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Verfahren zur Spannungsverstärkung.
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von den bekannten Ano dnungen der Elekironenoptik Geb.auch zu machen sein. Zur Verbesseiung der Sekundäremissionseigenschaften der isollerten Platte (oder Platten) kann diese eine geeignete Oberflächenbehandlung, z. B. durch Zäsiumbeschickung, erfahren.
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an der Platte P mehr Sekundärelektronen ausgelöst als Primärelektronen auffallen. Da mehr Sekundärelektronen abwandern als Primärelektronen auftreffen, wird das Potential P positiver.
Hiedurch ergibt sich eine höhere Primärelektronengesehwindigkeit und dementsprechend eine steigende Sekundärelektronenausbeute. Das Potential P steigt deshalb weiter bis zu einem
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Primärekektronengeschwindigkeit die Sekundärelektronenausbente grösser geworden ist. während gleichzeitig das Absaugfeld, das durch die Differenz der Spannung an sa und P (Fig. 3)
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wird dabei immer dichter, so dass der Potentialanstieg immer langsamer wird. Jenseits des Punktes b wird bei wachsender Elektronenmenge die Raumladung so dicht, dass weniger Sekundär- elektronen zur AbsaugeJektrode abwandern können als Primärelektronen der Platte zuströmen.
Durch
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elektronen zur isolierten Platte statt. Insgesamt ergibt das ein Absinken des Potentials. Hiedureh wird einmal die Primärelektronengeschwindigkeit verringert, so dass eine Verringerte Sekundärelektronenauslösung stattfindet und zum andern wird das Absaugfeld verstärkt. Beides verursacht eine Ver- minderung der Raumladung, so dass der Potentialabfall bei zunehmender Elektronenmenge stetig bleibt bis zum Potential P3 (Fig. 2). Hier ist das Potential so weit gesunken, dass die Primälelekttonen-
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ab. Offensichtlich ist das Plattenpotential zwischen den Punkten a und c (Fig. 2) stetig steuerbar.
Es ist auch zu erkennen. dass eine solche Potentialsteuerung durch Beeinflussung der Elektronen- menge, der Elektronengeschwindigkeit wie auch durch Beeinflussung des Absaugfeldes bzw. durch eine kombinierte Steuerung erreicht werden kann. wobei das gesteuerte Plattenpotential dann zur Steuerung von Elektronenströmen usw. verwendet werden kann.
Offensichtlich hängt der Verlauf der Kennlinie und damit die Verstärkungsmöglichkeit stark
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fähigkeit und von der konstruktiven Anordnung des Rohres stehen. Eine Ausführung mit allen bekannten Mitteln des normalen Elektronenröhrenbaues bietet, wie schon Fig. 3 zeigte, keine Schwierigkeiten und braucht nicht näher besprochen zu werden. Bei Anordnung des erfindungsgemäss steuernden Systems mit einem zu steuernden System in einem Glaskörper wird, wie Fig. 4 z. B. zeigt, mit Vorteil von einer gemeinsamen Heizung für beide Kathoden Gebrauch zu machen sein. Ausführungen des
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Anwendungszwecken liegen auf der Hand.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls zwischen isolierter Platte und eigentlicher Absaugelektrode ein Gitter an geeigneter Spannung zur Beeinflussung der Raumladungserseheinungen verwendet werden kann. Die isolierte Platte kann auch ein Gitter sein, hinter dem die Absaugelektrode sieh z. B. befindet.
Eine grundsätzlche Vervollkommung des Verfahrens sei an Hand der Fig. 5 besprochen. Hier
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positiver Spannung ist. G2 und P seien, wie angedeutet, miteinander verbunden und isoliert. Bei dieser Anordnung ist folgender Zustand erreichbar : Ei treffen Elektronen, die durch sämtliche Gitter durchtreten, auf die Platte P und lösen hier eine Sekundäremission aus. P und G2 nehmen dadurch ein positives Potential an, wodurch an P eine verstärkte Sekundäremission eintritt, so dass insgesamt von P mehr Sekundärelektronen abwandern als Primärelektronen auftreffen. Die Differenz zwischen abwandernden und auftreffenden Elektronen wird vom Gitter G2 aus dem Elektronenstrom aufgenommen, so dass ständig ein Elektronenstrom durch die Verbindung von G2 nach P fliesst.
