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Elektrisches Vakuuntt'ohr.
Die Erfindung betrifft elektrische Vakuumröhren jener Art, welche mehrere Elektroden mit Einschluss einer fadenförmigen Elektrode, wie etwa einer Elektronen emittierenden Kathode aufweisen, wobei entlang dieser Kathode ein Spannungsabfall vorhanden ist, der infolge eines Heizstromes der fadenförmigen Elektrode die Eigenschaft erteilt, Elektronen auszusenden oder zu emittieren.
Bei elektrischen Vakuumröhren muss eine fadenförmige Kathode notwendig an beiden Enden abgestützt sein, um ihr den Heizstrom zuleiten zu können. In manchen Fällen ist es aus verschiedenen Gründen wünschenswert, die fadenförmige Kathode noch an weiteren, zwischen den Enden gelegenen Punkten abzustützen. Werden nämlich Glühfäden durch Federn gespannt, so zeigt das elektrische Vakuumrohr die Neigung, die Rolle eines Mikrophons zu spielen und die Federn entfallen, wenn man den Glühfaden an verhältnismässig nahe beieinanderliegenden Stellen abstutzt, so dass der Durchhang
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Elektroden klein sein sollen.
Bei Verwendung eines Haarnadel- oder zickzackförmigen Glühfadens ist es im allgemeinen möglich, das Vakuumrohr gedrängter auszuführen als in dem Falle, wo die Kathode nur aus einem einzigen geraden Faden besteht. Bisher wurden Zwischenpunkte fadenförmiger Kathoden durch Metallhaken abgestützt, die von den Fadenenden und von anderen Elektroden dadurch isoliert sind, dass sie von isolierenden Teilen getragen werden, beispielsweise in Glasknöpfchen oder Stäbchen oder Gestelle eingeschmolzen sind. Solche Stützen haben eine nachteilige Abkühlung der Buchtteile oder Biegestellen des Fadens zur Folge.
Gemäss der Erfindung werden fadenförmige Teile mit Spannungsabfall, die beim Betrieb eine erhöhte Temperatur aufweisen sollen, an einer oder mehreren zwischen ihren Enden gelegenen Stellen durch Halter festgehalten, welche ihrer materi-Illen Beschaffenheit nach Isolatoren sind und den Faden ganz oder zum Teil umfassen. Solche fadenförmige Teile können Haarnadel-oder Zickzackgestalt haben und wie angegeben an den Buehtteilen oder Biegestellen abgestützt sein. Die Stützen sind zweckmässig als Haken oder Ösen ausgeführt und werden von Metall getragen oder dadurch verstärkt ; sie bestehen vorteilhafterweise aus Metallteilen, die mit isolierendem Material überzogen sind.
Bei der Erfindung werden die abgestützten Zwischenstelle des Fadens durch die isolierenden Haken und Stützen nicht merklich abgekühlt und die Herstellung der elektrischen Vakuumröhren kann vereinfacht werden, weil Wärmeisolatoren auch gute elektrische Isolatoren sind und daher in manchen Fällen die gewöhnliche Art der Isolation überflüssig wird.
In manchen Fällen kann ein haarnadelf ormiger Faden so abgestützt werden, dass die Bucht nich
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Wenn beispielsweise der Haken aus Metall besteht, so haben die Schwingungen des Fadens eine periodische Abkiihlung des Buehtteiles zur Folge, während bei Verwendung eines isolierenden Hakens solche Ab-
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mit axialer Spannung durch isolierende Teile an zwischen seinen Enden liegenden Punkten abgestützt werden.
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Um den Abstand zwischen den Elektroden und die Mikrophonwirkung zu verringern, ist es wünschenswert, den Faden an möglichst vielen Stellen zwischen seinen Enden abzustützen. Bei den bisher benützten Metallhaken wurden Glühfäden an möglichst wenig Punkten abgestützt, weil solche Haken den Glühfaden abkühlen und damit die Kathodenwirkung herabdrucken und eine ungleichmässige Abkühlung nach sich ziehen. Vermöge der vorliegenden Erfindung kann der Faden an vielen Stellen abgestützt und festgehalten werden, ohne dass diese Mängel auftreten.
