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Mehrgitterröhre.
Die Erfindung besteht in Angaben über die zweckmässige Anordnung und Ausbildung von Gitterelektroden in Entladungsröhren mit mindestens zwei Gittern.
In den sogenannten Schirmgitterröhren befindet sich zwischen der Anode und dem Steuergitter das sogenannte Schirmgitter, das auf einem positiven Potential gehalten wird. Man hat bald feststellen müssen, dass das Schirmgitter nicht nur verhältnismässig viel Strom verbraucht, sondern dass die Stromaufnahme ausserdem noch bei verschiedenen Röhren gleicher Sorte sehr stark streut. Beide Erscheinungen sind naturgemäss beim Gebrauch der Röhre sehr unangenehm : Der Stromverbrauch des Schirmgitters bedeutet eine zusätzliche Belastung der Spannungsquelle und die Streuung der Stromaufnahme bereitet insbesondere, dann Schwierigkeiten, wenn das Schirmgitter über einen Vorschaltwiderstand oder einen Spannungsteiler mit der Spannungsquelle verbunden ist.
Zur Abhilfe hat man Steuergitter und Schirmgitter zur Deckung gebracht, so dass sich das Schirmgitter im Elektronenschatten des Steuergitter befindet. Dabei ging man so vor, dass man beide Gitter mit gleicher Steigung wickelt und durch eine eingeschobene Lehre so ausrichtet, dass die Drähte beider Gitter in einer orthogonalen Schraubenfläche mit der Kathode als Achse lagen. Der Erfolg dieser Massnahme ent- sprach aber nicht den Erwartungen, da die Stromaufnahme des Schirmgitters wesentlich grösser blieb, als wegen der Schattenstellung anzunehmen war.
Erfindungsgemäss wird das Gitter, welches im Elektronenschatten eines vorhergehenden (der Kathode näheren) Gitters liegen soll, nicht mit derselben Steigung wie dieses Gitter gewickelt, sondern mit einer Steigung, die ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Steigung des ersten Gitters ist.
Eine genaue Untersuchung der Schirmgitter, welche die gleiche Steigung wie das vorhergehende Steuergitter besassen, hat gezeigt, dass die unerwartet hohe Stromaufnahme mit der Feinmaschigkeit dieser Gitter zusammenhängt. Beim Wickeln und beim Einbau dieser naturgemäss dünndrahtigen Schirmgitter ergaben sich Spielräume, die eine völlige Abdeckung der Schirmgitterdrähte durch die Steuergitterdrähte nicht zustande kommen liessen.
Es klingt zunächst überraschend, dass es möglich sein soll, zwei Gitter miteinander zur Deckung zu bringen, die eine verschiedene Steigung besitzen. Bei näherer Prüfung zeigt sich aber, dass dann, wenn die beiden Steigungen in einem ungeradzahligen Verhältnis zueinander stehen, eine praktisch völlig ausreichende Abschattung eintritt. Es soll zunächst ein stark schematisiertes Bild der beiden Gitter betrachtet werden.
Die Fig. 1 soll die Projektion der beiden Gitterwicklungen auf die Zeichenebene andeuten, wobei die einzelnen Gänge der Einfachheit halber durch Zickzacklinien statt durch Sinuskurven dargestellt sind. Die vorn liegenden Teile der Wicklungen sind jeweils aus gezogen, die hinten liegenden Teile gestrichelt. Die Steigung der äusseren Wendel 1 beträgt das Dreifache der Steigung der inneren Wendel 2. Man sieht, dass immer ein vorn liegender Teil der Wendel mit einem vorn liegenden Teil der Wendel 2 zusammenkommt und ebenso auch ein hinten liegender Teil mit dem andern. Dieses Zusammentreffen wird aber nur dann gewährleistet, wenn die Steigungen in einem ungeradzahligen Verhältnis stehen.
Am zweckmässigsten ist das Steigungsverhältnis 1 : 3.
Die Fig. 2 stellt in massstäblicher Vergrösserung einen Ausschnitt aus einem Elektrodensystem mit ovaler Gitterwicklung dar. In einer durch die Kathode K gelegten Ebene sind die Streben für
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das Steuergitter und für das Schirmgitter angeordnet. Die Wicklung 2 des Schirmgitters besitzt wieder die dreifache Steigung wie die Wicklung 1 des Steuergitter. Man sieht, dass in der Tat eine brauchbare Abschattung des Schirmgitters eintritt, indem sich eine vordere Halbwindung des Schirmgitters mit einer vorderen Halbwindung des Steuergitter und die anschliessende hintere Halbwindung des Schirmgitters mit der hinteren Halbwindung des nächsten Ganges der Steuergitterwicklung decken.
