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Elektrische Entladungsröhre für Hochspannung.
Man hat Vakuumentladungsröhren für elektrische Hochspannung dadurch gegen Durchschlagen- werden durch elektrische Entladungen zu schützen versucht, dass man die in ihrem Innern entstehenden und durch ihre Bewegung den Stromübergang vermittelnden elektrischen Ladungsträger durch Anordnung von Zwischenwänden daran verhinderte, die Glaswand zu treffen. Benutzt wurden z. B. Kathode oder
Anode oder beide umgebende Hauben aus Metall oder Isoliermaterial. Der angestrebte Zweck wurde aber dadurch nur unvollkommen erreicht, wie die Erfahrung gezeigt hat. Die Ursache dafür ist darin zu suchen, dass der Innenraum einer Entladungsröhre, namentlich wenn in ihr eine von Gasionen prak- tisch freie Elektronenentladung stattfindet, von sich schnell bewegenden elektrischen Teilchen erfüllt ist, die an jeder Auftreffstelle neue Ladungsträger erzeugen.
Die Ladung im Innern hat daher die Fähig- keit, sich wie ein Dampf überallhin auszubreiten ; infolgedessen treten Ladungen auch an solchen Stellen auf, die nicht unmittelbar von der ursprünglichen Quelle der Elektrizitätsträger (z. B. der Glühkathode) aus getroffen werden können.
Bei den meisten Vakuumröhren dieser Art wurde auch übersehen, dass ein von Ladungsträgern freier Raum nur entstehen kann, wenn er mit dem Entladungsraum in keiner irgendwie gearteten elektrisch leitenden Verbindung steht. Metallteile, die mit dem Entladungsraum in unmittelbarer Berührung stehen, oder gar Teile einer Elektrode, dürfen in diesen Schutzraum weder hineinragen noch einen Teil seiner
Wandung bilden, weil von ihnen, z. B. durch autoelektronische Entladung, Ladungsträger ausgesandt werden können. Dies gilt nicht nur für kathodische Elektrizitätsleiter, sondern auch für etwa mit der Anode in Verbindung stehende leitende Teile für den Fall, dass die Röhre mit Wechselstrom betrieben wird.
Die Trennung zwischen dem Raum, in dem allein Trägerbildung und Entladung stattfindet, und dem zwischen der Aussenwandung der Vakuumröhre und der Zwischenwand liegenden Mantelraum war daher bei diesen Röhren völlig ungenügend. Man suchte sich dadurch zu helfen, dass man eine vollständige
Trennung zwischen dem Entladungsraum und dem zwischen Zwischenwand und Aussenwand liegenden
Raum (Mantelraum) herbeiführte, indem man die Vakuumröhre in einen zweiten, sie umhüllenden Hohl- körper einschmolz und den Zwischenraum, der in keiner Verbindung mit der Entladungsröhre selbst stand, für sich auf höchstes Vakuum brachte. Röhren dieser Art sind jedoch, namentlich wegen der kom- plizierten Arbeitsvorgänge bei den Glasverschmelzungen, sehr schwierig herzustellen und gehen leicht durch Glasspannungen zugrunde.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine Zwischenwand in einer Röntgenröhre so anzu- bringen, dass zwar die Antikathode und Kathode selbst von dieser Zwischenwand umhüllt waren, die mit den Elektroden verbundenen Metallteile (Kathodenstiel, Antikathodenstiel) jedoch ausserhalb des von der Zwischenwand umschlossenen Raumes lagen. Bei diesen bekannten Röntgenröhren ist es über- dies von Nachteil, dass die von den ausserhalb des von der Zwischenwand umschlossenen Raumes liegende Metallteilen (etwa infolge autoelektronischer Entladung) ausgehenden Elektronen in geradlinigen Bahnen weit in den durch die Zwischenwand von dem eigentlichen Entladungsraum getrennten Mantelraum eindringen können.
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Bei der erfindungsgemässen, eine Zwischenwand aufweisenden Entladungsröhre werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass die Zwischenwand nicht nur die Elektroden (Kathode und Antikathode), sondern auch alle mit ihnen verbundenen, im Vakuum liegenden Metallteile umhüllt und de Verbindungsöffnung zwischen Mantelraum und Entladungsraum einen Durchtritt von geradlinig von den Metallteilen ausgehenden Ladungsträgern in den äusseren Mantelraum nicht zulässt.