Bei der in erster Linie in Aussicht genommenen Ausführungsform besteht der Haken oder die Stütze aus einem geeignet gestalteten Metallteil, etwa einem zu einem Haken oder einer Öse gebogenen Metalldraht, der mindestens an jenem Teil, über welchen die Bucht des Glühfadens gebogen ist, mit einem isolierenden Überzug versehen ist. Diese Stütze kann an ihrem nicht überzogenen Teil fest an einem Metallgerüst angeschweisst oder anderweitig befestigt sein, so dass, wenn es sich um verhältnismässig kleine Spannungsunterschiede handelt, eine weitere Isolation als durch den Überzug unnötig ist.
Das isolierende Überzugsn'aterial wird der Betriebstemperatur des Glühfadens angepasst. Für mit Oxyd überzogene Platin-Iridiumfäden enthält der Überzug zweckmässig Kaolin, Porzellan oder ähnliches Material oder Quarz.
Der isolierende Teil kann gesondert hergestellt und von einem metallenen Träger oder Verstärkung- teil getragen werden, der an einem Traggestell oder Gerüst oder einer andern Elektrode des Vakuun rohres befestigt ist. Letzteres kann dann verwendet werden, wenn zwischen dieser andern Elektrode und dem Glühfaden kein grosser Spannungsunterschied besteht und wenn die dadurch eingeführte zusätzliche Kapazität von geringer Bedeutung ist. Eine solche Modifikation ist beispielsweise wertvoll, wenn die zusätzliche Elektrode konstantes Potential aufweist, wie z.
B. das sogenannte Raumladungsgitter bei einer Vierelekfrodenröhre. Das Gestell kann einen oder mehrere Metallteile mit geeigneten Teilen von isolierendem Material aufweisen, die ein geschlossenes Gebilde darstellen, von dem ein Teil in manchen Fällen ein Füsschen sein kann. Bei dieser Anordnung kann der auf dem Gestell angebrachte Faden unab- hängig von den übrigen Elektroden (Anodengitter) auf das Füsschen aufgesetzt sein, das später h : nzu- . gefügt werden kann. Das Gestell kann e : n geschlossenes Gebilde darstellen, z.
B. einen rechteckigen Rahmen, an dem der Glühfaden befestigt ist und von dem gewisse Teile durchschnitten werden, nachdem das Gestell auf das Füsschen aufgesetzt worden ist, so dass der Faden nicht mehr durch einen Teil des Gestelles kurz geschlossen wird ; dieses letztere Gebilde wird vielmehr durch das Füssehen ersetzt.
Es hat sich gezeigt, dass ein mit Kaolin überzogener Metallhaken, wie er nachstehend beschrieben werden wird, einem beträchtlichen Spannungsuntersehied, z. B. 40 Volt, standhält, selbst wenn die Isolation rotglühend ist und ihre Dicke von der Grössenordnung O'l bis 0-2 inn ist. Die Erfindung ist daher nicht auf Fälle beschränkt, bei denen der Spannungsunterschied an der Isolation klein ist, sie ist aber in solchen Fällen recht wohl anwendbar.
Statt dass man gesonderte Haken anwendet, kann der Glühfaden andere Formen annehmen.
Er kann z. B. über Gebilde gespannt werden, die aus Drähten mit mehreren Biege-oder Knickstellen bestehen, um welche die Buchten des Fadens gelegt werden. Diese Drähte werden zur Gänze oder bloss
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Nachdem der Faden auf das Füsschen oder ein Traggestell aufgesetzt worden ist, kann iran eine Oxydschicht auf ihn aufbringen. Das nachträgliche Aufbringen der Oxydschicht ist besonders vorteilhaft, wenn die Fäden sehr dünnn sind, weil dann jede weitere Manipulation mit den mit Oxyd überzogenen Fäden entfällt. Weiters wird die Gefahr der Verunreinigung der Oxydschicht verringert. In Fällen, wo der Faden äusserst dünn ist, kann er zwecksmässig Verstärkung beim Aufbringen auf das Gestell oder
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wird, z. B. durch Erhitzen oder Auflösen in Säuren.
