DE1024641B - Kaltkathodengasentladungsroehre mit aktivierter, ringfoermiger Kathode, stabfoermiger Anode und in der Kathoden-oeffnung angeordneter Ausloeseelektrode - Google Patents

Kaltkathodengasentladungsroehre mit aktivierter, ringfoermiger Kathode, stabfoermiger Anode und in der Kathoden-oeffnung angeordneter Ausloeseelektrode

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DE1024641B
DE1024641B DEI5991A DEI0005991A DE1024641B DE 1024641 B DE1024641 B DE 1024641B DE I5991 A DEI5991 A DE I5991A DE I0005991 A DEI0005991 A DE I0005991A DE 1024641 B DE1024641 B DE 1024641B
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DEI5991A
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Inventor
George Francis Klepp
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International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Description

  • Kaltkathodengasentladungsröhre mit aktivierter, ringförmiger Kathode, stabförmiger Anode und in der Kathodenöffnung angeordneter Auslöseelektrode Die Erfindung befaßt sich mit Kaltkathodengasentladungsröhren für elektrische Schalt- und Zählanlagen und insbesondere mit solchen Röhren, wie sie durch die USA-Patentschrift 2 331398 bekanntgeworden sind. Durch diese Patentschrift sind Röhren bekanntgeworden, bei denen die Kathode aus einer ringförmigen Scheibe, einer senkrecht zur Kathode angeordneten stabförmigen Anode und einer in der Kathodenöffnung angeordneten Auslöseelektrode besteht. Diese Art von Röhren mit zusätzlichen Abschirmelektroden - mit welchen sich die vorliegende Erfindung- nicht befaßt - ist auch durch die Fig. 3 der USA.-Patentschrift 2 295 569 bekannt.
  • Bei derartigen Röhren ist die Kathode mit einem Überzug aus emissionsfähigem Material versehen, damit kleinere Arbeitsspannungen als bei reinen Metallkathoden verwendet werden können. Diese Röhren mit aktivierten Kathoden, besonders solche für kleinere Entladungsströme, haben jedoch verschiedene Nachteile, beispielsweise Unstabilität der Eigenschaften während der Lebensdauer auf Grund der Empfindlichkeit gegen Belichtung und der Abweichungen bei Wechselstrom-Impulsbetrieb.
  • Es ist möglich, Kaltkathodenröhren, mit nicht aktivierten Kathoden herzustellen, die sehr stabil und zuverlässig im Betrieb sind und Eigenschaften aufweisen, die von Röhre zu Röhre reproduzierbar sind. Auf Grund der niederen Betriebsspannungen sind jedoch Röhren mit aktivierter Kathode immer noch gefragt.
  • Die Erfindung befaßt sich hauptsächlich mit der Herstellung einer kleinen Triode für eine Spannung von 200V und einem Entladungsstrom in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5 mA in der Hauptstrecke.
  • Um die obenerwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen, schlägt die Erfindung eine besondere Anordnung für die Haupt- und die Auslösestreeke vor. Erfindungsgemäß ist die Auslösestrecke an einem parallel zur Anode verlaufenden Stab befestigt. Die Anode ist unterhalb der Kathode angeordnet, die nur an ihrer Unterseite aktiviert ist. Die Kathodenöffnung ist exzentrisch in bezug auf den Außenumfang der Kathode, die Anode ist unterhalb des breiten Teiles der Kathode angeordnet. Die Oberfläche der Auslöseelektrode wird durch einen kurvenförmigen Metallstreifen gebildet, der an dem Stab so befestigt ist, daß seine breite Seite der Kathode gegenüberliegt.
  • Die Anordnung der Anode unterhalb der Kathode ist durch die USA.-Patentschriften 1897 471, 2 275 242 und 2 435 246 (Fig. 2) bekanntgeworden und wurde auch in anderen Röhrentypen verwendet, um die Wandaufladung und in gewissem Maße auch die Beeinflussungen durch Belichtung zu vermeiden bzw. zu reduzieren. An Hand der Zeichnung wird eine beispielhafte Ausführung der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist im einzelnen dargestellt. In Fig. 1 eine Seitenansicht einer der Erfindung entsprechenden Röhre, in Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Elektrodenanordnung der Röhre nach Fig. 1, in Fig. 3 eine ebene Ansicht der Elektrodenanordnung nach Fig. 2, in Fig. 4 eine ebene Ansicht einer Kathode vor dem Zusammenbau mit den anderen Elektroden entsprechend Fig. 2, in Fig.5 eine Querschnittansicht der Kathode entlang der Linie A-A in Fig. 4.
