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Entladiuigsröhl-e mit Glühkathode.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsröhre mit Glühkathode und insbesondere auf die Anordnung und Bauart der Glühkathode, sowie die Art, wie letztere erhitzt wird. Die Erfindung bietet besondere Vorteile bei Anwendung in Entladungsröhren mit drei Elektroden, die für die drahtlose Telegraphie und Telephonie und ähnliche Zwecke als Empfangslampen oder Detektoren verwendet werden.
Bei dieser Art Entladungsröhren hat sich zumal bei Verwendung durch den Amateur der Nachteil fühlbar gemacht, dass zum Erhitzen der Kathode eine Gleichstrombatterie erforderlich ist, deren immer wieder notwendige. Auffrischung störend und kostspielig ist. Das Erhitzen des Glühfadens mittels Wechsel stroms hat den Nachteil, dass infolge des Temperaturwechsels der Glühkathode und des Intensitätswechsels des um letztere herum auftretenden magnetischen Feldes Nebenlaute im Fernsprecher wahrgenommen werden.
Der Zweck der Erfindung ist nun, die Anwendung des Wechselstrom unter Umgehung der vor-
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röhren durch Wärmeleitung oder Strahlung mittels im Innern der Röhre angeordneter Hc-izelemcntr zu erhitzen. Auch hat man schon vorgeschlagen, Glühkathoden anzubringen, deren Oberfläche einen Stoff enthält, der bei bedeutend niedrigerer Temperatur als Wolfram eine für den Betrieb ausreichende Elektronenemission aufweist.
Gemäss der E'findung werden in einer Entladungsröhre mit einer solchen Kathode ein oder mehrere einen elektrischen Strom leitende und durch diesen Strom zu erhitzende Heizelemente je an nur einer Stelle in direktem Kontakt mit der Kathode, jedoch für einen beträchtlichen Teil frei von der Kathode angeordnet sind, wobei das Erhitzen der Kathode im wesentlichen dadurch stattfindet, dass die in den Heizelementen entwickelte Wärme durch Leitung längs der Berührungsstelle nach der Kathode fliesst. Diese Bauart hat den Vorteil, dass der Heizstrom nicht durch die Kathode selbst fliesst und zum Erhitzen der Heizelemente, unter Umgehung der vorerwähnten Nachteile, Wechselstrom benutzt werden kann.
Es ist einleuchtend, dass man die Kathode durch Wärmeleitung nicht auf eine so hohe Temperatur erhitzen kann, die für eine hinreichend starke Elektronenemission des Wolframs nötig wäre. Dies ist auch nicht nötig, wenn auf der Oberfläche der Kathode ein Stoff angebracht wird, der schon bei niedriger Temperatur leicht Elektronen aussendet. Auch kann die Kathode selbstverständlich ganz aus diesem Stoffe bestehen. Wesentlich ist nur, dass die Oberfläche der Kathode einen Stoff mit der erwähnten günstigen Eigenschaft enthält. Solche Stoffe, die schon bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur in hohem Masse Elektronen aussenden und bei dieser Temperatur weder schmelzen noch eine unzulässig hohe Dampfspannung erhalten, sind bekannt. Als Beispiel können die Oxdye der Erdalkalimetalle, z. B.
Bariumoxyd, erwähnt werden. Es ist zu bemerken, dass die Heizung der Kathode, die erfindungsgemäss im wesentlichen durch Wärmeleitung erfolgt, auch zum Teil auf andere Weise, nämlich durch Wärmestrahlung, bewirkt wird.
Eine besonders einfache Bauart erhält man erfindungsgemäss, wenn die Heizelemente zugleich die Kathode unterstützen. Vorteilhaft ist es ferner, die Kathode im wesentlichen aus einem die Wärme gut
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stand, wie z. B. Chromeisen, Nichrom oder einem ähnlichen Stoffe anzufertigen. Die Wahl eines Stoffes mit hohem spezifischem Widerstand ist vorteilhaft, weil die Heizdrähte, wenn sie zugleich die Kathode zu unterstützen haben, aus diesem Grunde eimn verhältnismässig grossen Durchmesser haben müssen.
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Wird die Erfindung auf eine Entladungsrühre mit konzentrischer Anordnung der Elektroden angewendet, so kann die Kathode an jedem Ende von einem Heizdraht getragen werden. Ferner empfiehlt es sich, für die Heizelemente und für die Glühkathode besondere Stromzuführungsdrähte anzubringen, so dass die Glühstromkreise von dem Kathoden-Gitterkreis und dem Kathode-Anodekreis ganz unabhängig sind. Zum Erhitzen der Heizelemente kann ein Transformator benutzt werden, der primär an eine Wechselstromspannung der üblichen Grösse, z. B. an das Stadtnetz, angeschlossen werden kann.
