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Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes in einer Kammer
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung des Druckes von Gasen in geschlossenen Behältern, insbesondere zur Steuerung des Druckes wasserstoffartiger Gase in Niederdruck- kammern, wie sie z. B. in Ionenquellen vorhanden sind.
Es ist bisher allgemein üblich, den Gasdruck in einer Kammer dadurch zu regeln, dass ständig Gas in die Kammer zugeführt und aus der Kammer abgeführt wird, um in ihr einen gewünschten Druck aufrecht zu erhalten. Kennzeichnend für Vorrichtungen, in denen dieses Verfahren angewendet worden ist, sind
Ionenquellen, in denen der Druck eines ionisierbaren Gases genau geregelt werden muss, um ein Höchst- mass an Wirksamkeit zu erreichen. Sie erfordern aber eine umfangreiche Gaszufuhr-und Gasentnahmeaus- rüstung und sind deshalb dann nicht brauchbar, wenn die Raumverhältnisse sehr begrenzt sind, z. B. bei einer Vorrichtung, die in Bohrlöchern benutzt werden soll.
Auch sind Einrichtungen zur Erzeugung von Neutronen bekannt, bei denen durch Änderung der Temperatur von Glühdrähten der Gasdruck in der Ionenquelle geändert bzw. konstant gehalten wird, sowie Einrichtungen zur Erhöhung der Gasmenge in der Ionenquelle, wie auch eine solche zum Absorbieren von Gas (Getter). Auch ist eine gasgefüllte Röntgenröhre mit Vorrichtungen zur Gasabsorption und Gasemission zwecks Regelung des Gasdruckes bereits vorgeschlagen worden. Diese bekannte Vorrichtung zur Erhöhung des Gasdruckes in der Röntgenröhre besteht aus einem vom elektrischen Strom durchflossenen Draht.
Es ist demgemäss der Zweck der Erfindung, neue Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung des Gasdruckes in einer Ionenröhre zu finden, die unter räumlich beschränkten Verhältnissen verwendet werden kann.
Es soll gemäss der Erfindung ein etwa gleichbleibender Druck eines wasserstoffartigen Gases in einem teilweise evakuierten Raum aufrecht erhalten werden, ohne dass eine Gaszufuhr von aussen notwendig ist.
Vorzugsweise handelt es sich gemäss der Erfindung darum, einen bestimmten Druck eines ionisierbaren Gases in einer Ionenquelle aufrecht zu erhalten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes in einer Kammer, z. B. in einer Ionenröhre, unter Verwendung von temperaturgesteuerten Gasspeichern innerhalb der Kammer und einer Einrichtung zur Änderung der Temperatur dieser Speicher besteht im wesentlichen darin, dass mindestens zwei Gasspeichereinrichtungen vorgesehen sind, von denen jede bei Erwärmung auf einen vorherbestimmten Temperaturbereich Gas aussendet und bei Erwärmung auf einen andern vorherbestimmten Temperaturbereich Gas absorbiert, wobei die Heizvorrichtung wahlweise die erste oder die zweite Gasspeicherein-
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der beiden Speichereinrichtungen entgast oder mit Gas gesättigt ist. Die Erfindung betrifft ferner Einzelheiten an einer solchen Vorrichtung.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung haben die Vorrichtungen die Form von Drähten oder Fäden. Mindestens einer dieser Fäden ist vorzugsweise anfänglich mit dem Gas gesättigt, das in dem Raum auf einem bestimmten Druck gehalten werden soll. Dieser Faden wird auf die Emissionstemperatur und mindestens ein zweiter Faden auf seine Absorptionstemperatur erhitzt. Durch richtige Regelung der Temperaturen der Fäden kann das Gas unter dem vorher bestimmten Druck gehalten werden.
Die Zeichnungen zeigen als Beispiele mehrere Ausführungsformen der Erfindung, u. zw. ist Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen Gasdrucksteuerapparates gemäss der Erfindung, an einer
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Ionenquelle und einem Teilchenbeschleuniger angebracht, in einem Längsschnitt, Fig. 2 ist eine graphi- sche Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. l gezeigten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 zeigt in schematischer Form eine andere Ausführung der Erfindung, die die gesteuerte Einführung mehrerer Ga- se in eine Umhüllung ermöglicht und Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungs- form der Erfindung in Anwendung auf die Ionenquelle und Teilchenbeschleuniger gemäss Fig. l.