Die durch die angegebene Massnahme erzielten Ergebnisse sind sehr günstig. Bei gleichen Spannungsverhältnissen beträgt die Schirmgitterbelastung jetzt nur mehr die Hälfte im Vergleich zu einem mit gleicher Steigung wie das Steuergitter gewickelten Schirmgitter. Ausserdem stellt sich eine grössere Steilheit der Anodenstromkennlinie ein, was bei Berücksichtigung der zwischen Anode und Schirmgitter vor sich gehenden Stromverteilung ohne weiteres einleuchtet. Selbst wenn man dieselben Toleranzen wie früher zulässt, wirken sich diese Abweichungen nicht mehr so stark aus wegen der geringeren Windungszahl des Schirmgitters. Die beobachtete Verbesserung ist sogar grösser, als dem vergrösserten Steigungsverhältnis entsprechen würde.
In Fig. 3 ist der Querschnitt durch ein ovales Gitter angedeutet. Der Abstand der Auflagepunkte des Gitterdrahtes auf den Stegen, also der Punkte, an denen der freitragende Teil der Gitterwicklung in den auf den Streben aufliegenden Teil übergeht, ist mit t bezeichnet. Die beiden Normalen, die auf die Gitterwicklung in ihren Berührungspunkten mit den Stegen errichtet werden, schliessen einen
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entfällt auf den auf den Gitterstegen aufliegenden Teil der Wicklung.
Bei dieser Gelegenheit soll darauf hingewiesen werden, dass es nicht notwendig ist, die grössten Durchmesser der beiden aufeinanderfolgenden Gitter in das gleiche Verhältnis zu setzen wie die Steigungen, da man es in der Hand hat, durch Wahl des Zentriwinkels, innerhalb dessen die Gitterwicklung auf den Gitterstegen aufliegt, eine willkürliche Aufteilung der Steigung auf dem freien und auf dem aufliegenden Teil der Wicklung vor-
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dann nahezu parallel zu denen des Steuergitter, woraus sieh die gute Abschattung erklärt.
Es soll noch bemerkt werden, dass das angegebene Steigungsverhältnis durchaus keine Beschränkung in der Wahl des Durchgriffes durch einzelne Elektroden mit sich bringt. Man kann vielmehr durch Änderung der Elektrodenabstände der Gitterdrahtstärke usw. ohne weiteres genau die gleichen Durchgriffsverhältnisse herstellen wie dann, wenn Schirmgitter und Steuergitter gleiche Steigung besitzen.
Die Erfindung wurde in ihrer Anwendung auf eine Schirmgitterröhre beschrieben. Selbstverständlich können sich in der Röhre auch noch weitere Gitter befinden, oder es kann der Erfindungsgedanke wiederholt angewendet werden, wenn eine Röhre beispielsweise zwei Schirmgitter enthält, vor deren jedem ein Steuergitter liegt. Dann wird man die Steigung jedes Schirmgitters zu der des jeweils vorangehenden Steuergitter in ein ungeradzahliges Verhältnis setzen.
Es gibt auch noch andere Fälle, in denen es darauf ankommt, eine Gitterelektrode in den Elektronen-oder lonenschatten einer andern zu legen. In gas-oder dampfgefüllten Röhren, bei denen lonisierungserseheinungen auftreten, liegt häufig die Aufgabe vor, negativ vorgespannte Gitter vor dem Ionenaufprall zu schützen. Dies kann man unter Benutzung des Erfindungsgedankens wieder dadurch erreichen, dass man das betreffende Gitter, bezogen auf den Entstehungsort der Ionen, hinter einem anderen Gitter anordnet und dem zu schützenden Gitter eine Steigung gibt, die ein ungerad- - zahliges Vielfaches der Steigung des abschattenden Gitters ist. Abschattungswirkungen sind ferner auch bei Bremsfeldröhren erwünscht, um eine übermässige Stromaufnahme der Gitteranode zu verhindern.
In diesem Falle ordnet man zwischen Kathode und Gitteranode ein Hilfsgitter an und bringt die Steigung dieser beiden Elektroden wieder in das angegebene Verhältnis zueinander.
Manchmal liegt auch die entgegengesetzte Forderung vor, nämlich die, dass ein Gitter möglichst genau zwischen den Lücken eines andern Gitters liegen soll. Derartige Verhältnisse treten bei Röhren, deren Aufbau nach elektronenoptischen Gesichtspunkten gewählt wird, auf. Wenn man aus irgendwelchen Rücksichten für die zwei in Lückenstellung zueinander zu bringenden Gitter nicht dieselbe Steigung wählen kann, bietet die Erfindung einen Ausweg.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Entladungsröhre mit mindestens zwei wendelförmigen Gitterelektroden, von denen eine im Elektronenschatten der andern liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der abzuschattenden Gitterelektroden ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Steigung der vorhergehenden Gitterelektrode beträgt.
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Multigrid tube.
The invention consists in information about the appropriate arrangement and design of grid electrodes in discharge tubes with at least two grids.
In the so-called screen grid tubes, the so-called screen grid, which is kept at a positive potential, is located between the anode and the control grid. It was soon discovered that the screen grid not only consumes a relatively large amount of power, but that the power consumption is also very widely spread with different tubes of the same type. Both phenomena are naturally very unpleasant when using the tube: The power consumption of the screen grid means an additional load on the voltage source and the scattering of the power consumption causes problems in particular when the screen grid is connected to the voltage source via a series resistor or a voltage divider.
