<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre.
Feinere Untersuchungen an elektrischen Entladungsröhren üblicher Ausbildung, u. zw. an
Entladungsröhren mit Kathode, Anode und einem oder mehreren Gittern, haben ergeben, dass in diesen
Röhren nicht, wie man früher angenommen hat, in einiger Entfernung von den Gittern die Elektronen ziemlich gleichmässig im Entladungsraum verteilt sind, sondern dass die wirksamen Teile der Gitter- elektrbden kleine Elektronenlinsen bilden und auf diese Weise entsprechend der Spannung des Gitters in stärkerem oder geringerem Masse eine Bündelung der Elektronen herbeiführen. Diese Bündelung kann zur Steuerung des Anodenstromes verwendet werden. So kann man z.
B. von einer Entladungsröhre mit einer Kathode, einer Anode und zwei oder mehreren andern Elektroden ausgehen, wobei eine dieser letztgenannten Elektroden, vorzugsweise die der Kathode am nächsten liegende, nur aus einigen stab-oder plattenförmigen Teilen besteht. Die aus der Kathode austretenden Elektronen werden dann zu einer Anzahl von Bündeln vereinigt, welche unter dem Einfluss der an diese platten-oder stabförmigen Teile angelegten Spannung breiter oder schmäler werden. Wenn man nun z.
B. knapp vor der Anode eine Elektrode (Auffangelektrode) anordnet, welche mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, so kann man durch die Wahl der Konfiguration der Anode und der Auffangselektrode dafür sorgen, dass bei einer bestimmten Spannung der zweckmässig als Steuerelektrode dienenden Stäbe oder Platten ein Teil des Elektronenbündels nicht auf die Anode, sondern auf die vorerwähnte Auffangelektrode gelangt.
Daraus ergibt sich, dass man durch die Wahl der Form und der Anordnung der Elektroden in bezug aufeinander eine Entladungsröhre (Bündelröhre) bauen kann, welche eine Steuerung des Anodenstromes als Funktion der Spannung der Steuerelektrode gestattet.
Dabei erweist es sich allerdings als sehr schwierig, im voraus zu bestimmen, mit welchen Elektrodenformen und-anordnungen eine bestimmte Kennlinie erzielbar ist. Man kann selbstverständlich durch Herstellung einer ganzen Reihe von sukzessive baulich wenig verschiedenen Modellen ausfindig zu machen suchen, mit welcher Elektrodenkonstruktion eine bestimmte Charakteristik erhalten wird ; dies wäre aber sehr unwirtschaftlich.
Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit durch Verwendung einer Bündelröhre vermieden, welche eine zylindrische Kathode und eine oder mehrere Hilfselektroden enthält, die im wesentlichen aus zur Kathodenachse parallelen Elementen (Stäben oder Platten) bestehen, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Form des Elektronenbündels auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode zu beeinflussen. Unter einer zylindrischen Kathode ist hiebei eine direkt oder indirekt heizbare Kathode mit rohrförmigem Kathodenkörper zu verstehen, dessen Querschnitt eine beliebige Form hat, z. B. die eines Kreises, eines Rechtecks oder einer Ellipse.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man bei einer Bündelröhre mit parallel zu der Kathode angeordneten Hilfselektroden nur dann eine Kennlinie von vorher zu bestimmender Gestalt erhält, wenn man die Verteilung der Elektronen über die Anode, also die Form des Querschnittes des Bündels beim Auftreffen auf die Anode, im folgenden Anodenfleck genannt, genau kennt und ausserdem bei der Bildung dieses Anodenfleckes Zufälligkeiten im Laufe der aus der Kathode austretenden Elektronen möglichst ausschliesst bzw. sie kompensiert.
Dies alles ist nun möglich, wenn man nach der vorliegenden Erfindung die aus der Kathode austretenden Elektronen nicht nur mittels parallel zu der Längsrichtung der Kathode angeordneter stab-oder plattenförmiger Teile beeinflusst,
<Desc/Clms Page number 2>
sondern auch Mittel vorsieht, durch welche die Elektronenbahnen in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode beeinflusst werden. Besonders geeignete derartige Mittel sind Elektroden, die in der Nähe der Enden der Kathode angebracht sind, insbesonders solche, deren Haupterstreckung in Ebenen senkrecht zur Kathodenachse liegt.
Auf diese Weise kann der Anodenfleck beliebig gestaltet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Kennlinien zu erzielen, die mit den üblichen Raumladesteuerungsröhren nicht verwirklicht werden können, z. B. vollkommen geradlinige Kennlinien oder solche nach einer vorgegebenen Funktion, z. B. einer Exponentialfunktion, verlaufen.
