DE1564462C3 - Elektronenstrahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlröhren - Google Patents
Elektronenstrahlerzeugungssystem für ElektronenstrahlröhrenInfo
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Description
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Elektronenstrahlerzeugungssystems nach der
Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform,
Fig.3 eine Verbindung zwischen dem isolierenden
Zylinderring und dem Tragzylinder,
Fig. 4 ein Stanzteil, aus dem die Steuerelektrode ι ο
gebildet wird.
In Fig. 1 ist 1 die Kathode, die über drei dünne an
einem Flansch 14 eines Tragzylinders 4 geschweißte Tragstreifen 3 in einer kappenförmigen Steuerelektrode
2 befestigt ist. Der Tragzylinder 4 ist in einem isolierenden Zylinderring 5 eingeschmolzen, dessen
zylindrische Außenfläche durch Festschmelzen oder durch eine sogenannte Preßschweißung mit dem
Metallring 6 verbunden ist, der nach der Einstellung des richtigen Abstandes der Kathode 1 gegenüber der
Steuerelektrode 2 an die Laschen 7 geschweißt ist, die in der zylindrischen Seitenwand 18 der Steuerelektrode 2
ausgespart sind. Die Einstellung dieses Kathode-Steuerelektrodenabstandes erfolgt, wie an sich bekannt,
vorzugsweise durch die Einstellung der Kapazität zwischen der Kathode 1 und einer ersten Anode 21.
Dadurch, daß die Laschen 7 während des Schweißens etwas durchfedern können wird verhindert, daß der
Abstand zwischen der Kathode 1 und der Steuerelektrode 2 beeinflußt wird.
Die Kathode 1 ist zur Erhaltung einer größeren Festigkeit am offenen Ende mit einem Flansch versehen.
Daher können die Tragstreifen 3 der Kathode 1 an diesem Kathodenflansch festgeschweißt werden. Es hat
sich herausgestellt, daß wenn der Winkel a, den diese Tragstreifen 3 mit der Fläche des Flansches 14 des
Tragzylinders 4 einschließen, geeignet gewählt wird, auch in Zusammenhang mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Kathode 1, der Steuerelektrode 2, der Tragstreifen 3 und des Tragzylinders 4, die Verschiebung
der Emissionsfläche in bezug auf die Steuerelektrode 2 nicht nur in einem großen Bereich verschiedener
Temperaturen sehr gering gehalten werden kann, sondern daß auch der Einfluß der mechanischen
Toleranzen bei der Herstellung dieser verschiedenen Teile auf den Kathode-Steuerelektrodenabstand nahezu
auf Null herabgesetzt werden kann. Der günstigste Winkel wird im allgemeinen zwischen 35 und 60° liegen.
Dabei müssen die Tragstreifen 3 derart konstruiert sein, daß sie nur in den Biegepunkten in der Nähe der so
Flansche, an denen sie befestigt sind, bei der Aufwärmung der Kathode 1 und bei starken Temperaturschwankungen
biegen können. Die Tragstreifen 3 werden deswegen zwischen diesen Biegepunkten durch
eingepreßte Rillen und dergleichen verstärkt.
Die Tragstreifen 3 können auch aus dünnen Stäben bestehen, die an den Biegepunkten etwas eingedrückt
sind, um die Steifigkeit dort zu verringern, so daß ein Verbiegen bei der Ausdehnung der unterschiedlichen
Teile an diesen Stellen auftreten kann. «ο
Um die Wärmeableitung von der Kathode 1 über Tragstreifen 3 möglicht klein zu halten, werden diese
aus hartem Werkstoff, wie Nickeleisen oder Nickeleisen-Moiybdänverbindungen,
hergestellt, so daß sie trotz der erforderlichen Stärke dünn ausgebildet sein können. &Γ)
Da der Kathode-Steuerelektrodenabstand bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem dieser Zusammensetzung
nahezu konstant bleibt, kann dieser Abstand sehr klein gemacht werden, ohne daß die Gefahr
besteht, daß die Kathode bei dem schnellen und starken Erhitzen beim Entgasen der Elektroden in der
Elektronenstrahlröhre die Steuerelektrode berührt.
Die von dem Kathodenzylinder 8 ausgewählte Wärme wird durch den Tragzylinder 4, der eine ziemlich
hohe Temperatur erhält, aufgefangen und reflektiert. Dieser Tragzylinder 4 kann aus einer in Glas
einschmelzbaren Legierung mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, die außerdem ein verhältnismäßig
schlechter Wärmeleiter ist, wie z. B. Fernico. Da der Tragzylinder 4 nur zu einem kleinen Teil seiner
Länge den isolierenden Zylinderring 5 berührt, kann die Wärmeleitung zum Isoliermaterial hin gering sein.