Die Erfindung soll der Einfachheit wegen als an einer Ionenquelle angewendet beschrieben werden.
Sie- ist jedoch nicht auf die Verwendung an Ionenquellen beschränkt, kann vielmehr auch bei andern Vorrichtungen benutzt werden, bei denen der Druck von wasserstoffartigen Gasen, z. B. von Deuterium oder Tritium, genau geregelt werden soll.
In Fig. l wird eine Ionenquelle 10 durch einen entgasten Glasbehälter 11 gebildet, der mit einem oberen, nach innen gerichteten, einen Raum 13 begrenzenden Teil 12 versehen ist. An einem Leiter 14 liegt eine Elektrode 15, wobei der Leiter 14 über eine Stromanzeige- und Messvorrichtung 14a, z. B. ein Milliamperemeter, und einen Schalter 16 mit der Klemme der positiven Spannung von der Grössenordnung von 1 bis 1 0 kV einer Hochspannungsquelle 17 verbunden ist.
In dem unteren Teil des Raumes 13 befindet sich eine geerdete metallische Kathode 18, die dazu bestimmt ist, in der bei kalter Emission üblichen Weise Elektronen auszusenden. In der Kathode 18 befindet sich eine kleine Bohrung 19, durch welche die Ionen zu einer Beschleunigungsröhre 20 gelangen können, die einen entgasten Glasbehälter 21 aufweist. Der Behälter 21 begrenzt einen Raum 22 mit einer Prallplatte 23, die gegenüber der Öffnung 19 angeordnet ist. Die Elektrode 23 besteht vorzugsweise aus Zirkonium und enthält Tritium. Sie ist über eine Leitung 24 an eine negative Spannung von der Grössenordnung von 50 bis 100 kV an der Hochspannungsquelle 17 angeschlossen.
Um die Hülle 11 herum ist eine Spule 25 gewickelt, die an einer Klemme 26 geerdet und durch Leiter 27 und 28 mit einem Oszillator 29 verbunden ist, der an der Klemme 30 geerdet ist und eine Wechselspannung mit einer Frequenz der Grössenordnung von 200 MHz erzeugen kann. Der nach innen gerichtete Teil 12 kann mit einer dünnen metallischen Schicht 31 ausgekleidet sein, die mit dem oberen Teil der Spule 25 eine Kapazität bildet.
Um grösste Wirksamkeit zu erreichen, ist es notwendig, einen bestimmten Druck des ionisierbaren Gases, z. B. des Deuteriums, in dem Raum 13 aufrecht zu erhalten. Bei den üblichen Ionenquellen dieser Art wird der Druck dadurch aufrecht erhalten, dass ständig Gas von einer ausserhalb befindlichen Quelle zugeführt und Gas durch ein ausserhalb befindliches Pumpensystem abgezogen wird, um einen gleichbleibenden inneren Druck in der Grössenordnung von 1 bis 10 Mikron Deuterium zu erhalten.
Die Ausführungsform der Erfindung beseitigt die Notwendigkeit der Anordnung von äusseren Zufuhrund Entnahmesystemen in dem Raum 13, indem zwei wahlweise erhitzbare Fäden 32 und 33 vorgesehen sind, deren Charakteristik so ist, dass ein Faden mit Gas, z. B. Deuterium, gesättigt werden kann und dieses Gas bei Erwärmung auf eine vorher bestimmte Temperatur abgibt, während der andere Faden das Gas bei einer Erwärmung auf eine andere vorher bestimmte Temperatur absorbiert. Zirkoniumfäden besitzen diese Eigenschaften und werden vorzugsweise verwendet, es. können aber natürlich auch ähnliche Stoffe dazu verwendet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Faden 32 vorzugsweise anfänglich mit Deuterium, das ist dem zu regelnden Gas, gesättigt, und der Faden 33 ist etwa entgast. Es wird nun eine Wechselstromquelle 34 durch einstellbare Anzapfungen 35,36 und Leitungen 37,38 mit den Fäden 32 bzw. 33 verbunden, um diese Fäden zu erhitzen.
