Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre, insbesondere Senderöhre, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von Elektronenröhren Bezug, wie er durch Patents Abstracts of Japan, Band 2, Nr. 29, 23.2.1978, S. 12106 (E 77) erste Zusammenfassung, JP-A-52 149 958 bekannt ist. Dort sind bei einer Magnetron-Kathode zwischen einem oberen Stromzufuhrteller und einem unteren Stromzufuhrring Kathodendrähte auf einer kreiszylindrischen Fläche spiralförmig mit konstanter Steigung aufgewickelt. Um diese kreiszylindrische Fläche sind parallel und im Abstand zueinander 3 Bänder mit den Kathodendrähten verbunden. Bei einer Erwärmung der Kathodendrähte können am Ort der Bänder tonnenförmige Ausbeulungen vermieden werden, nicht aber im Zwischenbereich.
Bei einem Abstand des nächstliegenden Steuergitters zur Kathode von nur wenigen Millimetern verändert sich infolge der Ausbeulung das Betriebsverhalten der Röhre erheblich.
Um den Einfluss der thermischen Ausdehnung der Kathode auf das Betriebsverhalten zu verringern, wurde eine weitere Kathodenart entwickelt, die als Reusenkathode bekannt ist. Sie zeichnet sich durch parallel zur Röhrenachse verlaufende Kathodendrähte aus, die einerseits an einem starren, unteren Anschlussring befestigt und andererseits mit einem oberen, durch eine Zentralfeder vorgespannten Anschlussring verbunden sind. Die Drähte werden durch die Feder über den Anschlussring unter Spannung gehalten, so dass ihre Längenänderung in Richtung der Röhrenachse aufgefangen und ausgeglichen wird. Die obere Stromzuführung erfolgt über eine flexible Zuleitung in Form eines Metallbalges. Die bewegliche und gefederte Ausführung des oberen Anschlussringes erfordert einen erheblichen Mehraufwand bei der Herstellung der Röhre.
Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, eine Kathode zu schaffen, bei der der Einfluss der thermischen Ausdehnung der Kathodendrähte in einfacher Weise und ohne flexible Verbindung eliminiert wird.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Kathodendrähte die Form eines liegenden, symmetrischen V und sind an genau übereinanderliegenden Punkten mit den Anschlussringen verbunden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen :
Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemässe Kathode ist mechanisch aus einer oberen Stromzuführung 2 und einer unteren Stromzuführung 1 aufgebaut, die als konzentrische Rohre im Inneren der Kathode angeordnet sind. An den oberen Enden der Rohre sind jeweils ein oberer Anschlussteller 4 und ein unterer Anschlussteller 3 angebracht, die an ihrem Aussenrand in Anschlussringe 7 und 8 übergehen. Zwischen dem oberen Anschlussring 8 und dem unteren Anschlussring 7 liegen auf der von den Anschlussringen begrenzten, zylindrischen Mantelfläche Kathodendrähte 5, deren Enden in Verbindungspunkten 9 mit den entsprechenden Anschlussringen mechanisch starr und elektrisch leitend verbunden sind.
Die Kathodendrähte 5, von denen der Uebersichtlichkeit wegen in Fig. 1 nur einige wenige dargestellt sind, bilden Mantellinien auf der Zylinderfläche, die, am unteren Anschlussring 7 beginnend, mit einer konstanten, positiven Steigung bis zur Mittelebene 12 zwischen den Anschlussringen 7 und 8, und von dort mit einer konstanten negativen Steigung bis zum oberen Anschlussring 8 verlaufen. Sie haben demnach bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Form eines symmetrischen, liegenden V. Die Kathodendrähte 5 sind untereinander in der Spitze des V durch einen Haltering 6 starr verbunden, dessen Durchmesser den Durchmessern der Anschlussringe 7 und 8 so angepasst ist, dass die verbundenen Kathodendrähte 5 einen Zylindermantel mit konstantem Durchmesser. bilden.
Der Heizstrom für die Kathodendrähte wird über die Stromzuführungen 1 und 2 und die Anschlussteller 3 und 4 in die Anschlussringe 7 und 8 eingespeist. Es versteht sich daher von selbst, dass diese Teile aus einem elektrisch gut leitenden Material bestehen, das zugleich eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt, um die während des Betriebes auftretenden, thermisch bedingten Kräfte aufzunehmen. Darüber hinaus werden die Anschlussteller 7 und 8, die zumindest in den äusseren Bereichen durch die glühenden Kathodendrähte stark erhitzt werden, vorteilhafterweise aus einem hochschmelzenden Metall, wie z. B. Molybdän, gefertigt.
Besondere Beachtung muss auch den thermisch und mechanisch belasteten Verbindungen zwischen den Kathodendrähten und den Anschlussringen einerseits, sowie den Kathodendrähten und dem Haltering andererseits geschenkt werden. Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden diese Verbindungen durch ein geeignetes Schweissverfahren hergestellt, also bespielsweise punktgeschweisst. Dazu ist erforderlich, dass die Materialien aus denen die zu verbindenden Teile bestehen, unter dem Gesichtspunkt der Schweissbarkeit ausgewählt sind. Da die Kathodendrähte 5 vorzugsweise aus thoriertem Wolfram gefertigt sind, ist es von Vorteil, einen Haltering 6 aus Wolfram vorzusehen.