Nötigenfalls kann die Wärmeableitung noch durch Aussparungen 25 in der Innenringfläche des Zylinderringes
5 verringert werden, so daß dieser nicht am ganzen Umfang mit dem Tragzylinder 4 verbunden ist,
wie in den Fig.2 und 3 dargestellt ist. Durch die
schlechte Wärmeleitung des Werkstoffes des Tragzylinders 4 nimmt dessen aus dem Zylinderring 5
hinausragendes Ende 15 infolge der Wärmestrahlung von der Kathode 1 her eine hohe Temperatur an,
wodurch die Tragstreifen 3 einen geringen Wärmeverlust verursachen.
Der Tragzylinder 4 wirkt außerdem als Schirm gegen Metalldampf, der sich von der Kathode 1 und dem
Kathodenzylinder 8 her auf den Zylinderring 5 absetzen könnte. Außerdem sorgt der Tragzylinder 4 dafür, daß
der Kathodenzylinder 8 bei der Fertigmontage, das sind alle noch übrigbleibende Montagevorgänge am Elektronenstrahlerzeugungssystem,
nachdem der Ring 6 an der Steuerelektrode 2 befestigt worden ist, nicht berührt wird, weil sonst die Gefahr besteht, daß die Kathodeneinstellung
geändert wird.
Da der isolierende Zylinderring 5 durch eine Schmelzverbindung mit dem Tragzylinder 4 verbunden
ist, wird ein gut reproduzierbarer Wärmekontakt erhalten, so daß nur geringe Temperaturunterschiede
zwischen verschiedenen Kathoden gleichen Typs bei der Herstellung auftreten. Dies ist auch der Fall, wenn
der Zylinderring 5 aus keramischem Material besteht, da in diesem Fall die Verbindung mit dem metallenen
Tragzylinder 4 durch Löten erfolgt. Auch die Wärmeableitung vom isolierenden Zylinderring 5 über eine
Preßschweißung mit dem Metallring 6 ist gut reproduzierbar.
Die Steuerelektrode 2 läßt sich sehr einfach aus einer Metallplatte der in F i g. 4 dargestellten Gestalt
herstellen. Wird diese Platte durch eine zylindrische Lehre gedrückt, so wird eine kappenförmige Elektrode
erhalten, deren zylindrische Seitenwand von den späteren Seitenwänden 18 und den Laschen 7 gebildet
wird.
Durch die Erfindung wird also eine Elektronenquelle für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem erhalten, die
einen sehr kleinen Arbeitsabstand zwischen Kathode 1 und Steuerelektrode 2 zuläßt, die eine sehr stabile
Wirkungsweise zeigt, die unabhängig von Temperaturschwankungen ist, die starr und gut stoßbeständig ist, die
eine sehr geringe Mikrofonieneigung zeigt und die sehr einfach und preiswert herstellbar ist, weil mechanische
Toleranzen nur einen geringen Einfluß auf die Einstellung ausüben.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Elektronenstrahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlröhren mit einer zylinderförmigen, an einer
Stirnfläche emittierenden Kathode, mit einem die Kathode in Abstand umgebenden, beiderseitig
offenen metallischen Tragzylinder, der mit der Kathode über dünne Metallstreifen verbunden ist
die einerseits an der Kathode und andererseits an ι ο einem an einem Tragzylinderende angeformten
Flansch befestigt sind, mit einem isolierenden Zylinderring, der den Tragzylinder umgibt und hält
und aus dem der Tragzylinder zu beiden Seiten hervorragt, und mit einer kappenförmigen Steuerelektrode
mit zentraler öffnung, deren zylindrischer Kappenrand mit dem isolierenden Zylinderring
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallring (6) zwischen dem isolierenden
Zylinderring (5) und dem Rand der Steuerelektrode (2) angeordnet ist, der an mehreren in der
Seitenwand der Steuerelektrode ausgesparten Laschen (7) einerseits und an dem isolierenden Ring (5)
andererseits befestigt ist, daß der isolierende Ring (5) mit seiner inneren Zylinderfläche durch eine
Schmelzverbindung am Tragzylinder (4) befestigt ist und daß der Flansch (14), der die Streifen (3) trägt, an
dem der emittierenden Kathodenfläche benachbarten Ende des Tragzylinders angeformt ist.
2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach An-Spruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Zylinderring (5) aus Glas besteht mit dem
Tragzylinder (4) verschmolzen und mit dem Metallring (6) durch Preßschweißen verbunden ist.
3. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderring (5) aus kristallisiertem Glas besteht.
4. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring
(5) aus schmelzbarem, keramischem Werkstoff besteht.
5. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zylinderfläche des Zylinderringes
(5) metallisiert und mit dem Tragzylinder (4) verlötet ist.
6. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Zylinderfläche des Zylinderringes (5) mit Aussparungen versehen ist, so daß nur
Teile dieser Zylinderfläche mit dem Tragzylinder (4) verbunden sind.
7. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifen (3) zwischen der
Kathode (1) und dem Flansch (14) an letzterem festgeschweißt sind.
8. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (3) an einem am der eo
emittierenden Fläche fernen Ende der Kathode (1) vorgesehenen Flansch befestigt sind.
9. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) der zylindrischen h-s
Seitenwand (18) der kappenförmigen Steuerelektrode (2) an dem Metallring (6) festgeschweißt sind.
Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeu
gungssystem für Elektronenstrahlröhren mit eine zylinderförmigen, an einer Stirnfläche emittierende:
Kathode, mit einem die Kathode in Abstand umgeber, den, beiderseitig offenen, metallischen Tragzylinder, de
mit der Kathode über dünne Metallstreifen verbünde: ist, die einerseits an der Kathode und andererseits ai
einem an einem Tragzylinderende angeformten Flanscl befestigt sind, mit einem Zylinderring, der der
Tragzylinder umgibt und hält und aus dem Tragzylinder zu beiden Seiten hervorragt, und mit einer kappenförmigen
Steuerelektrode mit zentraler öffnung, derer, zylindrischer Kappenrand mit dem isolierenden Zylinderring
verbunden ist.
Ein solches Elektronenstrahlerzeugungssystem ist z. B. aus der DT-AS 10 05 201 bekannt.
Neben dieser sind viele andere Konstruktionen von Elektronenstrahlerzeugungssystemen bekannt, bei denen
eine Kathode über eine Anzahl dünnwandiger Tragelemente in Form schmaler Streifen und einen
Tragzylinder in einem Isolierkörper gehalten ist, der in einer lcappenförmigen Steuerelektrode befestigt ist —
ggf. unter Benutzung eines Tragringes, der zur richtigen Einstellung des Kathode-Steuerelektrodenabstandes in
der Steuerelektrode verschiebbar ist und der bei der Montage später an der Steuerelektrode befestigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten
Art zu schaffen, das für eine geforderte Elektronenemission eine möglichst geringe Heizleistung
erfordert, trotzdem stabil aufgebaut ist und einen sehr kleinen Arbeitsabstand zwischen Kathode und
Steuerelektrode zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Metallring zwischen dem isolierenden Zylinderring
und dem Rand der Steuerelektrode angeordnet ist, der an mehreren in der Seitenwand der Steuerelektrode
ausgesparten Laschen einerseits und an dem isolierenden Ring andererseits befestigt ist, daß der isolierende
Ring mit seiner inneren Zylinderfläche durch eine Schmelzverbindung am Tragzylinder befestigt ist und
daß der Flansch, der die Streifen trägt, an dem der emittierenden Kathodenfläche benachbarten Ende des
Tragzylinders angeformt ist.
Ein so aufgebautes Elektronenstrahlerzeugungssystem ist besonders als Schnellheizkathode geeignet.
Der Zylinerring kann dabei mit Vorteil aus einem vorgepreßten Glaskörper bestehen, der ggf. sowohl mit
dem Tragzylinder als auch mit dem Metallring verschmolzen ist. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung
mit dem Metallring jedoch durch Preßschweißen. Dasselbe kann der Fall sein bei einem isolierenden
Zylindrring aus kristallisiertem Glas oder aus schmelzbarem, keramischem Werkstoff, z. B. bestehend aus
einem Gemisch von 50 Gew.-°/o AI2O3 mit 50 Gew.-% eines Gemisches gleicher Gewichtsteile CaO und B2O3.
Falls das Elektronenstrahlerzeugungssystem jedoch hohen Entgasungstemperaturen gewachen sein muß,
wird der isolierende Zylinderring aus kristallisiertem Glas oder Keramikstoff bestehen müssen. Der Vorteil
der genannten Konstruktion besteht darin, daß nur die zylindrischen Flächen des Keramikisolators, also nicht
ein Teil der oberen und/oder unteren Fläche, zum Verbinden dieser Zylinderflächen mit dem Tragzylinder
bzw. dem Metallring metallisiert zu werden brauchen. Die Endflächen des isolierenden Zylinderringes
können durch einfaches Planschleifen von etwaigem darauf gelangtem Metallniederschlag befreit werden.
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