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Gasentladungsgefäss mit einer Glühkathode, sogenanntes Tacitron
Die Erfindung betrifft ein sogenanntes Tacitron, d. h. ein gasgefülltes Entladungsgefäss, bei welchem es möglich ist, durch eine relativ kleine negative Vorspannung des Steuergitters eine Stromunterbrechung (Löschung der Entladung) selbst bei maximalen Anodenstrom zu erzielen. Die Löschung wird durch Schichten positiver Ionen, sogenannter Langmuirschichten verursacht, welche die negativ geladenen. Elektroden im Plasma umhüllen. Durch diese Schichten wird bei wachsender Vorspannung die effektive Durchsichtigkeit des Steuergitters, d. h. das Verhältnis zwischen dem durchsichtigen Teil des Gitters und dessen Gesamtfläche verringert. Wenn die effektive Durchsichtigkeit des Steuergitters unter eine bestimmte Grenze sinkt, kann es zur Unterbrechung der Entladung kommen.
Gemäss der Erfindung ist ein Gasentladungsgefäss mit einer Glühkathode, einer oder mehreren Anoden und einem, in der positiven Entladungssäule oder in dem Gebiet desAnodenfalles angebrachten Steuergitter für diskontinuierliche Regelung, insbesondere Unterbrechung des Stromes mit Hilfe von negativer Gittervorspannung, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasfüllung Wasserstoff mit einem Druck von 2. 10-1 bis 1, 5 Torr benutzt wird, und dass die Grösse der Gitteröffnung grösser ist als die Dicke der Langmuirschiehten.
Nach der bisher bekannten Theorie (s. z. B. Johnson, Olmstead, Webster"The Tacitron.."Proc. of the
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Aus der Formel ersieht man, dass je kleiner die Gitteröffnungen sind, desto grösser die perzentuale Senkung der Durchsichtigkeit des Gitters bei sonst gleicher Dicke der Langmuirschichten ist. Um die Löschung der Entladung durch das Gitter zu erzielen, ist es deshalb nötig, die Grösse der Gitteröffnungen so klein zu wählen, dass sie vergleichbar mit der Dicke der Langmuirschichten ist.
Die Grösse der Gitteröffnungen kann jedoch nicht unter eine gewisse Grenze verkleinert werden, einerseits aus mechanischen Gründen (die mechanische Festigkeit des Gitters), anderseits aus Gründen einer verschlechterten Wärmeabfuhr im Falle zu dünner Gitterdrähte, was zu einer thermischen Emission aus dem- Gitter fhen kann,
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rung der effektiven Durchsichtigkeit des Gitters offen bleibt, und zwar die Erhöhung des Wertes des Ausdruckes U. Dieser Ausdruck wächst einerseits mit der wachsenden Gittervorspannung V, anderseits mit wachsendem Wurzelwert. Die Erhöhung der negativen Gittervorspannung (Löschspannung) führt zur Erhöhung der Leistung, die zur Löschung des Tacitrons nötig ist, und also auch zur Verschlechterung des Wirkungsgrades.
Es ist deshalb nötig, einen Weg zu benutzen, durch welchen eine Erhöhung des Wertes der Wurzel erzielt wird. Dieser wächst mit wachsendem M, d. h. mit der wachsenden lonenmasse, denn zu- gleich wächst auch das Verhältnis T/T, d. i. das Verhältnis der Elektronen und Ionentemperatur (s. z. B. e p Knoll, Ollendorf, Rompe"Gasentladungstabellen", Verl. Julius Springer, 1935, Berlin, S. 99). Aus dem ebeaangeführten gehtherver, dass es fürdasTacitron vorteilhafter ist, Gase mit grossem Atomgewichtzube- nutzen. Tatsächlich sind auch die bisher bekannten Tacitrons mit Xenon, eventuell mit Quecksilberdampf gefüllt.
Tacitrone haben eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber normalen Thyratronen. Ausser der Mög-
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des Rauschen, und ihre Benutzung wird nicht durch die Deionisationszeit der Gasfüllung beschränkt. Der Nachteil der bisher bekannten Tacitrone, die mit Xenon oder andern schweren Edelgasen gefüllt sind, ist die Tatsache, dass bei eiccr Grösse, die einem laufenden Thyratrontyp entspricht, der durch sie kontrollierbare Strom, eventuell die Leistung, bedeutend kleiner ist, da bei grösseren Strömen der richtige Entladungstyp nicht erhalten werden kann. Es ist infolgedessen nicht möglich, das Tacitron mit Hilfe der Gittervorspannung zu löschen.