Man kann beispielsweise Wallastondraht mit einer aus Silber bestehenden Umhüllung benutzen ; der Oxydüberzug wird nach der Entfernung der Umhüllung aufgebracht.
Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene beispielsweise Ausführungsfori en der Erfindung.
Fig. 1, 2 und 3 zeigen in vergrössertem Massstab drei verschiedene Ausführungsformen isolierter Haken ; Fig. 4 zeigt eine isolierte Öse, Fig. 5 zeigt im Aufriss eine Elektrode mit teilweise abgebrochener Anode, während Fig. 6 eine Draufsicht der Elektrode nach Fig. 5 darstellt. Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Elektrode bei fortgelassener Anode, Fig. 8 zeigt die Fadenanordnung gesondert, Fig. 9 und 10 zeigen zwei Abänderungen der Fadenanordnung, die bei der Einrichtung nach Fig. 7 verwendet werden können. Fig. 11 ist ein Schnitt, zum Teil Ansicht einer weiteren Elektrodenform und Fig. 12 ist eine Schauansicht des Fadens derselben, Fig. 13 ist eine Schauansicht einer abgeänderten Fadenanordnung, die bei der Elektrode nach Fig. 11 verwendet werden kann.
Fig. 14 ist ein Aufriss einer weiteren Ausführungsform der Elektrode, wobei der Klarheit wegen einzelne Teile fortgelassen sind.
Fig. 15 und 16 sind Aufriss bzw. Draufsicht eines abgeänderten Fadenträgers, der bei der Einrichtung nach Fig. 14 verwendet werden kann. Fig. 17 zeigt eine weitere Abänderung der Fadenanordnung, die bei den Ausführungsformen des Vakuumrohres, die in Fig. 18 im Aufriss und in Fig. 19 im Querschnitt dargestellt ist, verwendet werden kann. Fig. 20 und 21 sind ein Aufriss und eine Draufsicht einer weiteren Anordnung des Fadens und Gitters, Fig. 22 und 23 sind Aufriss und Querschnitt einer weiteren Aus-
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Einrichtung nach Fig. 22 und 23. Fig. 27 ist eine Schauansicht einer Abänderung der Einrichtung nach Fig. 22 und 23. Fig. 28 ist ein Querschnitt nach Fig. 27.
In Fig. 1 ist im Schnitt ein Stutzhaken für einen Faden dargestellt und er besteht z. B. aus Wolfram oder einem Molybdändraht 1, der an einem Ende bei 2 hakenförmig umgebogen ist und mit einem isolierenden Überzug, J versehen ist. Das andere Ende 4 des Drahtes weist keinen solchen Überzug auf. Der Überzug 3 kann in bequemer Weise so aufgebracht werden, dass man den Draht 1 in einem Kaolinoder Porzellanbrei eintaucht und dann beispielsweise in einer Flamme bis zur Rotglut erwärmt, um den anhaftenden Überzug zu trocknen. Man kann gewünschtenfalls in dieser Weise mehrere Überzüge auf-
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wird der, wie eben beschrieben, überzogene Haken bei einer hohen Temperatur gebrannt, um das Porzellan zu sintern, zu verglasen oder zu schmelzen.
Dieses Erhitzen erfolgt zweckirässig dadurch, dass man den
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erwiesen.
Der Draht 1 kann auch mit Quarz überzogen werden, indem man auf einen geraden Draht ein dünnwandiges Quarzrohr von geeigneter Länge aufschiebt. Der Haken und das Quarzrohr werden dann
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eines isolierten Hakens 5, der aus einem Metallstreifen gebildet ist und zum Abstützen eines haarnadel- förmigen Fadens dient. Der hakenförmig gebogene Endteil hat einen Überzug 7 von Porzellan oder einem andern isolierenden Material.
