183561. lajstromszámú szabadalom • Gyors felfűtésű indirekt katód
1 183 561 2 csa 13 furata, amely az izzó 1 katódcső és az 5 kerámiatárcsa között biztosítja a szükséges távolságot. A 3. ábra oldalnézetben mutatja be az 1 katódcsövet, és a már előbb ismertetett elemeket, a katódcső eredeti 9 fényes nikkel felületét, a 10 feketített felületet. Mint később látni fogjuk, e két felület arányának alkalmas megválasztásával érhető el a 3 emittáló réteg megkívánt hőmérséklete. A 4. ábra a 3. ábra szerinti katódcsövet mutatja metszetben, benne látható a 11 fűtőtest. Az 5. ábra az 5 kerámiatárcsát mutatja metszetben. Ebbe a kerámiatárcsába be vannak építve a 6 kivezető elektródák. Az ábrán látható még a távtartó kerámia 12 dudorok és a 13 furat. A 6. és 7. ábrákon oldal- és alulnézetben látható találmányunk egyik lényeges eleme, a kettős M-alakú 4 katódrögzítő szalagok rögzítési módja. Fentiek előrebocsátása után könnyen érthetővé válnak a találmány szerinti gyorsfelfűtési katódra vonatkozó alábbi fejtegetések. A megadott feltételek 1,5 W teljesítmény és 5 s felfűtési idő, 7,5 Ws hőenergiát jelentenek, ez áll rendelkezésre a katód felfűtéséhez. Illetve ennél valamivel kevesebb, mivel a 11 fűtőtest volframanyagának nagy hideg/meleg ellenállás viszonya miatt a 11 fűtőtest felmelegedéséig — ha a fűtőkörben soros ellenállás is van — a 11 fűtőtesten a névlegesnél kisebb feszültség esik. Ennek a hőenergiának a katód hőfokát 5 s alatt szobahőfokról a működéshez szükséges kb. 700 °C-ra kell emelni és pótolni kell a felfűtés során a vezetési és sugárzási veszteségeket. A vezetési veszteségek egyenesen arányosak a hőfokkal, hatásuk az egész felfűtés során érvényesül. A sugárzási veszteség viszont a hőfok negyedik hatványával arányos, csak a felfűtési idő második felében válik jelentőssé. Ezért a gyors felfűtés érdekében a konstrukciót úgy választottuk meg, hogy a betáplált teljesítmény nagy része — több mint 2/3-a — sugárzás alakjában távozzon. Ezen elméleti megfontolások és számítások alapján konstruált katód össz hőenergiája 700 °C-on (ezen a hőfokon a katód már biztosan működik) 5,5 Ws-nak adódik. Ez magába foglalja a katódcső 700 °C-on mért hőenergiáját, a fűtőszál és szigetelő massza 1200 °C-on mért hőenergiáját. A fennmaradó 7,5—5,5=2 Ws fedezi a veszteségeket és a katód 5 s alatt működésképessé válik. Katódcső. A fenti hőenergiához tartozó katód (3. ábra) tömege és térfogata úgy van megválasztva, hogy még éppen magába tudja foglalni az 1,5 W teljesítményű bifilárisan tekercselt volframspirált — ez biztosítja a gyors felfűtéshez szükséges hőátadást — megfelelő mechanikai szilárdsággal rendelkezik és a katód 2 fedőlemez Mg-tartalma biztosítani képes 1000 h élettartam alatt a megfelelő emissziós áramot. A 11 fűtőtest és 1 katódcső közötti hőátadás megnövelésére a fényes belső katódcső-felület sugárzási, ill. abszorpciós tényezője feketitéssel 0,8-ra lett emelve. Ezen minimális katód térfogathoz, ill. tömeghez tartozó felület nem elegendő ahhoz, hogy fényes katódnikkel esetén 800 °C-on biztosítani tudja a sugárzásra eső teljesítményhányad lesugárzását. A katód hőfoka 900 °C közelébe kerülne, ami jelentős élettartam-romlást eredményezne. Ennek megakadályozására a katódcső felülete egy részének össz sugárzási tényezőjét kb. 0,8-ra kellett emelni ismert kémiai eljárással (feketítés). Az eredeti 9 fényes nikkel felület és a megnövelt sugárzási tényezőjű felület nagyságának arányát be lehet úgy állítani, hogy megfelelő teljesítményhányad sugárzással távozzon és a katód üzemi hőfoka 800 °C legyen. Az 5 kerámia tárcsának biztosítani kell az 1 katódcső hozzárögzítését a 7 vezérlő elektródához és a katód 2 fedőlemez és a 7 vezérlő elektróda közötti távolság állandó értéken tartását. Az 1 katódcső és a 11 fűtőtest rögzítését az 5 kerámiatárcsához a kerámiába beépített 4 db 6 kivezető elektróda biztosítja. A katód-vezérlő elektróda távolságot a kerámián lévő három 12 dudor felfekvő felülete biztosítja. Az 1 katódcső a kerámia 13 furatában centrikusán helyezkedik el. Az 1 katódcső az 5 kerámiatárcsa 6 kivezető elektródjához kis hővezetőképességű, speciálisan kialakított fémszalaggal van rögzítve. A fémszalag hővezető képessége, keresztmetszete, hossza és geometriai elrendezése úgy van megválasztva, hogy az elvezetett hőteljesítmény minimális legyen, ugyanakkor a katódcső rögzítésének mechanikai szilárdsága megfelelő maradjon. Ez a K — Gt (katód — vezérlőrács) távolság állandó értéken tartása miatt szükséges, azaz a szállítás, gyártás, üzemeltetés során fellépő deformációt előidéző igénybevételek hatásának megakadályozására. A rögzítő fémszalaggal ellátott 1 katódcső rögzítése az 5 kerámiatárcsához speciális sablonban történik, amely biztosítja a katódfelület és a kerámia felfekvő pontjai közötti távolságot, azaz a katód-vezérlőelektróda távolságot. Az 5 kerámiatárcsa másik két csapjához a 11 fűtőtest kivezetései vannak hegesztve. így a katódcső-kerámia-ffltőtest külön egységet képez. A katód és a kerámia felfekvő pontjai által meghatározott sík távolsága speciális sablonban utólag ellenőrizhető, korrigálható, a katódmasszával történő bevonás után is. Az így elkészített katód bármely, sík felülettel rendelkező Wehnelt-hengerű elektronágyúba beszerelhető, a katód-vezérlőrács távolság, ezzel a csövek zárófeszültsége kis szórással az előírt értéken belül tartható. A fentiekben kifejtett elméleti alátámasztás után az alábbi kiviteli példában megadjuk a találmány szerint készített katód konstrukciós adatait olyan részletességgel, hogy azt bármely szakember megvalósíthatja. 1. példa 1,5 W teljesítményű indirekt gyorsfelfűtési katód készítése monitorcsövekhez Az 1 katódcső anyaga szokványos minőségű katódnikkel, átmérője 2 mm, hossza 3 mm, falvastagsága 0,035 mm. A 10 feketített felület alkotóhossza a 2 fedőlemeztől számítva 2 mm. A 4 katódrögzítőszalag anyaga invar ötvözet, vastagsága 0,04 mm, szélessége 0,5 mm. Az 5 kerámiatárcsa anyaga aluminiumoxid. A többi alkatrész nem tér el a monitorcső katódoknál alkalmazott szokásos alkatrészektől. Fenti katód alkalmazása esetén a monitorcső ernyőjén a bekapcsolást követő 5 s-on belül megjelenik a kép. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