Nach einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird knapp vor der Anode eine Auffangelektrode angeordnet, welche derart ausgestaltet ist, dass in Kombination mit der durch die zusätzliche Beeinflussung erzielte Bündelform eine Charakteristik der in einem bestimmten Fall gewünschten Form erhalten wird. Hiebei kann man die Funktionen der Anode und der Auffangelektrode auch umkehren.
Bei einer Vorrichtung und einer Entladungsröhre nach der vorliegenden Erfindung kann man die Beeinflussung der Elektronenbahnen in einer Richtung parallel zu der Kathode verschiedenartig verwirklichen. Nach einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man an den Enden des Elektrodensystems stabförmige Elektroden anbringen, die in der Hauptsache in einer Ebene senkrecht zu der Kathode liegen. An Stelle von stabförmigen Elektroden kann man aber auch plattenförmige Elektroden oder z. B. einen Ring verwenden. Diese Elektroden können an einen Punkt von gleichbleibendem Potential angelegt werden, wozu man z. B. die Kathode wählen kann.
Es ist aber auch möglich, diese Elektroden mit einem andern Punkt von gleichbleibendem positiven oder negativen Potential zu verbinden. In diesen beiden Fällen wird durch diese Elektroden eine Begrenzung des Elektronenbündels in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode herbeigeführt. Es ist aber auch möglich, die erwähnten Elektroden an eine veränderliche Spannung, z. B. an das Steuergitter anzulegen. Hiebei ändert sich bei Änderung der Steuergitterspannung auch die Form des Bündels bzw. des Anodenfleckes in einer Richtung parallel zu der Kathode.
Nach einer andern Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich zwischen der Steuerelektrode und der Auffangelektrode ein oder mehrere Gitterelektroden, von denen eine z. B. als Schutzgitter dienen kann. Es ist aber auch möglich, die Funktionen der Auffangelektrode und des Schutzgitters in einer Elektrode zu vereinigen. Auch kann die Erfindung z. B. bei Penthoden und Oktoden Anwendung finden, bei denen zwischen der Auffangelektrode und der Anode noch ein Penthodenfanggitter angeordnet ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung stellen die Fig. l, 2,4, 5,7, 8 und 10 Ausführungsformen einer Entladungsröhre für eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar, während in den Fig. 3,6, 9 und 11 die Form des den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2,4 und 5 bzw. 7 und 8 und 10 entsprechenden Anodenfleeks veranschaulicht ist. Schliesslich sind in den Fig. 12 und 13 Formen eines Schirmgitters dargestellt, mittels deren eine Charakteristik bestimmter Form erhalten werden kann, während in Fig. 14 eine Anode einer Röhre nach Fig. 10 abgewickelt dargestellt ist.
In den Fig. 1, 2,4, 5,7, 8 und 10 trägt die Quetschstelle 1 einer elektrischen Entladungsröhre ein Elektrodensystem, mit einer Kathode 2, einer aus einer Anzahl von Stäben bestehenden Steuerelektrode 3 und einer Anode 4. Die aus der Kathode austretenden Elektronen werden unter dem Einfluss der Steuerspannung zu Bündeln vereinigt und durchlaufen die Röhre in dieser Bündelform in radialer Richtung. Auf beiden Seiten des Elektrodensystems in der Nähe der Enden der Kathode sind Leiter vorgesehen, welche die Bündelform auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode beeinflussen. Diese Leiter werden bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 durch Platten 5 und Stäbe 6, nach Fig. 4 und 5 durch Stäbe 7, nach Fig. 7,8 und 10 durch Platten 8 gebildet.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2,4, 5,7 und 8 ist es zweckmässig, die Platten bzw. Stäbe mit dem Steuergitter zu verbinden, während diese Platten bei einer Röhre nach Fig. 10 in leitende Verbindung mit der Kathode zu bringen sind. Diese Verbindungen können gegebenenfalls innerhalb der Röhre erfolgen. Die Anode 4 der Röhre nach Fig. 10 ist mit einer Anzahl von Öffnungen versehen und weist abgewickelt die aus Fig. 14 ersichtliche Gestalt 9 auf. Hinter dieser durchbrochenen Anode befindet
EMI2.1
halber nicht dargestellt.
In den Fig. 3,6, 9 und 11 sind verschiedene Anodenfleeke abgebildet, wobei man aus der Figur ersehen kann, wie diese Flecke bei Änderung der Steuergitterspannung ihre Form ändern. Die Form solcher Anodenfleeke kann experimentell leicht dadurch ermittelt werden, dass die Anode oder die Auffangelektrode mit einem fluoreszierenden Stoff, z. B. Willemit od. dgl., überzogen wird. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass der Fleck bei höherer Spannung der Steuerelektrode die Gestalt 11 besitzt, welche dann bei kleineren Spannungen bis zur Form 12 und 13 einschrumpft.