  • Die Röhre nach Fig. 1 besitzt eine Umhüllung 1, die an einem Ende von einem Glaspre@ßfuß 2 und an dem anderen Ende von einem Stutzen 3 abgeschlossen wird. Die drei dargestellten Leitungen 4, 5 und 6 sind im Preßfuß eingeschmolzen. Die Röhre ist sehr klein; ihre Länge beträgt etwa 3,8, ihr Durchmesser etwa 1,3 cm. Sie kann in ähnlicher Weise mit anderen Schaltteilen verbunden werden, wie Widerständen, und zwar schneller, als wenn sie mit Stiften ausgestattet wäre, die in einen normalen Röhrensockel eingreifen. Schaltverbindungen werden direkt an diesen. Leitungen vorgenommen, die durch unterschiedliche Längen identifiziert sind. Die Leitung 4 in Fig. 1 ist kürzer als die Leitungen 5 und 6. Die Leitungen 4, 5 und 6 sind hinreichend starr, um als Elektrodenhalterung zu dienen. Innerhalb der Umhüllung werden sie als Stäbe 7, 8 bzw. 9 weitergeführt. Der mittlere Stab 8 ist an dem unteren Teil seiner Länge mit einer Glashülle 10 umgeben. Die frei stehenden zylindrischen Teile der drei Stäbe sind oxydiert, um zu verhindern, daß sie durch Teilchen, die von der Kathode abgesprüht werden, aktiviert werden. Der äußere Stab 7 ist kürzer als die anderen beiden Stäbe. Sein oberes Ende 11, das einen rechtwinkligen Schnitt bildet, stellt die Anode der Hauptstrecke dar. Der andere äußere Stab 9 bildet eine leitende Halterung für eine ringförmige Kathode 12, durch welche der mittlere Stab 8 hindurchtritt, an welchem oberhalb der Kathode eine Gettereinrichtung 13 angeschweißt ist. Ein Metallstreifen, der eine Auslöseelektrode 14 bildet, ist in dem Stab 8 in einer solchen Lage angeschweißt, daß er an der Breitseite der inneren Kante der Kathode 12 oberhalb der Anode 11 liegt.
  • Die Elektrodenanordnung ist deutlicher aus Fig. 2 zu ersehen. Die untere Fläche der Kathode 12 ist mit einem elektronenemittierenden Material bedeckt. Der Abstand zwischen der Kathode 12 und der Auslöseelektrode 14 ist so bemessen, daß die Zündspannung gleich der minimalen Zündspannung des Gases ist, mit dem die Röhre gefüllt ist. Bei Verwendung einer nicht aktivierten Kathode sollte die Auslöseelektrode so angeordnet sein, daß die Hilfsentladung zwischen der Kathode und der Auslöseelektrode an einem wohldefinierten Punkt an der Kathode unmittelbar oberhalb der Hauptanode auftritt. Im Falle der Verwendung einer aktivierten Kathode darf man jedoch aus der Tatsache, daß geringe Unterschiede in der Austrittsarbeit der bedeckten Fläche bestehen, nicht folgern, daß der Weg der geringsten Zündspannung notwendigerweise der kürzere Abstand zwischen den Elektroden ist. Wenn weiterhin die Hauptentladungsstrecke für einige Zeit einen kleinen Strom fließen läßt, der die zulässige Kathodenfläche nicht ganz mit Kathodenglimmlicht bedeckt, neigen die nicht verwendeten Teile der Kathodenfläche dazu, eine größere Austrittsarbeit zu haben als jene Teile, die vorher Elektronen geliefert haben. Um deswegen eine Konstanz der Arbeitscharakteristiken während der Lebensdauer zu gewährleisten, wurde als notwendig befunden, eine Auslöseelektrode zu verwenden, deren Entladungsfläche entgegengesetzt der Kathode liegt. Der Metallstreifen, der die Auslöseelektrode 14 bildet, ist deswegen so geformt, daß er einen koaxialen Bogen mit und gegenüber der inneren Kante der Kathoden bildet. Auf Grund praktischer Versuche konnte festgestellt werden, daß die in den Zeichnungen dargestellte Auslöseelektroden-Kathoden Anordnung sehr gute Übertragungscharakteristiken liefert.
  • Wie aus der in Fig. 3 dargestellten ebenen Ansicht des Elektrodensystems zu ersehen ist, sind die innere und die äußere Kathodenkante exzentrisch zueinander angeordnet, so daß die Kathode bei 15 oberhalb der Anode 11 eine größere Breite hat als an den anderen Teilen. Durch diese größere Breite wird sichergestellt, daß bei geringen Entladungsströmen, die nur einen Teil der Kathodenfläche in Anspruch nehmen, eine Vorspannung auftritt, die dazu neigt, die Entladung in dem Teil der Kathode zu halten, der der Auslöseelektrode benachbart und der Anode am nächsten ist.
