Forum: HF, Funk und Felder Planar-Röhre mit möglichst hoher Leistung gesucht


von Sascha W. (arno_nyhm)


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Hallo,

ich möchte die Eignung von Glühkathoden aus Planar-Röhren als 
Elektronenquelle für einen Versuchsaufbau testen. Die ausgeschlachtete 
Kathode wird dabei als Elektronenquelle einer Elektronenkanone 
eingesetzt.

Planar-Röhren sind vom Aufbau her die einzig dafür geeigneten.
Daher nun meine Frage: Kann mir jemand eine gut verfügbare Planar-Röhre 
(Triode, Tetrode - Ist alles okay), die einen hohen Impulsstrom liefern 
kann, nennen?

Ich selbst bin auf zwei für meine Zwecke interessant aussehende Röhren 
gestoßen:
- 2C39: Sehr gut verfügbar, die Kathode könnte jedoch etwas klein sein.
- GI-7B: Teurer und schwierigere Verfügbarkeit, die höhere Heizleistung 
als bei der 2C39 zeugt von einer größeren Kathode und das Datenblatt 
sagt, dass die Kathode 7.5A zu liefern vermag (10µs Impuls) - Das ist 
die Größenordnung die für mich interessant ist.

Vielleicht gibt es ja einen Röhren-Enthusiasten der mir noch andere in 
Frage kommende Planar-Röhren nennen kann! Ich wäre sehr dankbar...
Kurz gesagt werden gut verfügbare Planar-Röhren mit hoher Leistung 
gesucht.

Beste Grüße
Sascha

von Pandur S. (jetztnicht)


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Du willst ein wenig mit Roehren rumschmelzen ? Dann bau die Kathode doch 
gleich selbst. Dann lassen sich die Parameter gleich mit anpassen.

von Ralph B. (rberres)


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4CX10000?

Ralph Berres

von Pandur S. (jetztnicht)


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Die Pulse werden per geschalteter Anodenspannung, oder per Gitter 
gemacht ?

von Sascha W. (arno_nyhm)


Angehängte Dateien:

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Danke für das Interesse soweit!

Die 4CX10000 ist ja ein richiger Brocken! Aber ich bezweifle, dass sie 
in Planarbauweise aufgebaut ist, schau mal in den Anhang.
Die meisten Röhren besitzen eine Kathode die ringsherum abstrahlt und 
vom Gitter wie ein Käfig umhüllt ist, um die Kathodenfläche zu 
maximieren.
Bei den von mir gesuchten Planar-Röhren ist der Aufbau linear, die 
Kathode strahlt nur in eine Richtung ab. Siehe die Angehängten Bilder...

Der Hintergrund ist folgender:
Ich möchte den kompletten Kathoden/Gitter-Apparat der Röhre nutzen um 
einen schnell gepulsten Elektronenstrahl zu erzeugen.
Kathode/Gitter werden dauerhaft auf hohem negativem Potential gehalten, 
in diesem Fall bis zu -30kV, und die Elektronenstrahl-Pakete mit einer 
Impulsdauer von ~100ns und einer Repetitionsrate von lediglich ~100Hz 
werden durch das pulsen des Gitters erzeugt.
Die Anode wird natürlich komplett anders aussehen, der Elektronenstrahl 
soll ja extrahiert werden.

Die Röhre würde in Schutzgasatmosphäre geöffnet und der hintere Teil mit 
Kathode und Gitter in einen Flansch eingelötet, welcher Teil der um 
diese Einheit herum konstruierten Elektronenkanone ist.

Eine ordentliche Kathode herzustellen ist alles andere als trivial! Jene 
einer Elektronenröhre zu nutzen ist in meiner Situation 
vielversprechend.

Hilfreiche Tipps sind weiterhin sehr willkommen!

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Sascha W. schrieb:
> Die Röhre würde in Schutzgasatmosphäre geöffnet

Ist eigentlich nicht wichtig.  Der kalten Katode passiert auch an
der Athmosphäre nicht viel.  Erst, wenn du sie wieder heizt, brauchst
du Vakuum drumrum (mit Schutzgas fliegen deine Elektronen schließlich
nicht weit ;).

Habe in meiner Studentenzeit viel an einem Elektronenstrahlverdampfer
gearbeitet.  Der wird ganz normal belüftet, ohne dass die
Elektronenkanone Schaden nehmen würde.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Aha. Du moechtest ein Elektronen Packet in einer (Flug-) Richtung 
generieren, wie es zB in einer Wanderfeldroehre (TWT) zum Einsatz kommt.

von Ralph B. (rberres)


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Sascha W. schrieb:
> Die 4CX10000 ist ja ein richiger Brocken!

Die Kathoden dürften aber für deine Zwecke ausreichend Elektronen 
emittieren.

