DE1015938B - Kippschaltroehre mit zwei ionisch miteinander koppelbaren Entladungskammern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Glimmentladungsröhren werden häufig als Schaltröhren und in Kippschaltungen verwendet. Sie weisen zwei Kathoden und eine beiden Kathoden gemeinsame Anode auf. Um ein schnelles und zwangläufiges Wandern der Glimmentladung von der einen Kathode zu der anderen Kathode zu erreichen, sind entweder in der Röhre Glimmübertragungsmittel oder außerhalb der Röhre Schaltelemente vorgesehen, indem z. B. ein Kondensator zwischen den Kathoden liegt.

Bei der Röhre gemäß der Erfindung sind diese Mittel oder Schaltelemente nicht erforderlich. Die Weiterleitung der Glimmentladung erfolgt allein durch die Lage und Gestaltung der Elektroden in der Röhre. Für eine Kippschaltröhre mit zwei ionisch miteinander koppelbaren Entladungskammern für zwei durch Impulseinwirkung wechselweise zündbare Entladungsstrecken, in der bei der Entladung der einen Strecke die Zündspannung der anderen Entladungsstrecke erniedrigt wird und umgekehrt, besteht danach die Erfindung darin, daß eine einzige Drahtnetzanode oder mit einer Mittenbohrung versehene Anodenscheibe vorgesehen und zwischen den beiden Kathoden liegend derart angeordnet ist, daß sie die Röhre in die beiden Entladungskammern aufteilt und dabei für jede der beiden Kathoden als Anode wirksam ist.

Es ist bereits eine Gasentladungsröhre mit zwei durch eine Metallscheibe, die eine Mittenbohrung aufweist, getrennten Kathoden bekanntgeworden. Hierbei ist jedoch die leitende Trennplatte lediglich als Hilfselektrode in der Weise wirksam, daß sich die Glimmentladung der einen Kathode parallel zur leitenden Trennwand ausbreitet, während bei der Anordnung nach der Erfindung die Entladung unmittelbar, und zwar in beiden Entladungskammern von der Kathode auf die als einzige Anode benutzte Trennwand verläuft, was gegenüber dem Bekannten den Vorteil einer einfachen ionischen Kopplung mit der benachbarten Entladungskammer ergibt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für einige beispielsweise Ausführungsformen näher erläutert.

Fig. 1 stellt eine Gasentladungskippschaltröhre dar; Fig. 2 zeigt die Kennlinien einer Gasentladungskippschaltröhre unter verschiedenen Ionenwanderungsbedingungen ;

Fig. 3 zeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel einer Kippschaltröhre gemäß der Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. S stellt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;

Fig. 5 a zeigt eine abgeänderte Schaltung der Röhre nach Fig. 5.

Kippschaltröhre mit zwei ionisch

miteinander koppelbaren

Entladungskammern

Anmelder:

IBM Deutschland
ίο Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

j:- Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 22. Mai 1952

Helmut John Geisler, Wappingers Falls, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Die nachstehend beschriebene Glimmentladungsröhre enthält zwei Kathoden und eine Anode, die mit beiden Kathoden zusammenarbeitet und zwischen diesen eingebaut ist. Der Kippvorgang wird durch Anlegen von Eingangsimpulsen an die Kathoden oder die Anode ausgelöst. Während des Betriebes kann eine Glimmentladung zwischen der Anode und nur einer Kathode bestehen. Durch jeden Eingangsimpuls wandert die Glimmentladung von der einen Kathode zu der anderen Kathode. Die Anode hat die Form einer Platte mit einer Bohrung oder mit mehreren Löchern in ihrer ebenen Fläche oder die eines Drahtgitters. Durch die Löcher in der Platte bzw. durch die Zwischenräume zwischen den Maschen des Drahtgitters setzt eine bestimmte Ionenwanderung aus der Umgebung der Kathode, zu der die Glimmentladung übergeht, in die Nachbarschaft der anderen Kathode ein. Hierdurch wird die Überschlagsspannung der Gasatmosphäre in der Nähe der letztgenannten Kathode erniedrigt und so eine zuverlässige Weiterleitung der Glimmentladung zu ihr erleichtert.

