Verfahren zur Auslösung einer sekundären Elektronenstrahlung in Entladungsröhren, und Entladungsröhre insbesondere zur Ausübung dieses Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Auslösung einer sekundären Elektronenemission in Entladungsröhren und bezweckt insbesondere die Emission sekun därer Elektronen zu erleichtern.
;Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird ein Strom primärer Elektronen gegen eine Fläche geleitet, die ein Material enthält, dessen Richardsonsche Konstante kleiner ist als 3 Volt.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine zur Anwendung einer sekundären Elek tronenemission geeignete elektrische Entla dungsröhre, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die wirksame Oberfläche einer oder meh rerer Elektroden .der Röhre, die für die sekun däre Elektronenemission dienen können, ein Material enthält, dessen Rich.ardsonsche Kon- stante kleiner ist als 3 Volt.
Unter wirksamer Fläche einer Elektrode wird der insbesondere für das Aussenden se kundärer Elektronen bestimmte Teil ihrer Oberfläche verstanden. Die Richardsonsche Konstante ist eine 14Taterialkonstante und ist ein Mass für die von einem Elektron benötigte Arbeit zum Austreten aus einer aus dem fraglichen Ma terial bestehenden Fläche.
Falls die Richardsonsohe Konstante eines Materials 0 Volt beträgt, so ist die von einem Elektron beim Austreten aus diesem Material benötigte Arbeit 0 X e Joules, wobei e die in Coulombs ausgedrückte elektrische La dung eines Elektrons bedeutet.
Für viele Materiale hat man die Richard- sonsche Konstante bereits mit genügender Genauigkeit festgestellt, und man kann sie für ein beliebiges Material .durch Beobach tung feststellen oder durch Berechnung an- iiä hernd bestimmen.
Materiale, -die eine Richardsonsche Kon stante haben, die kleiner ist als 3 Volt, sind zum Beispiel die Alkalimetalle, die Erd- alkalimetalle Magnesium und Beryllium, die Metalle Titan, Skandium, ferner viele Me- tallverbindungen, wie zum Beispiel Kupfer oxyd und die Oxyde der Erd.alkalimetalle. Bei Entladungsröhren, bei denen eine oder mehrere Elektroden für, eine sekundäre Elek- tranenemission benutzt werden,
hat man zur Flerstellun < - dieser l@lektroden Metalle, wie R'olfrain. Molybdän oder Nickel, benutzt. Diese Metalle haben eine R.ichardsomsclie Kon- stantc, die bedeutend höher ;--t als 3 Volt.
Für Wolfram zum Beispiel ist diese Kon stante auf 4,52 Volt, für Molybdän auf 4,3 Volt festrestellt worden: Die Erfindung beruht nun auf der von der Aninelderin gemachten Wahrnehmung, dass die :
clzundiire Elektronenemission stark, d. h. in dein Masse zunimmt, wie die Richard sonsche Konstante abnimmt, so dass die bis her gebräuchlichen Metalle, wie sehr sie auch im übrigen den Anforderungen genügen, in bezug auf die sekundäre Elektronenemission bedeutend hinter den gemäss der Erfinduily ange-#van.dten Materialien zurückstellen.
Es ist nachdrücklich darauf hinzuweisen, <B>da ss</B> nur die wirksame Elektro:denflä che aus clem Material niedri:Yer Riehardsonscher Kon stante zu bestehen braucht. Die Elektrode kann in der Hauptsache aus den allgemein --ebrii.uchlichen, vorher erwähnten Materia lien bestehen.
Auch kann das Material in der Oberfläche einer Elektrode, die selbst aus zum Beispiel Wolfram, Molybdän oder Nik- kel besteht, nur enthalten sein, so dass in die sem Falle die wirksame Fläche nicht ganz aus dem für die Sekundäremission günstigen Materialien besteht, sondern .dieses Material bloss "enthält".
Entladungsröhren nach der Erfindung, bei denen eine sekundäre Elektronenemission angewendet wird, können zweckmässig zu der Art gehören, bei der im Normalbetrieb po sitive Tonisierung nicht auftritt. Bei diesen Röhren treffen keine Ionen, sondern nur Eleldronen die wirksamne Elektrodenfläche, und letzteres hat, wie allgemein bekannt ist, keine Zerstäubung des Elektrodenmaterials zur Folge, was wohl der Fall sein könnt, wenn Tonen die Oberfläche bombardierten.