2 Stück von diesen Röhren in Gegentakt wäre die ultimative 
Kurzwellenendstufe für Funkamateure. -:)

Damit dürften auch bei den zur Zeit sehr schlechten 
Ausbreitungsbedingungen auf Kurzwelle noch Verbindungen möglich sein.

Ralph Berres

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ralph B. schrieb:

> 2 Stück von diesen Röhren in Gegentakt wäre die ultimative
> Kurzwellenendstufe für Funkamateure. -:)

http://www.dc9dz.de/en/tsunami.html

von Ralph B. (rberres)


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Jörg W. schrieb:
> http://www.dc9dz.de/en/tsunami.html

Ist aber eine Eintaktendstufe mit nur einer Röhre. Aber trotzdem schon 
ganz nett.

Ralph Berres

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ralph B. schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> http://www.dc9dz.de/en/tsunami.html
>
> Ist aber eine Eintaktendstufe mit nur einer Röhre. Aber trotzdem schon
> ganz nett.

Bei der Leistung bekommst du sicher schon günstige Konditionen beim
Energieversorger …

Ich frage mich, an was für einer Dummy Load man sowas abgleicht.

Aber OK, genug OT hier.

von Ralph B. (rberres)


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Als Abschlusswiderstand empfehle ich einen 100Liter Eimer mit 
Salzwasser, dessen Lösung so eingestellt wird das sich zwischen zwei 
eingetauchte großflächige Elektroden die 50 Ohm einstellen.

Ralph

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Mit 15 kW hast du den in ein paar Sekunden am Sieden …

: Bearbeitet durch Moderator
von Ralph B. (rberres)


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Du wirst für die 100 Liter etwa 40 Minuten brauchen um diese mit 15KW 
zum Sieden zu bekommen.

Bleibt also genügend Zeit zum Abgleich. Notfalls müsste man an einer 
Wand einen Wärmetauscher anbringen und die Abwärme aktiv ableiten.

Ralph Berres

von Hp M. (nachtmix)


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Sascha W. schrieb:
> 2C39: Sehr gut verfügbar, die Kathode könnte jedoch etwas klein sein.

Genauer gesagt: 0,5cm².
Höchstzulässiger Effektivstrom 175mA.

"Als maximal zulässiger Scheitelwert des Kathodenstromes kann für die 
Röhren 2C39A und 2C39BA für eine Impulsdauer bis maximal 3µs ein 
Richtwert von 5A angenommen werden"

(Telefunken Laborbuch III, 1963)

Auf deutsch hießen die Dinger übrigens Scheibentrioden.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Wie wäre es mit einer GS31b oder GS35b?
Hat einen planaren Aufbau und ist leicht und günstig beschaffbar.
Pulsstrom liegt bei 15A.
Bilder vom Innenleben gibt es hier:
http://gs35b.com/gs35bvs8877.html
http://w4emf.gs35b.com/gs-31/index.html

von waflija (Gast)


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Sascha W. schrieb:

> Vielleicht gibt es ja einen Röhren-Enthusiasten der mir noch andere in
> Frage kommende Planar-Röhren nennen kann! Ich wäre sehr dankbar...
> Kurz gesagt werden gut verfügbare Planar-Röhren mit hoher Leistung
> gesucht.

Hätte noch alte Röhren aus dem HF Teil eine 20kW LASER rumliegen, bin 
mit aber nich sicher, dass die Planar sind. (Ausgangsleistung der Röhre 
ca. 16kW) sollte aber auch ungerichtet reichen, oder?

von Hp M. (nachtmix)


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Sascha W. schrieb:
> Kathode/Gitter werden dauerhaft auf hohem negativem Potential gehalten,
> in diesem Fall bis zu -30kV,

Evtl. wirst du dann an den Scheibentrioden nicht viel Freude haben.
Aus mir unbekannten Gründen sinkt deren Lebensdauer nämlich mit 
wachsender Anodenspannung deutlich.
Daher gibt es die offizielle Empfehlung -sofern es die Frequenz zulässt- 
die Röhren lieber mit niedriger Spannung und höherem Strom zu betreiben.

Ich würde mal bei den Herstellern von Röntgenröhren anfragen.
Da gibt es auch Röntgenblitzröhren, deren Kathoden enorme Ströme liefern 
müssen, und bei denen der Strahl überdies fokussiert wird.


Jörg W. schrieb:
> Habe in meiner Studentenzeit viel an einem Elektronenstrahlverdampfer
> gearbeitet.  Der wird ganz normal belüftet, ohne dass die
> Elektronenkanone Schaden nehmen würde.

Das wird auch keine Oxidkathode gewesen sein?