Ausserdem ist es nicht möglich, Tacitrone mit Edelgas oder Quecksilberdampffüllung für höhere Anodenspannungen (in der Grössenordnung von KV) zu benutzen, wie weiter unten noch ausgeführt wird.
Zweck der Erfindung ist ein Tacitron, welches frei von den Nachteilen der mit Xenon oder ändern Edelgasen gefüllten Tacitrone ist, aber dabei alle Vorteile dieser Tacitrone bewahrt. Das Wesen der Erfindung ist die Benützung von Wasserstoff als Gasfüllung des Tacitrons. Gegen alle Schlüsse der Theorie, welche durch die Praxis beglaubigt sind, hat sich nämlich unerwarteterweise gezeigt, dass es gerade bei Benützung des leichtesten Gases, des Wasserstoffes, möglich ist, wesentlich bessere Ergebnisse zu erzielen, die kontrollierbare Leistung zu erhöhen und die nötige Steuerleitung zu verringern. Zum Beispiel wurde bei Versuchen im gleichen System einerseits Xenon, anderseits Wasserstoff als Füllung benutzt.
Während es möglich. war mit Xenonfüllung eine Leistung bis 60 W mit Hilfe der Gittervorspannung zu löschen, konnte mit Wasserstoffüllung eine Leistung von 1 KW, bei Impulsbetrieb bis 15 KW gelöscht werden, also eine 15 bis 250 mal grössere Leistung.
Zwecks näherer Vergleichung der Eigenschaften der Tacitrone mit Xenon und Wasserstoffüllung sind in den beigefügten Figuren einige charakteristische Abhängigkeiten veranschaulicht. Fig. 1 zeigt sogenannte Löschkurven, Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der maximalen kontrollierbaren Batteriespannung und der Bo - genspannung vom Filllungsdruck. In Fig. 1 sind Löschkurven, d. h. die Abhängigkeit der maxiamlenkontrollier- baren Anodenspannung V von der Löschspannung V bei verschiedenen Anodensnomen dargestellt. Von a g diesen Kurven kann man die negative Gittervorspannung ablesen, die zur Unterbrechung eines bestimmten Anodenstromes bei einer bestimmten Anodenspannung nötig ist. Bei Xenonfüllung ist z.
B. zur Stromunterbrechung von 100 mA bei 400 V Anodenspannung eine negative Vorspannung von 15 V nötig, während mit Wasserstoffüllung beim gleichen Stromwert und gleicher Anodenspannung nur 3,5 V nötig ist. Mit Xenonfüllung ist es nicht möglich, Ströme von mehr als 200 mA zu löschen, während man mit Wasserstofffüllung auch einen Strom von 1 A bei einer Anodenspannung, die grösser als 1 KV ist, löschen kann. In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der maximalen kontrollierbaren Batteriespannung V vom FUllungsdruck des
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zugleich die Bogenspannung wächst. Die Bogenspannung darf den Wert der sogenannten destruktiven Spannung nicht überschreiten. Die destruktive Spannung ist die Bogenspannung, bei der es zur Vernichtung der Oxydkathode durch Ionenbombardierung kommt.
Die destruktive Spannung für Edelgase Itnd Quecksilber-
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2 geht hervor.und einer maximalen kontrollierbaren Batteriespannung von 2 KV entspricht. Für Wasserstoff liegt die Bogenspannung auch bei einem Druck von 3. 10-1 Torr, was einer maximalen kontrollierbaren Batteriespannung von 10 KV entspricht, immer tief unter dem Wert der destruktiven Spannung für Wasserstoff.
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Wie ersichtlich, unterscheiden sich die mit Wasserstoffüllung erzielbaren Ergebnisse so durchschlagen von den Ergebnissen mit Xenonfiillung, dass selbst eine unbedeutende Menge fremder Gase diese Ergebnisse nicht erheblich vermindern kann.
Wasserstoff hat auch einen günstigen Einfluss auf die Emission der Oxydkamode. Die Benützung der Wasserstoffüllung ermöglicht die Konstruktion von Tacitronen, deren System gleich gross ist wie das Sy- stem-eines üblichen, Thyratrons für die gleiche Leistung, und ermöglicht die Konstruktion eines Tacitrons
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