Der durch das Gitter G1 gesteuerte Elektronenstrom teilt sich also im Gitter G2. Ein Teil wird von G2 aufgenommen und fliesst durch die Verbindung nach P. Der Elektronenrest tritt durch G2 hindurch, wird durch G3 beschleunigt und fliegt zum Teil auf die Platte P, wo er Sekundärelektronen auslöst, deren Überschuss über die Primärelektronen gleich der vom Gitter G2 aufgenommenen Elektronenmenge ist. Als isolierte Platte arbeiten also hier G2 und P gemeinsam. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass ein viel grösserer Teil des vorhandenen E'ektronenstroms am Umladungsvorgang der isolierten Platte beteiligt ist als bei dem früher angegebenen Verfahren.
Man kann sogar erreichen, dass nahezu der ganze von K ausgehende Elektronenstrom am Aufladungsvorgang beteiligt wird, indem das Gitter G2 so ausgebildet wird, dass es nahezu den ganzen Strom aufnimmt und nur einen geringen Teil durchtreten lässt, der hinter G2 durch bekannte Sekundäremissionsvervielfacher so weit verstärkt wird, dass der auf P auftreffende Strom einen Sekundälemissionsüberschuss gleich dem von G2 aufgenommenen Strom auslöst. Gemäss Fig. 5 wandern die Sekundärelektronen von P zur Absaugelektrode G3, wobei auch hier wieder Raumladungserscheinungen eine Rolle spielen bzw. spielen können.
Man kann die Anordnung auch so wählen, dass die Sekundärelektronen ganz oder zum Teil zu dem Stromauffanggitter zurückwandern. Fig. 6 zeigt dies schematisch ohne Festlegung einer Konstruktion.
Die von P ausgelösten Sekundärelektronen mögen hier nach G3 wandern, wobei der Transport durch die hier offensichtlich starke Raumladung zwischen P und G3 erfolgt. Geeignete konstruktive Anordnungen hiezu sind leicht anzugeben. Es liegt hier offensichtlich ein Kreisprozess vor, der grundsätzlich neue Möglichkeiten für die Zwecke der Verstärkung und der Schwingungserzeugung und für die verschiedensten andern Anwendungen bietet. Dieser Kreisprozess mit seinen Möglichkeiten ist auch nicht an den obigen Grundsatz, nämlich die Aufladungserscheinungen einer "isolierten" Platte gebunden, er kann vielmehr auch bei mehr oder minder niederohmiger Zuleitung zu den oben angegebenen Zwecken verwendet werden.
Offenbar ist eine steuernde Beeinflussung der zwischen P und G3 (der schematischen Fig. 6) vorhandenen Raumladung möglich. Dies kann durch geeignete Zusatzelektroden erfolgen.
In Fig. 6 wurde ein teilweiser Kreisprozess besprochen, da die Primälelektronen die beiden am Kreisprozess beteiligten Elektroden berührten. Fig. 7 zeigt dagegen eine Anordnung, bei der die Primärelektronen nur die Platte P1 treffen, während die Sekundärelektronen zur Platte P2 wandern. P1 und P2 sind dabei über Aussenschaltungen, die für die oben angegebenen Zwecke geeignet sind, verbunden. Fig. 8 zeigt schematisch eine Möglichkeit, die Platten P1 und P2 durch Elektronen, die aus verschiedenen Quellen stammen, zu beschiessen und gegebenenfalls zwei gegenläufige Kreisprozesse zu erzielen. In Fig. 9 sind z. B. die am Kreisprozess beteiligten Elektroden durch einen Schwingungkreis verbunden.
Wie oben schon angegeben, kann die Raumladung zwischen den am Kreisprozess beteiligten Elektroden durch geeignete Zusatzelektroden beeinflusst bzw. gesteuert werden. Auch ist hier eine Rückkopplung möglich. Bei Anwendung des Kreisverfahrens zur Schwingungserzeugung bietet die Steuerung des Primärelektronenstromes eine einfache Modulationsmöglichkeit. Es sei dabei noch einmal betont, dass das Kreisverfahren nicht an die Isolation, der beteiligten Elektroden gebunden ist.
Wird mit dem erfindungsgemässen Verfahren ein zweites System, z. B. ein Elektronenrohr normaler Arbeitsweise, gesteuert, so kann bei Anwendung des Kreisverfahrens oder auch des an Hand der Fig. 5 besprochenen Verfahrens das als Umwegverfahren bezeichnet werden kann, ein im gesteuerten System gegebenenfalls auftretender Gitterstrom aus dem ersten System gedeckt werden. Fig. 10 zeigt z. B. die in Fig. 5 schon besprochen Anordnung als erstes System, wobei die Platte P das Gitter g des zweiten Systems steuert. In Fig. 5 deckte der Strom von G2 den. ganzen an P durch Sekundäremission erforderlich werdenden Strombedarf. Bei einer Anordnung nach Fig. 10 kann dieser Strombedarf ganz oder teilweise durch den Gitterstrom des zweiten Systems gedeckt werden. Es kann also eine Gitterstromsteuerung durch den Sekundäremissionsvorgang im ersten System stattfinden.
