<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Stabilisierung des Elektronenstromes von
Ionisations-Vakuummetern
EMI1.1
tient des lonenstromes und des Elektronenstromes in einem aus einer Glühkathode, aus einem im Ver- , gleich zur Kathode mit positiver Spannung behafteten Elektronenauffänger und aus einem im Vergleich zur Kathode mit negativer Spannung behafteten lonenauffänger bestehenden Elektrodensystem innerhalb eines gewissen Druckbereiches dem im System herrschenden Druck gerade proportional ist. Der Proportionalitätsfaktor hängt im Falle eines gegebenen Gases vom geometrischen Aufbau des Systems ab.
Ist es also erwünscht, ein solches Instrument zu konstruieren, bei dem der Zeigerausschlag dem Druck proportional ist, so ist das Messinstrument in den Stromkreis des Ionenauffängers einzuschalten und der Elekrronenstrom auf konstantem Wert zu halten.
Der Elektronenstrom wird im allgemeinen aus einer Kathode reinen Metalls mit Direktheizung gewonnen. Seine Grösse hängt ausser von der Heizspannung der Kathode auch von andern Faktoren stark
EMI1.2
Faktoren ständig und deswegen wird der Elektronenstrom zur Aufrechterhaltung der Beständigkeit der Kalibration des Instrumentes stabilisiert.
Die Stabilisierung des Elektronenstromes erfolgt mit Hilfe einer Reglerschleife gewöhnlichen Auf- haues mit geschlossener Wirkungskette, die aus einer Bezugsspannungsquelle, aus einem vom Elektronenstrom durchflossenen Widerstand, aus einem Verstärker, einem Stellglied und aus einer Messröhre besteht. Das Stellglied ändert die Heizung der Kathode derart, dass die infolgedessen auftretende Änderung des Elektronenstromes die Abweichung vom vorgeschriebenen Wert herabsetzt.
Das Stellglied regelt die Heizleistung der Kathode in den bis jetzt bekanntgewordenen Einrichtungen mit Hilfe von Elektronenröhren oder Transistoren. Die Regelung mit Elektronenröhren erfolgt derart, dass die lonisations-Vakuummessröhre mit Wechselspannung geheizt wird, und die Elektronenröhre oder - röh- ren mit der primärseitigen Wicklung des Transformators entweder parallelgeschaltet sind und einen ver- änderlichen Teil des Speisestromes aufnehmen, oder in Reihe geschaltet sind und ein veränderlicher Teil der Speisespannung an ihnen abfällt. (S. z. B. H. L. Eschbach : Praktikum derHochvakuumtechnik, Leipzig, 1962. Akademische Verlagsgesellschaft Geest et Portig K.
G./S. 95, Abb. 94.)
Im Falle der Verwendung von Transitoren sind dieselben prinzipiellen Lösungen möglich, es wird jedoch gewöhnlich infolge der niedrigeren Spannungen und stärkeren Ströme statt der Primärwicklung des Heiztransformators unmittelbar die durch die Kathode aufgenommene Leistung geregelt.
Alle diese Stellgliedanordnungen haben den Nachteil, dass die verwendeten Elektronenröhren oder
<Desc/Clms Page number 2>
Transistoren eine sehr bedeutende Verlustleistung (Dissipation) verlangen. Infolgedessen ist der Wirkungsgrad der Einrichtung ziemlich schlecht, weiterhin wird die Lebensdauer der mit hoher Leistung beanspruchten Elektronenröhren oder Transistoren kurz, was die Betriebssicherheit des Gerätes nachteilig beeinflusst.
Die Erfindung verfolgt den Zweck, diese Nachteile zu beseitigen und einen solchen Elektronenstromstabilisator zu schaffen, der einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Betriebssicherheit aufweist als die bis jetzt bekannten, zu diesem Zweck dienenden Einrichtungen.
Die Erfindung stellt eine zur Stabilisierung des Elektronenstromes von mit Wechselstrom geheizten Ionisations- Vakuummessröhrcn dienende Einrichtung dar, die gekennzeichnet ist durch eine zur Verstellung der Heizleistung dienende, als Stellglied verwendete, vormagnetisierte Drosselspule, deren Arbeitswicklungen zwischen der Wechselspannung vom Netz und der Primärwicklung des Heiztransformators eingeschaltet sind, weiterhin durch einen in den Stromkreis der Kathode der Ionisations- Vakuum messröhre eingeschalteten Widerstand, der als Messfühler, eine dem Elektronenstrom der Ionisations Vakuummessröhre proportionale Messspannung gibt, durch einen Sollwertgeber, der eine dem gewünschten Wert des Elektronenstromes proportionale Bezugsspannung liefert, und letztens durch einen die Drosselspule vormagnetisiercnden Verstärker,
der den sich der Differenz der Mess-und Bezugsspannungen proportional ändernden Strom liefert.
Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Bezugsspannung gebende Mittel eine Stabilisatorröhre mit Gasfüllung ist.
Im Sinne der Erfindung kann das gestellte Ziel derart erreicht werden, dass die Kathode der Ioni- sations-Vakuummessröhre ebenfalls mit Wechselstrom geheizt wird und als Stellglied ebenfalls eine vormagnetisierte Drosselspule, bei der die Vormagnetisierung verstellbar ist, d. h. eine sogenannte vormagnetisierte Drosselspule, statt einer Elektronenröhre oder eines Transistors verwendet wird. In der an und für sich bekannten Drosselspule entsteht ein sich nur aus den Kupfer- und Eisenverlusten zusammensetzender, im Falle einer richtigen Bemessung minimalen Wert aufweisender Verlust und so ist die Verwendung einer Drosselspule nicht mit den oben erwähnten Nachteilen behaftet.