Fig. 3 veranschaulicht eine Abänderung des isolierenden Hakens der Fig. 2 ; nach Fig. 3 wird der Haken aus einem in die dargestellte Gestalt gebogenen Draht 8 gebildet, der an einem gewünschtenfalls federnden Streifen 9 angeschweisst ist. Der Streifen kann selbst wieder an einem Tragdraht 10 ange-
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besteht. Eine derartige Stütze eignet sich besonders zur Abstützung von Stellen entlang eines geraden axial gespannten Fadens.
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ein Gittertragrohr 17 und zwei Zuleitungsdrähte 18 für den Faden eingeschmolzen sind und aussen an die zugehörigen Zuleitungsdrähte anschliessen. Die Anode ist bei 19 und das Gitter bei 20 angedeutet.
Die freien Enden des Haarnadelfadens 21 sind mit den Zuleitungsdrähten verbunden, während seine
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Streifen 6 oder 9 ist dabei an den Tragdraht 10 angeschweisst, der in einen G ! asknopf 23 eingeschn olzen ist, welch letzterer einen an den Anodentragdraht. ! 6 angeschweissten Draht 24 trägt. Der Faden 21 kann in beliebiger Weise angeordnet sein, etwa entsprechend der britischen Patentschrift Nr. 273394 ; er besteht aus Platin-Iridium draht, der mit einem Gemisch von Barium-und Strontiumoxyd überzogen ist.
Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel bezweckt die Isolation auf dem Haken 22 hauptsächlich die Wärmeisolation der Bucht des Fadens, die erforderliche elektrische Isolation kommt dem Glasknopf 2. 3 zu. Infolge der Isolation auf dem Haken wird der Wärmeverlust durch Ableitung an die Zuleitungsdrähte verringert und die Kathodenleistung entsprechend erhöht. Diese Bauart ist für Fäden gut geeignet, die bei geringen Spannungen arbeiten. Der Haken 28 kann auch zum Spannen des Fadens dienen, wenn aber Mikrophonwirkungen bei-eitigt oder verringert werden sollen, kann die Einrichtung auch so getroffen werden, dass der Haken den Faden nicht unter Spannung hält, sondern bloss die Schwingungen.
Die Bucht des Fadens beschränkt die Isolation, verhindert periodische Erwärmungen und Abkühlungen der Fadenbucht, die sonst durch die Schwingungen veranlasst werden könnten.
In Fig. 7-10 ist der in Fig. 7 dargestellte Aufbau hinsichtlich der Anode und des Gitters von bekannter Art und ähnlich dem in Fig. 5 dargestellten, nur haben die Anode und das Gitter je zwei Stützen.
Der Deutlichkeit wegen ist die Anode fortgelassen, das Gitter 20 ist dargestellt. Die in Fig. 8 gesondert dargestellte Kathode hat U-förmige Gestalt und besteht aus zwei parallelgeschalteten Teilen 25, 26.
Die Fäden werden von einem verkehrt U-förmigen Drahtgestell 27 getragen, dessen Schenkel an die Zuleitungsdrähte 28 für den Faden angeschweisst werden können. Die beiden oberen Buchtteile des Fadens werden von isolierten Haken 29 getragen, die am Gestell 27 angeschweisst sind. Die freien Enden des Fadens sind a, n Metallröhrchen 30 befestigt, die an den Schenkeln des Gestelles 27 angeschweisst sind, während die untere Bucht des Fadens an einer vom Querdraht 32 ausgehenden Stütze 31 befestigt ist. Der Faden wird auf das Gestell vor dem Einschmelzen in die Füsschen aufgebracht, wobei der Draht an einen Zuleitungsdraht 33 angeschweisst wird und der Draht 32 in bekannter Weise durchschnitten oder entfernt wird.
Bei dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Faden nicht gespannt, doch können, wenn gewünscht, Federn in die isolierenden Haken 29 eingeschaltet werden.
