EP0010128A1 - Direkt geheizte Kathode für eine Elektronenröhre mit koaxialem Elektrodenaufbau und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Kathode - Google Patents

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EP0010128A1
EP0010128A1 EP19790102866 EP79102866A EP0010128A1 EP 0010128 A1 EP0010128 A1 EP 0010128A1 EP 19790102866 EP19790102866 EP 19790102866 EP 79102866 A EP79102866 A EP 79102866A EP 0010128 A1 EP0010128 A1 EP 0010128A1
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    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
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    • H01J19/02—Electron-emitting electrodes; Cathodes
    • H01J19/04—Thermionic cathodes
    • H01J19/08—Cathodes heated directly by an electric current

Definitions

  • the invention relates to a directly heated cathode for electron tubes, in particular transmitter tubes, with a coaxial structure of the electrodes and their bushings, which has a hollow cylinder which is fastened at one end to an annular cathode feed and at the other end to a cathode cap which is coaxially in the hollow cylinder extending power supply is supported.
  • Such a directly heated cathode is known for example from DE-AS 24 15 384. From this DE-AS it is also known that for the production of cathodes which are heated directly and which have a metal film as an emission layer, for example tungsten carbide with a thorium film, tungsten wire is used as the carrier. By arranging the wires accordingly, at Transmitter tubes in mesh or needle shape, the required surface and mechanical strength is achieved. The structure of the cathodes inevitably results in an inhomogeneous cathode surface, which has an effect on the electrode system. There are also difficulties in manufacturing cathodes with narrow wire gaps.
  • the object of the invention is therefore to create a directly heated cathode, the carrier of which is not made of wire, so that inhomogeneities on the cathode surface are avoided.
  • a directly heated cathode for electron tubes, in particular transmitter tubes, of the type mentioned at the outset according to the invention that the hollow cylinder consists of pyrolytic graphite and is coated with a thin metal layer as an emission layer.
  • the thin metal layer preferably consists of tungsten carbide and thorium or a thorium oxide.
  • the thin metal layer (cathode layer), preferably made of tungsten carbide and thorium or thorium oxide, can advantageously be applied to the hollow cylinder of the cathode consisting of pyrolytic graphite by the following methods.
  • Either thorium-tungsten powder is deposited cataphoretically as a thin metal layer onto the hollow cylinder and then sintered on, or a thin metal layer consisting of thorium and tungsten is vapor-deposited onto the hollow cylinder with the aid of an electron beam.
  • Another expedient method consists in that thorium-tungsten is deposited as a thin metal layer from the gas phase on the hollow cylinder (carrier body) consisting of pyrolytic graphite.
  • the directly heated cathodes according to the invention have the following advantages, in particular over mesh cathodes.
  • the stability of the cathodes is determined by the pyrolytic graphite and is much greater in comparison to tungsten at the operating temperatures.
  • flat cathodes or structured cathodes can be produced. Bulging of the cathode cylinder due to a length expansion when the electron tube is switched on no longer occurs.
  • the figure shows a longitudinal section as an exemplary embodiment of a transmitter triode with coaxially arranged cylindrical electrodes and bushings. These include - the central, directly heated cathode, which is connected to the feed-through plate or inner cathode connecting ring 5 and the support tube 6 (outer cathode connection).
  • the hollow cylinder 1 of the cathode is initially surrounded by the grid electrode 3 and then by the anode 4 with the associated support tubes 7, 11.
  • the actual discharge vessel is formed, in addition to the anode 4 designed as an external anode, essentially by the feed-through foot, which is used in conventional metal-ceramic technology alternately composed of metal support tubes or discs and ceramic rings.
  • the respective cathode fastenings are provided with the reference number 2.
  • a flexible power supply line 8 is attached to the cathode cap 9 and leads from the inner cathode connection 5 to the hollow cylinder 1.
  • the hollow cylinder 1 of the cathode consists of pyrolytic graphite and is coated with a thin metal layer 10, preferably of tungsten carbide and thorium, as the emission layer.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine direkt geheizte Kathode für Elektronenröhren, insbesondere Senderöhren, mit koaxialem Aufbau der Elektroden und deren Durchführungen, die einen Hohlzylinder (1) aufweist, der an einem Ende an einer ringförmigen Kathodenzuführung (12) und am anderen Ende an einer Kathodenkappe (9) befestigt ist, die an einer koaxial in dem Hohlzylinder (1) verlaufenden Stromzuführung (5) gehaltert ist. Bei dieser Kathode soll der Träger nicht aus Draht bestehen, so daß Inhomogenitäten auf der Kathodenoberfläche vermieden sind. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß der Hohlzylinder (1) aus pyrolytischem Graphit besteht und mit einer dünnen Metallschicht (10), vorzugsweise aus Wolframkarbid und Thorium bzw. einem Thoriumoxid, überzogen ist. Eine erfindungsgemäße Kathode wird insbesondere bei Senderöhren verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine direkt geheizte Kathode für Elektronenröhren, insbesondere Senderöhren, mit koaxialem Aufbau der Elektroden und deren Durchführungen, die einen Hohlzylinder aufweist, der an einem Ende an einer ringförmigen Kathodenzuführung und am anderen Ende an einer Kathodenkappe befestigt ist, die an einer koaxial in dem Hohlzylinder verlaufenden Stromzuführung gehaltert ist.