  • In der vorliegenden Anordnung wird die Kathode aus einer ringförmigen Scheibe gebildet, die aus einem Metallstreifen ausgestanzt ist unter Belassung eines Ansatzes 16 an der schmalsten Stelle der Scheibe. Dieser Ansatz ist umgebogen und an dem Stab 9 festgeschweißt. In Fig. 4 ist die Kathode gezeigt, bevor der Ansatz 16 umgebogen ist. Um sicherzustellen, daß die. Auslöseentladung schnell von der Kathodenkante zur Hauptkathoden-Anoden-Strecke gegenüber der Anode 11 wandern kann, ist die innere Fläche der Kathode von der Seite, die der Hauptstrecke gegenüberliegt, schräg ausgebildet, wie bei 17 in den Fig. 4 und 5 angedeutet. Während der Herstellung wird die Röhre nach Einbringung der Elektroden in die Umhüllung ausgepumpt, das Glas zum Zwecke der Beseitigung eingeschlossenen Gases erhitzt, die Kathode aktiviert und das Getter durch zusätzliche Stromheizung zur Wirkung gebracht. Danach wird die Röhre mit einer Mischung von 94% Ne, 611/o A bei 70 mm H, gefüllt. Hierzu ist zu bemerken, daß das Getter 13 innerhalb der Röhre so angeordnet ist, daß die Gefahr, daß das Gettermaterial auf irgendeine der Entladungsflächen gelangt, minimal ist. Nachdem sodann der Glaskolben zugeschmolzen ist,, wird die endgültige Aktivierung und Alterung vorgenommen.
  • Im folgenden sind einige typische Betriebsdaten für der Erfindung entsprechende Röhren angegeben: Zündspannung der Hauptstrecke . .. . . 240 V Brennspannung der Hauptstrecke ..... 73 V Zündspannung der Auslösestrecke . .. . 80V Brennspannung der Auslösestrecke .... 65 V Kathodenstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 mA Wenn die Anode an eine Spannungsquelle von 180 V über einen Reihenwiderstand von 100 kS2 gelegt wird, so bewirkt ein rechteckiger Auslöseimpuls mit einer Amplitude von 90 V und einer Länge von 45 100 [,s, der zwischen die Auslöseelektrode und die Kathode an einen Widerstand von 1 N152, der in Reihe mit der Auslöseelektrode liegt, angelegt wird, daß die Hauptstrecke beim oder vor dem Auftreten der hinteren Kante des Auslöseimpulses zündet. Ein ;o negativer Impuls rechteckiger Form, der die Anodenspannung für eine Zeit von 1 #Ls auf NTull reduziert, bewirkt ein Erlöschen der Entladung in der Hauptstrecke. Die Hauptstrecke kann dann in einem sich ,niederholenden Umlauf mit einer Wiederholungs-55 frequenz der Größenordnung von 900 Hz jeweils entsprechend den obigen Ausführungen gezündet und wieder gelöscht werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Kaltkathodengasentladungsröhre mit aktivierter ringförmiger Kathode, stabförtniger, senkrecht zur Kathode angeordneter Anode und in der Kathodenöffnung angeordneter Auslöseelektrode, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. Die Auslöseelektrode ist an einem parallel zur Anode verlaufenden Stab angeordnet; _ 2. die Anode liegt unterhalb der nur auf ihrer Unterseite aktivierten Kathode; 3. die Öffnung der Kathode ist exzentrisch in bezug auf deren äußeren Umfang; 4. die Anode ist unterhalb des breiten Teiles der Kathode angeordnet; 5. die Oberfläche der Auslöseelektrade ist durch einen kurvenförmigen Metallstreifen gebildet, der so, an dem Stab befestigt ist, daß seine breite Seite der inneren Wand des breiten Teiles der Kathode gegenüberliegt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 331398, 2 541335, 1840055.
DEI5991A 1951-06-15 1952-06-13 Kaltkathodengasentladungsroehre mit aktivierter, ringfoermiger Kathode, stabfoermiger Anode und in der Kathoden-oeffnung angeordneter Ausloeseelektrode Pending DE1024641B (de)

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GB1024641X 1951-06-15

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DEI5991A Pending DE1024641B (de) 1951-06-15 1952-06-13 Kaltkathodengasentladungsroehre mit aktivierter, ringfoermiger Kathode, stabfoermiger Anode und in der Kathoden-oeffnung angeordneter Ausloeseelektrode

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1840055A (en) * 1928-02-07 1932-01-05 Westinghouse Lamp Co Glow relay tube
US2331398A (en) * 1942-10-19 1943-10-12 Bell Telephone Labor Inc Electronic discharge device
US2541335A (en) * 1948-08-19 1951-02-13 Rca Corp Glow discharge device

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