Bereich: Technik  
     
     

Regenerierung der Katode

Die Lebensdauer der Oxidkatode einer Elektronenröhre wird unter anderem durch elektrochemische Vorgänge in ihrem Inneren bestimmt. Wird die Katode über längere Zeit geheizt ohne das ein Elektronenstrom zur Anode zum Fließen kommt, bildet sich eine sogenannte Zwischenschicht zwischen dem Katodenträgermaterial und der Oxidschicht. Diese Zwischenschicht führt dazu, daß die Emissionsfähigkeit der Katode stark reduziert wird. Mikroskopische Untersuchungen zeigen die Schicht als glasartige, direkt auf dem Trägermaterial (Katodenhülse) entstehende Schicht. Die Neigung zur Ausbildung einer Zwischenschicht steigt mit der erhöhung der Steilheitsdichte mA/V cm² des Röhrensystems. D. h. je mechanisch kleiner und steiler ein Röhrensystem ist, desto höher ist dessen Neigung zur Ausbildung einer Zwischenschicht. Im weiteren ist die Zwischenschicht ist sehr frequenzabhängig. Für die praktische Betrachtung kann die Zwischenschichte als Parallelschaltung eines Kondensators und ohmschen Widerstands gesehen werden.
Für Aussagen über die Schichtbildung kann die Röhre bei verschieden Frequenzen einer Steilheitsmessung unterzogen werden. Eine zwischenschichtfreie Katode zeigt eine innerhalb ihrer Betriebsbandbreite frequenzunabhängige Steilheit.
Eine bereits gebildete Zwischenschicht kann zwar durch eine sogenannte Regenerierung gemindert werden. Die vollständige Wiederherstellung der Katodenfunktion ist jedoch nicht möglich.

Röhren die unter einer mangelhaften Emissionsfähigkeit der Katode leiden werden als "Taube Röhren" oder auch "Taube Katoden" bezeichnet.

Durch eine sogenannte Regenerierung dieser geschädigten Katoden ist es möglich die Funktion in begrenztem Umfang wiederherzustellen. Die Katode der betreffenden Röhre wird hierzu über einen gewissen Zeitraum bei einem begrenzten Anodenstrom gezielt überhitzt. Diese gezeilte Überhitzung wird erreicht in dem bei vorgeheizten Röhre der Heizstrom über die zulässigen Werte erhöht, der Andodenstrom jedoch gleichzeitig so begrenzt wird das keine Überlastung des restlichen Röhrensystems eintritt. Die Überlastung verursacht ein Aufbrechen der Zwischenschicht und damit eine begrenzte Wiederherstellung des Elektronenflusses und Erhöhung des Emissionsvermögens. Voraussetzung für den Erfolg der Regeneration ist, das die Röhre noch über eine gewisse Emission verfügt bzw. die Zwischenschicht nicht zu stark ausgebildet ist. Ist das Emissionsvermögen nahe null wird auch eine noch so aggresive Regeneration keinen Erfolg haben.

Grundsätzlich ist durch die Regeneration nur eine Emissionsverbesserung der Katode möglich. Leuchtschwache Anzeigeröhren (Magische Augen) können durch diese Art der Regeneration nicht wierdehergestellt werden, da der Leuchtkraftverlust im Taubwerden der Lechtschicht und der des Katodenmaterials liegt. Der Leuchtkraftverlust wird jedoch ebenso wie der Emissionsverlust der Katode durch die Bildung einer Zwischenschicht hervorgerufen. Die einzige Möglichkeit die Leuchtkraft zu erhöhen liegt in der Erhöhung der Anodenspannung bzw. des Anodenstrom. Der hierdurch erzielter Regenerierungseffekt ist jedoch minimal.
Für Bildröhren ist die Regenerierung, bedingt durch den komplexeren Aufbau, etwas komplizierter. Um den Vorgang zu vereifachen wurden hierfür spezielle Regeneriergeräte eingesetzt. Eine weitere, bei Bildröhren häufig angewendete, Möglichkeit zur Emissionsverbesserungen ist der dauerhafte Betrieb mit leicht überheizten Katoden. Damit konnten Bildröhren mit tauben Katoden noch über eine gewisse Zeit , wenn auch mit einer schlechteren Bildqualität, weitergenutzt werden. Gegen Ende der Bildröhrenära waren die Bildröhren soweit ausgereift, das die Lebensdauer der Katoden weit über der des Fernsehgeräts lag.