. 4 ist wiederum eine zylindrische Kathode dargestellt, wobei diesmal ein Querschnitt durch dieselbe veranschaulicht ist. Der Emissionsvorrat 21 wird von einer eng gewickelten Drahtwendel aus Wolfram oder Molybdän 22 bedeckt, die sich gegen eine Vielzahl von senkrecht hierzu verlaufenden Streben oder Drähten 23 abstützt. Diese Drähte dienen der Beheizung und werden in Parallelschaltung zueinander vom Heizstrom durchflossen. Dies bedeutet eine direkte oder halb indirekte Beheizung der Kathodenoberfläche. Zusätzlich hierzu ist innerhalb des den Emissionsvorrat nach innen abschließenden Hohlzylinders 24 eine weitere Heizwicklung angebracht, die in Gestalt einer isolierten Drahtwendel 25 ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich wiederum um eine zylindrisch gestaltete Kathode, bei der der Emissionsvorrat 26 durch einen seine Mitte durchsetzenden Heizkörper 27 zusätzlich beheizt wird. Der Emissionsvorrat wird von einem zylindrischen Mantel 28 bedeckt, der ähnlich wie bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen aus einem Sinterkörper von poröser Struktur besteht. Dieser Körper ist an seinem oberen und unteren Ende an den Stellen 29 und 30 flanschartig verbreitert, um auf diese Weise einen guten Wärmeübergang von zwei spiralig angeordneten Heizwicklungen 31 und 32 zu gewährleisten. Der den Emissionsvorrat 26 aufnehmende Behälter ist mit 3ß bezeichnet und kann durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmethoden dicht mit dem Sinterkörper 28 verbunden sein. Durch die beiden Heizspiralen 31 und 32 in Verbindung mit den günstige Wärmeleitungsbedingungen schaffenden Flanschen läßt sich eine starke Beheizung der Kathodenoberfläche bewirken. Mit Hilfe des Heizers 27, dessen Heizwirkung nur verhältnismäßig schwach zu sein braucht, läßt sich die notwendige Reduktions- bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit für die Emissionssubstanz einregeln.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der aus einem Emissionsvorrat bei Betriebstemperatur der Kathode Emissionssubstanzen durch feine Öffnungen eines den Emissionsvorrat bedeckenden Mantels zur Kathodenoberfläche hinwandern, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Heizsystems, die eine individuelle Dosierung der an den Emissionsvorrat und an die Emissionsoberfläche abge- gebenen Wärme erlaubt.
2. 2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizsystem aus zwei oder mehr getrennten Heizern besteht, von denen der eine vorwiegend auf den Emissionsvorrat und der andere auf die Emissionsoberfläche wirksam ist.
3. 31. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizer so ausgebildet sind, daß ihre Heizwirkungen unabhängig voneinander einstellbar sind.
4. 4. Kathode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Heizer zur unmittelbaren Beheizung geeignet ausgebildet ist.
5. 5. Kathode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Heizsystem mit einem gemeinsamen Heizer, wobei im Zuge der Wärmeübertragung Mittel unterschiedlicher Wärmeleitung zum Emissionsvorrat und zur Emissionsoberfläche angeordnet sind und/oder ihre Abstände unterschiedlich bemessen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   563Ϋ 11.53