Die in Fig. 2 gezeigte graphische Darstellung dürfte das Verständnis der Art und der Charakteristiken der Zirkoniumfäden 32 und 33 unterstützen.
Die Charakteristik der Absorptions--und Aussendegeschwindigkeit gegenüber der Fadentemperatur, der der Fadenstrom für einen Zirkoniumfaden für eine Gasquelle mit einem Druck von 4 Mikron entspricht, ist durch die Kurve 40 in Fig. 2 dargestellt. Hier absorbiert der Zirkoniumfaden bei einer Temperatur a Deuterium in einer Menge b, während bei einer höheren Temperatur c der Faden Deuterium mit einer Menge d abgibt. Es ist klar, dass der Gasdruck in dem Raum 13 durch Einstellung der Temperatur der Fäden 32 und 33 so geregelt werden kann, dass das Gas in individuellen Mengen gleichzeitig durch einen der Fäden ausgesandt und von dem andern Faden absorbiert werden kann. Diese Mengen können gemeinsam oder auch getrennt entgegen der Richtung desDruckwechsels geändert werden, so dass ein vorher bestimmter, feststehender Druck aufrecht erhalten wird.
Bei einer charakteristischen Arbeitsweise der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird nach Einfuhrung vonDeuterium-Gas unter einem gewünschten Druck in die Kammer 13 die Temperatur des Fadens 32, die in einem unmittelbaren Verhältnis zu dem durch den Faden gehenden Strom steht, für eine
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Gasaussendung mit einer bestimmten Geschwindigkeit bzw. Menge eingestellt und die Temperatur des Fadens 33 wird für eine Gasabsorption eingestellt, die notwendig ist, um den gewünschten Druck in der Kammer 13 aufrecht zu erhalten. Es ist nun für eine erhebliche Zeitspanne die Arbeit an der Ionenquelle 10 mit einer Höchstwirkung sichergestellt, ohne dass eine weitere Aufmerksamkeit auf die Gaszufuhr gerichtet zu werden braucht.
Es sei bemerkt, dass das Amperemeter 14a als Niederdruckanzeiger verwendet werden kann, da der Anodenstrom der Ionenquelle 10 proportional dem Druck in der Kammer 13 ist, wenn ein konstantes Kathodenpotential angenommen wird. Es können natürlich auch andere übliche Druckanzeigevorrichtungen verwendet werden, um den Druck in der Kammer 13 zu registrieren.
Bei der Herstellung des gewünschten Druckes in der Kammer 13 und Erregung der Ionenquelle 10 werden die von der Kathode 18 ausgesandten Elektronen infolge der Spannungsdifferenz gegenüber der Anode 15 von dieser angezogen. Das Wechselfeld jedoch, das in dem Raum 13 unmittelbar durch die Spule 25 hervorgerufen wird, und die Kapazität zwischen der Spule 25 und der Metallfolie 31 bewirken, dass die Elektronen einen längeren Weg zwischen der Kathode 18 und der Anode 15 nehmen. Dieser Weg vervielfältigt die Zahl der Zusammenstösse zwischen den Elektronen und den Molekülen des Deuteriums im Raum 13, so dass eine grössere Anzahl von positiven Ionen, gewöhnlich Deuteronen genannt, erzeugt werden, die durch die Öffnung 19 hindurch und zu einer höheren Geschwindigkeit beschleunigt von der Prallplatte 23 angezogen werden.
Da die Prallplatte 23 Tritium enthält, werden durch das Auftreffen der Deuteronen mit hoher Geschwindigkeit Neutronen erzeugt. Natürlich kann auch eine mit Deuterium versehene Prallplatte verwendet werden, wenn Neutronen gewünscht werden, die sich aus der Deuterium-Deuterium-Reaktion ergeben.