In den Fig. 12 und 13 sind schliesslich Schirmgitter 14 in abgewickelter Form dargestellt, deren jedes aus einem vollen Blech besteht, das eine mit einem Drahtnetz verschlossene Öffnung 15 bzw. 16
<Desc/Clms Page number 3>
aufweist. Die Form der Öffnung 15 (Fig. 12) ergibt eine gerade Kennlinie, während die Öffnung 16 (Fig. 13) eine Exponential-oder Schwanzcharakteristik liefert.
Um bei der oben beschriebenen Vorrichtung und Röhre eine möglichst grosse Steilheit zu erreichen, kann man ausserdem eine Sekundäremissionselektrode verwenden, wobei die in den Figuren dargestellte volle Anode durch eine gazeförmige Anode ersetzt werden kann, auf deren Rückseite eine sogenannte Sekundäremissionselektrode angeordnet wird. Es kann in diesem Falle die Anode derart ausgestaltet werden, dass durch sie die Kennlinie zusammen mit der Bündelform bedingt wird, während die vorerwähnte Auffangelektrode entbehrt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre, welche eine zylindrische Kathode, eine Anode und zwei oder mehrere andere Elektroden enthält von denen eine nur aus einigen Stäben oder Platten besteht, welche praktisch parallel zu der Längsrichtung der Kathode angeordnet sind und mittels deren die aus der Kathode austretenden Elektronen zu Bündeln vereinigt werden, wobei an den Enden des Elektrodensystems Steuerorgane vorgesehen sind, um eine Querschnittssteuerung des Elektronenbündels, auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode, zu ermöglichen.
<Desc / Clms Page number 1>
Device with an electric discharge tube.
Finer investigations on electrical discharge tubes of conventional training, u. between
Discharge tubes with a cathode, anode and one or more grids have shown that in these
Tubes do not, as was previously assumed, that the electrons are fairly evenly distributed in the discharge space at some distance from the grids, but that the effective parts of the grid electrodes form small electron lenses and in this way to a greater or lesser extent according to the voltage of the grid bring about a concentration of electrons. This bundling can be used to control the anode current. So you can z.
B. start from a discharge tube with a cathode, an anode and two or more other electrodes, one of these last-mentioned electrodes, preferably the one closest to the cathode, consisting of only a few rod-shaped or plate-shaped parts. The electrons emerging from the cathode are then combined to form a number of bundles which become wider or narrower under the influence of the voltage applied to these plate-shaped or rod-shaped parts. If you now z.
B. just in front of the anode an electrode (collecting electrode) is arranged, which is provided with one or more openings, so you can ensure by the choice of the configuration of the anode and the collecting electrode that at a certain voltage of the appropriate serving as a control electrode rods or Plates a part of the electron beam does not reach the anode, but rather the aforementioned collecting electrode.
From this it follows that by choosing the shape and the arrangement of the electrodes in relation to one another, a discharge tube (bundle tube) can be built which allows the anode current to be controlled as a function of the voltage of the control electrode.
It turns out to be very difficult, however, to determine in advance with which electrode shapes and arrangements a certain characteristic curve can be achieved. One can, of course, try to find out with which electrode construction a certain characteristic is obtained by producing a whole series of successively structurally little different models; but this would be very uneconomical.
According to the invention, this difficulty is avoided by using a bundle tube which contains a cylindrical cathode and one or more auxiliary electrodes, which essentially consist of elements (rods or plates) parallel to the cathode axis, and means are provided to also shape the electron beam in one Direction parallel to the longitudinal direction of the cathode. A cylindrical cathode is to be understood as a directly or indirectly heatable cathode with a tubular cathode body, the cross section of which has any shape, e.g. B. that of a circle, a rectangle or an ellipse.
The invention is based on the knowledge that in a bundle tube with auxiliary electrodes arranged parallel to the cathode, a characteristic curve of a shape to be determined beforehand is only obtained if the distribution of the electrons over the anode, i.e. the shape of the cross-section of the bundle upon impact the anode, hereinafter referred to as the anode spot, knows exactly and, in the formation of this anode spot, also excludes or compensates for any randomness in the course of the electrons emerging from the cathode.
All of this is now possible if, according to the present invention, the electrons emerging from the cathode are influenced not only by means of rod-shaped or plate-shaped parts arranged parallel to the longitudinal direction of the cathode,
<Desc / Clms Page number 2>
but also provides means by which the electron trajectories are influenced in a direction parallel to the longitudinal direction of the cathode. Particularly suitable such means are electrodes which are attached in the vicinity of the ends of the cathode, especially those whose main extent lies in planes perpendicular to the cathode axis.
In this way, the anode patch can be designed as desired. This makes it possible to achieve characteristics that cannot be achieved with the usual space loading control tubes, e.g. B. completely straight characteristics or those according to a predetermined function, z. B. an exponential function.
