DE974430C - Geraeuscharme, mittelbar geheizte Schnellheizkathode fuer Elektronenroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geräuscharme, mittelbar geheizte Schnellheizkathode mit einem rohrförmigen Emissionsschichtträger für Elektronenröhren der elektrischen Nachrichtentechnik. Ihr liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, die Emissionsschichtträger in mechanischer Hinsicht zu verbessern.

Diese Emissionsschichtträger bestehen zumeist aus zylindrischen Metallhülsen, die an beiden Enden gehalten werden und einen mit einer Isolierschicht bekleideten Brenner Einschließen. Als Werkstoff für diese Kathodenschichtträger wird praktisch Nickel von größtmöglicher Reinheit verwendet. Dem Nickel wurden auch andere Stoffe beigefügt, die nach verschiedenen Gesichtspunkten ausgewählt waren. Beispielsweise werden der Nickelschmelze zwecks Reduktion und Entschwefelung geringe Mengen von Mangan oder Magnesium zugesetzt. Andere Zusätze, beispielsweise Ba, Ti oder Al, dienen der Erhöhung der Emissionsfähigkeit. Um drahtförmigen Emissionsschichtträgern außerdem eine große Festigkeit und Duktilität zu verleihen, wurde Nickel mit Beimengungen von Silizium versehen, dessen Anwesenheit jedoch nach neueren Erkenntnissen in Unterlagen von Emissionsschichten unerwünscht ist. Als Werkstoff für sehr dünne Glühdrähte wurde eine Legierung aus Nickel, Kobalt, Eisen und Titan angegeben. Es ist auch bekannt, die ferromagnetischen Eigenschaften der Kathodenhülse noch bei der Betriebstemperatur dadurch zu erhalten, daß etwa 40 bis 6o*/o Kobalt dem Nickel zugesetzt wird.

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Um die Anheizzeit der mittelbar geheizten Glühkathode kurzzuhalten, ist es erforderlich, die Wärmeträgheit und damit auch die Masse des Emissionsschichtträgers möglichst klein zu machen. Man' verwendet infolgedessen Kathodenhülsen mit sehr geringer Wandstärke in der Größenordnung von etwa 0,1 mm. Hierbei macht sich nun die geringe Wärmestandfestigkeit des reinen Nickels störend bemerkbar. Wenn man nämlich dünnwandige Kathodenhülsen aus reinem Nickel der Wärmebehandlung unterwirft, die zur Umwandlung· der als Emissionsschicht aufgebrachten Erdalkalikarbonate in die entsprechenden Oxyde notwendig ist (Erwärmung auf iioo bis i2oo° C), so verbiegt oder verzieht sich dabei die Kathode nicht selten in solchem Maße, daß die für die Entladungseigenschaften maßgeblichen elektrischen Größen, wie Durchgriff, Steilheit und Elektrodenkapazität, die zugelassenen Toleranzen überschreiten oder sogar ein Kurzschluß zwischen der Kathode und dem ihr benachbarten Gitter zustande kommt. Es kommt auch vor, daß eine mit einer solchen Kathode ausgestattete Röhre zwar unmittelbar nach der Herstellung zufriedenstellend arbeitet, aber im Dauer-

:25 betrieb sich die vorhin erwähnten Fehler einstellen. Es ist bekannt, die Warmfestigkeit von Stahlsorten durch Zusatz von Metallen, wie Mo, Si, Mn oder Be, günstig zu beeinflussen. Würde man dieselben Zusatzmetalle dem für Kathodenhülsen verwendeten Nickel einverleiben, so würde man die Emissionseigenschaften merklich verschlechtern. Es wird nämlich bei der Umwandlung der auf den Emissionsschichtträger aufgetragenen Erdalkalikarbonate in die entsprechenden Oxyde so viel Kohlensäure frei, daß der Emissionsschichtträger oxydiert wird und die vorerwähnten Zusätze in die entsprechenden Oxyde verwandelt werden. Diese bilden in dem Erdalkaliüberzug Verbindungen nach Art der Silikate, Molybdate und Manganite oder

.40 im Falle des Berylliums schlecht leitende Oxydzwischenschichten, welche das Emissionsvermögen stark vermindern und die Kathode unbrauchbar machen. Man ist daher praktisch dabei geblieben, die Emissionsschichtträger mittelbar geheizter Kathoden aus möglichst reinem Nickel herzustellen und die erforderliche mechanische Festigkeit durch eine entsprechend große Wandstärke sicherzustellen. In vielen Fällen muß die Kathodenhülse an beiden Enden sehr fest in Isolierbrücken gelagert werden, damit während des Betriebes der Röhre keine Kratzgeräusche auftreten. Solche Befestigungen sind an sich bekannt. In diesem Falle ist die Längsausdehnungsmöglichkeit der Kathode bei der Erwärmung gehemmt und die Gefahr des Verziehens besonders groß. Man muß daher verhältnis- . mäßig große Wandstärken vorsehen, um eine Formänderung der Kathodenhülse zu verhindern, und diese haben wiederum eine unliebsame Erhöhung der Wärmeträgheit und Verlängerung der Anheizzeit zur Folge. Die Erfindung schafft einen Ausweg aus den geschilderten Schwierigkeiten, der frei von den bisherigen nachteiligen Nebenerscheinungen ist.