Für die Erfindung ist diese Erscheinung von Nichtigkeit, weil viele Materialien, deren Richardsonsche Konstante kleiner ist als Volt, mehr oder weniger leicht zerstäuben.
Entladungsröhren nach der Erfindung haben somit zweelzmässig ein Hochvakuum. Wenn sie eine Gasfüllung haben, so werden die Verhältnisse zwecl@mässig derart gewählt, dass im Normalbetrieb dadurch keine positive Ionisierung auftritt, dass zum Beispiel die Betriebsspannung unterhalb der Ionisierungs- spalinung der Gasfüllung liegt.
Von den Materialien mit niedriger R.i- chardsonsehen Konstante werden zweck- m 'ssi,r <B>,</B> diejenicen e# an-ewendet. t' Aip die \##,Tärme schlecht leiten.
Theoretisch kann man dies wahrscheinlich wie folgt erklären: Nenn ein Eleli:tron mit einer gewissen Geschwindigkeit auf eine Fläche trifft und darin eindringt, so gibt es seine kinetische Energie an die umgebende Materie ab. Je schlechter nun das Wärmeleitvermögen dieser Materie ist, um so grösser ist .die Wahrscheinlichkeit, dass diese<U>Energie</U> nur auf eine oder auf einige Elektronen übertragen wird, wodurch letz tere in die Lage versetzt werden, die von dem primären Elektron getroffene Fläche als sekundäre Elektronen zu verlassen.
Unter den vorerwiihnten Materialien. deren Ricliard.sonsche Konstante kleiner als 3 Volt ist, sind denn auch die Oxyde der Erdalkalien besonders geeignet. Letztere bie ten noch überdies den Vorteil. dass sie einen verhältnismässig hohen Schmelzpunkt und eine niedrige Dampfspannung haben, so dass auch bei einer Temperaturerhöhung der elek- tronenaussondernden Elektrode, das auf der Oberfläche befindlielie Material verdampft.
Materialien mit einer R.ichardsonschen Kon stante von weniger als 3 Volt können in ver schiedener Weise auf der Elektrodenober- fläche angebracht werden.
So sind zum Beispiel verschiedene Ver fahren bekannt, Alkali oder Erda.llzali- m.etalle in geeigneter Weise in Entladungs röhren einzuführen. lIan kann die Materialien auf der Elektrode anbringen, bevor die Elek trode in der Entladungsröhl,e untergebracht wird: öfters kann es aber auch erwünscht sein, :dies erst zu tun, wenn die Elektrods sich bereits in der Röhre befindet.
Ein zu diesem Zweck geeignetes Verfahren besteht beispielsweise .darin, dass man auf der Elek- trodenoberflä.che eine chemische Verbindung anbringt, die beim Erhitzen auseinandenfällt und dann,das erwünschte Material ergibt.
Wenn man zum Beispiel Bariumoxyd auf einer Elektrode anzubringen wünscht, kann man zunächst Bariumazid auf der Oberfläche der Elektrode aufstreichen, dann die Elek trode in der Röhre anbringen und sie in der Röhre zum Beispiel während der Entlüftung erhitzen, so dass das Azid in Barium und Stickstoff zerfällt und auf der Elektroden- obeDfläChe Barium zurückbleibt, das schliess lich durch Oxydation in Barrumoxyde umge wandelt wird.
Auch kann man das wirksame Material durch Verdampfen oder Zerstäuben von einer Elektrode auf eine andere überführen. Man kann zum Beispiel das Materidl zunächst auf einer Glühkathode anbringen und .dann ,durch Erhitzen der Kathode verdampfen, damit es sieh an der gewünschten Stelle niederschlägt.
Auch in anderer Weise kann das Material durch Destillation auf einer Elektrodenober- fläche angebracht werden.
Zwecks Anbringung der Erdalk.alioxyde auf Elektroden kann man verschiedene zur Herstellung der sogenannten Oxydliathoden bekannten Verfahren anwenden. <I>Beispiel:</I> Es sind Entladungsröhren mit drei oder mehr Elektroden unter dem Namen "Dyna- tron" bekannt, die derart betrieben werden können, dass sie eine sogenannte negativ Widerstandschanikteristik zeigen.
Eine Entladungsröhre .dieser Art enthält eine Glühkathode, eine plattenförmige Elek trode und eine zwischen diesen beiden Elek troden angeordnete gitterförmige Elektrode.; es wird nun bei einer derartigen Röhre auf der der Glühkathode zugewandten Fläche der plattenförmigen Elektrode ein Material angebracht, dessen Richardsonsche Konstante kleiner als 3 Volt ist. Es ist einleuchtend, d.ass ausser den er wähnten .drei Elektroden noch eine oder meh rere Hilfselektroden in der Röhre vorgesehen werden können.
