Mit kleinen Signalspannungen steuerbare Glimmentladungs-Zahlenanzeigeröhre In elektrischen und elektronischen Apparaten und Instrumenten werden vielfach Glimmentladungs-Zah- lenanzeigeröhren verwendet. Die die ganze Fensteröff nung ausfüllenden zahlenförmigen Elektroden der bis her bekannten Zahlenanzeigeröhren sind isoliert vonein ander angeordnet.
Auf Einwirkung der an die Anoden platte angelegten positiven, sowie an die eine zahlen- förmige Kathode angelegten negativen Spannung ent steht auf der Fläche der zahlenförmigen Elektrode eine Glimmentladung, wenn die Elektroden in eine mit Edel gas unter vermindertem Druck gefüllte Glasglocke ein geschlossen sind. Diese Glimmentladung, die die Form der zahlenförmigen Kathode aufweist, wird -durch ein Endfenster oder durch ein Seitenfenster der Glasglocke sichtbar.
Bei den bekannten Zahlenanzeigeröhren ist zur Er zeugung der Glimmentladung meistens eine Spannung in der Grössenordnung von 100 bis 200 V nötig; daher ist in elektronischen Instrumenten oder Impulszählein- richtungen, wo das Steuersignal meistens bloss einige Volt beträgt, vor jeder Elektrode für einen, insgesamt also für zehn Verstärker zu sorgen. Diese zusätzlichen Einrichtungen sind kostspielig und haben einen grossen Raumbedarf, daher schränken sie die Anwendung der Glimmentladungs-Zahlenanzeigeröhren ein.
Es sind auch Zahlenanzeigeröhren mit mehreren Anoden bekannt. Bei diesen Röhren ist über jeder zah- lenförmigen Kathode eine auf positivem Potential be findliche gitterförmige Anode angeordnet, zwischen der Anode und der Kathode ist eine besonders ausgeführte, mit der Anode auf gemeinsamem Potential gehaltene Hilfsanode angeordnet.
Zwischen einer der zahlenförmigen Kathoden und der zugehörigen Anode entsteht eine Glimmentladung, wenn die Spannung der dazwischenliegenden Hilfsanode um 10 bis 15 V erhöht wird.
Bei dieser Anordnung decken sich die in insgesamt dreissig Schichten angeordneten verschiedenen Anoden gagens.elfig, und demzufolge erscheinen die Formen der Zahlen nicht ungestört. Die Ablesung der Zahlen wird dadurch erschwert, dass die Entfernung zwischen der ersten und der am weitesten entfernt liegenden zahlen- förmigen Kathode, wegen der grossen Zahl der dazwi schenliegenden Elektroden, stark erhöht werden musste.
Die in verschiedenen Ebenen aufleuchtenden und ver schiedenartig überdeckten Zahlen erscheinen manchmal gestört und bei der Ablesung mehrerer Zahlen ergeben sie kein einheitliches Bild.
Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung ist, dass die Masshaltung der vielen voneinander in kleiner Ent fernung angebrachten Elektrodensysteme bei der Ferti gung der Röhren nur schwer zu bewerkstelligen ist. Ausserdem beeinflusst -die Änderung der Entfernungen der schichtweise angeordneten Elektroden die Betriebs eigenschaften und die Brauchbarkeit der Röhre. Die Röhre ist sehr empfindlich gegen Erschütterungen, auf Wärmeeinwirkungen und auf während des Betriebes unvermeidliche Abmessungsänderungen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Vervoll kommnung der Zahlenanzeigeröhre. Es wird daher eine mit kleinen Signalspannungen steuerbare Glimmentla- dungs-Zahlenanzeigeröhre vorgeschlagen, bei der die zur Anzeige dienenden Kathoden auf einer zu ihnen senk rechten Achse hintereinander angeordnet sind, bei der zwischen den einzelnen Kathoden und der Anode Steuer elektroden angeordnet sind und bei der zwischen den einzelnen Kathoden metallische Abstandhalter angeord net sind, wobei die Steuerelektroden getrennte An schlüsse und die Kathoden miteinander elektrisch ver bunden sind und einen gemeinsamen Anschluss auf weisen.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sämtlichen Kathoden eine einzige Anode zugeordnet ist und jede der Kathoden einen Fortsatz aufweist, der näher an der Anode liegt als irgend ein anderer Punkt der Kathode, wobei wenigstens ein Teil dieses Fortsatzes aus Molyb- dän besteht, dass die Steuerelektroden im Raum zwi schen dem Fortsatz und der Anode angeordnet sind oder dort hineinragen, ferner, dass die Abstandhalter zwischen den Kathoden aus einer Metallsorte angefer tigt sind,
deren Elektronenaustrittsarbeit grösser ist als diejenige des die Zahlen bildenden Metalles und schliess- lich, dass diese Abstandhalter mit jeweils den beiden be nachbarten Kathoden in metallischer Berührung stehen.
Das Elektrodensystem kann in eine unter verrin gertem Druck mit einer Edelgasmischung gefüllte und mit metallischen Durchführungen versehene Glasglocke eingesperrt sein. Wird an die Anode eine periodisch unterbrochene positive Spannung, die niedriger als die Zündspannung ist, und an die gemeinsame Kathoden- gruppe eine negative Spannung angelegt, und wird die Spannung einer der, über einen hochohmigen Wider stand auf positivem Potential gehaltenen, Steuerelek troden über die Zündspannung erhöht,
so entsteht zwi schen der Steuerelektrode und dem mit Molybdän- spitze versehenen Fortsatz der zahlenförmigen Kathode eine schwache Glimmentladung. In dem vorionisierten Raum zwischen der Anode und der Kathode entsteht jetzt auch eine auf die ganze Kathodenfläche sich aus breitende Glimmentladung.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anhand der beigelegten Abbildungen veran schaulicht.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Zahlenanzeigeröhre Fig.2 stellt eine zahlenförmige Kathode dar mit dem dazugehörigen Fortsatz mit Molybdänspitze, mit der Steuerelektrode und der in der Nähe befindlichen Anode.
Fig. 3 veranschaulicht eine mit Spaltlinien versehene Kathode mit der Form der Zahl entsprechend aktivier tem Rand, mit dem zusammenhängenden Fortsatz mit Molybdänspitze, mit der dazugehörigen Steuerelektrode und der Anode.
Die hintereinander angeordneten zahlenförmigen Kathoden 1 sind aus einem Metall mit kleiner Aus- trittsarbeit der Elektronen, z. B. Aluminium, hergestellt. Die zahlenförmigen Kathoden sind untereinander mit einem Metall grösserer Austrittssarbeit der Elektronen, zweckmässig mit aus Nickel bestehenden Scheiben 2 ver bunden. Diese Metallscheiben sichern gleichzeitig die Entfernungen zwischen den Kathoden.
Die miteinander metallisch verbundenen zahlenförmigen Kathoden 1 sind gemeinsam an die Glasscheibendurchführung 4 ange schlossen. Die die zahlenförmigen Kathoden umschlies- sende oder von diesen angeordnete und von den Ka thoden isolierte Anode 3 hat eine besondere Durch führung.
Auf Fig.2 ist eine zahlenförmige Kathode 1 in Draufsicht dargestellt. Ein Fortsatz einer jeden zahlen- förmigen Kathode nähert sich .der oder umschliesst die zugehörige Steuerelektrode 5. Jede hat eine besondere Durchführung.
Der die Steuerelektrode annähernde oder diese um- schliessende Kathodenfortsatz besitzt an der Oberfläche in der Nähe der Steuerelektrode einen Molybdänüber- zug 6 oder beisteht aus Molybdän. Zwischen dem Katho- denfartsatz mit Molybdänspitze und der Steuerelektrode 5 wird die Isolierung durch einen Luftspalt ereicht.
