<Desc/Clms Page number 1>
Indirekt geheizte Entladungsröhre mit Glühkathode.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsröhre mit indirekt geheizter Glühkathode, insbesondere auf eine Elektronenröhre, deren Elektronenemission sich während des Betriebes in kleinerem Masse vermindert als bei den bisherigen Röhren, wodurch bei solchen Röhren während einer längeren Zeit als bei den bisherigen Röhren, bei einer besonderen Ausführungsart derselben sogar während deren ganzen Lebensdauer eine verzerrungsfreie und klangstarke Wiedergabe erzielt werden kann.
Bei indirekt geheizten Entladungsröhren mit Glühkathode müssen Elektroden von beträchtlichem Masse während des Betriebes der Röhre auf hoher Temperatur gehalten werden. Bei solchen Röhren kann nicht verhindert werden, dass diese Elektroden sowie das Isolierröhrchen des Heizkörpers der Kathode während des Betriebes fortwährend kleine Mengen von Gas abgeben. Diese frei werdenden Gase werden gewöhnlich von der aktiven Oberfläche der Kathode gebunden, wodurch natürlicherweise deren Elektronenemission vermindert wird. Wenn z. B. die Elektronenemission einer solchen Kathode als Funktion der Lebensdauer dargestellt wird, so erhält man die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Kurve, aus welcher ersichtlich ist, dass die Emission der Röhre während des Betriebes stetig sinkt.
In einiger Zeit ist die Verminderung der Emission so beträchtlich, dass der Apparat, in welchem solch eine Röhre verwendet wird, betriebsunfähig wird. Bevor aber eine merkbare Verminderung der Lautstärke eintritt, verursacht die Verminderung der Emission eine Verzerrung, die die Wiedergabe vollkommen ungeniessbar macht.
Zweck vorliegender Erfindung ist das Aufheben dieser Nachteile, d. h. Aufgabe der Erfindung ist die Konstruktion einer solchen Röhre, bei welcher die Änderung der Emission der Kathode im Verhältnis zur Lebensdauer die in Fig. 1 mit 2 bezeichnete theoretische Funktion nach Möglichkeit erreicht, wodurch solch eine Röhre während ihrer ganzen Lebensdauer eine gleichmässige gute und verzerrungsfreie Wiedergabe ermöglicht. Im Sinne der Erfindung wird eine solche Röhre so hergestellt, dass in der Röhre zur Bindung der frei werdenden Gase ein besonderes Organ angeordnet ist, das die frei werdenden Gase bindet, wodurch sich diese Gase dann nicht auf die aktive Oberfläche der Kathode niederschlagen.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsart der erfindungsgemässen Röhre wird dieses Organ so ausgebildet, dass es in einem vorausbestimmten Zeitpunkt, u. zw. zweckmässig dann, wenn es die frei werdenden Gase nicht mehr binden kann, den Betrieb der Röhre verhindert.
In der erfindungsgemässen Röhre besteht dieses zur Bindung der Gase vorgesehene Element aus einem mit dem Heizkörper der Glühkathode in Reihe geschalteten Leiter, dessen Widerstand kleiner als der des Heizkörpers ist und welcher während des Betriebes der Röhre infolge des durchfliessenden Heizstromes eine so hohe Temperatur erreicht, dass er die frei werdenden Gase wirksam bindet. Diese Temperatur ist zur Erreichung dieser Wirkung höher als die betreffende Temperatur aller andern Elektroden und des Heizkörpers der Glühkathode.
Die frei werdenden Gase können am wirksamsten dann gebunden werden, wenn das Material des als Glühfaden ausgebildeten Leiters bei dessen Betriebstemperatur schon merkbar verdampft, wobei aber das Material des Leiters bei dieser hohen Temperatur noch genügend widerstandsfähig und fest sein muss ; und es darf die Verdampfung nur so langsam und gleichmässig erfolgen, dass der Leiter nicht früher ausbrennen, d. h. sein Durchmesser sich nicht früher beträchtlich vermindern kann, als dies als Lebensdauer für die Röhre im voraus bestimmt wird : z. B. in 1200 Stunden. Allen diesen Forderungen kann am besten Genüge geleistet werden, wenn der mit dem Heizkörper in Reihe geschaltete Glühfaden aus Wolframdraht verfertigt und so bemessen ist, dass seine Betriebstemperatur
<Desc/Clms Page number 2>
zwischen 2000-23000 C liegt.
