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Elektrische Entladungsröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre.
Beim Betrieb elektrischer Entladungsröhren kommt es häufig vor, dass Elektronen, die von der Kathode zu der Anode gehen, nicht die Anode, sondern an ihr entlang gehend die Glaswand erreichen.
Es ist bei Verwendung von Draht- oder Geflechtanoden auch möglich, dass Elektronen durch die Anode hindurchgehen und gleichfalls die Glaswand erreichen. Abgesehen von der Tatsache, dass sich infolge- dessen die Glaswand der Röhre aufladen kann, was erhebliche Übelstände mit sich bringen und in einigen Fällen sogar einen unbefriedigenden Betrieb der Röhre herbeiführen kann, ist es auch möglich. dass infolge des Umstandes, dass die durch die Anode hindurch oder an ihr entlang eilenden Elektronen mit grosser Geschwindigkeit auf die Röhrenwand auftreffen, aus letzterer sekundäre Elektronen ausgelöst werden. Es hat sich herausgestellt, dass infolgedessen insbesondere bei Entladungsröhren, die zur Verstärkung elektrischer Schwingungen benutzt werden, grosse Übelstände auftreten.
Die Erfindung hat den Zweck, eine Bauart der Röhre zu schaffen, bei der diese Nachteile ganz vermieden werden. Die Wand einer elektrischen Entladungsröhre, die sich insbesondere zur Verstärkung elektrischer Schwingungen eignet, wird zu diesem Zweck erfindungsgemäss mit einer Schicht nicht metallischer Natur aus einem Stoff mit rauher oder poröser Oberfläche überzogen.
Anmelderin hat gefunden, dass bereits dadurch eine wesentliche Herabsetzung der Anzahl der aus der Wand ausgelösten sekundären Elektronen und eine nahezu vollkommene Beseitigung der Übelstände erreicht wird, die bisher bei Verwendung derartiger Röhren insbesondere als Verstärkerröhren auftraten und die wahrscheinlich auf diese sekundäre Emission zurückzuführen sind.
Obwohl die mit der Erfindung zu erzielende Wirkung bereits erhalten wird, wenn die Glaswand der Röhre mit einem Stoff mit rauher oder poröser Oberfläche überzogen wird, wird noch ein zusätzlicher Vorteil erhalten, wenn Stoffe verwendet werden, die für sich ein sehr geringes Emissionsvermögen besitzen. Es ist vorteilhaft, Schichten zu verwenden, die aus feinzerteiltem Kohlenstoff, Aluminiumoxyd od. dgl. bestehen.
Es ist bereits bekannt, zwecks Ableitung von Wandladungen oder zur Bindung von Gasen, die Innenseite des Röhrenkolbens mit gegebenenfalls leitenden metallischen oder aus Russ gebildete Belägen zu versehen. Metallbeläge können aber die mit der erfindungsgemässen Schicht beabsichtigte Wirkung nicht hervorrufen, weil sie eine beträchtliche Sekundäremission aufweisen können.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1 und 2 eine teilweise geschnittene Ansieht einer Entladungsröhre darstellen, deren Glaswand erfindungsgemäss behandelt worden ist, während Fig. 3 eine Schaltung darstellt, bei der eine Röhre gemäss der vorliegenden Erfindung mit gutem Erfolg Anwendung finden kann.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, besteht die Röhre aus einem Glaskolben 1, dessen Innenwand teilweise mit einer dünnen Schicht 2 versehen ist, die aus Aluminiumoxyd, einem Stoff mit einer rauhen oder porösen Oberfläche, besteht, wodurch die Elektronenemission der Glaswand wesentlich herabgesetzt wird. Unten ist die Röhre mit einem Sockel. 3 und oben mit einem Kontaktknopf 4 versehen. Die Zuführungsdrähte der verschiedenen Elektroden, mit Ausnahme des Stromzuführungsdrahtes des Steuergitters, sind durch die Quetschstelle 5 nach aussen geführt. Das Elektrodensystem besteht aus einer Äquipotentialkathode 6, einem nach oben ausgeführten Steuergitter 7, einem Schirmgitter 8, einem Hilfsgitter 9 und einer Anode 10, die aus einem Zylinder aus karbonisiertem Nickel besteht.
Die Elektroden umgeben die Kathode gleichachsig und werden von der Quetschstelle J
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getragen. An der oberen und unteren Seite des Elektrodensystems sind aus Glimmer bestehende Körpern und 12 angeordnet, mittels deren die Elektroden in richtiger Entfernung voneinander gehalten werden.
Es befindet sich ferner in der Röhre ein Schirm 13, der an Stäben 14 befestigt ist, während im oberen Teil der Röhre zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des Elektrodensystems ein Glimmerschirm 15 angeordnet ist.
Es wurde gefunden, dass eine derartige Röhre, deren Innenoberfläche nicht mit der obenbeschriebenen Schicht versehen ist, bei Verwendung in Verstärkerschaltungen eine Ausgangsspannung hat, die niedriger ist als man erwarten würde. Dieser Übelstand ist darauf zurückzuführen, dass unter
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Impedanz ist. Da die Ausmasse und die Länge der Elektroden der Röhre im allgemeinen durch die
Anforderungen der Praxis bedingt sind, muss dieser Pbelstand ohne Änderungen in dem Bau der Elek- troden beseitigt werden.