Wenn eine selbsttätige Regelung des Gasdruckes in dem Raum 13 erwünscht ist, kann die Temperatur des Fadens 32 oder des Fadens 33 oder auch beider Fäden als eine Funktion des Druckes in dem Raum 13 geändert werden. So kann, wie in Fig. l gezeigt, der Schalterl6so bedientwerden, dass ereinen Stromum- former 41 in den Anodenstromkreis der Ionenquelle 10 einschaltet, wobei der Umformer durch Leiter 42 und 43 mit einem üblichen Servosystem 44 verbunden ist. Das Servosystem 44 kann einen beliebigen, rasch wirkenden Motor aufweisen, der durch einen Verstärker erregt wird, dessen Zuführung mit den Leitern 42 und 43 verbunden ist. Das Servosystem ist mechanisch mit der Anzapfung 36 gekuppelt, um den Strom in dem Faden 33 einzustellen und dadurch die Temperatur des Fadens zu regeln.
Natürlich kann der Faden 33 und ebenso der Faden 32 von dem Servoverstärker unmittelbar beheizt werden, wobei letzterer von dem Ausgangsstrom von dem Transformator 41 gesteuert wird.
Bei einer bestimmten Spannung zwischen der Kathode 18 und der Anode 15 fliesst ein bestimmter Strom, der in einem unmittelbaren Verhältnis zu dem Gasdruck in der Kammer 13 steht. Infolgedessen wird jede Änderung in dem Gasdruck durch den Servomotor 44 über den Stromumformer 41 festgestellt und der Abgriff 36 wird entsprechend eingestellt, so dass er die Gasabsorption durch den Faden 33 entweder vergrössert oder verkleinert, um den gewünschten Druck in der Kammer 13 wieder herzustellen.
Es liegt innerhalb des Bereichs der Erfindung, andere Änderungen der Einrichtungen zur Feststellung des Gasdruckes in Verbindung mit der Kammer 13 zu verwenden, um den Druck über ein Servosystem zu regeln. Es kann fernerhin ein zweites System verwendet werden, um den Abgriff 35 so einzustellen, dass sowohl die'Emission als auch die Absorption von Gas oder auch nur eines von beiden im Raum 13 selbsttätig gesteuert wird.
Nach einer Zeit wird der Faden 32 etwa erschöpft, also entgast sein und der Faden 33 etwa mit Gas gesättigt. Anstatt jedoch die Faden zu ersetzen, können ihre Funktionen dadurch umgekehrt werden, dass der Strom durch den Faden 32 verringert und der Strom durch den Faden 33 verstärkt wird. Eine solche Umkehr der Funktion ermöglicht einen längeren Gebrauch der Ionenquelle 10, ohne dass einekostspielige und zeitraubende Fadenauswechslung notwendig ist.
Bei der Anwendung der Erfindung auf die Ionenquelle 10, wo die Kammer 13 in Verbindung mit dem Beschleuniger 20 verwendet wird, wird etwas Deuteriumgas durch die Öffnung 19 in die Kammer 22 entweichen. Wenn es notwendig ist, den Beschleuniger in einer im wesentlichen evakuierten Kammer arbeiten zu lassen, kann ein in erster Linie für die Gasabsorption gedachter Faden in die Kammer 22 eingesetzt werden, u. zw. zusätzlich zu den Fäden in der Kammer 13. Es kann auch in der Kammer 13 ein Gasaussendefaden und ein gasabsorbierender Faden in der Kammer 22 angeordnet werden. Wenn diese letztere Alternative angewendet wird, wird der Beschleuniger unter einem niedrigeren Druck gehalten als die Kammer der Ionenquelle, und dieses ist eine erwünschte Bedingung.
Es sei nochmals betont, dass die Ionenquelle, die in Verbindung mit Fig. l beschrieben ist, nur als Beispiel dient und die Erfindung auch zur Regelung des Gasdruckes bei andern Anwendungen benutzt werden kann.