Ein Verfahren, das auch für Modulationszwecke an Sendern dienen kann. Es sei noch bemerkt, dass die verschiedenen Systeme bzw. die verschiedenen Elektroden ihre Funktionen vertauschen können, indem sowohl eine Steuerung vom zweiten System auf das erste stattfinden kann, wie auch die Gitter durch Sekundäremission eine Elektronenforderung stellen können, während dann in Fig. 10 die Platte P die erforderlichen Elektronen aufnimmt.
Die Steuerung des Potentials der am Sekundäremissionsvorgang beteiligten Elektroden bzw. der hiemit verbundenen Aufnahmeelektroden hängt wesentlich von der beteiligten Elektronenmenge und der Grösse der umzuladenden Kapazitäten ab. Da die Kapazitäten einen Frequenzgang bedingen,
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Es kann auch eine Hintereinanderschaltung mehrerer erfindungsgemässer Systeme stattfinden.
Zur Verringerung der schädlichen Kapazitäten kann allgemein oder im einzelnen mit virtueller Kathode gearbeitet werden. Für Zwecke einer Stromerhöhung können mehrere paia ! Ie ! e Systeme, z. B.
Elektronenrohre oder Sekundäremissionsvervielfacher, erfindungsgemäss gesteuert werden.
Da die Steuerung isolierter Platten Unstetigkeitsstellen in der Kennlinie hat. ist es vorteilhaft, diesen Elektroden über hohe Widerstände ein Ruhepotential zu erteilen. Diese Widerstände können dabei Glimmröhrenwiderstände sein, die nur ansprechen, wenn die Kennlinie abreisst. Die Widerstände können aber auch selbst gesteuerte E ektronenröhren sein. Eine Anordnung, die z. B. bei Modulationsund Kippschaltungsanwendungen zu verwenden ist. Bei Ausführung der Widerstände als konstante oder Gflmmstreckenwiderstände sind diese vorteilhaft im Glaskörper mit unterzubringen. Die Anwendung der Erfindung liegt auf allen Gebieten der Verstärkung, der Verstärkungsregelung, der Linearisierung, der Gleichrichtung und auf den verschiedenen Gebieten der Schwingungserzeugung.
Für Tonfilm-und Fernsehzwecke kann die Kathode, wie schon oben gesagt, als Photokathode ausgebildet sein. wie auch eine Sekundäremissions-oder kalte Kathode verwendet werden kann.
Die Erfindung ist auch mit Nutzen in Verbindung mit Braunschen Röhren und E'ektronenstrahlFernsehgebern bzw. E'ekronenbildzerlegern zu verwenden. Ebenso sind die Grundsätze der E-findung
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Da die Steuersteilheit des erfindungsgemässen Systems wesentlich von der Spannung der Absaugelektrode abhängt, können die verschiedenen besprochenen Effekte gegebenenfalls dadurch vergrössert
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im Rhythmus des gesteuerten Stromes mitsehwankt. Es können auch selektive Verstärker durch Anbringen eines Schwingkreises in der Absaugelektrode geschaffen werden. Beziehungsweise es kann eine Schwingungserzeugung über eine oder mehrere Ab3augelektroden stattfinden.
Ebenso ist eine Modulation durch Widerstand oder Spannungsbeeinflussung im Absaugelektrodenk : eis möglich. Es sei noch bemerkt, dass eine Potentialsteuerung auch dadurch stattfinden kann, dass die E ! ektroden, an denen die Sekundäremission stattfindet, an verschiedenen Stellen unterschiedliche Sekundär- emissionseigensehaften besitzen, und dass die steuernde Spannung die Elektronenauftreffstelle beeinflusst, wodurch infolge der jetzt auch örtlich veränderlichen Sekundäremission eine Potentialänderung stattfindet.
Zur Verminderung oder Beseitigung des von den beteiligten Kapazitäten herrührenden Flequenzganges kann eine feste Rückkopplung gegebenenfalls im Glaskörper dnieh geeignete Ausbildung der Elektroden vorgesehen sein.
