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Gasentladungsgefäss.
Zur Lieferung der den Strom durchgang in Gasentladungsgefässen vermittelnden Elektronen werden heute verschiedene physikalische Vorgänge herangezogen. Für technische Zwecke kommen da in erster Linie in Betracht die Elektronenemission eines sogenannten Kathodenfleckes auf einer flüssigen Quecksilberkathode und neuerdings in erhöhtem Umfang die Emission einer sogenannten Glüh-oder Oxydkathode. Besonders die Verwendung von Glühkathoden verleiht dem damit ausgerüsteten Gasentladungsgefäss sehr günstige Eigenschaften dadurch, dass einerseits der Spannungsabfall von solchen Gefässen relativ gering ist und anderseits die Wirkung derselben durch das Fortfallen der zusätzlichen, durch die flüssige Quecksilberkathode bedingten Quecksilberdampfströmung zuverlässiger und besser erfassbar ist.
Handelt es sich um Gasentladungsgefässe mit Glühkathoden, die für grössere Leistungen bestimmt sind, so ist der Ausbildung der Kathode besonderes Augenmerk zuzuwenden, um stabile Betriebsverhältnisse zu erhalten.
Die Grundbedingungen für das sichere Funktionieren einer Glühkathode mit grosser Emissionsfläche, die für höhere Stromstärken notwendig ist, ist eine gleichmässige Verteilung der Emissionswirkung über die ganze zur Verfügung stehende Fläche. Es ist bekannt, dass eine solche nur dann möglich ist, wenn die Erwärmung der gesamten Emissionsfläehe gleichmässig erfolgt. Um eine solche gleichmässige Wärmezuleitung zu der gesamten Fläche zu ermöglichen, wurden eine ganze Reihe von Konstruktionen vorgeschlagen. Die Grundidee aller dieser Konstruktionen ist die Anordnung der emittierenden Fläche innerhalb eines Hohlraumes, wie dies schematisch in Fig. 1 angedeutet ist. Darin bedeutet a ein topfförmiges Gefäss, das oben durch einen durchlochten Deckel b abgeschlossen ist.
Die Innenwände des Gefässes a sind bei e mit der emittierenden Schicht bedeckt. Die Heizung der Anordnung erfolgt durch die Heizspirale d. Die Zuleitung des Stromes zu der Emissionsfläche erfolgt über e. Daran ist das eine Ende der Heizwicklung angeschlossen, das andere Ende ist bei 1 herausgeführt.
Eine derartige Anordnung, bei der die Wärmezufuhr zur Emissionsfläche durch reine Strahlung erfolgt, bedingt eine sehr hohe Temperatur der Heizwicklung d, so dass man Gefahr läuft, dass einzelne Partikel der emittierten Schicht c auf die Heizwicklung d gelangen und dort infolge der hohen Temperatur der Heizwicklung dieselbe zur Emission anregen, was in kürzester Zeit zu einer Zerstörung derselben führt. Versuche, diesen sehr häufig auftretenden Fehler zu beseitigen, dadurch, dass die Heizwicklung vollständig elektrisch isoliert von dem Emissionsteil angeordnet wird, haben die Anordnung so kompliziert, dass sie praktisch unverwendbar geworden ist.
Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile ist daher vorgeschlagen worden, nicht bloss die Wärmestrahlung, sondern auch die Wärmeleitung zur Heizung der Emissionsfläche heranzuziehen. Den prinzipiellen Aufbau einer derartigen Anordnung zeigt Fig. 2. Die Heizung erfolgt hier durch die Heizspirale a. Diese befindet sich in der Mitte des Emissionskörpers b, der aus einem mit der Heizspirale parallelen engen Rohr c besteht, das ähnlich wie die in der Wärmetechnik bekannten Stahlkörper- Dampfheizungsrohre-mit quer zur Rohrachse stehenden aufgeschweissten Ringen d versehen ist. Diese Ringe sind nun auf ihrer Oberfläche mit der aktiven Masse versehen.
(In Fig. 2 nur auf einigen Ringen angedeutet. ) Die gleichmässige Verteilung der Temperatur auf den gesamten Emissionskörper wird durch Verwendung des äusseren Strahlungsschutzkörpers e sehr begünstigt. Der letztere ist so wie bei der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung topfförmig ausgebildet und ist oben wieder durch einen durchlochten Deckel abgeschlossen. Die gleiche Wirkung wie die in Fig. 2 angedeuteten scheibenförmigen
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Träger der aktiven Masse, ergeben auch parallel mit der Rohrachse angeordnete flügelförmige Trägerkörper.
Es ist schon eingangs erwähnt worden, dass Grundbedingung für ein verlässliches Funktionieren eines Gasentladungsgefässes mit einer Glühkathode für höhere Stromstärke eine gleichmässige Emission auf der gesamten Emissionsfläche ist, weil sonst bei ungleichmässiger Emission eine Konzentration des Emissionsstromes auf einzelne Punkte stattfindet, die sich ausserordentlich hoch erhitzen und demnach in kürzester Zeit zu einer Zerstörung der Kathode und damit des Gefässes führen.
Um die Wärmeverteilung gleichmässiger zu gestalten, wurde auch bereits vorgeschlagen, die Emissionsfläche aus einem einzigen Band in Form einer Spirale zu wickeln. Eine derartige Anordnung führt aber zu keinem günstigen Erfolg, da wohl die Wärmeleitung durch das einheitliche Band verbessert worden ist, hingegen die Strahlwirkung durch die hiebei auftretende verschieden grosse Abschirmung sehr stark variiert.