In Verbindung mit Fig. l wurde Deuterium als ionisierbares Gas angegeben. Es kann aber, wie oben
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erwähnt, jedes wasserstoffartige Gas benutzt werden, z. B. Wasserstoff, um Protonen zu erzeugen, oder Deuterium, um Deuteronen und Tritium, um Ionen zu erzeugen. Als bevorzugter Stoff für die Fäden 32 und 33 ist Zirkonium erwähnt worden. Es kann aber auch ein anderer Stoff aus der Klasse der wasserstoffabsorbierenden Stoffe verwendet werden, z. B. Uran oder Titan, gegebenenfalls kann auch einer der Fäden so ausgeführt sein, dass er nur Gas aussendet, und ein zweiter so, dass er nur Gas absorbiert.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. l werden direkt erhitzte Drähte verwendet, es können aber dafür auch z. B. indirekt beheizte, gewellte Umhüllungen verwendet werden oder unmittelbar oder mittelbar beheizte Einrichtungen aus den für die Fäden angegebenen Stoffen.
Bei einer andern Anwendung der Erfindung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, kann ein Raum abwechselnd mit verschiedenen Gasen gefüllt werden. Ein Raum 50, der der Einfachheit wegen nur schematisch gezeigt ist, enthält Fäden 51-54, die mit Spannungsquellen 55-58 verbunden sind. Diese Drähte können die gleiche Form haben wie die Drähte 32 und 33 nach Fig. 1 mit der Ausnahme, dass z. B. einer der Fäden mit Deuterium und ein zweiter mit Tritium gesättigt ist, während die übrigen Fäden etwa entgast sind.
Bei der Beschreibung der Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfindung sei angenommen, dass
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quelle 55 auf den GasÅaussendebereich erhitzt. Bei Erreichung des gewünschten Gasdruckes in dem Raum 50, der in einer beliebigen Weise, wie in Verbindung mit Fig. 1 auseinandergesetzt, angezeigt werden kann, kann der Faden 52 auf den Absorptionsbereich erwärmt werden, so dass der gewünschte Druck in dem Raum
50 aufrecht erhalten bleibt. Während dieser Arbeit sind die Fäden 53 und 54 unwirksam. Nimmt man nun an, es wäre jetzt erwünscht, ein anderes Gas als Deuterium in dem Raum 50 zu verwenden, dann lässt man den Faden 51 abkühlen und der Faden 52, der vorher auf seinen Absorptionsbereich erwärmt war, wird dann etwa das ganze in dem Raum 50 vorhandene Deuterium absorbieren.
Nach Abkühlen des Fadens. 52 kann durch Erwärmen des Fadens 53, der vorher mit Tritium imprägniert war, auf seinen Aussendetemperaturbereich Tritium von gewünschtem Druck in der Kammer 50 erzeugt werden. Bei Erreichen des gewünschten Druckes dieses Gases wird der Faden 54 auf den Absorptionstemperaturbereich erhitzt und der Gasdruck dadurch in dem Raum 50 geregelt. Da diese Arbeiten so oft als gewünscht wiederholt werden können, hat eine Kammer für mehrere Gase ein weites Anwendungsgebiet ; z. B. bei Bohrlochuntersuchungen mittels Neutronen kann es wünschenswert sein, eine Art von Untersuchungen aufzuzeichnen, indem man in dem Bohrloch von oben nach unten fortschreitet, und eine zweite Art von Untersuchungen, indem man aufwärts geht.
Dieses kann bei Anwendung einer Ionenquelle geschehen, die eine der Kammer 50 ähnliche Kammer aufweist, in der das eine Gas in der Ionenquelle während der Abwärtsbewegung und die zweite Gasart während der Aufwärtsbewegung in dem Bohrloch benutzt wird.
Die Ausführung gemäss Fig. 3 kann natürlich auch die in Verbindung mit Fig. l beschriebenen Abän- derungen erfahren. So sind die Funktionen der Fäden durch Einstellung der Spannungsquellen umkehrbar. Natürlich kann in Verbindung mit einer den Druck feststellenden Vorrichtung ein geeignetes Servosystem wahlweise den Fäden 51-54 zugeordnet werden, wie im einzelnen in Verbindung mit Fig.1 beschrieben
In Fig. 4 ist ein anderes System zur Steuerung des Gasdruckes in der Ionenquelle 10 nach Fig. l dargestellt, und die Elemente dieses Systems, die den entsprechenden in Fig. 1 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. In der Kammer 13 werden der anfänglich gesättigte Gasaussendefaden 32 und der Gas absorbierende Faden 33 durch die Spannungsquelle 34 über vormagnetisierte Eisendrosseln 60 und 61 erregt.