Die bei grossen Steilheiten schwierige Festlegung des Arbeitspunktes erMgt zweckmässig durch Abnahme der ersten Gittervorspannung von einem Widerstand, der z. B. vom Strom der Absaugelektrode durchflossen wird (Kathodenwiderstand). Ebenso ist es zweckmässig, die Kathodenvorspannung eines gesteuerten zweiten Systems aus einem vom Strom des ersten Systems durchflossenen Potentiometer zu entnehmen.
Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 11. Die von der Kathode K ausgehenden Primälelektronen mögen an der Elektrode & E wieder eine Sekundäremission erzeugen, die ganz oder teilweise durch das Gitter 6*3 zur Anode A geht. Je nach der Spannung zwischen SE und G, vermag sieh in diesem Raum eine mehr oder minder starke Raumladung zu bilden. Der Strom zur Anode A ist also offensichtlich durch die Spannungs-bzw. Potentialdifferenz zwischen SE und 6*3 zu steuern. Wenn vor der sekundäremittierenden Elektrode SE noch eine positiv vorgespannte Elektrode (z. B.
G2 in Fig. 11) angebracht ist, kann neben oder anstatt der Steuerung der Raumladungsdiehte durch Beeinflussung der Potentialdifferenz zwischen SE und 63 auch eine Stromübernahme zu dieser Vorelektrode erfolgen.
Die den Strom zur Anode A steuernde Potentialdifferenz zwischen SE und Cr, kann selbst auf die verschiedenste Weise beeinflusst werden. Die Steuerung dieser Potentialdifferenz kann einmal dadurch erfolgen, dass das Potential von SE konstant gehalten und die Spannung an G, verändert wird. Umgekehrt kann aber auch die Spannung von 6*3 konstant gehalten und das Potential von SE verändert werden, wie auch eine gleichzeitige Steuerung beider Elektroden möglich ist. Eine besondere Steuermöglichkeit liegt darin, das Potential der sekundäremittierenden Elektiode nach den obigen Verfahren zu beeinflussen. Die Fig. 12 und 13 zeigen grundsätzliche Anwendungen.
Der von der Kathode K in Fig. 12 ausgehende Primärelektronenstrom werde durch G1 gesteuert und zu einem Teil von G2 aufgenommen und SE zugeführt, während der andere Teil, durch 6*3 beschleunigt, an SE eine Sekundäremission erzeugt. Die hiebei auftretende Potentialsteuerung von SE bedingt wieder die entsprechende Steuerung des Stromes zur Anode A. In Fig. 13 ist ein Beispiel dafür gegeben, dass der das Potential von SE ganz oder teilweise steuernde direkt zugeführte Elektronenstrom einem getrennt
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gilt dabei alles, was schon oben angegeben wurde.
Da die potentialgesteuerte Elektrode nach der E findung zur Kathode des nachfolgend gesteuerten Systeme wird, ist eine Hintereinanderschaltung solcher Systeme im gleichen Rohr möglich. Fig. 14 zeigt z. B. zwei hintereinandergesehaltete Systeme der grundsätzlichen Anordnung nach Fig. 12.
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Die Steuerung der verschiedenen Gitter in solcher Anordnung kann gemeinsam oder auch getrennt erfolgen. Bei getrennter Steuerung kann z. B. eine Modulation oder Überlagerung erfolgen bzw. es
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Allgemein gilt für die Potentialsteuerung, dass eine Steigerung der Sekundäremission durch Erwärmung der Elektrode mit gesteuertem Potential möglich ist, wie auch eine zusätzliche thermische Emission stattfinden kann. Sowohl eine Steigerung der Sekundäremission durch Erwärmung der potentialgesteuerten Elektrode als auch eine zusätzliche thermische Emission dieser Elektrode ergeben eine verstärkte Raumladung und damit eine Verbesserung der oben besprochenen Steuereigenschaften.
Da für potentialgesteuerte Systeme eine besondere Schalttechnik gilt, geben die nachstehenden Ausführungen noch einen Überblick über Anwendungen und Schaltungen von mit solchen Systemen ausgerüsteten Röhren.