An die zahlenförmige Kathode 1 ist über einen Strombe- grenzungswiderstand eine unterbrochene negative, an die Anode 3 und über einen Widerstand an die Steuer elektrode eine kleinere positive Spannung als die Zünd spannung anzulegen. Wird die Spannung einer der Steuer elektroden um einige Volt über die Zündspannung er höht, so entsteht zwischen der Steuerelektrode 5 und der Molybdänspitze des zugehörigen Elektrodenfort- satzes eine schwache Entladung.
Durch diese Entladung wird der Raum zwischen der zahlenförmigen Kathode 1 und der Anode 3 vorionisiert. Der Schwellenwert der Zündspannung wird abgesenkt, und es entsteht eine Glimmentladung auch im Raum zwischen der Anode 3 und der zu der Steuerelektrode 5 gehörigen zahlenför- migen Kathode 1.
Der Kathodenfleck wird auf die in folge des Steuerzeichens auf einem höheren positiven Potential gehaltene und zur Steuerelektrode 5 gehörende zahlenförmige Kathode 1 begrenzt, da diese mit den übrigen zahlenförmigen Kathoden mit einem Metall hö herer Austrittsarbeit verbunden ist. Die hintereinander angeordneten Kathoden 1 können auch aus einem Me tall mit gleicher Austrittsarbeit als das Material der metallischen Abstandshalter sein, doch müssen in diesem Fall die von dem Fenster der Röhre aus sichtbaren Ka thodenflächen mit einem Metall überzogen sein, dessen Austrittsarbeit kleiner als diejenige der Metallscheiben 2 ist.
Eine andere Ausführungsform der Zahlenanzeige röhre ist die mit Spaltlinienkathoden versehene Zahlen anzeigeröhre. Der Aufbau sowie die Wirkungsweise die ser Röhre ist dieselbe wie die der vorher beschriebenen, jedoch sind statt den zahlenförmigen Kathoden 1 die auf Fig. 3 sichtbaren schildförmigen Kathoden angeordnet. Die Austrittsarbeit dieser ist gleich der der Abstands- hälter'- Auf den schildförmigen Kathoden sind den Zah lenkombinationen 0-9 entsprechend die Spaltlinien 7 ausgeschnitten.
Die Ränder 8 der untereinander ange ordneten Spaltlinien sind der Form der Zahlen ent sprechend mit einem Metall kleinerer Austrittsarbeit überzogen. Aus dem gleichen Material wie die überzüge sind auch die mit den Spaltlinien zusammenhängenden und die Steuerelektroden annähernden, in Molybdän endenden Fortsätze angefertig. Die vor den Kathoden angeordnete Anode 3 hat ebenfalls eine schildartige Ausbildung und ist mit den Kathodenschildern überein stimmend mit Spaltlinien versehen.
Die Glimmentladung entsteht durch die Spaltlinien zwischen der aktiven Fläche des auserwählten Katho denrandes und der Anode. Das Licht der Entladung er füllt die die Zahlenform bildende Spalte; somit sind die intensiv leuchtenden Linien der Zahl sichtbar, oder es wird ein vor der Anode befindlicher, auf einem durch sichtigen Schirm mit den Spaltlinien übereinstimmender Phosphorüberzug erregt, und die leuchtenden, mit die sem in derselben Ebene liegenden Flecke derselben bil den die Zahlen.
Der Vorteil der vorgeschlagenen, mit kleinen Signal spannungen steuerbaren Zahlenanzeigeröhre ist, dass bei seiner Anwendung die bisher unter Verwendung von Hochspannungs-Schaltinansis@toren, Elektronenröhren oder elektromagnetischen Relais aufgebauten Hilfs- stromkreise überflüssig werden,
weshalb die Zahlen- anzeigeröhre in Anlagen kleiner Abmessungen oder in solche Instrumente eingebaut werden kann, wo wegen des Stromverbrauches der Hilfsstromkreise die Zahlenanzei geröhren nicht verwendet werden konnten.
