Die verschiedenen Arten der Elektronenröhre
Von Josef Lorenz †
Inhalt
In diesem Artikel soll eine kleine Übersicht über die gebräuchlichsten Arten von Elektronenröhren gegeben werden. Wir unterscheiden folgenden Arten:
Darüber hinaus gibt es noch weitere Spezial-Arten, die in dieser Übersicht nicht behandelt werden.
Empfänger-Röhren
Die Bezeichnung gibt bereits die Anwendungsart an. Sie dienten bereits seit dem Beginn der Rundfunksendungen im Jahre 1923 in Deutschland zum Empfang dieser Wellen.
Sende-Röhren
Auch hier gibt die Bezeichnung die Anwendungsart bekannt. Diese Röhren werden für Leistungen von wenigen Watt bis zu einige hundert Kilowatt hergestellt.
Das Problem ist bei dieser Röhrenart die Abführung der Verlust-Leistung.
Bis in den Bereich von ca. 3 kW kann die Verlust-Wärme von der Anode abgestrahlt werden.
Sie hat dann eine Temperatur von ca. 800 °C (dunkel bis kirschrot leuchtend).
Der amerikanische Rundfunkpionier L. de Forest hat bereits im Jahre 1915 vorgeschlagen größere Leistungen durch eine Wasserkühlung der Anode abzuführen. Dieses scheiterte aber daran, dass man zu diesen Zeitpunkt nicht in der Lage war, vakuumdichte Verbindungen zwischen Glas und Kupfer (Anode) herzustellen. In den 1920er Jahren konnte dieses Problem durch eine sog. Schneiden - Anglasung gelöst werden. Die Temperatur an der Anoden-Außenwand wurde damit auf ca. 90 °C herab gesetzt. Es werden etwa 1 l Wasser / min pro kW benötigt.
Im Laufe der Jahre sind weitere Kühlarten entwickelt und eingeführt worden. Es sei nur die forcierte Luftkühlung erwähnt. Bei dieser Kühlart wird an der Anoden-Oberfläche die lamellenartig ausgeführt ist, ein starker Luftstrom vorbeigeführt. Die Oberflächentemperatur beträgt dabei ca. 220 bis 300 °C. Als Kühlmittel werden etwa 1 m³ Luft / min pro kW benötigt.
Die zuletzt eingeführte Kühlart ist die Verdampfungskühlung (Siedekühlung). Sie ist die wirtschaftlichste Form. Hierbei wird nicht einfach kaltes Wasser an der Anode vorbeigeführt, sondern das Wasser wird zum Sieden gebracht. Um Kesselstein zu vermeiden muss das Wasser sehr kalkarm sein. Der Kühlmittelverbrauch beträgt pro kW etwa 0,03 l / min. Bei Rück - Kühlung des Dampfes ist nur eine Ergänzung der Wasserverluste im Kreislauf notwendig.
Sichtanzeige-Röhren (Oszillographen-Röhren)
Bereits im Jahre 1896 machte der deutsche Physiker Ferdinand Braun die Entdeckung der Katodenstrahlen, die bei Auftreffen auf Glas oder Gegenständen diese in einem fluoreszierenden gelben Licht erscheinen lassen. Er stellte fest, dass diese sowohl durch magnetische- als auch elektrostatische Felder abgelenkt werden.
Aus dieser Entdeckung entwickelte sich im Laufe der Zeit, nach einfügen eines Leuchtschirmes, die Oszillografen-Röhre. Diese diente zuerst zum Sichtbarmachen elektrischer Vorgänge. Bereits im Jahre 1931 stellte die Fa. LOEWE auf der 8. Deutschen Funkausstellung die Entwicklung eines Fernsehempfängers mit Braunscher Röhre vor. Der Name des Entwicklers dieses Gerätes war Manfred von Ardenne.
Bei den Oszillographen-Röhren wurden ebenfalls Neuentwicklungen kreiert. Es wurden Polarkoordinatenröhren für die Radartechnik, sowie Sichtspeicherröhren zur Darstellung einmaliger Vorgänge entwickelt. Besonders wichtig ist die Erhöhung der Grenzfrequenz der Oszillografenröhren, um immer schnellere Vorgänge darstellen zu können.
Eine weitere Sichtanzeige ist das Magische - Auge, eine Entwicklung aus den USA (1935). Bereits ein Jahr später wird dieser Röhrentyp in europäischen Rundfunkempfängern als Abstimmindikator eingesetzt. Die erste Röhre in den USA war ein einfacher Fächer, in Europa bereits ein Doppelfächer. Dann folgte der Vierfach-Fächer mit zwei Empfindlichkeitsstufen bis zum magischen Band bei den Novalröhren um nur einige genannt zu haben.
Röntgen-Röhren
Im Jahre 1896 machte Röntgen eine epochemachende Entdeckung. Er experimentierte mit der sog. Croocesschen Röhre (ein Gefäß, in dem ein Luft-Druck von 1 millionstel Atmosphäre herrscht) und einem Funkeninduktor, dabei bemerkte er, dass die Körner von Bariumplatinzyanür, die sich zufällig in der Nähe der Versuchsanordnung befanden, aufleuchten. Es musste also eine unsichtbare Strahlung vorliegen.
Daraufhin erfolgten weitere Untersuchungen dieser Strahlung. Man stellte fest, dass diese Strahlung alle Stoffe mehr oder weniger durchdringen, dass sie sogar das Innere des menschlichen Körpers sichtbar machen können. Vor allem konnten Knochenbrüche gut erkannt werden.
Im Laufe der Jahre wurden immer mehr Anwendungsgebiete der Röntgen-Strahlen (angelsächsisch X-Strahlen) bekannt. Es seien nur die Strahlentherapie, die Feinstrukturuntersuchung der Materie und die Untersuchung von Werkstücken auf Produktionsfehler genannt. Die Röntgenröhre nahm auch in den Jahren eine rasante Entwicklung. Für die einzelnen Anwendungsgebiete wurden die benötigten Röhren entworfen und hergestellt.
Auf Grund der hohen Spannungen (ca. 30 kV und höher) traten auch hohe thermische Belastungen auf, was zu Problemen bei der Kühlung führte. Abhilfe boten auch hier die Wasserkühlung.