Elektronenröhre. Die bis jetzt bekannt gewordenen Elek tronenröhren (Verstärker-, Sende-, Gleich- riehterröhren) arbeiten alle mit Richar.dson- Emission aus einer Glühkathode aus Wol fram oder andern hoch temperaturbestän digen Metallen. Die Lebensdauer dieser Elektronenröhren ist infolge Zerstäubung und Verdampfung es Kathoden=materials begrenzt. Ausserdem ist die Grösse des er zielten Elektronenstromes im Verhältnis zur aufgewendeten Heizleistung ausserordentlich bering, so dass es praktisch nicht möglich ist, grössere Energien mit Hilfe solcher Röh ren zu steuern.
Bei Verwendung von flüs- igem Quecksilber als Elektronenquelle er bt sich zwar eine ausserordentlich hohe Zahl von Elektronen, aber gleichzeitig wer den auch positive Ionen in grosser Menge frei, welche durch ihre Gegenwart die Steuerbarkeit des Stromes der Lichtbogen röhre verhindern. Die Verwendung von Gittern oder Steuermagneten hat in diesem Falle keinen Erfolg, weil die mit grosser Masse und Trägheit behafteten Ionen durch die Steuereinrichtungen in ihrer Bewegung nicht gehemmt werden.
Die Wirksamkeit der Steuereinrichtung bei Verwendung von Lichtbogenapparaten beschränkt sich dem nach auf die Steuerung kleiner Ströme und die Verzögerung der Wiederzündung eines erloschenen Lichtbogens, also des Wieder entstehens eines auf Null gefallenen Stro mes.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Elektronenröhre, bei welcher als Elektronen quelle ein Quecksilberdampflichtbogen dient, der aber vorwiegend nur durch den Strom eines besonderen Erregerstromkreises ge speist wird, wobei Einrichtungen getroffen sind, durch welche die Ionen dieses Licht bogens von dem Hauptanodenraum .der Röhre ferngehalten werden. Zu dieser Erfindung führen folgende Überlegungen: 1-1m Elektrizitätstransport im Queck silberlichtbogen sind zwei Arten von La dungsträgern beteiligt, die Elektronen mit ihrer negativen Ladung und die Queck silberionen mit ihrer positiven Ladung.
Die Quecksilberionen bewegen sich infolge ihrer positiven Ladung nach der negativ gela denen Kathode, die negativen Elektronen dagegen nach der positiv geladenen Anode. Die Anode nimmt daher aus dem Lichtbogen nur Elektronen auf und weist alle Queck silberionen. zurück. Bildet man die Anode als Metallsieb aus, so fliegen Elektronen in folge ihrer Geschwindigkeit durch die Sieb öffnungen hindurch und treten in den hinter dem Metallsieb angeordneten Ilochvakuum- raum ein.
Durch intensive Kühlung des Me tallsiebes kann dafür gesorgt werden, dass kein Quecksilberdampf aus dem Lichtbogen durch die Löcher desSiebes in den praktisch quecksilberdampffreien Ilochvakuumraum eintritt. Jedenfalls gelingt es bei geeigneter Konstruktion der Siebanode, den Queck silberdampfdruck im Hochvakuumraum schon bei Wasserkühlung (Temperatur zirka 15 C) auf zirka 0,001. mm Quecksilber herabzusetzen.
Bei Anwendung einer zirku lierenden Kühlflüssigkeit würde es leicht möglich sein, den Quecksilberdampfdruck schon bei .einer Temperatur von -10 C auf zirka 6.10-5 mm Quecksilber zu ernie drigen, was dem Restgasdruck einer Glüh- kathodenröhre entspricht.
Durch die be schriebene Anordnung einer gekühlten Sieb anode gelingt es, einen Teil der im Queek- silberlichtbagen. am ,Stromtransport beteilig ten Elektronen von den positiven Queck silberionen zu trennen und eine Neubildung von Quecksilberionen durch .Stossionisation dadurch zu verhindern, dass man den neu tralen Quecksilberdampf vom Raum hinter der Siebanode fern hält.
Bringt man nun in diesem. @dampffreien Raum eine Hauptanode an, so kann von dieser ein erheblicher Strom zur Kathode fliessen, weil die Zahl der Elek tronen in dem quecksilberdampffreien Raum relativ :gross ist.
Die auf diese Art aus dem Quecksilberlichtbogen gewonnenen Elek.. trogen können somit die Ladungsträger eines reinen und gut steuerbaren Elektronen stromes bilden, genau in gleicher Weise wie bei den Elektronenröhren mit Glühkathoden. Der Vorteil dieser Röhre ist jedoch der, dass die Elektronenquelle in weiten Grenzen be liebig ergiebig und von unbegrenzter Lebens dauer ist.