Die Innenwand der Röhre ist zu diesem Zweck erfindungsgemäss mit einer Schicht versehen, die aus Aluminiumoxyd als porösem oder rauhem Stoff besteht und deren Breite etwas grösser als die
Länge der Anode 10 ist.
In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, in der eine Röhre gemäss der Erfindung Anwendung finden kann. Die Röhre, die ein Mittelfrequenzsignal von dem Kreis 16 empfängt, ist schematisch dargestellt und entspricht der in Fig. 1 und 2 dargestellten Röhre. Das dritte Gitter 9 ist mit der
Kathode verbunden und dient als Fanggitter. Der Eingangskreis 16 und der Ausgangskreis 17 können auf normale Weise für Horhfrequenzverstärknng benutzt werden. Ist die in dieser Figur dargestellte
Röhre auf der Innenseite der Glaswand nicht mit einer Schicht wie oben beschrieben überzogen, so ergibt sieh, dass die dynamische Impedanz bei höheren Frequenzen erheblich geringer als die statische
Impedanz ist.
Dies könnte dadurch erklärt werden, dass die sekundäre Emission der Röhrenwand einen virtuellen Nebenschlusskreis parallel zum Anodenkreis hervorruft, welch virtueller Kreis aus einem virtuellen Widerstand in Reihe mit einer virtuellen Kapazität besteht. Dieser virtuelle Kreis ist zur Erläuterung in Fig. 3 durch 18 und 19 in gestrichelten Linien angegeben. Es können auf diese Weise die dynamische Anodenimpedanz der Röhre sowie die Ausgangsspannung eines Empfängers, der eine derartige Röhre enthält, wesentlich herabgesetzt werden. Messungen haben ergeben, dass eine Röhre ohne Überzug auf der Innenwand eine dynamische Impedanz von 200.000 Ohm oder weniger hat, während eine ähnliche Röhre, deren Innenwand mit einer Schicht 2 überzogen ist, in den nämlichen Kreis eine Impedanz von etwa 800.000 Ohm hat.
Obwohl sich eine Erklärung der obenerwähnten Erscheinung nicht leicht geben lässt, dürfte es möglich sein, dass in einer Röhre der in Fig. 2 dargestellten Art Elektronen der Kathode 6 aussen um die Anode herumgehen, Diese Elektronen könnten in diesem Fall die Hinterseite der Anode oder die Röhrenwand erreichen, wenn letztere eine genügend hohe positive Ladung besitzt. Die letztgenannten Elektronen könnten sekundäre Elektronen erzeugen und es scheint sehr wahrscheinlich, dass die Abnahme der Röhrenimpedanz auf irgendwelche Weise von der sekundären Emission der Röhrenwand abhängig ist.
Es sind Versuche mit einer Röhre der in Fig. 2 dargestellten Art vorgenommen worden, bei der aber die Aussenoberfläehe der Anode 10 sowie die dem Elektrodensystem gegenüberliegende Innenoberfläche der Glaswand mit einer Schicht aus Willemit, einem Stoff, der fluoresziert, wenn er von Elektronen getroffen wird, überzogen war. Wenn die Röhre normal arbeitete und die erwartete Ausgangsspannung bei einer Anodenspannung von 250 Volt lieferte, erschienen auf der Rückseite der Anode zwei leuchtende Bänder, die darauf hinwiesen, dass von der Kathode ab ein Elektronenstrom aussen um die Anode herum floss und die Aussenoberfläche der letzteren erreichte.
Wurde an der Aussenseite der Glaswand mittels eines hohen Widerstandes eine Spannung von 250 Volt angebracht, so wurden die zwei Bänder von der Rückseite der Anode auf die Röhrenwand verschoben und es trat gleichzeitig eine wesentliche Abnahme der Ausgangsspannung der Röhre ein. Wurde die Spannung weggenommen, so blieben diese Bänder und die Ausgangsspannung blieb gering. Dieser Versuch bewies, dass ein an der Anode entlang oder durch sie hindurchgehender Elektronenstrom die Röhrenwand erreichen kann, wenn letztere positiv ist und dass die Ausgangsspannung der Röhre unter derartigen Verhältnissen niedriger ist, wenn dieser Elektronenstrom die Röhrenwand nicht erreicht.
Es ist wahrscheinlich, dass, wenn eine Röhrenwand mit einer normalen Glasoberfläche vom Elektronenstrom bombardiert wird, die mittlere Anzahl der aus der Röhrenwand ausgelösten sekundären Elektronen grösser als die mittlere Anzahl der die Wand erreichenden primären Elektronen ist, so dass die Wand positiv wird, bis sie irgendeinen stabilen mittleren positiven Wert erreicht hat, der niedriger als das A11odenpotential, jedoch hoch genug ist, um eine Herabsetzung der Ausgangsspannung der Röhre zu bewirken.
Wird erfindungsgemäss die Innenwand der Röhre derart behandelt, dass die mittlere Anzahl der aus dieser Wand gelösten sekundären Elektronen kleiner als die mittlere Anzahl der aus der normalen Glaswand ausgelösten Elektronen ist, so ist die mittlere Anzahl von sekundären Elektronen kleiner als die mittlere Anzahl der die Röhrenwand erreichenden primären Elektronen, so dass die Wand nicht positiv aufgeladen werden kann. Die Wand wird anderseits die primären Elektronen abstossen, wenn sie negativ wird, und die mit einer dünnen Schicht versehene Wand wird daher ungefähr Nullpotential behalten.