Die Fig. 15-17 zeigen einige Grundsehaltungen für diese Röhren, aus denen Schaltungen für die verschiedensten Anwendungen abzuleiten sind. In Flg. 15 besteht das potentialgesteuerte System aus Kathode K1, Steuergitter StG1, Absauggitter AG, Vorgitter g und sekundäremittierender Anode a und das nachgesehaltete, zu steuernde System, aus Kathode , Steuergitter < S', Schirmgitter SG
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verbunden. D. h. die betrieblich auftretende mittlere Spannung zwischen AG und a ist gleichzeitig die negative Gittervorspannung für das zweite rechte System in Fig. 15. Durch entsprechende Einstellung des Schirmgitter-und Anodenduichgriffs in diesem System ist dafür zu sorgen, dass dieses System dann im steilen Teil seiner Kennlinie arbeitet.
In Fig. 15 sind des weiteren die Eingangs-und Ausgangswiderstände Re und Ra gezeichnet, die aus irgendwelchen, an sich bekannten, Wirk-bzw.
Scheinwiderständen bestehen können. Ohne die Angemeinheit zu beschränken, ist in Fig. 15 als Beispiel für eine Gitter-Kathodenspannungserzeugung der überbloekte Kathodenwiderstand r vorgesehen. Bevor auf Anwendungsmöglichkeiten dieser Schaltung eingegangen wird, sollen zunächst noch die weiteren Grundschaltungen der Fig. 16 und 17 besprochen werden.
Fig. 16 ähnelt im Schaltungsaufbau der Fig. 15 ; nur besteht hier keine direkte Verbindung zwischen Absauggitter AG und Kathode . Diese Kathode erhält vielmehr ihre eigene Vorspannung, zu deren Herstellung in Fig. 16 z. B. der überblockte Kathodenwiderstand ? s dient.
In Fig. 17 ist zwischen dem potentiafgesteuerten System und dem nachgeschalteten zweiten System ein Kopptungskondensator C vorgesehen, wobei das Steuergitter < S' seine Vorspannung über den Wirk- oder Scheinwiderstand Rg erhält, der jetzt parallel zum Widerstand der Sekundäremissionsstrecke des potentialgesteuerten Systems liegt. In diesem Fall ist für beide Systeme eine durchgehende Kathode verwendbar.
Es sei bemerkt, dass in allen Grundschaltungen im Absauggitter oder im Schirmgitter beliebige
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angegeben wurden, anzuwenden sind. Fig. 18 zeigt z. B. ein potentialgesteuertes System K, Gz, AG, g, a, das mit einem steuerbaren System K, StG1, SG,. A zusammenwirkt. Ebenso können an Stelle der angegebenen zu steuernden Schirmgittersysteme alle bekannten Röhrenanordnungen treten.
Die Verwendung in Gegentaktschaltungen wie auch die Möglichkeit der Hintereinanderschaltung mehrerer potentiaJgesteuerter Systeme, gegebenenfalls mit Unterbrechung durch Normalsysteme, liegt auf der Hand. Ein derartiger Zusammenbau erfolgt zweckmässig auch in einem Rohr.
Die vorbesprochenen Anordnungen können insgesamt als Verstärker, Schwingungserzeuger, Gleichrichter (Anodengleichrichter, Audion) angewendet werden. Es kann aber in den Anordnungen auch ein System als Verstärker und das zugehörige zweite als Gleichrichter dienen. Bzw. es kann in einem System eine Mischung (Überlagerung, Modulation) mehrerer Schwingungen, die zum Teil oder alle in der gleichen Anordnung erzeugt werden erfolgen.
Es sei auch auf die Möglichkeit einer gegebenenfalls automatischen Verstärkungsregelung im potentialgesteuerten System durch Beeinflussung des Arbeitspunktes auf der Potentialkennlinie hingewiesen.
Fig. 19 zeigt als Anwendungsbeispiel noch eine Photozelle mit potentialgesteuerter Anode, bestehend aus Photokathode PhK, Absauggitter AG, Vorgitter g, Anode a, in Verbindung, gegebenen-
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Als weitere Anwendung sei auf die Ausgestaltung der Endelektrode eines Sekundäremissionsvervielfachers als potentialgesteuerte Elektrode hingewiesen.
Allgemein sind grundsätzlich dort Anwendungsmöglichkeiten vorhanden, wo freie Elektronen eine Elektrode treffen.
Bei manchen Anwendungen ist eine Anpassung des potentialgesteuerten Systems an das zu übertragende Frequenzgemisch erforderlich. Bei einer oberen Grenzfrequenz # (Kreisfrequenz) und einer umzuladenden Kapazität C, errechnet sich der Widerstand R der Sekundäremissionsstrecke des potentialgesteuerten Systems aus der bekannten Beziehung :
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Method of voltage amplification.
