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Elektronenröhre.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungsröhre, deren Entladungsbahnen unter Ausschluss sämtlicher Isolierteile und auf nicht definierten Potentialen gehaltener Organe durch eine oder mehrere Metallhüllen abgeschirmt ist.
Es ist selbstverständlich, dass die Entladungsstrecke einer Elektronenröhre, welche das empfind-
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deren Quellen sowohl ausserhalb als auch innerhalb des Entladungsgefässes liegen können, anspricht, so dass eine sorgfältige Abschirmung der Röhre und insbesondere der Entladungsbahnen selbst am Platze ist. Dieser Gesichtspunkt spielt vor allem auch in Anfangsstufen eines Verstärkers oder Empfängers eine Rolle, da gerade dort kleine Nutzamplituden vorliegen, welche leicht von Störungen übertroffen oder erheblich beeinflusst werden können. Dementsprechend wurde auch schon eine Reihe von Abschirmmassnahmen vorgeschlagen, um entweder von aussen kommende Störfelder unschädlich zu machen oder den Einfluss von Wandladungsvorgängen auszuschliessen. Hiezu gehört z.
B. die Metallisierung des Glaskolbens auf der Innen-oder Aussenseite, die Anbringung eines zwischen der Glaswand und dem Elektrodensystem befindlichen Metallzylinders oder auch die Kapselung des Elektrodensystems mittels eines Metallkörpers. Nach den Untersuchungen der Anmelderin sind diese Massnahmen nicht in allen Fällen ausreichend, und sie genügen vor allem nicht, um die Störungen, welche durch die aus der eigentlichen Entladungsbahn heraustretenden Elektronen und deren Beeinflussung durch Störfelder verursacht werden, zu beseitigen.
Um dies in vollem Umfange zu erreichen, ist es vielmehr erfindungsgemäss notwendig, nicht nur das Elektrodensystem allseitig mit einer metallischen Schirmhülle nach Art eines Faradayschen Käfigs zu umgeben, aus welcher lediglich die zur Halterung der Elektroden und zur Stromzuführung dienenden Elemente herausragen, sondern es muss ausserdem noch Vorsorge getroffen werden, dass sich innerhalb dieses Käfigs keine Isolierteile befinden.
Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes wird auf folgende Zusammenhänge und Vorgänge innerhalb einer Entladungsröhre Bezug genommen. Jedes Elektrodensystem der bisher üblichen Ausführungsform bietet die Möglichkeit, dass Elektronen an verschiedenen Stellen die eigentliche, zwischen Kathode und Anode verlaufende Entladungsbahn verlassen und sich innerhalb des Glaskolbens bewegen.
Solche Austrittspunkte finden sich beispielsweise bei Elektrodensystemen mit beiderseits offenen zylindrischen oder prismatischen Elektroden an den offenen Stirnseiten. Elektronen treten auch in die Umgebung über, wenn die äusserste Elektrode, welche zumeist als Anode dient und auf einem hohen positiven Potential gehalten wird, durchbrochen ausgeführt ist. Dies geschieht aus thermischen Gründen, um die Wärmeabstrahlung aus dem Innern des Entladungsraumes zu fördern und eine unerwünschte Temperaturerhöhung, welche zur thermischen Emission nicht geheizter Elektroden, z. B. der Gitter Anlass gibt, zu vermeiden.
Der Elektronenaustritt wird besonders auch bei solchen Elektrodensystemen begünstigt, in denen die äussere Elektrode keine geschlossene Fläche darstellt, wie es häufig bei platten-
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Felder als auch mit dem elektrischen Zustand der Isolierteile zusammen.
In dem Raum zwischen dem Elektrodensystem und der Glaswand vorhandene Elektronen bilden dort Raumladungen, deren Bestand und Verteilung vielfach von Zufälligkeiten abhängt. Diese sind daher
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oft labil und neigen zu sprungweisen Übergängen, welche sich beispielsweise als knackende Geräusche unangenehm bemerkbar machen. Unter Umständen tritt auch eine periodische Pendelbewegung dieser freien Raumladungen nach Art der Barkhausen-Kurzsehwingungen auf. Es ist leicht einzusehen, dass diese Raumladungen gegen äussere Felder bedeutend empfindlicher sind als der innerhalb des eigentlichen Entladungsraumes zwischen den Elektroden übergehende und durch definierte Potentiale gesteuerte Elektronenstrom.
Weitere Störungen können von solchen im Innern des Glaskolbens befindlichen Isolatoren oder Leitern ausgehen, welche auf einem definierten Potential gehalten und durch die Elektronen aufgeladen werden. Die Grösse und der Bestand dieser Ladungen hängt vielfach von Zufälligkeiten ab und bringt eine weitere Unsicherheit in die Funktion der Röhre.