Nach Fig. 1 enthält die gasgefüllte Entladungsröhre die Kathoden 10 C und 11C und die zwischen diesen angeordnete Anödet. Alle Elektroden befinden sich innerhalb des Kolbens 12, der mit einem für die vorliegenden Zwecke geeigneten Gas gefüllt ist. Die Kathoden 10 C und 11C sind über die Widerstände 13 bzw. 14 geerdet. Die Anode A ist über den Widerstand 15 an den positiven Pol B+ einer Spannungsquelle angeschlossen. Wenn der Widerstand 15 einen

709' 697/334

genügend hohen Wert besitzt, dann kommt es zu einer stetigen Glimmentladung von der Anode A zu nur einer der Kathoden 10 C und 11C, aber nicht zu beiden Kathoden gleichzeitig. Im Betrieb besteht zunächst eine stabile Glimmentladung zwischen der Anode und einer Kathode, die Zündkathode genannt wird. Wenn ein positiver Impuls an die Zündkathode gelegt wird, wandert die Glimmentladung und besteht dann stabil zwischen der Anode und der anderen Kathode. Diese

der Anode am nächsten sind, wird die Glimmentladung auf diese Teile begrenzt und dehnt sich nicht über die anderen Teile der Kathodendrähte aus.

Wenn eine Glimmentladung von der Anode zu der einen Kathode übergeht, wandern Ionen aus der Nachbarschaft dieser Glimmentladung durch die Drahtnetzanode in die Nähe der anderen Kathode. Durch dieses Wandern wird die Uberschlagsspannung dei nicht gezündeten Entladungsstrecke gesenkt, so

Glimmentladungsweiterleitung kann außerdem durch io daß die Glimmentladung mit einer höheren Geschwin-

Anlegen eines negativen Impulses an die andere Kathode oder an die Anode erreicht werden. Natürlich entsteht beim Anlegen negativer Impulse an die Anode zum Weiterleiten einer Glimmentladung eine binäre Ausgangsspannung an den Kathoden.

In Fig. 2 ist eine Schar von Kennlinien dargestellt, die das Arbeiten der Röhre nach Fig. 1 veranschaulichen. Auf der Abszissenaeh.se sind die Anodenströme in rnA, auf der Ordinatenachse die Anoden-

digkeit weitergeleitet werden kann und die Eingangsimpulse geringerer Amplitude verwendet werden können. Die Röhre arbeitet mit einer Kennlinie nach Kurve c der Fig. 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 enthält die Röhre 30 die Drahtkathoden 31 und 32 und die Anode 33 zwischen den Kathoden. Die Kathoden und die Anode werden in einem bestimmten Abstand durch die oberen und unteren Distanzstücke 34 bzw. 35 gespannungen in Volt aufgetragen. Wenn die eine Ent- 20 halten. Die Anode hat die Form einer Platte mit einer ladung führende Entladungsstrecke, vollständig von zentralen Bohrung, um die Ionen von der gezündeten der keine Entladung führenden Strecke getrennt ist, Strecke zur anderen Entladungsstrecke wandern zu wenn z. B. die Anode A eine feste Metallplatte ist, lassen (Kennlinie c). Die Anzahl und Größe der dann ist die Überschlagsspannung der nicht ge- Löcher in dem Anodenblech richten sich nach: den zündeten Strecke fast unabhängig von dem über die 25 Betriebserfordernissen, dem Elektrodenabstand und gezündete Strecke fließenden Strom, wie es durch die dem Druck des Gases im Röhrenkolben. Kurve c in Fig. 2 angedeutet ist. Wird keine Tren- Nach Fig. 5 sind die Kathoden 40 und 41 vom

nung zwischen den Kathoden bewirkt, d. h., wenn die Drahttyp. Die Kathode 40 hat einen ziemlich kleinen Ionen frei in dem gesamten Kolben 12 umherwandern und nicht überzogenen Oberflächenbereich im Verkönnen, dann nähert sich die Zündkennlinie b der die 30 gleich zur wirksamen Oberfläche der Kathode 41, die Stromspannungs-Charakteristik einer einzelnen Ent- z. B. mit aktivierten Barium-Strontium-Verbindungen ladungsstrecke darstellenden Kurve d bei einem merk- überzogen ist.

Hch großen Anodenstrom. Aus der Kurve d ersieht Durch die verschiedenen Bemessungen und durch

man, daß der Arbeitsstrom groß genug sein muß, um den Überzug der Kathode 41 gewinnt man einen ein Arbeiten auf dem negativen Spannungskennlinien- 35 Spannungsabfall zwischen der Anode 33 und der

teil zu verhindern, da bei einem solchen Betrieb Selbsterregung oder ein falsches Weiterleiten der Glimmentladung auftreten kann.