Statt Wolfram kann auch ein Molybdändraht verwendet werden oder auch jedes Material mit hohem Schmelzpunkt, in welchem Fall aber seine Temperatur dem jeweils benutzten Material in der gewünschten Lebensdauer entsprechend niedriger gewählt werden muss. Wenn dieser Heizkörper ausbrennt, so ist auch der Heizstrom der Kathode unterbrochen ; die Röhre wird betriebsunfähig, wodurch verhindert wird, dass nach dem Ausbrennen des Glühfadens, wenn seine gasbindende Wirkung bereits aufgehört hat und deshalb die Emission der Kathode rasch sinken würde, die Röhre noch weiterverwendet wird.
Da durch diesen Glühfaden der ganze Heizstrom der Kathode fliesst, wird sein Widerstand, um einen zu grossen Heizenergieverbrauch zu vermeiden, kleiner als derjenige des Heizdrahtes der Kathode gewählt, so dass der Spannungsabfall längs dieses Fadens nur ein
EMI2.1
Heizkörpers gewählt, so dass er die benötigte Temperatur unter Wirkung des Heizstromes erreicht. Dem kann ausserdem noch durch Elektronenübergang zwischen ihm und einer naheliegenden Elektrode nachgeholfen werden.
Diese gasbindendewirkung des Glühfadens kann noch wirksamer gestaltet werden, wenn dieser Faden von einer andern Elektrode umgeben wird, die auf diesen Faden bezogen ein solches Potential erhält, dass unter dessen Wirkung ein Elektronenstrom zwischen der Elektrode und dem Faden fliesst.
Bei solchen Anordnungen kann dieses Elektrodensystem, dessen Kathode der Glühfaden und dessen Anode die ihn umgebende Elektrode ist, zur Gleichrichtung verwendet werden. Bei mit Wechselstrom geheizten Röhren wird der Glühfaden vorteilhaft zwischen Teile des Glühkörpers geschaltet, die einen solchen Widerstand haben, dass der elektrische Mittelpunkt des Heizstromkreises, d. h. jener Punkt, von welchem die bis zu den Stromzuführungen gemessenen Widerstände gleich sind, in den Glühfaden fällt, u. zw. womöglich mit dem elektrischen Mittelpunkt des Glühfadens zusammenfällt, dessen Bedingung
EMI2.2
womöglich einander gleich sind ; jedenfalls soll aber der zwischen ihnen allenfalls bestehende Unterschied kleiner sein, als der bei Betriebstemperatur gemessene Widerstand des Glühfadens.
Bei solch einer An- ordnung zeigt sich die Wirkung der Wechselspannung des Heizstromes zwischen dem Glühfaden und der ihn umgebenden Elektrode in keinem störenden Masse, u. zw. insbesondere dann nicht, wenn zwischen den Enden des Glühfadens der von dem normalen Heizstrom verursachte Spannungsabfall klein ist, z. B. unter 1 Volt liegt.
Es sind Röhren mit in denselben untergebrachten Metallteilen, hauptsächlich Zirkonium, bekannt, die durch Strahlungswärme der Kathode oder durch direkte Erhitzung auf dem Wege von Parallelschaltung mit der Kathode so weit erhitzt werden, dass sie gasbindende Wirkung ausüben ; demgegenüber unter- scheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, dass die Erhitzung durch den Heizstrom der Kathode selbst erfolgt, indem der gemäss der Erfindung auf höhere Temperatur zu bringende Leiter in Reihe mit dem Heizkörper der Kathode geschaltet wird, wodurch auch erreicht wird, dass nach dem Verbrauch des Getterstoffes der Betrieb der Röhre automatisch aufhört.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Fig. 2 zeigt ein Schaubild des Elektrodensystems. Die Halterungen der Anode und des Gitters sind in das Glasfüsschen montiert, die äusseren Teile der Anode und die Zuführungen sind nicht dargestellt.
Die indirekt geheizte Kathode 1 der Röhre ist ein mit einer Erdalkalioxydschicht überzogenes
Nickelrohr, das auf das aus Isoliermaterial bestehende Röhrchen 2 aufgezogen ist, in dessen Bohrungen die Heizkörper der Kathode, die Wolframdrähte 3, 4, liegen. Der Heizstrom wird in diese Drähte mittels Halterungen 5 und 6 geführt. Die Zuführung zur Kathode ist der Draht 7. Das andere Ende der Heizdrähte 3, 4 ist mit den Halterungen 8, 9 verbunden, die weiters den Glühfaden 10 halten.