Die Zahlen snid ungestört ablesbar, der konstruktive Aufbau er möglicht die serienmässige Herstellung der vorgeschla genen Glimmentladungs-Zahlenanzeigeröhre mit glei chen Kennwerten.
Glow discharge number display tube controllable with low signal voltages In electrical and electronic apparatus and instruments, glow discharge number display tubes are often used. The number-shaped electrodes of the number display tubes known up to now, which fill the entire window opening, are arranged isolated from one another.
When the positive voltage applied to the anode plate and the negative voltage applied to a numerical cathode act, a glow discharge occurs on the surface of the numeric electrode when the electrodes are enclosed in a bell jar filled with noble gas under reduced pressure. This glow discharge, which has the shape of the number-shaped cathode, is visible through an end window or through a side window of the bell jar.
In the case of the known number display tubes, a voltage in the order of magnitude of 100 to 200 V is usually required to generate the glow discharge; Therefore, in electronic instruments or pulse counting devices, where the control signal is usually only a few volts, one, or a total of ten, amplifier must be provided in front of each electrode. These additional equipments are expensive and take up a lot of space, so they limit the use of the glow discharge numeric display tubes.
Multiple anode number indicator tubes are also known. In these tubes, a grid-shaped anode, which is at positive potential, is arranged above each number-shaped cathode, and a specially designed auxiliary anode which is kept at common potential with the anode is arranged between the anode and the cathode.
A glow discharge occurs between one of the number-shaped cathodes and the associated anode when the voltage of the auxiliary anode in between is increased by 10 to 15 V.
In this arrangement, the various anodes, arranged in a total of thirty layers, coincide, and consequently the shapes of the numbers do not appear undisturbed. Reading the numbers is made more difficult by the fact that the distance between the first and the furthest number-shaped cathode had to be greatly increased because of the large number of electrodes in between.
The numbers that light up in different levels and are covered in different ways sometimes appear disturbed and when reading several numbers they do not give a uniform picture.
Another disadvantage of this design is that it is difficult to maintain the dimensions of the many electrode systems that are attached at a short distance from one another during the manufacture of the tubes. In addition, the change in the distances between the electrodes arranged in layers affects the operating properties and the usefulness of the tube. The tube is very sensitive to vibrations, to the effects of heat and to dimensional changes that are unavoidable during operation.
The present invention aims to perfect the number display tube. It is therefore proposed a controllable glow discharge numerical display tube with low signal voltages, in which the cathodes used for display are arranged one behind the other on an axis perpendicular to them, in which control electrodes are arranged between the individual cathodes and the anode and in which between the individual cathodes metallic spacers are angeord net, the control electrodes separate connections and the cathodes are electrically connected to each other and have a common connection.
It is characterized in that all cathodes are assigned a single anode and each of the cathodes has an extension that is closer to the anode than any other point on the cathode, at least part of this extension consisting of molybdenum, that the control electrodes are arranged in the space between the extension and the anode or protrude there, furthermore that the spacers between the cathodes are made of one type of metal,
whose work function for electrons is greater than that of the metal forming the numbers and, finally, that these spacers are in metallic contact with the two adjacent cathodes.
The electrode system can be locked in a bell jar filled with a noble gas mixture under reduced pressure and provided with metallic leadthroughs. If a periodically interrupted positive voltage, which is lower than the ignition voltage, is applied to the anode and a negative voltage is applied to the common cathode group, and the voltage of one of the control electrodes held at positive potential by a high-resistance resistor is applied via the Ignition voltage increased,
This creates a weak glow discharge between the control electrode and the molybdenum-tipped extension of the numeric cathode. In the pre-ionized space between the anode and the cathode, a glow discharge is created that spreads over the entire cathode surface.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated using the accompanying illustrations.