Wie aus der folgenden Überlegung hervorgeht, sprechen die Drosseln 60,61 auf den Entladestrom zwischen der Anode 15 und der Kathode 18 in der Ionenquelle 10 an, zur Steuerung des Stromflusses durch die Fäden 32 und 33, und infolgedessen auch deren Temperaturen.
Die Eisendrosseln 60, 61, die von üblicher Bauart sind, enthalten Windungen 62 bzw. 63, deren Impedanzen steuerbar sind. Sie sind in Reihe mit den Fäden 32 und 33 verbunden, ferner sind Steuerwindungen 64,65 für die Drosseln 60,61 vorgesehen, die in Reihe mit der Spannungsquelle 17, der Anode 15, der Kathode 18, den Spulen 64 und 65 und den Spulen 66 und 67 eines Relais 68 geschaltet sind. Die vormagnetisierten Eisendrosseln 60 und 61 enthalten auch Windungen 69,70, die mit dem Relais 68 in der vorher beschriebenen Weise verbunden sind.
Das Relais 68 besteht aus den mit Eisenkernen versehenen Spulen 66,67, die einen zwischen ihnen angeordneten Anker 71 betätigen. Zwei Federn 72 und 73 halten, wenn kein Strom durch eine der beiden Spulen 66 und 67 fliesst, den Anker 71 in der in Fig. 4 gezeigten Mittellage. Mit dem Anker 71 sind durch einen Lenker 74 bewegliche Kontaktglieder 85-89 verbunden, die zwischen den feststehenden Kontakten 75-79 einerseits und 80-84 anderseits betätigt werden können. Da der Anker 71 in Eingriff mit einem der Kerne der Spulen 66 und 67 bleibt, so lange Strom einer bestimmten Stärke hindurch. fliesst, hat das Re-
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lais 68 zwei feste Stellungen.
Sobald der Strom durch die den Anker 71 anziehende Spule unter den bestimmten Wert fällt, wird der durch eine der Federn 72 oder 73 ausgeübte Federzug grösser als die magnetische Anziehungskraft und veranlasst eine Bewegung des Ankers 71 nach der andern Spule hin. Die Trägheit des Ankers 71 veranlasst ihn, über die Mittelstellung hinweg zu schwingen, so dass die beweglichen Kontaktglieder 85-89 mit dem andern Satz von Relaiskontakten in Berührung kommen.
Um den Anker 71 in einer neuen Lage zu halten, sind zwei Kondensatoren 90,91 mit den beweglichen Kontaktgliedern 85 bzw. 86 und dem geerdeten negativen Pol einer Kraftquelle 92 verbunden, die als Batterie dargestellt ist. Der positive Pol der Quelle 92 ist über Leitungen 93 und 94 mit den Relaiskontakten 75 bzw. 81 verbunden, um die Kondensatoren 90 und 91 aufzuladen, wenn die beweglichen Kontaktglieder 85,86 mit den Kontakten 75 bzw. 81 in Berührung kommen. Wenn also der Anker 71 von der Spule 66 nach der Spule 67 schwingt und das bewegliche Kontaktglied 85 mit dem Kontakt 80 in Eingriff gelangt, wird der geladene Kondensator 90 über einen Leiter 95, einen Widerstand 96 und die Spulen 66 und 67 entladen und hält den Anker 71 für einen kurzen Zeitraum in Eingriff mit der Spule 67.
In ähnlicher Weise wird, wenn der Anker 71 von der Spule 67 nach der Spule 66 schwingt und das bewegliche Kontaktglied 86 mit dem Kontakt 76 in Eingriff kommt, der geladene Kondensator 91 durch einen Leiter 97 den Widerstand 96 und die Spulen 66 und 67 entladen und hält den Anker 71 in Eingriff mit der Spule 66.