Die für die sekundären Elek tronenstrahlen bestimmte . Elektrode kann eine derartige Form haben, dass ihre wirk same Fläche ganz oder zum grössten Teil sich selbst zugekehrt ist.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Aus führungsbeispiel einer Röhre nach der Er findung mit einer derartigen Schaltung schematisch dargestellt, dass sie als Genera tor elektrischer Schwingungen dienen kann.
Fig. 2 zeigt die Stromspannungscharakte- ristik einer Röhre nach Fig. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Ent ladungsröhre besitzt ein in bekannter Weise hochevaluiertes Gefäss 1. Im Innern des Ge fässes befinden sich eine Glühkathode 2, die zum Beispiel aus einem Wolframfaden be steht und von einer Batterie 5 Strom erhält. eine gitterförmige Elektrode (Gitter) 3 und ' eine plattenförmige Elektrode (Anode) 4..
Die Anode 4 ist auf .dem der Glühkathode 2 zugewandten Teil ihrer Oberfläche mit einem Material, -dessen Richardsonsche Kon stante kleiner als 3 Volt ist, zum Beispiel mit einem Erdalkalioxyd oder einem Ge menge derartiger Oxyde, versehen. Die Elek trode selbst kann zum Beispiel aus Wolfram, Molybdän oder Nickel bestehen. Zwischen der . Anode 4 und der Glühkathode 2 befindet sich ein Schwingungskreis, wozu ein Kondensa tor 8 und eine Induktanz 9, sowie eine Bat terie 6 gehören.
Von dem Schwingungskreis aus können elektrische Schwingungen auf einen Antennenkreis übertragen werden. Zwi- s e, hen dem Glühfaden 2 und" dem Gitter 3 be- finden sich die in Reihe geschalteten Bat terien 6 und 7, so da.ss infolgedessen das Git ter 3 ein in bezug auf den Glühfaden höheres Potential hat als die Anode 4.
Die Stromspannungscharakteristik der in Fig. 1 veranschaulichten Röhre ist in Fig. 2 dargestellt. Die Stromstärken zwischen dem Glühfaden 2 und der Anode 4 sind in dieser Figur als Ordinate und verschiedene Span nungen zwischen dem Glühfaden und der
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Anode <SEP> in <SEP> der <SEP> -#-bszissenrichtun- <SEP> aufgetragen.
<tb> Die <SEP> Spannunb <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Glühfaden <SEP> 3
<tb> und <SEP> dem <SEP> Gitter <SEP> 3 <SEP> bleibt. <SEP> konstant. <SEP> Iss <SEP> ist <SEP> aus
<tb> Fig.
<SEP> ? <SEP> ersichtlieli, <SEP> dass <SEP> der <SEP> Strom <SEP> zunächst
<tb> mit <SEP> der <SEP> Spannung <SEP> zunimmt, <SEP> so <SEP> dass <SEP> die <SEP> Röhre
<tb> auf <SEP> der <SEP> Strecke <SEP> (A-<B>C)</B> <SEP> eine <SEP> positive <SEP> Wider st@indscharalLteristil#: <SEP> hat. <SEP> Vom <SEP> Punkt <SEP> C <SEP> an
<tb> nimmt <SEP> der <SEP> Strom <SEP> mit <SEP> zunehmender <SEP> Span nung, <SEP> ab, <SEP> bis <SEP> er <SEP> bei <SEP> B <SEP> 0 <SEP> geworden <SEP> ist <SEP> und
<tb> darauf <SEP> negativ <SEP> wird.
<tb>
Auf <SEP> der <SEP> Strecke <SEP> <I>C-B-D</I> <SEP> zeigt <SEP> die <SEP> Röhre
<tb> also <SEP> eine <SEP> negative <SEP> Wi.derstandscha.rahteristih.