Erfindungsgemäss können nun dann besonders günstige thermische Verhältnisse in der Glühkathode eines Gasentladungsgefässes erzielt werden, wenn die emittierende Oberfläche durch ein Band aus einem Stück hergestellt wird und wenn dieses Band durch geeignete Bearbeitung-z. B. Pressung-zu einem mit Taschen versehenen Emissionskörper geformt wird. Ein derartiges System wird so beschaffen sein, dass ein Querschnitt senkrecht auf die Achse des Heizkörpers einen Linienzug ergeben wird, der taschenförmige Ausbuchtungen aufweisen wird, die zur Hälfte gegen den heizenden Teil geöffnet sein werden.
Um die bei der Anordnung eines spiralförmig gewundenen Bandes geschilderten Nachteile einer ungleich- mässigen Wärmeverteilung zu verhindern, ist es notwendig, die Länge dieser Taschen nicht übermässig gross zu halten. Es erweist sich hiefür als obere Grenze ein Weg, von etwa dem Durchmesser der Glühkathode, zwischen dem äussersten Punkt der Tasche bis auf den innersten, der Heizwicklung benachbarten Hüllkreis des Systems.
Einige Möglichkeiten der Anwendung des Erfindungsgedankens sind in den angeschlossenen Zeichnungen angegeben. So ist z. B. in Fig. 3 das beiderseitig mit einer dünnen Oxydschicht behaftete Band 1 zu einem strahlenförmigen Körper gewunden. Der noch grösseren Flächenausnutzung wegen sind die äusseren Teile mit einer mehr oder weniger tiefen Einbuchtung 4 versehen. Die Heizspirale 2 ist hier in bekannter Weise inmitten eines Schutzrohres 3 angeordnet. Das Schutzrohr 3 ist mehrfach mit dem Strahlkörper 1 metallisch gut verbunden. Damit nun diesem Emissionskörper die nicht unbeträchtlichen Ströme möglichst gleichmässig zugeführt werden können, sind an zwei diametral gegen- überliegenden Teilen Metallstäbe 6 und 7 als Zuleitungen mit dem Emissionskörper sehr eng verbunden.
Die gesamte Anordnung wird wieder in bekannter Weise in einen Strahlschutzkörper, so wie bei Fig. 1 und 2 angegeben, eingebaut und mit einem gelochten Deckel versehen.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Verbindungsstellen des Trägerkörpers mit dem inneren Schutzrohr, also z. B. in Fig. 2, die Verbindungsstellen der Scheiben d mit dem inneren Trägerrohr, sehr leicht zu Störungen Anlass geben können. Diese Verbindungsstellen müssen der guten Wärmeleitung wegen geschweisst werden. So hat sich häufig gezeigt, dass die einzelnen Schweissstellen reissen und damit sowohl einen schlechten thermischen als auch elektrischen Kontakt des betreffenden Emissionsteiles ergeben.
Die Folge hievon ist natürlich eine ungleichmässige Emission mit den schon mehrfach beschriebenen, zur Zerstörung des Gefässes führenden weiteren Folgen. Weiters liegt ein grosser Nachteil von Gefässen mit Glühkathoden mit vielen Schweissstellen darin, dass bei Beschädigungen der Schweissstelle diese leicht Gas abgeben, was eine Erhöhung des Spannungsabfalles und aus bekannten Gründen gleichfalls eine Zerstörung des Gefässes ergibt.
Bei Anwendung des Erfindungsgedankens lassen sich nun die durch die vielen Schweissstellen der geschilderten Anordnung bedingten Nachteile fast vollständig vermeiden, wenn man nämlich das innere Röhrchen um die Heizspirale weglässt, wie dies z. B. in dem Grundriss (Fig. 4) angegeben ist. Die Zentrierung der Heizspirale 2 wird durch zwei gekreuzte Metallstreifen 3 durchgeführt, die ihrerseits wieder an die inneren Teile des Emissionskörpers angeschweisst sind.
Hier erfolgt wohl die Erwärmung des Emissionskörpers durch direkte Strahlung, doch ergibt die bei dieser Anordnung mögliche geringe Distanz zwischen den inneren Teilen des Heizkörpers und der Heizwellen die Möglichkeit, mit weitaus geringeren Temperaturen der Heizspirale zu arbeiten, so dass dieselbe nicht auch bei zufällig auftretendem aktivem Material nicht selbst emissionsfähig werden kann.
Eine weitere Möglichkeit des Erfindungsgedankens zeigt Fig. 5, bei der das fortlaufende Band nach Art einer Evolvente gebogen ist. Eine derartige Anordnung gibt bekanntlich geometrisch die günstigste Ausnutzung eines Zylinderraumes bei gleichzeitiger Einhaltung gleicher Normalabstände der einzelnen Flächenelemente. Die Anordnung dieses Emissionskörpers erfolgt sonst in gleicher Art wie vorbesehrieben.
Eine sinngemässe Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist eine solche Anordnung, bei der der aus einem Band hergestellte Emissionskörper so ausgebildet ist, dass er die Wärmezufuhr von zwei oder mehreren Heizspiralen erhält.
Dadurch, dass es bei Anwendung des Erfindungsgedankens möglich ist, die aktive Fläche durch günstige Anordnung in einem kleineren Umkreis der Heizung anzubringen, ist man in der Lage, einen sehr
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EMI3.1