Die dadurch erreichte vollkommene Isolation der Aussenwand gegen die im abgetrennten Innenraum stattfindende Entladung gestattet ausserdem, von der früher bei elektrischen Entladungsröhren für Hochspannung allgemein für notwendig gehaltenen Kugel-oder Torpedoform des Entladungsraumes ab-und zur Zylinderform überzugehen. Dadurch wird es auch glastechniseh ausführbar, die Entladungröhre mit der Zwischenwand zu versehen. Die Zylinderform bringt wesentliche Raum-und Gewichtsverminderung, namentlich bei Röntgenröhren mit Strahlensehutz, mit sich.
Ausführungsbeispiele von Röntgenröhren gemäss der Erfindung sind in den Fig. 1-3 schematisch dargestellt.
In dem im wesentlichen zylindrischen Glasrohr 1 (Fig. 1) sind die Antikathode 2 und die Glühkathode mit Sammelvorrichtung 3 in der üblichen Weise auf den Trägerrohren 4 und 5 befestigt. Ein zweites gleichachsiges Glasrohr 6 ist auf der Anodenseite mit Hilfe der Tellereinschmelzung 7 dicht mit dem Glasrohr 1 verschmolzen. Es verläuft ohne Unterbrechung bis in die Nähe des Kathodenendes der Röhre und endet dort derart frei, dass nur ein kleiner Zwisohenraum zwischen dem Ende des Rohres 6 und der Aussenwand 1 verbleibt. Beispielsweise kann das freie Ende nach der Glaswand zu umgebördelt sein und an ihr fast anliegen.
Der zwischen Aussenrohr 1 und Innenrohr 6 liegende Mantelraum bildet einen vollkommenen elektrischen Isolator, weil in ihn erstens keine elektrisch leitenden Teile hineinragen, die irgendwie mit dem Entladungsraum in leitender Verbindung stehen, insbesondere nicht mit einer der Elektroden, und zweitens sein offenes Ende so ausgebildet ist und an einer solchen Stelle liegt, dass praktisch keine Elektronen in den Mantelraum gelangen können.
Die Röhre nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, dass im Entladungsraum ein das stärkste Kraftfeld umhüllender Metallzylinder 8 angebracht ist. Er wird gehalten durch eine Reihe von Drähten 9, die, gemäss dem Vorstehenden, nicht bis in den Mantelraum reichen dürfen. Dieser Metallzylinder hält primäre und sekundäre Kathodenstrahlen und Wärmestrahlen, die die Beschaffen-
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umgeben ist, kann bei Benutzung der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung der Metallring unbe- denklich geerdet werden, d. h., es besteht keine Gefahr, dass die Röntgenröhre durchschlagen wird oder dass dadurch die an die Röntgenröhre angelegte Spannungsquelle (Transformator od. dgl.
) eine erhebliche
Verschiebung ihrer Potentialverteilung erleidet, wie das unvermeidlich ist, wenn ein solcher Metallring unmittelbar mit dem Innern des Entladungsraumes in Verbindung steht und infolgedessen ein Potential annimmt, das sich dem der Kathode nähert.
Die Erfindung gestattet also, einen lang angestrebten, aber praktisch bisher nicht voll erreichten
Fortschritt herbeizuführen, nämlich eine mit hoher Spannung betriebene Entladungsröhre in unmittel- bare Berührung mit geerdeten Leitern zu bringen, was eine erhebliche Vereinfachung der Halte-und Strahlenschutzvorrichtungen mit sieh bringt.
Ein vollkommener Schutz gegen Röntgenstrahlen kann erreicht werden, wenn an den als Strahlen- schutzkörper ausgebildeten Metallring 10 der Einrichtung nach der Fig. 3 den Anoden-und den Kathoden- hals umhüllende Schutzzylinder aus Isoliermaterial angefügt werden, dem Schwermetallverbindungen beigemischt sind oder auf die eine Glasur aus solchen aufgetragen ist.
Statt dessen kann in der an'sich bekannten Weise auch der Innenzylinder 6 aus Bleiglas hergestellt sein. In diesem Fall ist in dem Rohr 6 an passender Stelle ein Fenster für den Durchtritt der Röntgen- strahlen anzubringen, das, gemäss dem Vorstehenden, dicht und isolierend ist.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur für Röntgenröhren vorteilhaft, sie kann vielmehr für alle Arten von Entladungsröhren (Ventilröhren, Kathodenstrahlenröhren, Schwingungsröhren u. a. m.) von Nutzen sein.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Elektrische Entladungsröhre für Hochspannung (z. B. Röntgenröhre) mit einer die Elektroden umhüllenden Zwischenwand, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand nicht nur die Elektroden, sondern auch alle mit ihnen verbundenen, im Vakuum befindlichen Metallteile umhüllt und die Ver- bindungsöffnung zwischen Entladungs-und Mantelraum einen Durchtritt von geradlinig von den Metall- teilen ausgehenden Ladungsträgern in den äusseren Mantelraum nicht zulässt.