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Fig. 9 zeigt eine Abänderung, bei welcher das Fadengestell zwei in den Glasknopf 35 eingesehmolzene
Drähte 34 und einen zeitweiligen Querdraht 32 aufweist. Die Enden des Fadens 36 sind an Schenkeln 34 befestigt und ziekzacldörmig um isolierende Haken 37 gespannt, die an den Schenkeln des Gestelles - angeschweisst sind.
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vorgesehen, um welche die Buchtteile des zickzackförmigen Fadens 36 gelegt sind.
In Fig. 11 sind die Anode und das Gitter im wesentlichen von derselben Bauart wie in Fig. 5.
Der Faden 42 ist geradlinig und wird durch eine Blattfeder 43 gespannt gehalten, die an einem vom U-förmigen Gestell 45 ausgehenden Draht 44 angeschweisst ist, wie Fig. 12 zeigt. Das untere Ende des Fadens 40 ist an einer vom Qu. erdraht 32 ausgehenden Stütze 31 befestigt, ähnlich wie mit Bezug auf
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Der Faden wird an einer zwischen seinen Enden gelegenen Stelle durch einen Teil 46 abgestützt, der aus einem isolierenden Scheibchen mit drei Löchern besteht, durch welche die Schenkel des Gestelles 45 und der Faden 40 hindurchgehen. Das Scheibchen 46 könnte auch unmittelbar um die Schenkel des - Gestelles gebildet und daran festgehalten werden. Eine Bewegung des Scheibchens entlang des Gestelles wird dadurch verhindert, dass die Schenkel, wie bei 47 angedeutet, einbezogen oder gewellt sind. Ist der
Faden 40 mit Oxyd überzogen, so kann das Scheibchen 46 aus Porzellan bestehen ; wenn aber der Faden bei noch niedrigerer Temperatur verwendet wird, z. B. ein mit Caesium überzogener Wolframfaden, so kann das Scheibchen 46 aus Glimmer bestehen.
Die Träger der Anode und des Gitters und das Fadengestell 45 können an den freien Enden durch
Drähte 48 zusammengehalten werden, die in einen Glasknopf 49 eingeschmolzen sind.
Statt dass das Gestell, wie in Fig. 11 und 12 dargestellt, zwei Schenkel besitzt, kann es auch drei
Sehenkel 50 aufweisen, wie Fig. 13 zeigt, die durch ein isolierendes Scheibchen 51 auseinandergehalten werden, das nach Fig. 13 durch Einbiegungen der Schenkel 50 festgehalten wird.
Die Einrichtung nach Fig. 14 ist der nach Fig. 11 ähnlich, nur ist das Gestell 45 vom Faden 42 vollständig isoliert, indem die oberen Enden der Gestellschenkel in den G1asknopf 49 eingeschmolzen sind und das obere Ende des Fadens an einem Draht ? befestigt ist, der gleichfalls im Glasknopf festgemacht ist. Ein besonderer, in der Zeichnung nicht ersichtlicher Draht dient zur Verbindung des oberen
Endes des Fadens 42 mit dem entsprechenden Zuleitungs draht 53. Das isolierte Gestell 45 kann als
Steuerelektrode neben dem Gitter dienen ; als Raumladungsgitter oder als einziges Steuergitter, in welchem Falle das Gitter 20 entfallen kann. Wenn gewünscht, kann an das Gestell eine Anzahl von Ringen 54 angeschweisst sein, wie in Fig. 15 und 16 gezeigt, um die elektrostatische Wirkung zu erhöhen.
Fig. 17 veranschaulicht eine andere Art der Isolierung eines Fadens von einer andern Elektrode, etwa dem Gitter. An einem Molybdändraht JJmit einer Platinumhüllung sind unmittelbar zwei Porzellanperlen oder Knöpfchen 56 aufgebrannt. Der Faden kann mit einem Gemisch von Barium-und Strontiumkarbonat, beispielsweise durch Bestreichen mit einer wässerigen Lösung der Karbonate überzogen werden, worauf man die Karbonate in Oxyde überführt.