Sascha W. schrieb:
> Die Röhre würde in Schutzgasatmosphäre geöffnet

Wenn du in einer Glovebox arbeitest, ist das ok.
Ansonsten besteht bei den Metall-Keramikröhren  u.U. die Gefahr durch 
Berylliumoxid, dessen Staub als hochgradig Krebs erregend bekannt ist.
Bei den 2C39A der deutschen Hersteller Siemens, Telefunken, Valvo, 
Lorenz habe ich keine entsprechenden Warnhinweise gesehen, also wird 
dort wahrscheinlich Aluminiumoxid verwendet, aber hier lagern noch ein 
paar dicke Pentoden (KEIN planarer Aufbau, obwohl sie ähnlich aussehen) 
bei denen der Karton und die Röhre selbst unmißverständliche rote 
Stempel tragen, die auf die Gefahr durch BeO hinweisen.
Ich weiss nicht, wie die Russen es damit halten ...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Hp M. schrieb:
>> Habe in meiner Studentenzeit viel an einem Elektronenstrahlverdampfer
>> gearbeitet.  Der wird ganz normal belüftet, ohne dass die
>> Elektronenkanone Schaden nehmen würde.
>
> Das wird auch keine Oxidkathode gewesen sein?

Richtig, aber warum sollte einer (kalten) Oxidkatode der Luftsauerstoff
etwas anhaben?

von Hp M. (nachtmix)


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Jörg W. schrieb:
> warum sollte einer (kalten) Oxidkatode der Luftsauerstoff
> etwas anhaben?

Nicht der Sauerstoff, aber die Luftfeuchtigkeit und das CO2.

Man kann auch Apparaturen mit Oxidkathoden öffnen, aber dann sollte man 
sie während dessen mit trockenem Argon spülen, damit keine Luft 
eindringen kann.
Luftfeuchtigkeit ist überhaupt der größte Feind vom Hochvakuum.

von Andreas G. (Gast)



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>Richtig, aber warum sollte einer (kalten) Oxidkatode
>der Luftsauerstoff etwas anhaben?

Er schädigt die Oxydkathode, weil die geringe Austrittsarbeit durch 
geringe Mengen metallisches Barium in der Oxidkathodenschicht erzeugt 
wird und weniger durch das Oxid selber. Dieses metallische Barium wird 
in kurzer Zeit durch Luftzutritt in Bariumoxid umgewandelt, was die 
Austrittsarbeit wesenlich erhöht.

Nachzulesen in:
"Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik"

Ich habe mal die entsprechende Seite der einbändigen Ausgabe von 1936 
angehängt, letzter Absatz unten. Es gab dann später eine mehrbändige 
Ausgabe aus den 60er Jahren des vorigen Jahrhunderts, da wurde das Thema 
noch ausführlicher behandelt.

Außerdem reagiert Bariumoxyd an der Luft mit der Luftfeuchtigkeit zu 
Bariumhydroxid, was ebenfalls eine sehr hohe Austrittsarbeit hat und 
noch dazu durch Glühen im Vakuum nicht mehr zu Bariumoxid umgewandelt 
werden kann.

Bei der Erzeugung von Oxidkathoden wird als Rohstoff relativ 
unempfindliches Bariumkarbonat verwendet, das dann in der Röhre durch 
Glühen in Bariumoxid und metallisches Barium umgewandelt wird.

Wenn du also eine fertig formierte Oxidkathode der Luft aussetzt, ist 
die spätestens nach einer Stunde völlig unbrauchbar und kann dann auch 
durch Glühen im Vakuum nicht mehr regeneriert werden.

von Hp M. (nachtmix)


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Jörg W. schrieb:
> Mit 15 kW hast du den in ein paar Sekunden am Sieden …

Das ist ja in Ordnung, denn ab da bleibt die Temperatur und somit die 
Impedanz konstant und du musst nur noch das verdampfende Wasser 
ersetzen.
bei 15kW wären das etwa 24 Liter/Stunde, und da ohnehin Salz drin ist, 
genügt gewöhnliches Leitungswasser.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Hp M. schrieb:
> Das ist ja in Ordnung, denn ab da bleibt die Temperatur und somit die
> Impedanz konstant

Meine NVA-Erfahrungen mit den so genannten „Ufos“ (zwei Blechplatten
mit Abstandshalter an 230 V, in Wasser gehalten) besagen da etwas
völlig anderes.  Durch die aufsteigenden Gasblasen wird das gesamte
System dann völlig instabil, auch in elektrischer Hinsicht.  Da ist
nichts mehr mit „konstante Impedanz“.

Aber mit den „paar Sekunden“ hatte ich mich in der Tat verrechnet.
Ein bisschen länger ist es schon.

von Harald W. (wilhelms)


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Hp M. schrieb:

> Man kann auch Apparaturen mit Oxidkathoden öffnen, aber dann sollte man
> sie während dessen mit trockenem Argon spülen, damit keine Luft
> eindringen kann.

Normalerweise reicht auch billiger Stickstoff.