Bei idealem Betrieb arbeitet die Röhre mit einer Kennlinie c, die zwischen den Kurven α und b liegt. Um einen solchen Betrieb durchzuführen, muß die Ionenwanderung der gezündeten Entladungsstrecke bis in die Nähe des Raumes der nicht gezündeten Entladungsstrecke gesteuert werden.

Kathode 41, der geringer ist als der Spannungsabfall zwischen der Kathode 40 und der Anode 33, wenn eine Glimmentladung über diese jeweilige Entladungsstrecke besteht und die Werte der Widerstände 13 und 14 gleich sind.

Hierdurch kann die Glimmentladung von der Kathode 40 zu der Kathode 41 durch Anlegen eines negativen Impulses oder eines positiven Impulses an den Eingang 22 von ziemlich niedriger Amplitude und

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 enthält die 45 kurzer Dauer an den Eingang 23 gegenüber der Ampli-Glimmübertragungskippschaltröhre 16 die Draht- tude und der Dauer des Impulses, der an den Eingang kathoden 17 und 18, die je einen nach innen U-förmig
abgebogenen, in ihrer Längsrichtung sich erstrecken-

22 als negativer Impuls oder als positiver Impuls an den Eingang 23 anzulegen ist, um die Glimmentladung von der Kathode 41 auf die Kathode 40 zu über-

den Teil aufweisen, so daß diese Teile näher an der
Drahtnetzanode 19 vorbeilaufen. Die Kathoden und 50 tragen, weitergeleitet werden. Man hat z. B. festdie Anode werden durch die oberen und unteren Ab- gestellt, daß bei einem gegebenen Betriebszustand standshalter 20 bzw. 21 voneinander getrennt ge- schon durch einen negativen Zackenimpuls eine Glimmhalten. Die mit den Kathoden 17 bzw. 18 verbundenen entladung weitergeleitet wird, wenn er an die Klemme Anschlußklemmen 22 und 23 und die mit der Anode 23 gelegt wird; im Vergleich dazu muß ein recht-19 verbundene Klemme 24 dienen als Eingänge bzw. 55 eckiger Impuls mit einer Dauer von etwa 100 Mikroals Ausgang. Sekunden dem Eingang 22 zugeführt werden, um eine

Wenn eine Glimmentladung zunächst zwischen der zuverlässige Weiterleitung der Glimmentladung sicher-Anode 19 und der Kathode 17 besteht und ein posi- zustellen. Bei gleichen Zündcharakteristiken oder tiver Impuls an die Klemme 22 oder ein negativer gleichen Abständen der Kathoden von der Anode kann Impuls an die Klemme 23 oder 24 gelegt wird, wan- 60 die Glimmentladung zu einer gewünschten Kathode dert die Glimmentladung und besteht dann als stabile dadurch hergestellt werden, daß die Anfangszünd-Entladung zwischen der Anode 19 und der Kathode
18. Daher nimmt die Spannung an der Kathode 17 ab,
und die Spannung an der Kathode 18 steigt. Wenn
jetzt ein positiver Impuls dem Eingang 23 oder ein
negativer Impuls dem Eingang 22 oder dem Ausgang
24 zugeführt wird, dann wird die Glimmentladung
wieder weitergeleitet und hält sich als stabile Entladung zwischen der Anode 19 und der Kathode 17.

spannung an die Kathode gelegt wird, zu der eine Glimmentladung übergehen soll. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß diese Kathode an eine negativere Spannung gelegt wird als die andere Kathode, bis die Ionisierung einsetzt.

Wirksame Änderungen der Amplitude der den Eingängen 22 und 23 zugeführten Impulse können durch Verändern des Abstandes der Kathoden 40 und 41

