Bereich: Technik  
     
     

Die Anode

Die Anode ist die letzte Elektrode des Röhrensystems, die die von die Katode ausgesendeten Elektronen am Ende ihres Weges durch das Röhrensystem wieder aufnimmt. Beim Auftreffen auf die Anode geben die Elektonen ihre Energie in Form von Wärme ab, was zu einer hohen thermischen Belastung der Anode führt. Die Anode muss so beschaffen sein, das die entstehende Wärme abgeführt werden kann ohne das sich die Anode dabei überhitzt oder verformt. Weiterhin muss für die Anode ein Material verwendet werden, das möglichst wenige Sekundärelektronen in das Röhrensystem freisetzt.
Für kleinere Röhren, wie die meisten Radio- und Fernsehröhren, wird häufig aluminiumplattiertes Eisen, sogenanntes P2-Eisen, als Anodenmaterial verwendet. Diese Blechanoden sind an ihrer rauhen, matten, blaugrauen Oberfläche zu erkennen. Treten höhere Anodenleistungen auf kommen Nickel, häufig zur besseren Wärmeabstrahlung geschwärzt, Graphit und Wolfram zum Einsatz. Bei Hochleistungsröhren werden konstruktive Maßnahmen, wie außenliegende Anoden die zusätzlich durch Luft oder Wasser gekühlt werden können, verwendet. Die ersten dieser Röhren waren die sogenannten Catkin-Röhren.

Im normalen Betrieb geben die Elektronen ihre Bewegungsenergie nicht nur als Wärme an die Anode ab. Sie können auf der Anode auch schwache Lichterscheinungen erzeugen, die bei einem offenen System von außen sichtbar sind. Elektronen die an der Anode vorbei fliegen und auf den Glaskolben treffen können dort ebenfalls Lichteffekte und die sogeannate Glaserrossion verursachen.
Diese Effekte sind von der Form sowie dem Material der Anode abhängig und verstärken sich mit der Höhe der angelegten Anodenspannung. Bereits ab einer Anodenspannung von etwa 1000 Volt kann durch den Aufprall der Elektronen Röntgenstrahlung an der Anode entstehen. Im deutschen bzw. europäischen Raum dürfen Röhren bis zu einer Anodenspannung von 30.000 Volt ohne Sondergenehmigung betrieben werden soweit diese ausreichend abgeschirmt ist. Die meisten Fernsehgeräte wurden deshalb mit einer Bildröhren-Anodenspannung von 27.000 Volt betrieben. Um bei Projektionsfernsehgeräten eine höhere Lichtausbeute zu ermöglichen wurde der Grenzwert hier auf 40.000 Volt festgelegt.
Die Probleme mit der Abschirmung sind hinreichend bekannt und haben unter anderem der Ballasttriode zu ihrem schlechten Ruf verholfen. Die unzureichende Abschirmung der Leistungselektonik von Radaranlagen führte zu massiven Gesundheitsschäden bei den bedienenden Soldaten.

Die Lichterscheinungen an der Glaswand haben eine andere Urasche. Da Glas normalerweise nicht leitfähig ist, können die Elektronen nicht über die Glaswand zur Anode anfließen. Dadurch prallen schnell anfliegende Elektronen auf die Elektronen die sich bereits auf der Glaswand befinden. Dieses Bombardement erzeugt die beobachtbaren Lichterscheinung sowie mit zunehmender Betriebsdauer bräunliche Fleck und Strukturen an den Aufprallstellen, die sogenannte Glaserrossion. Zur Minderung dieses Effekts wird die Glasinnenwand mit einem schwach Leitfähigen Belag versehen, der den Elektronen den Rückweg zu Anode ermöglicht.
Die ersten Bildröhren zeigten in der Bildmitte nach einiger Zeit einen runden Fleck mit verminderter Emissionsfähigkeit. Dieser "blinde Fleck" oder "Ionenfleck" wurde ebenfalls durch das beschrieben Bombardement verursacht. Zur Abhilfe wurde ab Mitte der 1950er Jahre die sogenannte Ionenfalle, ein auf die Bildschirminnenseite aufgedampfte sehr dünne und damit nicht sichtbare Aluminiumschicht, eingesetzt.

Die hoher Belastung beginnen freistehende, strahlungsgekühlte Anoden sichtbar zu glühen. Durch diese starke Erwärmung können in den Elektroden gebundene Gase in das Röhrensystem entweichen und das Vakuum beeinflussen. Die freigesetzten Gase werden vom Gettermaterial gebunden, was zum vorzeitigen Aufbrauchen des Gattermaterials und einer Lebensdauerverkürzung führt.
Steigt die Temperatur noch weiter an, können sich die Bleche verformen oder sogar der Glaskolben anschmelzen. Dies führt zu einer Veränderung der Röhrendaten, kann jedoch auch zu Überschlägen und Kurzschlüssen im Röhrensystem und damit zur Zerstörung der Röhre führen.
F ür gebräuchliche Kleinleistungsröhren ist eine Erwärmung über diewährend der Evakuierung angewendete Ausglühtemperatur auf Grund des Gettermaterialverbrauchs, bereits als Überlastung spezifiziert. Eine Ausnahme bilden hier beispielsweise die Ballasttrioden der ersten Farbvernsehgeräte, bei denen ein Betrieb mit glühender Anode unter definierten Rahmenbdingungen in begrenztem Umfang möglich war. Bei Netzgleichrichterröhren kann durch die Sekundärelektronenemission der überhizten Anode eine sogenannte Rückzündung auftreten. Hierduch wird die Röhre in beiden Stromrichtungen leitfähig und in kurzer Zeit zerstört.