Fig. 1 is a side view of the number display tube Fig.2 shows a number-shaped cathode with the associated extension with molybdenum tip, with the control electrode and the anode located in the vicinity.
Fig. 3 illustrates a cathode provided with cleavage lines with the shape of the number accordingly activated system edge, with the continuous extension with molybdenum tip, with the associated control electrode and the anode.
The number-shaped cathodes 1 arranged one behind the other are made of a metal with a small work function of the electrons, e.g. B. aluminum. The number-shaped cathodes are connected to one another with a metal with a larger work function of the electrons, suitably with discs 2 made of nickel. These metal disks also secure the distances between the cathodes.
The number-shaped cathodes 1 connected to one another metallically are jointly connected to the glass bushing 4. The anode 3 enclosing the number-shaped cathodes or arranged by them and insulated from the cathodes has a special implementation.
In Figure 2, a number-shaped cathode 1 is shown in plan view. An extension of each numerical cathode approaches or surrounds the associated control electrode 5. Each has a special implementation.
The cathode extension which approaches or encloses the control electrode has a molybdenum coating 6 on the surface in the vicinity of the control electrode or is made up of molybdenum. The insulation is achieved through an air gap between the cathode set with a molybdenum tip and the control electrode 5.
An interrupted negative voltage is to be applied to the numerical cathode 1 via a current limiting resistor, and a smaller positive voltage than the ignition voltage is to be applied to the anode 3 and to the control electrode via a resistor. If the voltage of one of the control electrodes is increased by a few volts above the ignition voltage, a weak discharge occurs between the control electrode 5 and the molybdenum tip of the associated electrode extension.
This discharge pre-ionizes the space between the number-shaped cathode 1 and the anode 3. The threshold value of the ignition voltage is lowered, and a glow discharge also occurs in the space between the anode 3 and the numeric cathode 1 belonging to the control electrode 5.
The cathode spot is limited to the numerical cathode 1 which is held at a higher positive potential and belonging to the control electrode 5 as a result of the control character, since this is connected to the other numerical cathodes with a metal Hö herer work function. The cathodes 1 arranged one behind the other can also be made of a metal with the same work function as the material of the metallic spacers, but in this case the cathode surfaces visible from the window of the tube must be coated with a metal whose work function is smaller than that of the metal disks 2 is.
Another embodiment of the number display tube is the number display tube provided with split line cathodes. The structure and operation of the water tube is the same as that previously described, but instead of the number-shaped cathodes 1, the shield-shaped cathodes visible in FIG. 3 are arranged. The work function of these is equal to that of the spacers. On the shield-shaped cathodes, the number combinations 0-9 are cut out the gap lines 7.
The edges 8 of the mutually arranged gap lines are correspondingly coated with a metal with a smaller work function in accordance with the shape of the numbers. The same material as the coatings are used to make the projections that are connected to the gap lines and approach the control electrodes and end in molybdenum. The anode 3 arranged in front of the cathodes also has a shield-like design and is provided with gap lines in accordance with the cathode shields.
The glow discharge is created by the gap lines between the active surface of the selected cathode edge and the anode. The light of the discharge fills the column that forms the number form; thus the intensely luminous lines of the number are visible, or a phosphor coating located in front of the anode, on a transparent screen that matches the split lines, is excited, and the luminous spots on the same plane with these form the numbers.
The advantage of the proposed numeric display tube, which can be controlled with low signal voltages, is that when it is used, the auxiliary circuits previously set up using high-voltage switching inverters, electron tubes or electromagnetic relays are superfluous.
which is why the number display tube can be installed in systems with small dimensions or in instruments where the number display tubes could not be used because of the power consumption of the auxiliary circuits.
The numbers can be read without being disturbed, the structural design enables the series production of the proposed glow discharge numerical display tube with the same parameters.