  • Eine derartige direkt geheizte Kathode ist beispielsweise aus der DE-AS 24 15 384 bekannt. Aus dieser DE-AS geht weiterhin als bekannt hervor, daß man für die Herstellung von Kathoden, die direkt geheizt werden und einen Metallfilm als Emissionsschicht aufweisen, z.B. Wolframkarbid mit Thoriumfilm, als Träger Wolfram-Draht benutzt. Durch entsprechende Anordnung der Drähte, bei Senderöhren in Maschen- oder Nadelform, wird die benötigte Oberfläche und mechanische Festigkeit erreicht. Durch den Aufbau der Kathoden ergibt sich zwangsläufig eine inhomogene Kathodenoberfläche, welche Auswirkungen auf das Elektrodensystem hat. Es ergeben sich auch Schwierigkeiten bei der Herstellung von Kathoden mit engen Drahtabständen. Bei Senderöhren mit engen Gitter-Kathodenabständen und Maschenkathoden wirken sich die unterschiedlichen Abstände (Außendraht und Innendraht der Maschenkathode) nachteilig auf die elektrischen Daten der Elektronenröhre aus.
    Kathoden mit einer homogenen Oberfläche sind bisher nur als Oxid-Matrix- oder Vorratskathoden bekannt. Bestimmte Betriebsverhältnisse von Elektronenröhren, insbesondere Senderöhren größerer Leistung, verbieten die Verwendung von derartigen Kathoden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine direkt geheizte Kathode zu schaffen, deren Träger nicht aus Draht besteht, so daß Inhomogenitäten auf der Kathodenoberfläche vermieden sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer direkt geheizten Kathode für Elektronenröhren, insbesondere Senderöhren, der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Hohlzylinder aus pyrolytischem Graphit besteht und mit einer dünnen Metallschicht als Emissionsschicht überzogen ist. Die dünne Metallschicht besteht dabei vorzugsweise aus Wolframkarbid und Thorium bzw. einem Thoriumoxid.
  • Es ist an sich bekannt, Gitterelektroden für Elektronenröhren aus pyrolytischem Graphit herzustellen (man vgl. z.B. die DE-AS 1 194 988 bzw. die DE-AS 1 639 168). So können Zylinder, Platten, Ringe oder Scheiben aus pyrolytischem Graphit hergestellt werden. Dieses Graphit hat den Vorteil, daß es hohe Temperaturen verträgt und als Werkstoff für Vakuumteile gut geeignet ist.
  • Die dünne Metallschicht (Kathodenschicht) vorzugsweise aus Wolframkarbid und Thorium bzw. Thoriumoxid läßt sich auf den aus pyrolytischem Graphit bestehenden Hohlhylinder der Kathode vorteilhaft durch folgende Verfahren aufbringen. Entweder wird als dünne Metallschicht Thorium-Wolfram-Pulver auf den Hohlzylinder kataphoretisch abgeschieden und anschließend aufgesintert oder es wird eine dünne, aus Thorium und Wolfram bestehende Metallschicht mit Hilfe eines Elektronenstrahls auf den Hohlzylinder aufgedampft. Ein weiteres zweckmäßiges Verfahren besteht darin, daß als dünne Metallschicht Thorium-Wolfram aus der Gasphase auf dem aus pyrolytischem Graphit bestehenden Hohlzylinder (Trägerkörper) abgeschieden wird.
  • Die erfindungsgemäßen direkt geheizten Kathoden haben insbesondere gegenüber Maschenkathoden folgende Vorteile. Die Standfestigkeit der Kathoden ist durch das pyrolytische Graphit bestimmt und im Vergleich zu Wolfram bei den Betriebstemperaturen sehr viel größer. Es können Flächenkathoden oder Strukturkathoden, je nach den Erfordernissen, hergestellt werden. Ein Ausbeulen des Kathodenzylinders durch eine Längenausdehnung beim Einschalten der Elektronenröhre tritt nicht mehr auf.
  • An Hand der Figur der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen erläuter werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind darin unbezeichnet oder weggelassen.
  • Die Figur zeigt im Längsschnitt als Ausführungsbeispiel eine Sendetriode mit koaxial angeordneten zylindrischen Elektroden und Durchführungen. Dazu gehören im - einzelnen die zentrale direkt geheizte Kathode, die mit dem Durchführungsteller bzw. inneren Kathodenanschlußring 5 und dem Trägerrohr 6 (äußerer Kathodenanschluß) in Verbindung steht. Umschlossen ist der Hohlzylinder 1 der Kathode zunächst von der Gitterelektrode 3 und dann von der Anode 4 mit den zugehörigen Trägerrohren 7, 11. Das eigentliche Entladungsgefäß wird außer der als Außenanode ausgebildeten Anode 4 im wesentlichen vom Durchführungsfuß gebildet, der sich in üblicher MetallKeramik-Technik abwechselnd aus Metallträgerrohren bzw. -scheiben und Keramikringen zusammensetzt.
  • Die auf dem Röhrenfuß befestigten Kathodenanschlüsse 5, 6 enden in jeweils einer Kathodenkappe 9 bzw. 12, an welche der eigentliche Hohlzylinder 1 der Kathode befestigt ist. Die jeweiligen Kathodenbefestigungen sind mit dem Bezugszeichen 2 versehen. An der Kathodenkappe 9 ist eine flexible Stromzuführung 8 befestigt, die von dem inneren Kathodenanschluß 5 zum Hohlzylinder 1 führt. Der Hohlzylinder 1 der Kathode besteht aus pyrolytischem Graphit und ist mit einer dünnen Metallschicht 10, vorzugsweise aus Wolframkarbid und Thorium, als Emissionsschicht überzogen.