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can also be made from the known arrangements of the electronic optics building. In order to improve the secondary emission properties of the insulated plate (or plates), a suitable surface treatment, e.g. B. by cesium loading experienced.
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more secondary electrons than primary electrons are triggered at plate P. Since more secondary electrons migrate than primary electrons strike, the potential P becomes more positive.
This results in a higher primary electron velocity and, accordingly, an increasing secondary electron yield. The potential P therefore continues to rise up to one
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Primary electron velocity the secondary electron output has become greater. while at the same time the suction field, which is determined by the difference in the voltage at sa and P (Fig. 3)
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becomes more and more dense, so that the increase in potential becomes slower and slower. Beyond point b, as the number of electrons increases, the space charge becomes so dense that fewer secondary electrons can migrate to the suction electrode than primary electrons can flow towards the plate.
By
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electrons to the isolated plate. Overall, this results in a drop in potential. In this way, on the one hand, the primary electron velocity is reduced, so that a reduced secondary electron release takes place and, on the other hand, the suction field is intensified. Both cause a reduction in the space charge, so that the potential drop remains constant with an increasing amount of electrons up to the potential P3 (FIG. 2). Here the potential has sunk so far that the primary electron tones
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from. Obviously the plate potential between points a and c (Fig. 2) can be continuously controlled.
It can also be seen. that such a potential control can be achieved by influencing the amount of electrons, the electron speed as well as by influencing the suction field or by a combined control. where the controlled plate potential can then be used to control electron currents, etc.
Obviously, the course of the characteristic and thus the possibility of amplification depend heavily
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ability and the structural arrangement of the pipe. An implementation with all known means of normal electron tube construction offers, as already shown in FIG. 3, no difficulties and does not need to be discussed in more detail. When the control system according to the invention is arranged with a system to be controlled in a glass body, as shown in FIG. B. shows to be advantageous to make use of a common heater for both cathodes. Executions of the
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Applications are obvious.
It should also be pointed out that, if necessary, a grid at a suitable voltage can be used between the insulated plate and the actual suction electrode to influence the space charge devices. The insulated plate can also be a grid behind which the suction electrode can be seen e.g. B. is located.
A fundamental improvement of the method is discussed with reference to FIG. Here
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positive voltage. G2 and P are, as indicated, connected to one another and isolated. With this arrangement, the following state can be achieved: Electrons that pass through all the grids hit the plate P and trigger a secondary emission here. As a result, P and G2 assume a positive potential, as a result of which an increased secondary emission occurs at P, so that overall more secondary electrons migrate from P than primary electrons impinge. The difference between migrating and impinging electrons is absorbed by grid G2 from the electron stream, so that an electron stream constantly flows through the connection from G2 to P.
The electron flow controlled by the grid G1 is thus divided in the grid G2. Part of it is absorbed by G2 and flows through the connection to P. The remainder of the electrons passes through G2, is accelerated by G3 and partly flies onto plate P, where it releases secondary electrons, the excess of which over the primary electrons is equal to that absorbed by grid G2 Electron amount is. As an isolated plate, G2 and P work together here. The advantage of this method is that a much larger part of the existing electron current is involved in the recharging process of the insulated plate than in the method specified earlier.
It can even be achieved that almost the entire electron flow emanating from K is involved in the charging process by designing the grid G2 in such a way that it absorbs almost the entire current and only allows a small part to pass through, which is amplified so far behind G2 by known secondary emission multipliers it becomes that the current impinging on P triggers a secondary emission excess equal to the current consumed by G2. According to FIG. 5, the secondary electrons migrate from P to the suction electrode G3, and space charge phenomena play or can play a role here again.
The arrangement can also be selected in such a way that the secondary electrons wholly or partly migrate back to the current collecting grid. Fig. 6 shows this schematically without specifying a construction.
The secondary electrons released by P may migrate here to G3, whereby the transport occurs through the obviously strong space charge between P and G3. Suitable structural arrangements for this are easy to specify. Obviously, there is a circular process here, which fundamentally offers new possibilities for the purposes of amplification and vibration generation and for a wide variety of other applications. This cyclic process with its possibilities is also not tied to the above principle, namely the charging phenomena of an "isolated" plate; rather, it can also be used for the purposes specified above with a more or less low-resistance supply line.
A controlling influence on the space charge present between P and G3 (the schematic FIG. 6) is obviously possible. This can be done using suitable additional electrodes.