> Luftfeuchtigkeit ist überhaupt der größte Feind vom Hochvakuum.

ACK

: Bearbeitet durch User
von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Jörg W. schrieb:
> Meine NVA-Erfahrungen mit den so genannten „Ufos“ (zwei Blechplatten
> mit Abstandshalter an 230 V, in Wasser gehalten)

da waren es noch 220V. ;-)))

2 Gabeln in die Enden einer Bockwurst geht auch zum heißmachen...

Gruß aus Berlin
Michael

von Sascha W. (arno_nyhm)


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Hallo zusammen!

Ich habe mich ja noch gar nicht zurückgemeldet... Es ist doch immer 
wieder erfreulich zu sehen wieviel sehr spezielles Fachwissen hier 
versammelt ist!
Vielen Dank für die rege Beteiligung!

Jörg, Du hast völlig recht mit den Elektronenstrahl-Verdampfern - Die 
haben eine einfache Wolframkathode, ein gewickelter Wolframdraht der 
auch einfach ausgetauscht werden kann. Dieser hat im kalten Zustand kein 
Problem mit Raumluft.
Bei den Kathoden der Röhren handelt es sich dann aber wie erwähnt um 
Dispenser-Kathoden, welche mit Substanzen impregniert sind welche sich 
bei Luftkontakt zersetzen und die Kathode somit mehr oder weniger 
unbrauchbar machen - Jedenfalls wird sich keine attraktive Stromdichte 
mehr erreichen lassen. Das haben Andreas und ein paar andere hier auch 
gut beschrieben!

Übrigens ja, ich arbeite in einer Glovebox. Warum ich Argon als Spülgas 
verwende, anstatt von Stickstoff? Weil eine Argonflasche da ist, eine 
Stickstoffflasche aber nicht. So groß ist der Verbrauch ja auch nicht.

Man bekommt sehr schöne Elektronenquellen mit Kathode, Gitter, 
Wehneltzylinder, ... ja sogar gleich mit Hochvakuumflansch! Die hier 
sind wirklich klasse: http://www.cathode.com/c_guns.htm
Mit so einer Kathode wären all meine Probleme gelöst. Allerdings sind 
sie nicht unbedingt günstig... Das war der Grund für mein Interesse 
Röhren umzuarbeiten und diese als Elektronenquellen mit vergleichbaren 
Leistungsdaten zu benutzen, im Heimlabor natürlich, nicht kommerziell.
Ich habe mir alle von Euch vorgeschlagenen Röhren angeschaut! Dabei bin 
ich auf eine interessante Liste mit 2C39-Artigen gestoßen. In der 
gleichen Bauform gibt es speziell für den Impulsbetrieb ausgelegte 
Versionen, wie die 7211 / 7698 - Welche auch einfach und recht günstig 
zu beschaffen ist! Die ist für einen Impuls-Anodenstrom von 5A 
ausgelegt, bei gleicher Bauform und Kathodenfläche wie die 2C39.
Wenn ein 5A Elektronenstrahl aus meiner fertigen Kanone kommt wäre ich 
mehr als zufrieden mit dem Ergebnis! Als Impuls natürlich, ich 
beschränke mich auf Impulse mit einer maximalen Dauer von 1µs.

Ein paar 2C39 zum Experimentieren sind jetzt bestellt.
Um Berylliumoxid mache ich mir keine Sorgen, zumal ich wie gesagt in 
einer Glovebox arbeite. Ohnehin ist es nur wirklich gefährlich, wenn man 
es schleift und so Staub erzeugt. Am Stück, auch gesplittert, ist das 
Zeug eher harmlos.
Momentan plane ich den großen Kermikisolator intakt zu lassen. Ich 
möchte das Blech der Anode an meine Konstruktion anlöten, dort würde ich 
dann den Wehneltzylinder anbringen und mir somit eine zusätzliche 
Isolation sparen - Die Geometrie könnte dies allerdings nicht zulassen - 
Da muss ich zum einen sehen, was mechanisch geht und zum anderen mal 
COMSOL befragen, wie sich ein so sehr langer Wehneltzylinder verhält und 
ober er überhaupt funktioniert. Sollte das so nicht der Fall sein, kommt 
der Kermikisolator ganz weg und ich verlöte die untere Metallscheibe an 
welcher normalerweise besagter Keramiksiolator ansetzt und behalte nur 
das Kathoden-"Endstück" der Röhre. Dort dürfte dann das Gitter direkt an 
der Vorderseite exponiert sein - Das wäre natürlich Vorteilhaft, da so 
einen optimale Fokussierung des Elektronenstrahls erreichbar wäre.

So schauen meine Pläne aus... Kommentare und Anregungen sind willkommen!
Ich halte Euch gern auf dem laufenden, sofern erwünscht - Es kann sich 
aber über einige Zeit hinziehen.

Beste Grüße
Sascha

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