<tb> Bekanntlich <SEP> ist <SEP> das <SEP> Abnehmen <SEP> des <SEP> Stromes
<tb> mit: <SEP> zunehmender <SEP> Spannung <SEP> nach <SEP> dem <SEP> Punkt
<tb> C <SEP> auf <SEP> die <SEP> sekundäre <SEP> Elektronenemission <SEP> der
<tb> Anode <SEP> 4 <SEP> zurüelzzufüliren;
<SEP> diese <SEP> Sekundär strahlung <SEP> wird <SEP> von <SEP> primären <SEP> Elektronen, <SEP> die
<tb> ve.in <SEP> (xiiilifaclen <SEP> ? <SEP> herrühren <SEP> und <SEP> das <SEP> Gitter
<tb> .'3 <SEP> durchlaufen <SEP> haben, <SEP> ausgelöst. <SEP> Die <SEP> sekun cliir,-n <SEP> Elektronen <SEP> bewegen <SEP> sich <SEP> naeli <SEP> dem <SEP> Git 1,--r <SEP> 3. <SEP> <B>das,</B> <SEP> wie <SEP> schon <SEP> gesagt, <SEP> ein <SEP> in <SEP> bezug
<tb> auf <SEP> den <SEP> Glühfaden <SEP> höheres <SEP> Potential <SEP> hat <SEP> als
<tb> die <SEP> Anode <SEP> I.
<tb>
Die <SEP> sekundäre <SEP> Elektronenemission <SEP> nimmt
<tb> 1),=i <SEP> Höherwerden <SEP> der <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Glüh facleri <SEP> ? <SEP> und <SEP> der <SEP> Anode <SEP> -1 <SEP> Herrschenden <SEP> Span nung <SEP> zu, <SEP> bis <SEP> die <SEP> Anode <SEP> 4, <SEP> wenn <SEP> die <SEP> Span nung <SEP> den <SEP> Wert <SEP> _1-B <SEP> erreicht <SEP> hat, <SEP> ebensoviele
<tb> s#-kundiire <SEP> Elektronen <SEP> aussendet, <SEP> wie. <SEP> sie <SEP> pri iniire <SEP> Elektronen <SEP> empfiingt. <SEP> Steigt <SEP> diese
<tb> Spannung <SEP> noch <SEP> höher, <SEP> so <SEP> sendet <SEP> die <SEP> Anode
<tb> mehr <SEP> Elektronen <SEP> aus, <SEP> als <SEP> sie <SEP> empfängt.
<tb>
Anhand <SEP> der <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> \? <SEP> .dargestellten <SEP> Kurve
<tb> Minn <SEP> auf <SEP> die <SEP> wichtige <SEP> Verbesserung, <SEP> die <SEP> die
<tb> l,ishe-r <SEP> ;'ebriiuchlielien <SEP> Entla:dunbsröliren:durch
<tb> die. <SEP> Erfindung <SEP> erfahren <SEP> haben, <SEP> hingewiesen
<tb> V <SEP> @'I'@en.
<tb>
In <SEP> einer <SEP> Hochvakuumröhre, <SEP> wie <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 1"
<tb> dar@@ <SEP> stc.111, <SEP> bei <SEP> der <SEP> die <SEP> Anode <SEP> in <SEP> üblicher
<tb> Weise <SEP> aus <SEP> Wolfram, <SEP> Molybdän <SEP> oder <SEP> Nickel
<tb> lierge_tellt <SEP> wurde, <SEP> muss <SEP> die <SEP> Spannung <SEP> zivi ;
#clien <SEP> dem <SEP> CTlfihfaden <SEP> und <SEP> der <SEP> Anode <SEP> d <SEP> min einen <SEP> Wert <SEP> von <SEP> ungefähr <SEP> \?00 <SEP> Volt
<tb> urre=ichen, <SEP> bevor <SEP> die <SEP> Anzahl <SEP> ausgesandter <SEP> se 1._i.inclärer <SEP> Elektroiren <SEP> der <SEP> Anzahl <SEP> empfangener
<tb> hriinärer <SEP> Elektronen <SEP> gleich <SEP> ist. <SEP> Bei <SEP> den <SEP> bisher
<tb> @II.ebräuchlichen <SEP> Dreielektrodenröhren <SEP> beträgt
<tb> die <SEP> Spannung <SEP> A-B <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> ? <SEP> also <SEP> minde-
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stens <SEP> ?00 <SEP> Volt.
<SEP> Bei <SEP> der <SEP> Entladungsröhre <SEP> ge mäss <SEP> der <SEP> Erfindung, <SEP> bei <SEP> der <SEP> die <SEP> Anode <SEP> d <SEP> zum
<tb> Beispiel <SEP> aus <SEP> einer <SEP> liekelplatte <SEP> bestehen <SEP> kann,
<tb> <B>t</B> <SEP> auf <SEP> deren <SEP> Oberflüche <SEP> ein <SEP> E <SEP> rdall;=alioyd <SEP> oder
<tb> ein <SEP> Gemenge <SEP> solcher <SEP> Oxyde <SEP> angebracht <SEP> ist.
