DE1949821U

DE1949821U - Mittelbar geheizte kathode fuer elektrische entladungsgefaesse.

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Publication number: DE1949821U
Application number: DES53160U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-06-30
Filing date: 1965-06-30
Publication date: 1966-11-17

Description

RA. M 7 904*25.8.66

Siemens & Halske - München 2, 3 9- 6, 65 Aktiengesellschaft Witteisbacherplatz

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Mittelbar geheizte Kathode für elektrische Entladungs-

gefäße ... ' .

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Die betrifft eine mittelbar geheizte Kathode Hiit mindestens einer thermo'elektrischen Übergangsstelle für elektrische Entladungsgefäße. Sie hat besondere Bedeutung für Röhren höherer Leistung.

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In geschlossenen Elektronenröhren ist es meist unmöglich, die Kathodentemperatur zu bestimmen, v/eil entsprechende Fenster für eine pyrometrische Messung fehlen und zwar, .weil in der überwiegenden Zahl der Fälle diese gar nicht angebracht werden können. Andere Möglichkeiten zur temperaturmessung, insbesondere ohne Unterbrechung des Emissionsvorganges, sind ebenfalls nicht gegeben. Andererseits ist.es aber oftmals erforderlich, die Kathodentemperatur zu bestimmen,. insbesondere um sie zu korrigieren. Dies kann z.B. der Fall sein, bei veränderter Kühlung der betreffenden Röhre .oder aber auch bei Änderung des Arbeitspunktes nämlich z.B. durch erhöhte Abkühlung der Emissionsfläche infolge einer erhöhten- Elektronenemission.

Es ist bereits eine Glühkathode mit einer- Elektronen emittierenden Schicht und einem G-leichstromheizer für eine halbindirekte Heizung bekannt, bei der das gleichstromgeheizte Heizelement eine oder mehrere thermoelektrische Übergangsstellen aufweist, die als sogenannte "heiße Stellen" zum Kathodenkörper unter guten Wärmeübergangsbedingungen stehen und die "dazu dienen sollen, durch den auftretenden Peltier-Effekt die Wärmeökonomie zu erhöhen. Da der über den Peltier-Effekt -wirksame Wärmeanteil bei einer bereits niedrigen Heizspannung

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von 2 Volt unter ein Prozent liegt, hat. die "bekannte Maßnahme wegen der erforderlichen sehr niedrigen Heizspannung keine praktische Bedeutung.

Die der zugrunde liegende Aufgabe "besteht deshalb darin, durch besondere konstruktive Ausbildung, z.B. durch geringfügige Abänderung oder Ergänzung einer mittelbar geheizten Kathode, insbesondere einer MK-Kathode, die momentane tatsächliche Katho-· dentemperatur während des Emissionsvorganges derart erfaßbar zu machen, daß ihre Meßgröße für eine Messung vor allem aber für die Steuerung einer Temperaturregelung dienen kann.,

Erreicht wird dies bei.einer im ersten Absatz beschrie-

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benen mittelbar geheizten Kathode nach der dadurch, daß der Kathodenkörper aus einem üblichen Metall, wie Molybdän, lickel oder dergleichen, als der eine Metalleiter an einer Kathodenhalterung aus einem derart anderen Metall, wie Platin, Tantal, ... oder dergleichen, als dem zweiten Metalleiter befestigt, insbesondere geschweißt ist, so daß eine thermoelektrische Übergangsstelle besteht und daß die die beiden Metalleiter bildenden Teile getrennt aus dem Entladungsgefäß herausgeführt sind und ihre Zuleitungen

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"bis zu einer kalten Stelle, insbesondere bis zur Durchführungs-stelle, aus dem jeweils gleichen Metall bestehen.

