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Getter

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Rüdiger Walz
Rüdiger Walz
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27.Jan.08 15:31

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Neben der Verfeinerung der Vakuumpumpen und Pumpmethoden hat man schon früh bei der Herstellung von Elektronenröhren sogenannte „Getter“ eingesetzt. (engl.  to get = ergreifen, fassen).
Am bekanntesten sind dem Sammler Getter bei Radioröhren, wo sie sich als Metallspiegel auf der Innenseite des Glaskolbens niederschlagen. Getter wurden zur Beschleunigung und  zur Steigerung der Zuverlässigkeit des Pumpprozesses eingesetzt, aber auch um das Vakuum in der fertig gestellten Röhre über einen längeren Zeitraum sicher zu stellen. Man unterscheidet Getter in Form von festen Metallen oder als Metalldämpfe (Verdampfungsgetter). Ich will hier nur auch die gängigsten Getter in Empfänger- und Senderöhren eingehen.
 
Getter sind prinzipiell für die Funktion einer Radioröhre nicht notwendig. Die frühen Empfängerröhren bis Mitte der 20er Jahre enthielten in Deutschland keinen Getter. (Bild 1)
 
Bild 1 links: RE11 Baujahr 1922 ohne Getter
Bild 2 rechts: Französische TM Röhre ca. 1920
Im französischen Raum wurde wie in der Glühlampenproduktion Phosphor als Verdampfungsgetter verwendet. Da man mehr Phosphor als bei der Glühlampenproduktion einsetzte, sind diese Röhren gelb bis rot gefärbt. (Bild 2)
Da Phosphor aber einen relativ hohen Dampfdruck hat, ist er für die späteren Röhren, die bei höheren Anodenspannungen arbeiteten nicht mehr eingesetzt worden. Er würde auch die später verwendeten Kathodentypen vergiften.
Als Gettermaterialien für Verdampfungsgetter wurden Magnesium (Mg), Aluminium-Magnesiumlegierungen (Al-Mg), Barium (Ba) oder Barium-Calcium-Strontium-Legierungen (Ba-Ca-Sr) verwendet. All diese Metalle haben die Eigenschaft, mit Sauerstoff zu reagieren und Barium darüber hinaus auch mit anderen Gasen der Luft (Kohlendioxid, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasser).
Magnesium kann als einziges dieser Metalle ungeschützt an Luft aufbewahrt werden (Bild 3).
Bild 3: Magnesiumband
Die frühesten Getter in Deutschland bestanden aus Magnesium bzw. Magnesium-Aluminium-Legierungen. Bespiele hierfür sind die Telefunkenröhren der Reihe RE xx und die frühen Exemplare der RE 05x , RE 15x bzw. RE 06x sowie die Loewe-Röhre 3 NF. (Bild 4)

Bild 4: links Loewe Vorläufer der HF30; rechts RE 054

Magnesium kann entweder direkt an den Anoden befestigt werden (Bild 5,6) und wird dann mit dem Ausglühen der Anode verdampft, oder wie bei Loeweröhren an einer extra Halterung, die separat mit Hochfrequenz erhitzt wurde.













Bild 5: RE 83, rechts Detail der Magnesiumbandbefestigung



Links Bild 5a: Getterbefestigung einer Philipsröhre Mitte 20er Jahre
Rechts Bild 6: Getterbefestigung RE 83 / 89 Replica Walz

Beim Erhitzen des Getters während des Pumpprozesses auf ca. 800 -1000 °C verdampft das Magnesium und reagiert mit dem Restsauerstoff in der Röhre. Anschließend wird die Röhre abgeschmolzen. Das Mg bildet auf der Glaswandung einen hellsilbernen Spiegel, der leider bei Raumtemperatur nachträglich nur noch wenig Getterwirkung hat. Vorteil von Mg ist die leichte Handhabbarkeit.
Durch Einführung der gegen Vergiftung durch Gase empfindlichen Oxidkathoden wurden für den Massenproduktionsprozess effektivere Getter notwendig. Die ersten Oxidfadenröhren RE 84 und RE 86 hatten noch keinen Getter. Bei der Verwendung von Mg besteht die Gefahr, dass die Kathode vergiftet wird und die Emissionsfähigkeit sinkt. Daher hatten die frühen TeKaDe Röhren ebenfalls keinen Getter. (Bild 7)
 
Bild 7: RE 86 hier gelb als Hf-Verstärkerröhre gekennzeichnet
 
Magnesium-Aluminium-Legierungen können auch als Pulverbelag auf den Röhrenanoden eingesetzt werden. Dies scheint offensichtlich bei der Loewe 3 NFB angewendet worden zu sein, wie hier beschrieben wird.
 
Ein effektiverer Getter als Mg ist Barium und seine Legierungen. Es kann neben dem Sauerstoff auch mit anderen Gasen der Luft reagieren, was vor allem für Oxidkathoden wichtig ist. Barium kann jedoch nicht mehr offen an Luft gehandhabt werden. Davon abgesehen, dass es ein sehr weiches Metall ist (es kann mit dem Messer geschnitten werden) und daher schlecht an Röhrenbauteile anmontiert werden könnte, würde es sofort mit der Luft reagieren. Ba wird daher als kleine Pille in Gefäße eingeschlossen, aus denen es erst beim Erhitzen auf 800-1000 °C entweicht. (Bild 8 )
 
Bild 8: Verschiedene Gettergefässe
 
 
Bild 8a: schematische Darstellung verschiedener Getterformen

Bariumlegierungen bilden auf der Glaswand der Röhren im Gegensatz zu Mg innen einen braun-silbernen Spiegel. In dünnen Schichten sogar nur schwarz-braun (Bild 9), vor allem bei Valvo und Philips-Röhren.