A partial cycle process was discussed in FIG. 6, since the primary electrons touched the two electrodes involved in the cycle process. In contrast, FIG. 7 shows an arrangement in which the primary electrons only hit the plate P1, while the secondary electrons migrate to the plate P2. P1 and P2 are connected via external circuits that are suitable for the purposes indicated above. FIG. 8 schematically shows a possibility of bombarding the plates P1 and P2 with electrons from different sources and, if necessary, of achieving two counter-rotating cycle processes. In Fig. 9, for. B. the electrodes involved in the cycle are connected by an oscillating circuit.
As already stated above, the space charge between the electrodes involved in the cycle can be influenced or controlled by suitable additional electrodes. Feedback is also possible here. When using the cycle method to generate vibrations, the control of the primary electron flow offers a simple possibility of modulation. It should be emphasized once again that the circular process is not tied to the insulation of the electrodes involved.
If a second system, for. If, for example, an electron tube of normal operation is controlled, a grid current that may occur in the controlled system can be covered from the first system when using the circular method or the method discussed with reference to FIG. 5, which can be referred to as a detour method. Fig. 10 shows e.g. B. the arrangement already discussed in FIG. 5 as the first system, the plate P controlling the grating g of the second system. In Fig. 5, the current from G2 covered the. the total amount of electricity required at P due to secondary emissions. In the case of an arrangement according to FIG. 10, this power requirement can be fully or partially covered by the grid power of the second system. A grid current control can therefore take place through the secondary emission process in the first system.
A method that can also be used for modulation purposes on transmitters. It should also be noted that the various systems or the various electrodes can swap their functions, in that both a control from the second system to the first can take place, as well as the grids can make an electron demand through secondary emission, while in FIG Plate P receives the required electrons.
The control of the potential of the electrodes involved in the secondary emission process or of the receiving electrodes connected to them depends essentially on the amount of electrons involved and the size of the capacities to be transferred. Since the capacities require a frequency response,
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A number of systems according to the invention can also be connected in series.
In order to reduce the harmful capacities, a virtual cathode can be used in general or in detail. To increase the current, several paia! Ie! e systems, e.g. B.
Electron tubes or secondary emission multipliers are controlled according to the invention.
Because the control of isolated plates has discontinuities in the characteristic. it is advantageous to give these electrodes a resting potential via high resistances. These resistors can be glow tube resistors that only respond when the characteristic curve breaks. The resistors can also be ektronenröhren self-controlled. An arrangement that z. B. is to be used in modulation and trigger circuit applications. If the resistors are designed as constant or flat line resistors, they are advantageously to be accommodated in the glass body. The invention can be used in all areas of amplification, gain control, linearization, rectification and in the various fields of vibration generation.
For sound film and television purposes, the cathode can, as already mentioned above, be designed as a photocathode. as well as a secondary emission or cold cathode can be used.
The invention can also be used to advantage in connection with Braun tubes and electron beam televisions or crown image splitters. So are the principles of E-invention
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Since the control slope of the system according to the invention depends essentially on the voltage of the suction electrode, the various effects discussed can possibly be increased as a result
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wavers with the rhythm of the controlled current. Selective amplifiers can also be created by installing an oscillating circuit in the suction electrode. Or a generation of vibrations can take place via one or more exhaust electrodes.
Modulation through resistance or voltage influence in the suction electrode is also possible. It should also be noted that a potential control can also take place in that the E! Electrodes, where the secondary emission takes place, have different secondary emission properties at different points, and that the controlling voltage influences the electron impact point, whereby a potential change takes place as a result of the locally variable secondary emission.
In order to reduce or eliminate the frequency response resulting from the capacitances involved, a fixed feedback can optionally be provided in the glass body as a suitable design of the electrodes.
Establishing the operating point, which is difficult with steep slopes, is expediently achieved by decreasing the first grid bias from a resistor, e.g. B. is traversed by the current of the suction electrode (cathode resistance). It is also expedient to take the cathode bias of a controlled second system from a potentiometer through which the current from the first system flows.
Another possibility is shown in FIG. 11. The primary electrons emanating from the cathode K may again generate a secondary emission at the electrode & E which goes wholly or partially through the grid 6 * 3 to the anode A. Depending on the tension between SE and G, see can form a more or less strong space charge in this space. The current to the anode A is obviously due to the voltage or. Control potential difference between SE and 6 * 3. If there is a positively biased electrode in front of the secondary emitting electrode SE (e.g.
G2 in Fig. 11), in addition to or instead of controlling the space charge density by influencing the potential difference between SE and 63, current can also be transferred to this pre-electrode.