Die Stromspulen 69 und 70 werden wahlweise mit einem Potentiometer 98 verbunden, das durch die beweglichen Kontaktglieder 88,89, die mit den Kontakten 78,83 bzw. 79 84 in Berührung kommen, an die Quelle 92 angeschaltet ist. Durch diese Anordnung erfolgt ein Umkehren des Stromflusses durch die Spulen 69,70. Mit der Verbindungsstelle der Spulen 69 und 70 ist ein einstellbarer Widerstand 99 verbunden, der durch einen Leiter 100 an ein bewegliches Kontaktglied 87 angeschlossen ist. Letzteres gehört zu den festen Kontakten 77 und 82, die durch Leiter 101 und 102 mit den verbleibenden Klemmen der Spulen 69 bzw. 70 verbunden sind.
Wenn der Anker 71 mit dem Kern der Spule 66 in Berührung gelangt und die beweglichen Kontakt- glieder 85-89 mit den Kontakten 75-79 in Berührung kommen, sind die Spulen 64 und 69 in den zugehörigen Erregerstromkreis eingeschaltet, so dass die resultierenden magnetischen Felder entgegengesetzt gerichtet sind, während die Spulen 65 und 70 so verbunden sind, dass ihre magnetischen Felder einander verstärken. In dieser Arbeitslage, die als "erste Arbeitsstellung" bezeichnet werden soll, ändert sich die Impedanz der Spule 62unmittelbar mit dem Strom in den Spulen 64 und 65, während die Impedanz der Spule 63 sich umgekehrt dazu ändert. Es ist klar, dass das Umgekehrte der Fall ist, wenn die beweglichen Kontaktglieder 85-89 mit den Kontakten 80-84 in Eingriff sind und eine Umkehr des Stromflusses in den Spulen 69 und 70 bewirken.
Diese Einstellung soll als eine "zweite Arbeitsstellung" bezeichnet werden.
Bei einem typischen Arbeitsvorgang der Ausführung gemäss der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Anker 71 von Hand in eine erste Arbeitsstellung gebracht, in der die beweglichen Kontaktglieder 85-89 des Relais 68 den linken Satz von festen Kontakten 75-79 berühren. Dieses bewirkt die erste Arbeitsstellung für das System, von der oben die Rede war. Alsdann werden das Potentiometer 98 und der veränderliche Widerstand 99, der in der ersten Arbeitsstellung im Nebenschluss zu der Spule 70 liegt, so eingestellt, dass der Stromfluss in dem Faden 32 eine Arbeitstemperatur a in der graphischen Darstellungvon Fig. 2 ergibt, und der Stromfluss durch den Faden 33 erzeugt eine Arbeitstemperatur zwischen der Temperatur c und dem Punkt, an dem die Kurve 40 die waagrechte Achse in Fig. 2 schneidet.
Wenn der Druck in der Kammer 13 zunimmt, wird der Stromfluss zwischen der Anode 15 und der Kathode 18 verstärkt mit dem Ergebnis eines verstärkten Stromflusses in den Spulen 64 und 65. Diese Stromveränderung bewirkt eine Zunahme der Impedanz der Spule 62 und eine Abnahme der Impedanz der Spule 63. Infolgedessen wird der Faden 32 kälter und sendet weniger Gas aus, als er es vor der Druckänderung tat, und der Faden 33 wird wärmer und absorbiert mehr Gas. Umgekehrt, eine Druckabnahme ver anlasst den Faden 32 mehr Gas auszusenden und den Faden 33 weniger zu absorbieren. Dadurch ist eine selbsttätige Steuerung des Gasdruckes in der Kammer 13 gesichert.
Da in der ersten Arbeitsstellung des Systems ständig Gas von dem ersten Faden 32 ausgesendet wird, wird der Faden schliesslich etwa entladen, und der Faden 33 wird mit Gas aufgeladen. Es ist hieraus ersichtlich, dass das selbsttätige Drucksteuersystem nicht in der Lage ist, den Druck in dem Raum 13 aufrecht zu erhalten, und der Strom zwischen der Anode 15 und der Kathode 18 wird erheblich sinken. sinful- ge dieses Stromabfalls wird das magnetische Feld an dem Kern der Spule 66 unzureichend, um der Spannung der Feder 73 Widerstand zu leisten, und der Anker 71 wird in Eingriff mit dem Kern der Spule 67 gebracht.
