Generator für eine pulsierende Spannung, der durch eine Elektronenröhre mit einem Steuergitter belastet ist Die Erfindung bezieht sich auf elektrisehe Generatoren, die eine Spannung liefern, wel- ehe durch Überlagerung der Spannung einer Weeliselstromquelle und der durch Gleiehrieh- tung und Kondensatorladung aus dieser Stromquelle erhaltenen Gleichspannung ent steht. Diese Generatoren werden im folgenden als Generatoren für pulsierende Spannung bezeichnet.
Die einfachste Schaltanordnunm für einen solchen Generator ist die V illard- schaltung, die aus der Reihenschaltung der Weeliselstromquelle, mindestens eines Konden sators und eines Gleichrieliters besteht. An den Klemmen dieses Gleichrichters steht eine Spannung zur Verfügung, die sich periodisch annähernd zwischen Null und den zweifachen Maximalwert der Wechselspannung ändert. Das Mittelpotential der Ausgangsklemmen kann gegenüber dem der Weehselstromquelle dadurch verschoben werden, dass die konstante Spannungskomponente über zwei Kondensato ren verteilt wird, zwischen welche der Gleich richter geschaltet ist.
Weiter kann die Schalt anordnung um mindestens eine Stufe ausge dehnt. werden, die aus einem Gleichrichter und mindestens einem Kondensator besteht. In die ser Weise entstehen die unter der Bezeich nung Witkaschaltung und Kaskadenselial- tung bekannten Kombinationen.
Bei der Verwendung eines Generators für eine pulsierende Spannung zur Speisung einer I,lektronenentladungsröhre ist es manchmal erwünscht, da.ss der Anodenstrom dieser Röhre während eines Teils der Periode unterdrückt wird. So beschränkt man in Röntgenvorrich tungen den Strom mitunter auf den Teil der Periode, in dem die Spannung den Maximal wert durchläuft und über den sie praktisch konstant ist, wobei auf eine Verbesserung des Strahlenspektrums und verringerte Wärme entwieklung abgezielt wird.
Zu diesem Zweck kann eine Hilfselektrode (ein Gitter) mit. einem so niedrigen Potential benutzt werden, dass die Röhre nur von Strom durchflossen wird, wenn die Spannung zwi.. sehen der Kathode und der Anode einen be stimmten Wert übersteigt.
Ein Mittel, um die gewünschte negative Gitterspannung in einfacher Weise zu erhal= ten, besteht darin, dass man das Gitter und die Kathode durch eine Impedanz verbindet, im folgenden als Steuerelement bezeichnet, die aus einem Kondensator und einem Überbrük- kungswidersta.nd besteht. Zum Unterschied von den zur Steigerung der Ausgangsspan nung dienenden Kondensatoren (Zusatzkon densatoren), wird der Kondensator des Steuer elementes im folgenden als Steuerkondensator bezeichnet.
In den bekannten Einrichtungen liegt das Steuerelement in Reihe mit der Röhre, so dass das das Gitter negativ machende Spannungs gefälle vom Röhrenstrom herbeigeführt -wird. Nachdem der Kondensator von dem so ge schalteten Steuerelement eine bestimmte La- Jung erhalten und die negative Gitterspan nung deshalb einen bestimmten Wert erreicht. hat, der von der Charakteristik des Trioden systems abhängig ist, hat das Verhältnis zwi schen Maximalwert und .Mittelwert des Röh renstromes beträchtlich zugenommen.
Die Erfindung betrifft einen Generator für pulsierende Spanneng mit dem vorgenann ten Steuerelement. Gemäss der Erfindung liegt dieses Element. nicht. in Reihe mit der Be lastungsröhre, sondern das Element ist in den Ladekreis der Zusatzkapazität aufgenommen. Bei einer Villard-Schaltanordnung kann zu diesem Zweck eine der Klemmen der Wechsel stromquelle. gegebenenfalls über einen Zusatz kondensator mit der Kathode und die Anode des Gleichrichters mit dem Gitter der Bela stungsröhre verbunden werden.
Der durch diese Änderung erreichte Vorteil lässt sich am besten unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung erklären, in der Fig.1 in vereinfachter Form eine Villard- Sehaltanordnung mitsamt. Belastungsröhre in bekannter Kombination und Fig.2 diese Schaltanordnung, gemäss der Erfindung geändert, darstellen.
Fig.3 zeigt eine Witka-Schaltanordnung, bei der der Erfindungsgedanke ebenfalls zur Anwendung kommt.
In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit, den gleichen Bezugszeichen versehen. Der in den Fig.1 und 2 dargestellte Gene rator setzt sich aus einem Transformator 1, einem Kondensator 2 und einem Gleiehriehter 3 zusammen. An den Generator ist irgendeine Elektronenentladungsröhre 4 angeschlossen, z. B. eine Röntgenröhre oder eine andere, ein Elektronenbündel erzeugende Entladungsvor richtung, wie z. B. ein Elektronenmikroskop oder eine Elektronendiffraktionsvorrichtung.
Die Belastungsröhre 4 besitzt eine Anode 5, eine Kathode 6 und eine Regelelektrode (Gitter) 7. Das Gitter ist durch eine aus einem Steuerkondensator 8 und einem über- brückungswiderstand 9 bestehenden Steuerele ment mit. der Kathode verbunden. An der Anode 5 der Röhre 4 und an der Kathode 10 des Gleichrichters 3 liegt das eine Ende der Sekundärwieklung 11 des Transformators 1. Das andere Ende dieser Wicklung ist mit einem Belag des Zusatzkondensators 2 ver bunden. Der andere Belag dieses Kondensators ist an das Steuerelement 8, 9 angeschlossen.