Bine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erreicht man im falle einer Scheibenkathode, wenn man •den Strahlungsschutzmantel aus einem Tantalfolienzylinder herstellt und als den einen Me.talleiter benutzt, weil dieser nämlich bis unmittelbar an die durch die Emissionsträgerscheibe gebildete Emissionsfläche heranragt. Die Verwendung von Molybdän und Tantal als Metall für die beiden Hohlleiter hat nämlich für eine thermoelektrische Übergangsstelle den wesentlichen Vorteil, daß im Bereich niederer Temperaturen der Charakteristik-Verlauf sehr flach ist, so daß z.B. bei einer Umgebungstemperatur in'einem Bereich von 15 bis 30° C die Abweichung, pro Grad Celsius höchstens ein Drittel Prozent beträgt. Selbstverständlich sind aber auch andere Metalleiter-Kombinationen mit Molybdän oder Nickel als den gebräuchlichsten Metallen für Kathodenträger möglich.

Nähere Einzelheiten der sollen anhand der in der Zeichnung rein schematisch dargestellten MK-Kathode als Ausführungsbeispiel einer Vorratskathode erläu-

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tert werden. Teile·, die nicht unbedingt zum Verständnis der ' "beitragen, sind darin fortgelassen "bzw. unbezeichnet geblieben.

Bei der Kathode, wie sie z.B. für ein Strahlerzeugungssystem einer laufzeitröhre Verwendung findet,, ist mit der Kathodenkörper bezeichnet, der - nicht besonders, dargestellt - im wesentlichen aus dem Vorratsbehälter und dem Raum für den betreffenden Heizer, sei es für einffi freitragenden oder einen eingekitteten Heizer, besteht. An seinem oberen Band, unmittelbar unterhalb der porösen Emissionsstoffträgerscheibe 2 ist ein mit dem Kathodenkörper fest verbundener z.B. aufgesinterter Molybdänring 3 vorgesehen, an dem der Strahlungsschutzmantel 4 aus z.B. einem Tantalfolienzylinder derart angeschweißt ist, daß diese. Befestigungsstelle eine thermoelektrische Übergangsstelle 5 bildet. Durch die iinmittelbare Nähe dieser Übergangsstelle in Bezug auf die Emissionsfläche, entspricht die dort herrschen-' de Temperatur recht genau der tatsächlichen Emissionstemperatur. Die jeweilige Zuleitung etwa bis zur Durchführung, zumindest bis zu einer genügend kalten Stelle, besteht für den Tantalfolienzylinder aus - einem Tantaldraht 6 bzw. für den Kathodenkörper aus einem Molybdändraht 7. Beide Metalleiter bzw. Zuleitungsdrähte 6

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und 7 sind abweichend von- sonstigen entsprechenden Systemen getrennt aus dem Entladungsgefäß herausgeführt. An den beiden Durchführungen kann die an.der thermoelektrischen Übergangsstelle-5 erzeugte Thermospannung abgenommen und zur Bestimmung der^; Emissionstemperatur gemessen bzw. zur Steuerung einer auf den Heizstrom wirkenden Temperaturregelung benutzt werden. \

Palis über eine der Zuleitungen außerdem gleichzeitig der jeweilige Emissionsstrom fließt, muß der an dem betreffenden Metalleiter, z.B. an dem lolienzylinder, auf tretende Spannungsabfall, der mit der Thermospannung in Serie liegt, kompensiert werden.

Bei einer MK-Kathode mit stirnseitiger Emissionsfläche von 3 mm !Durchmesser, wurde bei einer Betriebstemperatur von 1085° C- die unmittelbar durch den Emissionsvorgang hervorgerufene Abkühlung der Emissionsfläche zu 0,28 ί 0,03° C / mA ermittelt. Entsprechend würde sich bei.einer Emission von 100 mA - entsprechend einer spezifischen Emission von 1,4 A/pro cm - bereits eine unter Umständen ins Gewicht fallende Abkühlung von etwa 28° C ergeben.