 
 
Bild 9: typischer brauner Getterspiegel bei Philips und Valvo-Röhren Ende 20er Jahre
 
 
Barium kann auch bei Raumtemperatur schädliche Gase in der Röhre aufnehmen. Je dünner die Schicht, desto besser die nachträgliche Getterwirkung in der fertigen Röhre. Bei zu hohem Gasdruck reagiert die Schicht vollkommen ab und bildet weinen weißen pulvrigen Belag. Daher werden Getter beim Aufschneiden einer Röhre weiß. (Vorsicht Ba-Verbindungen sind giftig, Handschuhe !) (Bild 10).
 
 
Bild 10: abreagierter Getter einer undichten Röhre (Philips)
 
Bei der Verdampfungsgetterung von Röhren während der Produktion muss darauf geachtet werden, dass der sich der Metallspiegel nicht auf dem Quetschfuß niederschlägt und damit Isolationsprobleme erzeugt. Man vermeidet das dadurch, dass der Getter so angebracht wird, dass der Metallspiegel sich nur in bestimmten Regionen der Röhre abscheidet (Bild 11).
 
 

 
Bild 11: links: EL 41, Getter oben; rechts: RGN 1064 mit separater Gettertasche
 
Hierzu wird die Getterpille an besonderen Haltern angebracht und separat mit Hf Wirbelstrom erhitzt. Das hat zudem den Vorteil, dass die Gase aus der Anode beim Ausglühen nicht einen Teil des Getters verzehren, sondern schon vorher abgepumpt wurden (Bild 12).












Bild 12: Pumpkarussell mit separatem Anodenausglühen und Getterabschuß
Das Bild zeigt wie in der ersten Station des Pumpkarussells die Anode geglüht und entgast wird und in der zweiten Station dann nach Abpumpen der Anodengase der Getter geglüht und verdampft wird.













Bild 13: zeigt denn Gasausbruch einer glühenden Anode beim Pumpprozess. Der Sauerstoff wird durch die anliegenden Spannungen ionisiert und leuchtet blau.
 
Eine weitere Variante ist das Anbringen des Getters in einer Anodentasche. Bei Bariumdestillationskathoden hat hier das Barium sowohl die Funktion als Getter, als auch als Aktivierungsmetall für die Kathode. Diese Röhren lassen sich gut regenerieren, da sich auch nach langer Zeit noch Bariumreste in der Gettertasche befinden, die man durch Überlastung der Anode bis Rotgluht verdampfen kann. Besonders gut funktioniert dies bei bariumgegetterten Röhren von Telefunken der Reihe RE 0xx bzw RE(S) 1xx.
Bild 14: Schutz der Zuleitungen

In manchen Röhren findet man als Schutz des Quetschfußes vor dem Getterdampf auch weiße Überzüge aus Magnesium- oder Aluminiumoxid, deren raue Oberfläche die Isolation zwischen den Drähten sicherstellt oder verhindert, dass die Zuleitungskapazität unzulässig ansteigt. Manchmal werden aber auch kleine Glasringe über die Anschlußdrähte gestülpt. (Bild 14)
Über zusätzliche auftretende Spiegel bei Empfängerröhren der 50er Jahre wurde hier diskutiert.
Eine Untergruppe der Verdampfungsgetter sind Gettermischungen die erst beim Erhitzen durch eine chemische Reaktion Bariummetall bilden und verdampfen (sogenannte „Alba“, „Bato“ oder „Batalum“-Getter).


Die zweite Gruppe der Getterstoffe sind die Schichtgetterstoffe. Hier werden bestimmte Metalle massiv als Blech oder Pille oder als Pulverschichten auf der Anode der Röhre eingebracht. Vor allem sind es die Metalle Tantal (Ta), Niob (Nb), Zirkon (Zr) und Thorium (Th). Diese Metalle nehmen störende Gase erst bei einer höheren Temperaturen auf (je nach Metall 400 – 1200 °C). Sie werden vor allem in Senderöhren eingesetzt und daher werden diese Röhren oft bei Rotgluht der Anode betrieben. Nach dem Abkühlen können diese Getter die Gase u.U. wieder freigeben, wodurch das Vakuum in einer unbenutzten Röhre vorübergehend schlechter wird. Aufgrund der hohen Leistungsdichte und damit hohen Gebrauchstemperatur der Senderöhren sind Verdampfungsgetter nicht geeignet. Daher haben größere Senderöhren keinen Getterspiegel. (Bild 15)
 
 
 
Literatur:
W. Espe, M. Knoll, Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik, J. Springer, Berlin 1936
Prof. Dr. G.C. Mönch, Neues und Bewährtes aus der Hochvakuumtechnik, VEB Verlag Technik, Berlin 1961

This article was edited 28.Jan.08 23:19 by Rüdiger Walz .

  
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