Die Arbeitsspannung ist die, Summe der Wechselspannung der Wicklung 11 und der konstanten Spannung des Kondensators 2 und ändert sich um einen Grössenunterschied gleich dem zweifachen Maximalwert der Sekundär transformatorspannung. Der die Röhre 4 un ter dem Einfluss dieser Spannung durehflie- ssende Strom beschiekt den nach Fig.l ge schalteten Steuerkondensator 8 mit einer La dung, die das Gitter 7 negativ in bezug auf die Kathode 6 macht. Durch eine richtige Wahl der elektrischen Grössen des Steuerele mentes kann bewirkt werden, dass die Röhre jeweils in der gewünschten Phase und ledig lich während der gewünschten Zeitspanne von einem. merklichen Strom durchflossen wird.
Ausser durch die vorsätzlich angebrachten Kondensatoren ist das Gitter noch auf andere Weise kapazitiv verbunden. Die Glühkathode 6 wird meist von einem Heizstromtransforma- tor (nicht dargestellt) gespeist, der an das gleiche Wechselstromnetz wie die Primär wicklung 12 des Transformators 1 angeschlos sen ist. Hierdurch und auch auf anderem Wege können sog. parasitäre Kapazitäten ent stehen, die einen Teil eines Weehselstromkrei- ses bilden und also Wechselspannungen er zeugen können.
Eine dieser parasitären Kapazitäten ist in der Zeichnung als ein Kondensator 13 zwi schen der Kathode 6 und dem Gitter 7 dar gestellt. Dieser Kondensator liegt parallel zum Steuerkondensator, und obgleich er mit hin die Kapazität des Kondensators 8 beein- flussen könnte, vermag er an und für sich am Gitter keine Wechselspannungen zu erzeugen. Eine zweite parasitäre Kapazität, in der Zeich nung als ein Kondensator 14 parallel zum Gleichriehter dargestellt, beeinflusst in der Schaltanordnung nach Fig.1 ebensowenig die Spannung zwischen dem Gitter und der Ka- thode der Röhre 4.
Man hat es aber auch noch mit der Kapazität zwischen der Kathode und der Anode der Röhre 4 zu tun. Diese Kapazi tät liegt. bei der Schaltanordnung nach Fig. 1. in bezug auf die Sekundärspannung des Transformators 1 in Reihe mit. den Konden satoren 2 und 8 und kann infolgedessen eine Wechselspannung erzeugen, die der Span nung überlagert wird, welche der Kondensa tor 8 durch den Röhrenstrom erhält. Diese Wechselspannung verringert das Gitterpoten tial während der Zeitspanne, in der der Röh renstrom am grössten sein soll und macht also, wenn sie: einen merklichen Wert erreicht, die Ventilwirkung des Gitters mangelhaft, wenn nicht sogar völlig unmöglich.
Gemäss der Er findung wird der Steuerkondensator nicht durch den Belastungsstrom, sondern durch den Ladestrom des Zusatzkondensators auf geladen. Dies ist dadurch erreichbar, dass die Verbindungen derart geändert werden, dass die Schaltanordnung nach Fig. 2 entsteht. Bei dieser Schaltanordnung ist der Kondensator 2 rieht gitterseitig, sondern an der Seite der Kathode 6 der Röhre 4 mit dem Steuerelement verbunden. Dieses Element liegt im vorliegen den Fall also zwischen dem Kondensator 2 und der mit 16 bezeichneten Anode des Gleich richters 3. Die parasitäre Kapazität. 15 hat infolgedessen ihren Einfluss auf das Gitter potential verloren.
Der über den Kondensator 14 fliessende parasitäre Wechselstrom durch setzt nun das Steuerelement, was wieder eine Wechselspannung am Gitter zur Folge hat. Diese Wechselspannung erhöht aber das Git terpotential während der Zeitspanne, in der der die Röhre 4 durchfliessende Strom sein Maximum haben soll. Der parasitäre Wechsel strom unterstützt also in diesem Falle die ge- wünsehte Wirkung des Gitters, statt ihr ent gegenzuwirken.
Diese Verbesserung wird nicht nur erzielt, wenn sich die Zusatzkapazität allein zwischen der Wechselstromquelle und der Kathode der Belastungsröhre befindet, sondern auch dann, wenn zusätzlich oder wenn statt des Konden- sators 2 ein Kondensator zwischen der Wech- selstromquelle und der Anode der Belastungs röhre vorhanden ist. In Fig. 2 ist dieser Kon densator mit 17 gestrichelt angedeutet.
In Fig. 3 ist mit zwei Kondensatoren 18, 19 und zwei Gleichrichtern 20, 21 eine sog. Witka- schaltung gebildet. Diese Schaltung liefert eine pulsierende Spannung, die sich etwa zwi schen dem Maximalwert und dem dreifachen Maximalwert des Wechselstromes ändert. Auch in diesem Falle kann die Erfindung Anwen dung finden.
Das gleiche, in der Villard- Schaltung nach Fig.2 verwandte Steuerele ment 8, 9 ist in Fig. 3 zwischen das Gitter und die Kathode der Röhre 4 geschaltet, und der Zusatzkondensator 19 ist mit diesem Element an der Seite der Kathode 6 verbunden, so dass der Ladestrom dieses Kondensators und nicht der Belastungsstrom des Generators über die ses Element fliesst.