Im Rahmen der ist ein Verfahren zum thermoelektrischen Steuern der Temperatur einer mittelbar

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geheizten Kathode besonders vorteilhaft, bei dem die an den getrennt herausgeführten beiden Metalleitern abgenommene elektrische Spannung einem Temperaturregler zugeführt wird, der nach einer Kompensationsmethode arbeitet und bei der.die Abweichung vom Temperatursollwert als Steuerspannung (impuls) dient. Dabei kann je nach Erfordernis bzw, nach vertretbarem: Aufwand die Abnahme der Thermosteuerspannung mit oder ohne.kurzzeitiger Unterbrechung des Emissionsvorganges erfolgen. Mit dem beschriebenen Verfahren ist "es ohne weiteres möglich, selbst bei wechselndem Betrieb der Kathode ■■ die Emissionstemperatur durch einen entsprechend beschaffenen Temperaturregler etwa.auf ein halbes Grad Celsius genau zu regeln.

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6 nsprüche

1 Figur

Claims

EA. W 7 90W5.8.66,

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ansprüche

1. Mittelbar geheizte.Kathode mit mindestens einer thermoelektrischen Übergangsstelle für elektrische Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenkörper aus einem üblichen Metall wie Molybdän, Hickel oder dergleichen, als der eine Metalleiter an einer Kathodenhalterung aus einem derart anderen Metall, wie Platin, Tantal, oder dergleichen als dem zweiten Metalleiter befestigt, insbesondere geschweißt ist, so daß eine thermoelektrische Übergangsstelle besteht und daß die die beiden Metalleiter bildenden Teile getrennt aus dem Entladungsgefäß herausgeführt sind und ihre Zuleitungen bis zu einer kalten Stelle, ,insbesondere bis zur Durehführungsstelle, aus dem jeweils gleichen Metall bestehen.

-2. Mittelbar geheizte Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Scheibenkathode der Strahlungsschutzmantel aus einem Tantalfolienzylinder besteht und den einen Metalleiter der thermoelektrischen Übergangsstelle bildet.

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5. Mittelbar geheizte Kathode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Pail einer MK- Kathode,insbesondere für Röhren höherer Leistung, der von einer porösen Smissionsstoffträgerseheibe überdeckte aus Molybdän bestehende Vorratsbehälter als einer der Metalleiter der thermoelektrischen Übergangsstelle dient.

4. Mittelbar geheizte Kathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Metalleiter bildenden Teile über zwei Anschlußklemmen (Durchführungsstifte) mit einer .thermoelektrischen Temperaturmeßeinrichtung verbunden sind. ' - ■

5. Mittelbar geheizte Kathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Metalleiter bildenden Teile über zwei Anschlußklemmen (Durchführungsstifte) mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden sind.

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Siemens Aktiengesellschaft

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München 2, Witteisbacherplatz 2

S 53 160/21g

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Heuer Schutzanspruch 6

Mittelbar geheizte Kathode nach den Sehutzansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß für die thermoelektrische Steuerung der temperaturregelung die an den getrennt herausgeführten Metalleitern einer von Seilen der Kathode gebildeten thermoelektrischen Übergangsstelle die im Betrieb sich ausbildende elektrische Spannung an einem den Heizstrom steuernden temperaturregler, der insbesondere nach Art einer Kompensationsschaltung arbeitet, liegt.

Hinweis: Diese Unterloge-(Bmrrhrrthnno und Sohutzanspr.) Ist die zuletzt eingereichte; sfe weicht von der Wort fassung d-s- '.!!i-ptfini??!·:'-· si \-?i->i;hiy><i Untsriogn ob. Oh rscMiiin» Bsdsütung tfer Abweichung ist nicht ^cäprüft. Die !,WiVi,ii -ί:,-^Λ.:'-·?.Γ! ycc'-'.w '«_;5χ!«η swü in c-n A-';«ohr·-«. Sis kc -nen jads^·* ohne Nociiweis eines rüciii-iiciTsn iäifsrcsses ßfiniinuXina eingesofien werden. Auf Antrag v«rcien hies-von auch Fotokcpian oder FiIm-■egative zu den üblichen Preisen geliefert. Deutsches Patentamt, Gebrauchsmusterstelle.