Dieser Wolframglühfaden, dessen Widerstand, Querschnitt und Länge kleiner als die entsprechenden Abmessungen der den Heizkörper bildenden Drähte 3,4 sind, sind so bemessen, dass seine Temperatur unter Wirkung des normalen Heizstromes über 20000 C bei einem solchen Werte liegt, bei welchem das Wolfram schon merkbar verdampft, die Lebensdauer des Fadens aber der erwünschten Lebensdauer der Röhre entspricht. Dieser
Glühfaden 10, der bei Betriebstemperatur schon eine beträchtliche Emission besitzt, ist von der Hilfsanode 11 umgeben, die vom Halterdraht 12 getragen und mittels einer an diesen Halterdraht angeschlossenen Zuführung auf einem beliebigen Potential gehalten wird.
Das Gitter 13 und die Anode 14 der Röhre können von der gebräuchlichen Art und Ausführung sein. Die Stromzuführung dieser Elektroden ist zwecks besserer Übersicht weggelassen.
Die Emission einer solchen Röhre ist als Funktion der Lebensdauer beispielsweise in der Kurve in Fig. 1 dargestellt, aus welcher ersichtlich ist, dass die tatsächliche Emission der Röhre der theoretisch erwünschten und in Fig. 2 dargestellten Kurve sehr nahe kommt und viel gleichmässiger verläuft als die bisher bekannten.
In der Röhre in Fig. 2, bei welcher der elektrische Mittelpunkt des Heizkörpers und des Heizfadens infolge des symmetrischen Aufbaues der Röhre zusammenfallen, kann das Elektrodensystem, bestehend aus den Hilfselektroden 10 und 11, z. B. als ein Zweielektroden (Dioden) gleichrichter ver- verwendet werden und die mittels dieses gleichgerichteten Schwingungen können mit der Triode, bestehend aus den Elektroden 1, 13 und 14, verstärkt werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Die erfindungsgemässe Anordnung kann natÜrlich bei Mehrgitter-und Mehranodenrohren und
Gleichrichtern gut verwendet werden, da der sieh auf hoher Temperatur befindende Glühfaden, was die Bindung der frei werdenden Gase betrifft, jedenfalls wirksamer ist als die emittierende Oberfläche der Kathode von niedrigerer Temperatur, welche deshalb infolge der obenerwähnten Ursachen bei den
Röhren gemäss der Erfindung die Emssionsfähigkeit länger bzw. gleichmässiger beibehält. Wenn dies zweckmässig erscheint, können auch mehrere Glühfaden mit dem Heizkörper der Kathode in Reihe geschaltet werden.
Die Verwendung des Glühfadens gemäss der Erfindung besitzt noch den Vorteil, dass die Kathode zur Erreichung einer höheren spezifischen Emission auf einer 5-10% höheren Temperatur als gebräuchlich gehalten werden kann. Der infolge dieser höheren Temperatur rasch ausbrennende Glühfaden verhindert nämlich, dass die Röhre während der rapiden Emissionsverminderung, die bei Kathoden von höherer
Temperatur bald eintritt, noch verwendet werden kann. Es muss natürlich beachtet werden, dass die
Temperaturen des Glühfadens und der Kathode miteinander übereinstimmen, da sonst das frühe Aus- brennen des Glühfadens die Röhre mit noch gut emittierender Kathode betriebsunfähig machen würde.
Die Bemessung des Glüfadens auf eine voraus bestimmte Lebensdauer geschieht auf die in der Glüh- lampentechnik bekannte Weise durch Wahl der entsprechenden spezifischen Belastung, u. zw. zweck- mässig auf eine solche Lebensdauer, während welcher die Emission der Röhre nur auf einen voraus be- stimmten Bruchteil, z. B. auf drei Viertel der ursprünglichen Emission, sinkt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entladungsröhre mit indirekt geheizter Glühkathode, dadurch gekennzeichnet, dass in der Röhre mit dem Heizkörper der Kathode wenigstens ein Leiter aus einem Metall mit hohem Schmelz- punkt in Reihe geschaltet und als Glühfaden ausgebildet ist, dessen Widerstand kleiner als der Widerstand des Heizkörpers ist und dessen Querschnitt so bemessen ist, dass seine Temperatur bei der Betriebsheiz- spannung der Röhre höher als die des Heizkörpers oder aller andern Elektroden ist, so dass sein Material bei Betriebstemperatur verdampfend eine Getterwirkung auszuüben imstande ist.