Es ist einleuchtend, dass es nachteilig ist, wenn die Kathode von'einem Heizelement nach dem andern Strom leitet. Zur Verhütung dieses Übelstandes kann man entweder die Heizelemente in völlig getrennten Kreisen erhitzen, z. B.. durch Verwendung einzelner Sekundärspulen, oder man kann dafür sorgen, dass die Kathode mit denjenigen Punkten der Heizelemente Kontakt herstellt, die praktisch ein gleich hohes Potential haben. Im letzteren Falle kann man die Stromzuführungsdrähte für die Heiz- elemente auch innerhalb der Lampe abzweigen, so dass weniger Zuführungsdrähte eingeschmolzen zu werden brauchen und eine Sekundärwindung genügt. Auch haben in diesem Falle alle Punkte der Kathode ein gleich hohes Potential, so dass die Vorteile der bekannten Äquipotentialkathode aufrecht erhalten werden können.
Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform einer Entladungsröhre nach der Erfindung dar. Die veranschaulichte Röhre, die mit einer Glühkathode, einem Gitter und einer Anode versehen ist, eignet sich besonders zur Verwendung als Detektor oder Empfangslampe für eine kleine Kapazität, wie solche z. B, von Amateuren verwendet werden. Auch ist eine abgeänderte Bauart einer Glühkathode mit Heizelementen nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Stirnansicht einer Entladungsröhre mit drei Elektroden nach der Erfindung mit zugehöriger Schaltung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 veranschaulichten Röhre. Fig. 3 ist eine schaubildliehe Darstellung des Fusses, mit der an ihm befestigten Kathode der in Fig. 1 dargestellten Röhre, Die andern Elektroden sind in dieser Figur fortgelassen.
Die in der Zeichnung dargestellte Entladungsröhre besteht aus einem entlüfteten Gefäss 1, z. B, aus Glas, mit dem ein Glasfuss 2 luftdicht verschmolzen ist, während in den Kniff des Fusses die Strom-
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besteht aus einem schraubenlinienförmig gewundenen Draht, z. B. aus Nickel, Molybdän, Wolfram oder ändern geeigneten Stoffen, dessen Enden von Stützdrähten. S und ss getragen werden, von denen ersterer zugleich als Stromzuführungsdraht dient.
In der Achse der konzentrisch in bezug auf einander angeordneten Elektroden. 3 und- befindet sich die Kathode 5, die zweckmässig aus einem die Wärme gut leitenden Stoff, z. B. Kupfer, angefertigt und an der Oberfläche mit einem Stoff, der bei verhältnismässig niedriger Temperatur leicht Elektronen aussendet, wie z, B. mit einem Erdalkalimetalloxyd überzogen ist.
Die Kathode wird an den Enden von zwei Bügelchen j und 12 (s. auch Fig. 3) getragen, die als Heizelemente dienen und zweckmässig aus einem Stoff mit hohem Widerstand, wie z. B. Chromeisen oder Nichrom, bestehen. Der Bügel 11 wird an den Enden von Stützdrähten 13 und 14 getragen, von denen letzterer als Stromzuführungsdraht dient, während der Bügel. 28 von Stützdrähten 15 und 16 getragen wird. von denen der Draht 15 als Stromzuführungsdraht verwendet wird. Innerhalb der Röhre sind die Enden der Heizdrähte durch Drähte 17 und 18 von sehr geringem Widerstand leitend verbunden, so dass zur Stromzuführung nach diesen Heizdrähten 11, 12 nur zwei Drähte in denKniff des Fusses eingeschmolzen zu werden brauchen.
Aus der Zeichnung ergibt sich, dass die Kathode 5 mit Punkten der Stützdrähte Kontakt her= stellen, die praktisch ein gleich hohes Potential haben, so dass kein Strom durch die Kathode 5 fliesst, Ferner ist die Kathode 5 mit einem besonderen Zuführungsdraht 10 versehen, womit die vorher erwähnten Vorteile verbunden sind.
Im Inneren der Glashülle 1 kann in bekannter Weise ein Hochvakuum hergestellt werden. wozu die Glaswand und die Oberfläche der Elektroden in gleichfalls bekannter Weise entgast werden können. Auch kann zur Herstellung einer sogenannten weichen Dreielektrodenröhre eine Gasfüllung niedrigen Druckes vorgesehen werden.
An Hand der Fig. 1 soll nun die Schaltung der dargestellten Entladungsröhre noch kurz besprochen werden.
Zum Erhitzen der Heizbiigel 11 und 12 ist ein Transformator 20, 19 vorhanden, dessen Primär.
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netz angeschlossen werden kann. Der Transformator, dar nur eine sehr geringe Kapazität zu übermitteln braucht, kann einfacher Bauart sein. In dem Anodenkreis ist eine Batterie 2@ ? und ein Fernsprecher 25 aufgenommen, während in dem Gitterkreis ein regelbarer Kondensator 2Ci und parallel zu ihm eine regelbare Induktanz 21 angebracht sind, von denen letztere zum Auffangen von Spannungswechseln verwendet werden kann.