Claims (5)

1. Direkt geheizte Kathode für Elektronenröhren, insbesondere Senderöhren, mit koaxialem Aufbau der Elektroden und deren Durchführungen, die einen Hohlzylinder aufweist, der an einem Ende an einer ringförmigen Kathodenzuführung und am anderen Ende an einer Kathodenkappe befestigt ist, die an einer koaxial in dem Hohlzylinder verlaufenden Stromzuführung gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlzylinder (1) aus pyrolytischem Graphit besteht und mit einer dünnen Metallschicht (10) als Emissionsschicht überzogen ist.
2. Direkt geheizte Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Metallschicht (10) aus Wolframkarbid und Thorium besteht.
3. Verfahren zum Herstellen einer direkt geheizten Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als dünne Metallschicht (10) Thorium-Wolfram-Pulver auf den Hohlzylinder (1) kataphoretisch abgeschieden und anschließend aufgesintert wird.
4. Verfahren zum Herstellen einer direkt geheizten Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine dünne, aus Thorium und Wolfram bestehende Metallschicht (10) mit Hilfe eines Elektronenstrahls auf den Hohlzylinder (1) aufgedampft wird.
5. Verfahren zum Herstellen einer direkt geheizten Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als dünne Metallschicht (10) Thorium-Wolfram aus der Gasphase auf den Hohlzylinder (1) abgeschieden wird.
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