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während das untere Ende des Fadens mit einer blattartigen Spannfeder 60 in Verbindung steht. Man erkennt, dass bei dieser Einrichtung das äussere Gitter gewünsehtenfalls entfallen und das innere Gitter als Steuergitter dienen kann.
Fig. 20 und 21 veranschaulichen eine andere Anordnung, um einen Faden in einer genau bestimmten La, ge gegenüber einem Gitter der in Fig. 18 und 19 dargestellten Art zu halten und ihn davon zu isolieren.
Hiebei sind die isolierenden Perlen, statt wie in Fig. 17 am Faden angebracht zu sein, an gewissen Teilen des Gitters angebracht, wie bei 61 angedeutet, Fig. 22-26 zeigen ein Vierelektrodenrohr. Die Anode 19 ist zum Teil abgebrochen ; 20 ist das äussere und 62 das innere Gitter, das von parallelen, in einen Glas- knopf 64 eingeschmolzenen Drähten 63 getragen wird ; dieser Knopf stützt sich auf die Anodentragdrähte 16.
Die Bucht des Fadens 65 wird von einem isolierenden Haken 11 abgestützt, der zweckmässig dem in Fig. 3 dargestellten ähnlich und im Knopf 64 festgehalten ist. Der Faden wird an weiteren Punkten 66 in der folgenden Weise gehalten :
Die Molybdändrähte 67, von denen einer in Fig. 24 gesondert dargestellt ist, werden in die gezeichnete Gestalt gebogen und nachher oder vorher mit einem Überzug 68 aus isolierendem Material versehen, wie Fig. 25 zeigt. Solche Drähte werden, wie in Fig. 26 angedeutet, angeordnet, um den Faden zu umschliessen und werden an die Träger 63 des inneren Gitters angeschweisst. Wenn nötig, können ein oder mehrere Gänge des inneren Gitters in der Nähe der Träger 67 entfernt werden.
Man sieht, dass eine ähnliche Anordnung für eine Dreielektrodenrohre verwendet werden kann, d. b. dass das äussere Gitter entfallen kann. Ferner sieht man, dass der Faden in ähnlicher Weise von den Tragdrähten
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des äusseren Gitters abgestützt und festgehalten werden kann. Im allgemeinen ist es, wenn die Dicke der Isolation gering ist, wünschenswert, den Faden von einer Elektrode aus abzustützen, welche unter konstantem Potential steht.
In der in Fig. 27 dargestellten Abänderung der Fig. 22 besteht das Gitter aus parallelen Sehenkeln 69 von U-föf1l1Îgern Querschnitt, welche eine schraubenartige Gitterwicklung tragen und auf in das Füsschen eingeschmelzenen Drähten 68 sitzen. Die Bucht eines Haarnadelfadens geht über einen isolierten Haken 71, der an einem Draht 72 angeschweisst ist, dessen Enden wieder an dem Gitterträger 69 angeschweisst sind.
In der Mitte zwischen den Gittern wird der Faden durch Isolierkörper aus Porzellan oder Quarz festgehalten, welche die benachbarten Gitterdrähte umgeben oder bei der bevorzugten in Fig. 28 dargestellten Konstruktion auf gesonderten Drähten 7. 3 aufgebracht sind, welche an den Schenkeln 69 des Gitters angeschweisst sind, wobei nötigenfalls ein oder mehrere Gitterdrähte fortgelassen sind, um Platz für die die Isolation 74 tragenden Drähte 7. 3 zu schaffen. Beim Zusammenbau der Elektroden wird der Faden eingesetzt und die Drähte 73 werden gegeneinandergedrückt, so dass ihre einander zugekehrten Seiten nahe beieinanderliegen und den Faden festhalten.
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betrug. Nebenher wird auch die Mikrophonwirkung des Ventiles verringert.
Die Einrichtung kann in mancherlei Richtung abgeändert werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Vakuum rohr mit einer fadenförmigen Elektrode, welche bei erhöhter Temperatur
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