According to a specific embodiment of the present invention, a collecting electrode is arranged just in front of the anode, which is designed such that in combination with the bundle shape achieved by the additional influence, a characteristic of the shape desired in a specific case is obtained. The functions of the anode and the collecting electrode can also be reversed.
With a device and a discharge tube according to the present invention, influencing the electron trajectories in a direction parallel to the cathode can be implemented in various ways. According to a specific embodiment of the present invention, rod-shaped electrodes can be attached to the ends of the electrode system, the electrodes lying mainly in a plane perpendicular to the cathode. Instead of rod-shaped electrodes, however, plate-shaped electrodes or z. B. use a ring. These electrodes can be applied to a point of constant potential, including z. B. can choose the cathode.
However, it is also possible to connect these electrodes to another point of constant positive or negative potential. In these two cases, these electrodes delimit the electron beam in a direction parallel to the longitudinal direction of the cathode. But it is also possible to connect the electrodes mentioned to a variable voltage, e.g. B. to apply to the control grid. When the control grid voltage changes, the shape of the bundle or the anode patch also changes in a direction parallel to the cathode.
According to another embodiment of the present invention, one or more grid electrodes are located between the control electrode and the collecting electrode, one of which is e.g. B. can serve as a protective grille. However, it is also possible to combine the functions of the collecting electrode and the protective grid in one electrode. The invention can also be used, for. B. in penthodes and octodes are used in which a penthode trap grid is arranged between the collecting electrode and the anode.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this drawing, FIGS. 1, 2, 4, 5, 7, 8 and 10 illustrate embodiments of a discharge tube for a device according to the present invention, while FIGS. 3, 6, 9 and 11 show the shape of the discharge tube according to the embodiments 1 and 2, 4 and 5 and 7 and 8 and 10, respectively, are illustrated. Finally, FIGS. 12 and 13 show shapes of a screen grid, by means of which a characteristic of a certain shape can be obtained, while in FIG. 14 an anode of a tube according to FIG. 10 is shown developed.
In FIGS. 1, 2, 4, 5, 7, 8 and 10, the pinch point 1 of an electrical discharge tube carries an electrode system with a cathode 2, a control electrode 3 consisting of a number of rods and an anode 4. The cathode Exiting electrons are combined into bundles under the influence of the control voltage and pass through the tube in this bundle shape in a radial direction. On both sides of the electrode system in the vicinity of the ends of the cathode, conductors are provided which also influence the bundle shape in a direction parallel to the longitudinal direction of the cathode. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, these conductors are formed by plates 5 and rods 6, according to FIGS. 4 and 5 by rods 7, according to FIGS. 7, 8 and 10 by plates 8.
In the embodiments according to FIGS. 1, 2, 4, 5, 7 and 8, it is expedient to connect the plates or rods to the control grid, while these plates in the case of a tube according to FIG. 10 are in conductive connection with the cathode are bring. These connections can optionally be made within the tube. The anode 4 of the tube according to FIG. 10 is provided with a number of openings and, when unwound, has the shape 9 shown in FIG. Located behind this openwork anode
EMI2.1
not shown for the sake of
3, 6, 9 and 11 show different anode spots, it being possible to see from the figure how these spots change their shape when the control grid voltage changes. The shape of such anode patches can easily be determined experimentally by covering the anode or the collecting electrode with a fluorescent substance, e.g. B. willemite or the like. Is coated. It can be seen from the figures that the spot has the shape 11 at a higher voltage of the control electrode, which then shrinks up to the shape 12 and 13 at lower voltages.
Finally, in FIGS. 12 and 13, screen grids 14 are shown in developed form, each of which consists of a solid sheet metal, the opening 15 or 16 closed with a wire mesh
<Desc / Clms Page number 3>
having. The shape of the opening 15 (FIG. 12) gives a straight characteristic curve, while the opening 16 (FIG. 13) gives an exponential or tail characteristic.
In order to achieve the greatest possible steepness in the device and tube described above, a secondary emission electrode can also be used, whereby the full anode shown in the figures can be replaced by a gauze-shaped anode on the back of which a so-called secondary emission electrode is arranged. In this case, the anode can be designed in such a way that it determines the characteristic curve together with the bundle shape, while the aforementioned collecting electrode can be dispensed with.
PATENT CLAIMS:
1. Device with an electrical discharge tube which contains a cylindrical cathode, an anode and two or more other electrodes, one of which consists of only a few rods or plates, which are arranged practically parallel to the longitudinal direction of the cathode and by means of which the cathode exiting electrons are combined into bundles, with control members being provided at the ends of the electrode system in order to enable a cross-sectional control of the electron bundle, also in a direction parallel to the longitudinal direction of the cathode.