Das Verhalten der Kathodendrähte einer erfindungsgemässen Kathode beim Aufheizen ist am Beispiel zweier Drähte in Fig. 2 dargestellt. Im kalten Zustand liegen die Kathoderidrähte 5 auf der bereits beschriebenen zylindrischen Mantelfläche 11 zwischen den Anschlussringen 7 und 8. Werden die Kathodendrähte während des Betriebes auf Emissionstemperatur gebracht, vergrössert sich ihre Länge aufgrund der thermischen Ausdehnung. Da die Endpunkte der Drähte auf den starren Anschlussringen in ihrer Lage fixiert sind, wird die Längenänderung durch eine Verschiebung der Drähte im Bereich zwischen den Anschlussringen aufgefangen. Durch die erfindungsgemässe Formgebung der Kathodendrähte wird erreicht, dass diese Verschiebung in einer Vorzugsrichtung verläuft, die bei den V-förmigen Drähten des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels durch die Spitze des V vorgegeben ist, d. h., die Spitze des V verschiebt sich aus Symmetriegründen in der Mittelebene 12.
Der Haltering 6, der eine starre Kopplung zwischen den Kathodendrähten herstellt, gegenüber den Anschlussringen 7 und 8 dagegen frei beweglich ist, bewirkt, dass die Verschiebung auf der zylindrischen Mantelfläche 11 erfolgt. Die Kathodendrähte 5 nehmen dann die gestrichelt eingezeichnete Lage ein, wobei der Haltering gegenüber dem kalten Zustand lediglich eine Verdrehung um die Kathodenachse erfährt.
Um die Stabilität des von den Kathodendrähten 5 gebildeten Zylindermantels zu erhöhen, ist es weiterhin vorteilhaft, über den in der Mittelebene 12 liegenden Haltering 6 hinaus weitere Halteringe vorzusehen, die in gleichmässigen Abständen voneinander zwischen den Anschlussringen 7 und 8 angeordnet und mit den Kathodendrähten 5 verbunden sind.
Insbesondere kann die Stabilität des Kathoden-Zylindermantels weiter verbessert werden, wenn der Zylindermantel wenigstens in der Mittelebene 12 mit einer drehbaren Zentrierung verbunden ist, die beispielsweise an der unteren Stromzuführung 2 befestigt sein kann und mit Sicherheit seitliche Verschiebungen des Zylindermantels in der Mittelebene verhindert, dagegen rotierende Verschiebungen um die Röhrenachse, wie sie bei der Erwärmung der erfindungsgemässen Kathode auftreten, zulässt.
Insgesamt wird bei der erfindungsgemässen Kathode auf einfache Weise erreicht, dass der von den Kathodendrähten gebildete Zylindermantel sowohl seine Länge, als auch seinen konstanten Durchmesser beibehält, unabhängig davon, ob die Kathodendrähte kalt oder auf Emissionstemperatur sind.
Aufgrund der speziellen Formgebung der Kathodendrähte bei der erfindungsgemässen Kathode ist es von Vorteil, in der Elektronenröhre vorkommende Steuer- oder Abschirmgitter in einer an die Kathode angepassten Weise auszuführen. Dies wird am Beispiel eines in Fig. 1 dargestellten Gitters 13 deutlich, das zwischen einem unteren, konzentrisch zur Kathode angeordneten Zuführungsrohr und einem oberen Abschluss 15 parallel laufende Gitterdrähte 14 aufweist, die auf einer zylindrischen Mantelfläche um die Kathode liegen und eine den Kathodendrähten 5 entsprechende Form besitzen. Die Gitter- und Kathodendrähte sind alternierend angebracht, d. h. die Gitterdrähte 14 liegen zwischen den Kathodendrähten 5 und umgekehrt. Der obere Abschluss 15 ist über ein Verbindungselement 16 beispielsweise mit dem oberen Anschlussteller 4 der Kathode starr verbunden, so dass die Lage der Gitter- und Kathodendrähte relativ zueinander fixiert ist. Dadurch entfällt die bei den Röhren nach dem Stand der Technik notwendige Führung für das eine, frei bewegliche Gitterende, die aufgrund des erforderlichen, mechanischen Spiels Abstandsunterschiede zwischen den Elektroden in der Grössenordnung von 10% verursachen kann.
Durch diesen erfindungsgemässen Aufbau des Gitters wird einerseits eine weitgehend gleichmässige Feldverteilung in der Röhre sowie andererseits eine erhöhte Genauigkeit bei den Elektrodenabständen erreicht.
Darüber hinaus ist es von besonderem Vorteil, die Steigungsänderung der Kathodendrähte, wie sie nach Fig. 2 beim Erwärmen auf Betriebstemperatur auftritt, gegenüber den Gitterdrähten dadurch zu kompensieren, dass man für die Kathodendrähte im kalten Zustand eine entsprechend höhere Steigung so wählt, dass diese Steigungsdifferenz durch die thermische Ausdehnung der Kathodendrähte im Betrieb aufgehoben wird.
Dadurch ist gewährleistet, dass die Gitter- und Kathodendrähte während des Betriebes der Röhre parallel verlaufen und Kreuzungen der Drähte sicher vermieden werden.
Eine erfindungsgemässe Elektronenröhre weist gesamthaft eine stabile und mit guter Genauigkeit herstellbare Elektrodenkonfiguration und damit auch ein stabiles Betriebsverhalten auf. Dies wird erreicht durch sehr einfache und wirkungsvolle konstruktive Massnahmen, die sich gegenüber anderen technischen Lösungen durch eine erhöhte Wirtschaftlichkeit in der Herstellung auszeichnen.