Schliesslich wären in diesem Zusammenhang noch Sekundäremissionseffekte der Isolierteile mit besonderem Nachdruck zu erwähnen. Die Innenwand des Glaskolbens sowie die zur Halterung des Elektrodensystems dienenden Isolierbrücken können durch Kriechströme, welche von der Anodeneinschmelzung ausgehen, auf positives Potential aufgeladen werden. Dieser Fall tritt mit grosser Wahrscheinlichkeit dann auf, wenn die Anodenspannung eingeschaltet wird, bevor die volle Emission der Kathode erreicht ist, wie dies auf den Betrieb von Röhren in den üblichen Netzanschlussgeräten allgemein zutrifft. Wenn diese Fläche durch die aus dem Entladungsraum abirrenden oder durch die durchbrochene Anode hindurchtretenden Elektronen mit einer Geschwindigkeit getroffen werden, die dem Potential der Fläche entspricht, so werden sie zu Sekundäremission veranlagt.
Die emittierenden Oberflächen wirken dann wie Elektroden, und da sie mit dem Steuergitter kapazitiv gekoppelt sind, rufen sie im Gitterkreis je nach Phasenlage ihrer Spannung Dämpfungs-und Kapazitätsvergrösserungen oder-verkleine, rungen hervor. Alle diese Erscheinungen sind nicht nur an sich sehr störend, sondern ihr Auftreten ist besonders dadurch unangenehm, dass es sich um weitgehend unkontrollierbare und von Zufälligkeiten abhängige Vorgänge handelt.
Zur Verhinderung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das Elektrodensystem durch eine allseitig geschlossene Abschirmhülle nach Art eines Faradayschen Käfigs zu umgeben, wobei dafür Sorge zu tragen ist, dass sich innerhalb des abgeschirmten Raumes keine Isolierteile (Elektroden- brücken usw. ) befinden und auch keine nicht auf definiertes Potential gebrachten Leiter (z. B. unmittelbar in den Quetschfuss eingeschmolzen Getterträger). Ausgenommen von dieser Einschränkung sind selbstverständlich nicht metallisierte Teile des keramischen Kathodenröhrchens von indirekt geheizten Glühkathoden ; da diese einerseits mit den Kathodenpotential in Berührung stehen und anderseits ausserhalb der Flugbahn der Elektronen liegt, ist eine Störung durch diese Flächen nicht zu erwarten.
Im Bedarfsfalle kann aber leicht darauf geachtet werden, dass der ganze innerhalb des Abschirmkäfigs befindliche Teil des keramischen Kathodenträgers metallisiert oder von besonderen Abschirmflächen abgedeckt ist.
Dadurch ist die Gewähr gegeben, dass weder unkontrollierbare Aufladungen eintreten, noch eine Sekundäremission von Isolierteile stattfindet. Die Schirmhülle kann auch durchbrochen ausgeführt werden, so dass die thermischen Eigenschaften des Elektrodensystems hinsichtlich der Wärmeabstrahlung aus dem Innern des Entladungsraumes nicht verschlechtert werden. Umin diesem Falle den Übertritt von Elektroden in den Raum ausserhalb des Käfigs zu verhindern, kann dieser an ein festes, beispielsweise negatives oder Kathodenpotential gelegt werden.
Von dem das Elektrodensystem allseitig umschliessenden Käfig können Teile an solchen Stellen fortgelassen werden, wo nachweislich keine Elektronen austreten können oder keine Beeinflussung der Entladung stattfinden kann. Dies ist beispielseise der Fall, wenn die Anode aus einem geschlossenen Vollblechzylinder besteht ; in diesem Falle kann die Abschirmung durch zwei an den Stirnseiten angeordnete Kappen erfolgen.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein gemäss vorliegender Erfindung beschaffene Elektrodensystem mit einem dieses allseitig umschliessenden Abschirmkäfig dargestellt. Es ist 1 der Glaskolben mit dem Quetschfuss 2, auf welchem das Elektrodensystem montiert ist. 3 bedeutet die Kathode, 4 eine Gitterelektrode und 5 eine beispielsweise als Metallnetz ausgebildete Anode. Das Elektrodensystem ist von einem Käfig umgeben, welcher aus einem zylindrischen Metallnetz 6 und zwei vollwandigen oder ebenfalls durchbrochenen Stirnflächen 7 und 8 besteht. Der Käfig ist mit einer Zuleitung 9 versehen, um so die Möglichkeit zu haben, ihn an ein beliebiges Potential anzuschliessen. Ebensogut kann dieser aber auch bereits im Innern des Glaskolbens mit einer auf geeignetem Potential befindlichen Elektrode, z. B. der Kathode, verbunden werden.
Die Elektroden werden durch Isolierbrücken 10 und 11, welche ausserhalb des Käfigs 6 liegen, gehalten und distanziert. Auch der Getterträger 12 ist ausserhalb des Käfigs angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt eine Röhre, deren Elektrodensystem eine aus einem Vollblechzylinder bestehende Anode 20 enthält. Infolgedessen genügt es, Abschirmelektroden nur an den beiden Stirnseiten des Anodenzylinders vorzusehen. Diese bestehen aus zwei aus einem Metallnetz angefertigten Kappen 21 und 22, welche die Enden des Elektrodensystems so weit übergreifen, dass ein Austritt von Elektronen in den Raum ausserhalb des Abschirmkäfigs praktisch ausgeschlossen ist. Ebenso ist es unmöglich, dass die als Träger für die Elektrodenstützen dienende Isolierperle 23 von Elektronen getroffen wird.