Der Kondensator 90, der von der Quelle 92 über die Kontakte 75 und 85 aufgeladen war, wird nun durch die beweglichen Kontakte 80 und 85, den Leiter 95. und den Widerstand 96 mit den Spulen 66 und 67
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verbunden. Die Ladung auf dem Kondensator 90bildet auf diese Weise die Energie, durch die die Spule 67 ein magnetisches Feld erzeugt, um den Anker 71 unbeschadet der Spannung der Feder 72 an ihrem Kern zu halten.
In dieser zweiten Relaisstellung, in der die beweglichen Kontakte 85-89 in Eingriff mit dem rechten
Satz von festen Kontakten 80-84 stehen, ist der Strom nach den Spulen 69 und 70 umgekehrt und der Wi- derstand 99 liegt im Nebenschluss an der Spule 69 anstatt an der Spule 70. Demgemäss wird die zweite Arbeitsstellung für das System erhalten, in der die Rollen der Fäden 32 und 33 umgekehrt sind. Die selbsttä- tige Drucksteuerung erfolgt in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, aber der Faden 32 absorbiert und der Faden 33 emittiert Gas.
In dieser zweiten Arbeitsstellung entladet sich der Kondensator 90 allmählich, es wird aber in dem Raum 13 der Druck wieder hergestellt, so dass der zwischen der Anode 15 und der Kathode 18 fliessende Strom auf seinen ursprünglichen Wert ansteigt. Dieser Strom fliesst natürlich durch die Spulen 66 und 67.
Das Relais 68 und das sich ergebende magnetische Feld an dem Kern der Spule 67 reichen aus, um den Anker 71 entgegen der Spannung der Feder 72 in seiner rechten Stellung zu nalten. Es muss darauf hingewiesen werden, dass, trotzdem an dem Kern der Spule 66 die gleiche magnetische Feldstärke vorhanden ist, die Nähe des Ankers 71 an dem Kern der Spule 67 Veranlassung dazu gibt, dass das magnetische Feld dieses Kernes das steuernde ist.
In der zweiten Arbeitsstellung des Systems wird der Kondensator 91 über die Kontakte 81 und 86 von der Quelle 92 aufgeladen und das System ist sofort für eine weitere Änderung fertiggemacht. Wenn also aus irgend einem Grunde ein Druckabfall durch eine Abnahme des Stromflusses in den Spulen 66 und 67 angezeigt wird, bewegt sich der Anker 71 nach links und wird durch die hindurchgehende Ladung des Kondensators 82 in Eingriff mit dem Kern der Spule 66 gehalten. Hiedurch wird das System in die erste Arbeitsstellung zurückgebracht.
Es ist klar, dass das Steuersystem nach Fig. 4 sowohl eine selbsttätige Drucksteuerung als auch eine selbsttätige Umschaltung der Fäden 32 und 33 bezüglich ihrer Rollen als aussendender bzw. absorbierender Faden bewirkt. Infolgedessen wird die Lebensdauer der Ionenquelle 10 erheblich vergrössert.
Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten und beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen nur als Beispiele gelten sollen und zahlreiche Abänderungen innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich sind. Die beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sollen deswegen nicht als Beschränkung des Schutzumfanges auf diese Ausführungsformen gelten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes in einer Kammer, z. B. in einer lonenröhre, unter Verwendung von temperaturgesteuerten Gasspeichern innerhalb der Kammer und einer Einrichtung zur Änderung der Temperatur dieser Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gasspeichereinrichtungen (32,33) vorgesehen sind, von denen jede bei Erwärmung auf einen vorherbestimmten Temperaturbereich Gas aussendet und bei Erwärmung auf einen andern vorherbestimmten Temperaturbereich Gas ab- sorbiert, wobei die Heizvorrichtung (37,38, 34,35, 36) wahlweise die erste oder die zweite Gasspeichereinrichtung auf die vorbestimmte Emissions- bzw.
Absorptionstemperatur erwärmen kann, wodurch die Emissions- und Absorptionsfunktion der beiden Gasspeichereinrichtungen (32, 33) vertauscht werden kann, wenn eine der beiden Speichereinrichtungen (32, 33) entgast oder mit Gas gesättigt ist.