Weil die U-förmig abgebogenen Teile der Kathoden 70 von der Anode 33 erzielt werden. Wenn z.B. der Ab-

stand der Kathode 40 von der Anode 33 entsprechend größer als der der Kathode 41 von dieser Anode ist, muß der an die Klemme 22 gelegte Impuls eine größere Amplitude als der an die Klemme 23 angelegte aufweisen. In diesem Falle setzt die Entladung zwischen der Kathode 41 und der Anode 33 ein, vorausgesetzt, daß die Zündspannung geringer als die ist, die zum Herbeiführen einer Glimmentladung zwischen 40 und 33 erforderlich ist. Die Größe des Loches in der Anode 33 und somit die Größe der zugelassenen Ionenkopplung hängt von dem Abstand der Kathoden von der Anode, den Oberflächen der Anode und der Kathoden und von der Mischung und dem Druck der verwendeten Gase ab. Bei den beschriebenen Ausführungen soll eine ausreichende Ionenwanderung in dem Bereich der nichtgezündeten Entladungsstrecke möglich sein, um eine schnelle Weiterleitung der Glimmentladung zu erleichtern, jedoch soll die Ionenableitung nicht so groß sein, daß eine Instabilität hervorgerufen wird. Es werden somit die durch die Kurve c (Fig. 2) veranschaulichten Zustände angestrebt.

Eine Spannungsverstärkung läßt sich in vorteilhafter Weise durch die Verwendung von Widerständen 13 und 14 von verschiedenen Werten erreichen. Es weise z. B. der Widerstand 13 einen größeren Wert als der Widerstand 14 auf, und der Spannungsabfall zwischen der Anode 33 und der Kathode 41 sei geringer als der zwischen der Anode 33 und der Kathode 40. In diesem Falle steigt, wenn die Glimmentladung von der Kathode 40 zur Kathode 41 wandert, der Strom durch den Anodenwiderstand 15 nicht an, aber die Spannungsverstärkung wird erhöht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform als binärer Zähler ist in Fig. 5 a dargestellt. Die Eingangsimpulse werden den Klemmen 24 zugeführt und die Ausgangsspannung von einer der Klemmen 22 oder 23 abgenommen. Der Widerstand 15 ist so bemessen, daß er eine Glimmentladung nur zu einer der Kathoden 40 oder 41 gestattet; der Widerstand 13 ist größer als der Widerstand 14. Die Kondensatoren 43 und 44, die parallel zu den Kathodenwiderständen 13 bzw. 14 liegen, dienen zur Erhöhung der Stabilität der Glimmübertragung. Obwohl die Größe des Widerstandes 15 die Glimmentladung zu den beiden Kathoden 40 und 41 gleichzeitig nicht zuläßt, weist der Widerstand 13 einen größeren Wert als der Widerstand 14 auf; die Neigung, eine Glimmentladung zwischen der Anode 33 und der Kathode 40 zu verhindern, wird durch den obenerwähnten Nebenschluß verringert, da der Spannungsabfall über den Widerstand 15 durchweg konstant ist, gleich, ob die Glimmentladung zur Kathode 40 oder zur Kathode 41 übergeht. Die Kondensatoren 43 und 44 sorgen dafür, daß die

Spannung zwischen jeder Kathode und der Anode hoch genug ist, um eine falsche Glimmübertragung zu verhindern, während die Entionisierung in der Entladungsstrecke, von der aus die Glimmentladung gerade weitergeleitet worden ist, erfolgt. Wenn der Scheinwiderstand von 13 und 43 gleich dem Scheinwiderstand von 14 und 44 ist und die Kondensatorentladungszeit der Häufigkeit und der Breite der Impulse an der Klemme 24 angepaßt ist, wird dies sichergestellt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kippschaltröhre mit zwei ionisch miteinander koppelbaren Entladungskammern für zwei durch Impulseinwirkung wechselweise zündbare Entladungsstrecken, in der bei der Entladung der einen Strecke die Zündspannung der anderen Entladungsstrecke erniedrigt wird und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Drahtnetzanode (19) oder mit einer Mittenbohrung versehene Anodenscheibe (33) vorgesehen und zwischen den beiden Kathoden (17, 18, 31, 32, 40, 41) liegend derart angeordnet ist, daß sie die Röhre in die beiden Entladungskammern aufteilt und dabei für jede der beiden Kathoden als Anode wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (17, 18) von ihrer gemeinsamen Anode (19) gleichweit entfernt im Röhrenkolben eingebaut sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (40,41) von unterschiedlichen Abmessungen sind und die benachbarten Entladungsstrecken verschiedene Entladungskennlinien aufweisen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (40,41) sich voneinander durch einen verschiedenartigen Überzug unterscheiden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (17,18, 31, 32, 40, 41) über verschieden bemessene Widerstände (13, 14) geerdet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (17,18) U-förmig nach der Anode (19) zu gebogen sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdeten Kathodenwiderstände (13, 14) durch Kondensatoren (43, 44) überbrückt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 577 809.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7flS 697/334 9.57