To remedy this, the control grid and screen grid have been brought together so that the screen grid is in the electron shadow of the control grid. The procedure was to wind both grids with the same pitch and align them with an inserted gauge so that the wires of both grids lay in an orthogonal helical surface with the cathode as the axis. The success of this measure did not meet expectations, however, since the power consumption of the screen grid remained significantly greater than was assumed due to the shadow position.
According to the invention, the grid, which should lie in the electron shadow of a preceding grid (closer to the cathode), is not wound with the same pitch as this grid, but with a pitch that is an odd integral multiple of the pitch of the first grid.
A close examination of the screen grids, which had the same slope as the previous control grid, showed that the unexpectedly high power consumption is related to the fine mesh of these grids. When winding and installing these naturally thin-wire screen grids, there was leeway that did not allow the control grid wires to completely cover the screen grid wires.
At first it sounds surprising that it should be possible to bring two grids that have a different slope to congruent with one another. On closer inspection, however, it becomes apparent that when the two slopes are in an odd-numbered ratio to one another, a practically completely sufficient shadowing occurs. A highly schematic picture of the two grids should first be considered.
1 is intended to indicate the projection of the two lattice windings onto the plane of the drawing, the individual courses being shown for the sake of simplicity by zigzag lines instead of sine curves. The front parts of the windings are each pulled out, the rear parts are dashed. The slope of the outer helix 1 is three times the slope of the inner helix 2. It can be seen that a front part of the helix always comes together with a front part of the helix 2 and also a rear part with the other. This coincidence is only guaranteed if the gradients are in an odd ratio.
The most practical is the gradient ratio of 1: 3.
FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a section from an electrode system with an oval grid winding. The struts for are in a plane laid through the cathode K
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the control grid and arranged for the screen grid. The winding 2 of the screen grid again has three times the pitch as the winding 1 of the control grid. It can be seen that a useful shadowing of the screen grid actually occurs, in that a front half turn of the screen grid coincides with a front half turn of the control grid and the subsequent rear half turn of the screen grid with the rear half turn of the next turn of the control grid winding.
The results achieved by the specified measure are very favorable. With the same voltage ratios, the load on the screen grid is only half that of a screen grid wound with the same pitch as the control grid. In addition, there is a greater steepness of the anode current characteristic, which is obvious when considering the current distribution between the anode and the screen grid. Even if you allow the same tolerances as before, these deviations no longer have such a strong impact because of the lower number of turns of the screen grid. The improvement observed is even greater than would correspond to the increased gradient ratio.
In Fig. 3 the cross section is indicated by an oval grid. The distance between the points of support of the grid wire on the webs, that is to say the points at which the self-supporting part of the grid winding merges into the part resting on the struts, is denoted by t. The two normals that are set up on the lattice winding at their points of contact with the webs close one
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does not apply to the part of the winding that rests on the bars.
On this occasion it should be pointed out that it is not necessary to set the largest diameters of the two successive grids in the same ratio as the slopes, since one has it in hand, by choosing the central angle within which the grid winding on the Lattice webs, an arbitrary division of the pitch on the free and on the part of the winding
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then almost parallel to those of the control grid, which explains the good shading.
It should also be noted that the specified pitch ratio does not in any way limit the choice of penetration through individual electrodes. Rather, by changing the electrode spacings, the grid wire thickness, etc., exactly the same penetration ratios can easily be established as when the screen grid and control grid have the same slope.
The invention has been described in its application to a screen grid tube. Of course, further grids can also be located in the tube, or the idea of the invention can be applied repeatedly if a tube contains, for example, two screen grids, each of which has a control grid. Then you will put the slope of each screen grid to that of the previous control grid in an odd ratio.
There are also other cases in which it is important to place one grid electrode in the electron or ion shadow of another. In gas-filled or vapor-filled tubes in which ionization seizures occur, the task is often to protect negatively prestressed grids from the impact of ions. This can be achieved using the inventive concept by arranging the grid in question behind another grid, based on the location of the ions, and giving the grid to be protected a slope that is an odd multiple of the slope of the shading grid is. Shading effects are also desirable in the case of braking field tubes in order to prevent excessive power consumption by the grid anode.
In this case, an auxiliary grid is arranged between the cathode and the grid anode and the slope of these two electrodes is brought back into the specified ratio to one another.
Sometimes there is also the opposite requirement, namely that a grid should lie as precisely as possible between the gaps of another grid. Such conditions occur with tubes whose structure is chosen according to electron-optical aspects. If, for whatever reason, one cannot choose the same pitch for the two grids to be spaced apart, the invention offers a way out.
PATENT CLAIMS: l. Discharge tube with at least two helical grid electrodes, one of which is in the electron shadow of the other, characterized in that the slope of the grid electrodes to be shaded is an odd integer multiple of the slope of the preceding grid electrode.