Der Gegenstand der Erfindung stellt eine Einrichtung zur Stabilisierung des Elektronenstromes eines Ionisations-Vakuummeters dar, die eine dem gewünschten Wert des Elektronenstromes proportionale Bezugsspannung und eine dem tatsächlichen Wert des Elektronenstromes proportionale Messspannung gibt, die die aus der Differenz der beiden Spannungen gebildete Fehlerspannung verstärkt und dann am Ausgang des Verstärkers den Vormagnetisierungsstrom der Drosselspule derart ändert, dass das Anwachsen der Messspannung ein Sinken des Vormagnetisierungsstromes verursacht. Die Arbeitswicklung der Drosselspule ist zwischen der Speisespannung und der Primärwicklung des Heiztransformators oder zwischen der Sekundärwicklung des Heiztransformators und dem Kathodenfaden der Messröhre eingeschaltet.
Die Erfindung wird nach dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erklärt.
Die Ionisations- Vakuummessröhre 1 besitzt einen Elektronenauffänger 2 und einen lonenauffänger 3 und diese sind an entsprechende, in der Zeichnung nicht gezeichnete Speise-und Messstrom- kreise angeschlossen. Die direkt geheizte Kathode 4 wird von der Klemmspannung der Sekundärwicklung 6 des Heiztransformators 5 gespeist. Der Elektronenstrom fliesst über den Widerstand 7 ; der so entstehende Spannungsabfall, dessen infolge der Heizung mit Wechselspannung entstehende Welligkeit mit Hilfe des aus dem Widerstand 8 und Kondensator 9 bestehenden Siebgliedes geglättet wird, dient als Messspannung. Die Bezugsspannung wird von der stabilen Spannungsquelle 10 geliefert (in der Praxis kann auch ein an die Speisegleichspannung der Einrichtung geschaltetes Potentiometer statt der Spannungsquelle 10 zweckmässig verwendet werden).
Die Eingangsspannung des Verstärkers 11, der z. B. ein Zweistufenverstärker mit Elektronenröhren sein kann, wird von der Differenz der Mess-und Speisespannungen gebildet. Der Ausgangsstrom des Verstärkers speist die Vormagnetisierungswicklung 13 der vormagnetisierten Drosselspule 12. Dieser Strom enthält zwei Komponenten : Eine konstante Komponente und eine, sich der Eingangsspannung des Verstärkers proportional ändernde, beim Absinken des Kontrollsignals grösser werdende Komponente.
Die Arbeitswicklungen Mund 15 dervormagnetisiertenDrosselspule sind angetrennte Eisenkerne gewickelt und miteinander derart parallelgeschaltet, dass die in der Wicklung 13 durch die induzierten Spannungen einander kompensieren. Die Arbeitswicklungen sind mit der Primärwicklung 16 des Heiztransformators 5 in Reihe geschaltet. Die Speisespannung (z. B. Wechselspannung vom Netz) ist an die Klemmen 17 und 18 angeschlossen.
Die dargestellte Einrichtung übt ihre stabilisierende Wirkung folgendermassen aus : wenn der Elektronenstrom infolge irgendeiner Ursache (z. B. wenn ein die Emission der Kathode vergiftendes Gas im
<Desc/Clms Page number 3>
Vakllumsystem frei wird) absinkt, so sinkt der Spannungsabfall über den Widerstand 7. Infolgedessen steigert der Verstärker 11 den Strom der Vormagnetisierungswicklung 13, der gesteigerte Magnet- fluss mindert die Permeabilität des Eisenkernes der Arbeitswicklungen 14 und 15, was wieder eine
Verringerung der Selbstinduktion der Arbeitswicklungen hervorruft.
Die verminderte Selbstinduktion bedeutet eine niedrigere Wechselstromimpedanz und deswegen wird der Spannungsabfall der an die Klemmen 17 und 18 geschalteten Speisespannung über die Ar- beitswicklungen kleiner, über die Primärwicklung 16 des Heiztransformators grosser. Dem letzteren proportional erhöht sich die Klemmenspannung der Sekundärwicklung 6, also die Heizspannung der
Kathode 4. Die Steigerung der Heizspannung erhöht die Temperatur der Kathode und damit auch ihr Emissionsvermögen, was die Senkung des Elektroncnstromes kompensiert.
1m Falle eines eventuellen Anstieges des Elektronenstromes spielen sich die gleichen Vorgänge in umgekehrtem Sinne ab.
Das beschriebene Beispiel stellt natürlich nur eine mögliche Ausführungsform der Erfindung dar, von der viele Abweichungen in den Einzelheiten möglich sind. So ist es z. B. möglich, den Verstärker 11 mit Transistoren aufzubauen, oder ihn gleich in die vormagnetisierte Drosselspule einzubauen, indem bei der vormagnetisierten Drosselspule 12 die aus der Technik der Magnetverstärker bekannte positi-
Riickkopplung verwendet wird. Ist die Verstärkung des Magnetverstärkers durch diese Massnahme genü- gend erhöht, dann kann der gesonderte Verstärker 11 weggelassen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Stabilisierung des Elektronenstromes von lonisations-Vakuummessröhren mit Wechsclstromheizung, gekennzeichnet durch eine zur Verstellung der Heizleistung dienende, vormagnetisierte Drosselspule (12), deren Arbeitswicklungen (14, 15) in Serie mit der Primärwicklung (16) des Heiztransformators (5) an der Netzspannung (17, 18) liegen und deren Magnetisierungswicklung (13) an den Ausgang eines Verstärkers (11) angelegt ist, an dessen Eingang die Serienschaltung eines vom Elek- tronenstrom der Ionisations-Vakuummessröhre durchflossenen Widerstandes (7) und einer Bezugsspannungsquelle (10) angeschaltet ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.