Der Erfindungsgegenstand sei anhand des Ausführungsbeispiels der Figur näher er läutert. ' In der Figur bedeutet: a das zylindrische Gefäss der Elektronen röhre, b die Hauptanode mit der Kühleinrieh- tung e, c das Metallsieb mit der Kühleinrich tung d'., f und g Gleichstrombatterien, h einen Rohrstutzen am untern Teil des Gefässes<I>a,</I> auf welchen ein Schlauch<I>i.</I> gesteckt ist, der mit einem nicht gezeichneten Quecksilbergefäss in Verbindung steht.
Durch Heben und Senken dieses Gefässes kann für die Zündung der Elektronenröhre .der Quecksilberspiegel im Gefäss a. bis zur Berührung mit dem Metallsieb c oder mit der Hauptanode b :gehoben und bis zum ge zeichneten Stand wieder gesenkt werden.
r., und r, sind Regulierwiderstände, 2.4 ist ein Umschalter, t ein Transformator, l die Aussenklemme -der Kathode, n, n und o sind. Zu- bezw. Abführungs- rohre für die Kühlflüssigkeit, <I>p</I> und q Kontakte des Umschalters<I>u,</I> v ist eine Wechselspannung zur Steue rung des (Steuergitters z.
Die Wirkungsweise der ganzen Einrich tung ist folgende: Das iGefäss a wird durch das gekühlte Metallsieb in die beiden Raum teile I und II geteilt. Im untern Raumteil II wird durch die zwischen Z und m herr schende Gleichstromspannung (der Bat terie f) ein Queeksilberdampflichtbogen er zeugt, so dass dieser .Raum von Elektronen und Quecksilberionen, wie auch von neutra len Quecksilbermolekülen in grosser Zahl er füllt ist. Das Metallsieb c dient hier also als Anode.
Die Kühleinrichtung d verhin dert nun aber den Durchtritt neutraler Mole- küle, so dass der Raum I über dem Metall: sieb praktisch frei von Quecksilberdampf ist. Der Umschalter er gestattet nun in der Stel- lung des Schalthebels auf p zwischen dem 'Metallsieb und der Hauptanode b oder in der Stellung .des Schalthebels auf q zwischen der Kathode k und der Hauptanode b eine Span nung zu legen.
Diese Spannung kann eine Wechselspannung (entnommen dem Trans formator t) oder eine Gleichstromspannung (entnommen der Batterie g) sein. Unter dem Einfluss dieser iSpannung wird ein grosser Teil der mit grosser Geschwindigkeit be wegten Elektronen aus dem Raum II durch die Öffnungen ,des Metallsiebes in den Raum I gelangen und so Träger dieses Stromes sein. Da dieser Strom aber in einem nur Elektronen enthaltenden Raume verläuft, kann man seine Intensität durch das zum Beispiel von der Wechselspannung v ge steuerte Gitter z beeinflussen.
In dieser Be ziehung verhält sich diese Elektronenröhre nicht anders als die allgemein bekannte steuerbare @Glühkathodenröhre, nur dass hier um ein Vielfaches grössere Ströme erzeugt und gesteuert werden können. Die Regel widerstände r, und r. dienen dazu, die .Span nung der Batterie f einerseits für die Zün dung des Lichtbogens (mit Hilfe des Wider standes r1) anderseits zur Speisung des Licht bogens (mit Hilfe des Widerstandes r2) in passender Weise herabsetzen zu können.
An Stelle eines im Innern der Röhre befind lichen Gitters z kann auch eine äussere me tallische Hülse verwendet werden, .durch de ren Ladung :der Röhrenstrom gesteuert wer den kann. :Für den Erregerstromkreis kann als Anode an Stelle des gekühlten Metall siebes auch eine besondere im Raum II an geordnete Erregeranode verwendet werden. In diesem :Falle könnte auch .das Metallsieb als 'Steuerelektrode dienen. Wird das ge kühlte Metallsieb als Kathode für den den Raum I durchfliessenden .Strom verwendet, dann kann es vorteilhaft sein, als Metall für das .Sieb ein amalgamierbares Metall, zum Beispiel Kupfer, zu verwenden.
Einerseits ist dieses Metall als Träger für das Queck- silber wegen der leichten Amalgamierbarkeit sehr geeignet, anderseits besitzt es eine sehr gute Leitfähigkeit, so dass die Wärme abführung besonders günstig ist. Der Vor teil dieser Kathode ist das Festhalten des Lichtbogens bei ganz verschwindend kleiner Dampfentwicklung, durch welche der Cha rakter der Röhre als Elektronenröhre im wesentlichen nicht geändert wird.
Auch die Kathode k kann aus festem, amalgamierba.rem Metall, zweckmässig Kup fer, hergestellt sein, und es ist vorteilhaft, sie sehr stark zu kühlen. Man kann sie ebenfalls mit Löchern, also siebartig bauen und sie so weit in Quecksilber eintauchen lassen, dass das Quecksilber die Löcher des Kathodenmetalles mindestens teilweise aus füllt.
An Stelle der Gittersteuerung bezw. Hülsensteuerung kann auch eine magnetische Steuerung des Lichtbogens treten.