<tb> beträgt <SEP> die <SEP> Spannung <SEP> -1.-B <SEP> nur <SEP> ungefähr
<tb> <B>30</B> <SEP> Volt, <SEP> wenn <SEP> .die <SEP> Gitterspannung, <SEP> 50 <SEP> @Tolt <SEP> ist,
<tb> während <SEP> mit <SEP> steigender <SEP> Gitterspannung <SEP> der
<tb> kriti.sehe <SEP> Wert <SEP> .1-B <SEP> der <SEP> 3noclerispannun:;
<tb> allmählich <SEP> abnimmt <SEP> und <SEP> unter <SEP> ?5 <SEP> Volt <SEP> herab
<tb> fallen <SEP> kann.
<tb>
Der <SEP> Nachteil <SEP> der <SEP> gebräuchlichen <SEP> Dyna trons, <SEP> dass <SEP> sie <SEP> stets <SEP> mit <SEP> einer <SEP> verhältnismässig
<tb> licilien <SEP> Spannun<B>g</B> <SEP> betriel3en <SEP> werden <SEP> müssen,
<tb> ist: <SEP> also <SEP> durch <SEP> die <SEP> Erfindung <SEP> behoben.
<tb>
In <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> sind <SEP> die <SEP> drei
<tb> Elektroden <SEP> schematisch <SEP> nebeneinander <SEP> darge stell!. <SEP> Bei <SEP> praktischen <SEP> Ausführungsformen
<tb> der <SEP> Möhre <SEP> können <SEP> die <SEP> Elektroden <SEP> zum <SEP> Bei spiel <SEP> lionzentriscli <SEP> ziiei.nander <SEP> angeordnet
<tb> 'erden, <SEP> wobei <SEP> .der <SEP> (-rliihfaden <SEP> im <SEP> Zentrum
<tb> befestigt <SEP> wirb.
<tb>
In <SEP> diesem <SEP> Falle <SEP> hat <SEP> die <SEP> Anode <SEP> die <SEP> Ge stalt <SEP> einer <SEP> zyliadrisehen <SEP> Platte. <SEP> deren <SEP> Q,uer ebnitt <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> Irreis- <SEP> oder <SEP> ellipsen förmig <SEP> ist. <SEP> Die <SEP> wirksame <SEP> Flädie <SEP> der <SEP> Anode,
<tb> die <SEP> an <SEP> der <SEP> Innenseite <SEP> des <SEP> Zylinders <SEP> liegt, <SEP> ist
<tb> bei <SEP> dieser <SEP> Ausführungsform <SEP> überall <SEP> sich
<tb> selbst <SEP> zugekehrt, <SEP> was <SEP> den <SEP> Vorteil <SEP> ergibt, <SEP> class,
<tb> falls <SEP> das <SEP> wirksame <SEP> Material <SEP> zum <SEP> Beispiel
<tb> durch <SEP> Zerst:iuben <SEP> die <SEP> Oberfläche <SEP> der <SEP> Anode
<tb> verlassen <SEP> würde. <SEP> ein <SEP> grosser <SEP> Teil <SEP> desselben
<tb> ;
in <SEP> anderer <SEP> Stelle <SEP> wieder <SEP> auf <SEP> die <SEP> wirksame
<tb> Oberflüche <SEP> der <SEP> Elehtrocle <SEP> zurückkommt. <SEP> L'ber liaupt <SEP> werden <SEP> denn <SEP> auch <SEP> zweckmässig <SEP> die jenigen <SEP> E.lehtroden:formen <SEP> benutzt, <SEP> bei\den#>n
<tb> Teile <SEP> der <SEP> wirksamen <SEP> Fläche <SEP> sich <SEP> ge@o,enüber
<tb> andern <SEP> feilen <SEP> derselben <SEP> Fläche <SEP> befinden, <SEP> oder
<tb> mit <SEP> andern <SEP> Worten <SEP> bei <SEP> denen <SEP> diese <SEP> Fläche
<tb> ini <SEP> Querschnitt <SEP> eine <SEP> ganz <SEP> oder <SEP> annähernd
<tb> ganz <SEP> in <SEP> sich <SEP> selbst <SEP> geschlossene <SEP> Linie <SEP> zeigt.