Bei einer geräuscharmen, mittelbar geheizten Schnellheizkathode mit einem rohrförmigen Emis- s₅ sionsschichtträger für Elektronenröhren der elektrischen Nachrichtentechnik ist nach der Erfindung der Emissionsschichtträger an beiden Enden starr festgehalten und an einer Längsausdehnung gehindert, ferner besteht er aus einer an sich bekannten y₀ Legierung von Nickel mit etwa 40 bis 60% Kobalt, weist eine Wandstärke von weniger als 0,1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,05 mm, auf und umschließt einen Brenner, der bifilar als Kehrwendel, Kehrdoppelwendel oder Faltbrenner ausgebildet ist.

Die angegebene Legierung besitzt eine so große Dauerstandfestigkeit, daß auch eine Kathodenhülse mit einer Wandstärke von nur 0,05 mm sich trotz beiderseitiger starrer Einspannung nicht verzieht. Die Nickel-Kobalt-Legierung ist zwar ferromagnetisch und behält diese Eigenschaft, wenn auch in einem mit steigender Temperatur abnehmenden Maße, noch bei höheren Temperaturen, jedoch reicht die Abschirmwirkung bei den hier vorliegenden geringen Wandstärken zur Unterdrückung von Brummerscheinungen nicht mehr aus. Da es aber erwünscht ist, daß die Röhre brummfrei arbeitet, d. h. das Magnetfeld des mit Netzstrom geheizten Brenners der Kathode nicht in den Entladungs raum eintritt, wird der Heizdraht in bekannter Weise g₀ bifilar, d. h. als Faltbrenner, Kehrwendel oder Kehrdoppel wen del ausgebildet.

Durch die Kombination der angegebenen Merkmale erhält man eine brummfreie Schnellheizkathode mit großer mechanischer Stabilität, wie sie für hochwertige Elektronenröhren mit gleichbleibenden elektrischen Betriebswerten benötigt wird. Sämtliche Merkmale sind erforderlich, um das angestrebte technische Ergebnis zu erzielen.

Eine weitere Festigkeitserhöhung läßt sich dadurch herbeiführen, daß der Legierung insgesamt etwa ι bis 5 % Karbide von Elementen der 4. und 6. Gruppe und/oder Nitride von Elementen der 4. und 5. Gruppe des Periodischen Systems zugesetzt werden.. Diese Zusatzstoffe, unter denen sich insbesondere TiC, TiC + TaC, ZrN, ZrN + VN und TiC + NbN bewährt haben, zeichnen sich dadurch aus, daß sie die Emission nicht nachteilig beeinflussen. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, der Legierung auch noch eine geringe Menge von nicht mehr als etwa 0,5 °/o Chrom hinzuzufügen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Mit 1 ist eine zylindrische Kathodenhülse bezeichnet, deren Mantelfläche iu an sich bekannter Weise mit einer Schicht 2 aus einem emissionsfähigen Stoff, z. B. Barium-Strontium-Oxyd, bedeckt ist. Die Kathodenhülse umschließt einen als Kehrwendel ausgebildeten Brenner 3, der mit einer hitzebeständigen Isoliermasse überzogen ist. Die Kathodenhülse steckt an beiden Enden fest in den Isolierbrükken 4, 5 aus Glimmer oder Keramik, die bis an die als Anschläge dienenden Wulste 6, 7 herangeschoben sind. Eine starre Lagerung der Kathodenhülse ist bei Elektronenröhren erforderlich, die in der

Nachrichtentechnik Verwendung finden und frei von Kratzgeräuschen und Klingneigung sein müssen. Die feste Halterung der Kathodenhülse verhindert eine Längsbewegung derselben, wenn sie sich bei der Erwärmung auszudehnen versucht. Infolgedessen unterliegt eine solche Kathodenhülse ähnlichen mechanischen Beanspruchungen wie ein an beiden Enden eingespannter und in der Längsrichtung auf Druck beanspruchter Stab. Die starre Lagerung ίο der Kathodenhülse kann auch anders aussehen, als in der Zeichnung dargestellt ist. Man kann in an sich bekannter Weise das eine Ende der Kathodenhülse stiftartig gestalten und in ein passendes Loch in der Isolierbrücke stecken.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Geräuscharme, mittelbar geheizte Schnellheizkathode mit einem rohrförmigen Emissionsschichtträger für Elektronenröhren der elektrischen Nachrichtentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß er an beiden Enden starr festgehalten und an einer Längsausdehnung gehindert ist, aus einer an sich bekannten Legierung von Nickel mit etwa 40 bis 60% Kobalt besteht, eine Wandstärke von weniger als 0,1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,05 mm, aufweist und einen Brenner umschlicht, der bifilar als Kehrwendel, Kehrdoppelwendel oder Faltbrenner ausgebildet ist.
2. 2. Emissionsschichtträger für eine Kathode nach Anspruch 1, dadurch "gekennzeichnet, daß die Legierung eine geringe Menge von insgesamt etwa ι bis 5% von Karbiden von Elementen der 4. und 6. Gruppe und/oder von Nitriden von Elementen der 4. und 5. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere TiC. TiC+TaC, ZrN, ZrN+VN und TiC+NbN, und gegebenenfalls außerdem nicht mehr als etwa 0,5% Chrom enthält.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 539 889, 541 712, 693697, 726094, 745329, 755025, 824522;

   österreichische Patentschrift Nr. 160 711; britische Patentschriften Nr. 563623, 534198; USA.-Patentschriften Nr. 2244356, 2 566 115.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 908 284, 927 584.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 659/202 2.56 (009 664/8 12.60)