The potential difference between SE and Cr, which controls the current to anode A, can itself be influenced in many different ways. This potential difference can be controlled by keeping the potential of SE constant and changing the voltage at G i. Conversely, however, the voltage of 6 * 3 can also be kept constant and the potential of SE can be changed, and it is also possible to control both electrodes at the same time. A special control option is to influence the potential of the secondary-emitting electrode according to the above method. FIGS. 12 and 13 show basic applications.
The primary electron current emanating from the cathode K in FIG. 12 is controlled by G1 and part of it is taken up by G2 and fed to SE, while the other part, accelerated by 6 * 3, generates a secondary emission at SE. The potential control of SE which occurs here again requires the corresponding control of the current to the anode A. In FIG. 13 an example is given that the directly supplied electron current which completely or partially controls the potential of SE separately
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everything that has already been stated above applies.
Since, according to the invention, the potential-controlled electrode becomes the cathode of the subsequently controlled system, such systems can be connected in series in the same tube. Fig. 14 shows e.g. B. two consecutive systems of the basic arrangement according to FIG. 12.
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The control of the various grids in such an arrangement can take place jointly or separately. With separate control z. B. a modulation or superposition or it
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In general, it applies to the potential control that an increase in the secondary emission is possible by heating the electrode with a controlled potential, as can an additional thermal emission. Both an increase in the secondary emission by heating the potential-controlled electrode and an additional thermal emission of this electrode result in an increased space charge and thus an improvement in the control properties discussed above.
Since special switching technology applies to potential-controlled systems, the following explanations give an overview of the applications and circuits of tubes equipped with such systems.
15-17 show some basic circuits for these tubes, from which circuits for the most varied of applications can be derived. In Flg. 15, the potential-controlled system consists of cathode K1, control grid StG1, suction grid AG, front grid g and secondary-emitting anode a and the downstream system to be controlled consists of cathode, control grid <S ', screen grid SG
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connected. I.e. the operationally occurring mean voltage between AG and a is at the same time the negative grid bias for the second system on the right in Fig. 15. By setting the screen grid and anode handle in this system, it must be ensured that this system then works in the steep part of its characteristic curve .
In FIG. 15, the input and output resistances Re and Ra are also drawn, which are derived from any known active or.
Pseudo resistances can exist. Without restricting the generality, the over-blocked cathode resistance r is provided in FIG. 15 as an example of grid cathode voltage generation. Before the possible applications of this circuit are discussed, the further basic circuits of FIGS. 16 and 17 should first be discussed.
FIG. 16 is similar in circuit construction to FIG. 15; only there is no direct connection between the suction grid AG and the cathode. Rather, this cathode receives its own bias voltage, for the manufacture of which is shown in FIG. B. the blocked cathode resistance? s serves.
In Fig. 17 a coupling capacitor C is provided between the potentiaf-controlled system and the downstream second system, the control grid <S 'receiving its bias voltage via the effective or impedance Rg, which is now parallel to the resistance of the secondary emission path of the potential-controlled system. In this case, a continuous cathode can be used for both systems.
It should be noted that in all basic circuits in the suction grille or in the screen grille any
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are specified. Fig. 18 shows e.g. B. a potential-controlled system K, Gz, AG, g, a, with a controllable system K, StG1, SG ,. A cooperates. Likewise, all known tube arrangements can be used instead of the screen grid systems to be controlled.
The use in push-pull circuits as well as the possibility of connecting several potentiaJ-controlled systems in series, if necessary with interruption by normal systems, is obvious. Such an assembly expediently also takes place in a pipe.
The arrangements discussed above can be used as an amplifier, vibration generator, rectifier (anode rectifier, audion). However, one system can also serve as an amplifier and the associated second system as a rectifier in the arrangements. Or. a mixture (superposition, modulation) of several vibrations, some or all of which are generated in the same arrangement, can occur in a system.
Reference should also be made to the possibility of automatic gain control in the potential-controlled system by influencing the operating point on the potential characteristic.
Fig. 19 shows, as an application example, a photocell with a potential-controlled anode, consisting of photocathode PhK, suction grille AG, front grille g, anode a, in connection, given
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Another application is the design of the end electrode of a secondary emission multiplier as a potential-controlled electrode.
In general, there are basically possible applications where free electrons meet an electrode.
In some applications it is necessary to adapt the potential-controlled system to the frequency mix to be transmitted. With an upper limit frequency # (angular frequency) and a capacity C to be reloaded, the resistance R of the secondary emission path of the potential-controlled system is calculated from the known relationship:
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