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Einrichtung zum Herausgreifen von Phasenteilen aus einem Wechselstrom.
Für zahlreiche Zwecke der Technik, z. B. für die Röntgentechnik, werden an Stelle der eigentlich erforderlichen Gleichströme Wechselströme verwendet, deren eine Phase entweder nicht benutzt oder vor Eintritt in den Stromverbraucher in zweckentsprechender Weise umgeschaltet wird. Von der benutzten einen Phase findet häufig nur ein Teil, u. zw. meist der Scheitel der Strom-oder Spannungskurve Ver- wendung, während der Rest eine iiberflüssige Belastung des Stromverbrauchers darstellt. Es sind bereits
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Die vorliegende Erfindung erreicht den beabsichtigten Zweck auf andere Weise, u. zw. dadurch, dass ein Teil der Wechselstrombahn von einer Entladungsstrecke gebildet wird, in die nur während des dem herauszugreifenden Phasenteile entsprechenden Zeitabschnittes Elektronen eingeführt werden. Diese Einrichtung beruht auf dem Grundgedanken, dass die in den Stromweg einzuführenden Elektronen durch zweckentsprechend gesteuerte Kraftfelder nur in denjenigen Zeitabschnitten in den Wechselstromkreis übertreten, in denen der Wechselstrom gerade die jeweils gewünschte Phase hat.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Einrichtung schematisch dargestellt.
Bei der Einrichtung nach Fig. I ist 1 die Glühkathode, die durch eine Batterie B geheizt wird, 2 eine vorzugsweise gitterförmige Elektrode, 3 eine Anode. Zwischen den Elektroden 2 und 3 liegt die Wechselstromquelle IV, z. B. die Sekundärspule eines Transformators ; zwischen 1 und 2 liegt dagegen
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An Stelle des periodischen An-und Abschaltens einer Gleichspannung kann eine Wechselstrom- quelle Verwendung finden, die durch passende Wahl von Frequenz, Kurvenform und Phasenverschiebung zu beliebig gewählten Phasenzeiten den Raum zwischen den Elektroden 2 und 3 leitfähig macht und daher nur in diesen Zeiten den Durchtritt des Wechselstrom aus W über die Elektroden 2 und 3 gestattet.
Für bestimmte Fälle ist es zweckmässig, an Stelle der Spannungsquelle V und des Schalters S eine Wechselspannung in Hintereinanderschaltung mit einer Gleichstromquelle zu wählen, dann besteht nur während der Zeit, in welcher die Weehselspannung die Spannung der Gleichstromquelle übertrifft, ein derartig gerichtetes Feld zwischen den Elektroden 1 und 2, dass nur während dieses Zeitabschnittes Elektronen aus der Glühkathode herausgezogen und in den Stromweg W, 2, 3 eingeführt werden können.
Durch Regelung der Phase der Wechselspannung kann der Zeitabschnitt beliebig geregelt und auf diese Weise jeder beliebige Phasenteil der Wechselspannung herausgegriffen werden.
Eine besondere Nutzanwendung ergibt sich, wenn die Elektrode 3 nach Art der Antikathode eines Röntgenrohres ausgebildet wird. Die Anordnung arbeitet'dann ähnlich wie eine Glühkathodenröhre mit Hochvakuum nach Lilienfeld, nur mit dem wesentlichen Vorteil, dass man es in der Hand hat, einen beliebigen Teil der Wechselspannung zur Strahlenerzeugung zu benutzen, insbesondere nur die Scheitelspannung, wodurch grosse Homogenität der Röntgenstrahlen erzielt wird.
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Die Erzeugung der Elektronen im Raum 1, 2 Kann auf beliebigem Wege erfolgen. Am @@@@@@@@@@@@ sind Glühdrähte, die nach Wehnelt mit geeigneten Stoffen überzogen werden können : auch lassen sich lichtelektriseh erzeugte Elektronen benutzen. Ferner kann nicht nur die Bewegung der Elektronen periodisch erfolgen, sondern auch ihre Erzeugung, indem z. B. der Glühdraht periodisch Strom erhält oder die Lichtquelle periodisch betrieben oder abgeblendet wird.
Versuche haben nun gezeigt, dass der Zweck, beliebige Phasenteile eines Wechselstroms heraus-
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strahlen wichtig und eine Vereinfachung der Röntgenröhre ist im Interesse einer leichten Herstellung und einer einfachen Betriebsapparatur sehr erwünscht.
Bei einer solchen in Fig. 2 dargestellten Anordnung einer Vakuumröhre mit Hochvakuum bedeutet 1 die Kathode, an der die Elektronen z. B. durch Glühen oder durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht erzeugt werden. 2 ist eine vorzugsweise gitterförmige Elektrode'und. 3 die Anode. In Fig. 2 der Zeichnung ist angenommen, dass die Elektronen durch Glühen der Kathode mittels des von der Batterie 4 erzeugten elektrischen Stromes hervorgebracht werden. Die Kathode 7 ist in bekannter Weise etwa als Spirale, deren Windungsebene der Elektrode 2 parallel angeordnet ist. gedacht. 5 ist eine Wechselstromquelle. welche das elektrische Feld zwischen der Kathode 1 und der Anode. ? erzeugt.
Gemäss der Erfindung ist nun die gitterförmige Elektrode 2 mit der Kathode 1 elektrisch verbunden und dadurch mit dieser auf das gleiche Potential gebracht. Die von der Kathode 1 erzeugten Elektronen besitzen eine relativ sehr geringe Anfangsgeschwindigkeit und können sich einesteils infolge der Raum- ladungen, anderenteils infolge der Abstossung durch die ebenfalls negativ geladene Gitterelektrode 2 nicht weit von der Glühkathode 1 entfernen und vor allen Dingen nicht in den Raum zwischen den Elek- troden 'P und J gelangen, so dass ein Stromübergang einstweilen nicht erfolgen kann.
Da aber die Elek- troue 2 ils Gitter ausgebildet ist. biegen sich die Potentiallinien durch die Löcher dieses Gitters hindurch. u. zw. um so mehr. je höher die Spannung zwischen den Elektroden und wird. Wenn die Glühkathode 1 'in einem gewissen Abstand von der Elektrode'angeordnet ist und die Maschenweite dieser gitterförmigen
Elektrode genügend gross ist, lässt sieh erreichen, dass nur zurzeit der Höchstspannung der Wechselstrom- quelle 5 Elektronen in diese Bögen der Potentiallinien, damit in den Bereich des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden 2 und 3 und somit unter entsprechender Beschleunigung zur Anode 3 gelangen.
D'ese Wirkung wird unterstützt, wenn die Glühkathode 1 durch denselben Wechselstrom geheizt wird. der das elektrische Feld zwischen den Elektroden 2 und 3 erzeugt. so dass gerade zur Zeit des Spannungs- maximums die meisten Elektronen erzeugt werden und auch ihre Anfangsgeschwindigkeit am grössten ist.
Günstig wirkt es. wenn die Oberfläche der Glühkathode im Verhältnis zu ihrer Masse gross ist, damit Ure
Temperatur der Kurvenform des Heizstromes möglichst genau folgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Herausgreifen von Phasenteilen aus einem Wechselstrom, dadurch gekenn- zeichnet. dass ein Teil der Strombahn von einer Entladungsstrecke gebildet wird, in welcher mit Hilfe eines periodisch wirkenden Sehaltorganes oder dgl. nur während des dem herauszugreifenden Phaseateile des Weehselstromes entsprechenden Zeitabschnittes in bekannter Weise (z. B. mittels einer Glühkathode)
Elektronen erzeugt oder in den Stromweg eingeführt werden.