DE1074720B

DE1074720B - Electrical resistance, in particular for use within the envelope of an electrical discharge tube

Info

Publication number: DE1074720B
Application number: DENDAT1074720D
Authority: DE
Inventors: London und Sydney Charles Dowden Felfham Middlesex James Dwyer McGee (Großbritannien)
Original assignee: Electric &. Musical Industries Limited, Hayes, Middlesex (Großbritannien)
Publication date: 1960-02-04

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstand. Für viele Zwecke werden Widerstände benötigt, die hohen Temperaturen widerstehen und die außerdem keine Gase eingeschlossen enthalten, beispielsweise in Elektronenvervielfachern. Die erforderlichen Potentiale können an die Vervielfacherelektroden dadurch angelegt werden, daß zwischen den einzelnen Vervielfacherelektroden Widerstände angeordnet werden, die untereinander verbunden sind und auf diese Weise einen Spannungsteiler darstellen. Die üblichen Widerstände sind jedoch nicht zum Einbau in einen Elektronenvervielfacher geeignet, da sie in der Regel den hohen Temperaturen, denen sie während des Betriebes eines solchen Vervielfachers ausgesetzt wären, nicht standhalten. Sie entwickeln darüber hinaus auch unerwünschte Gase, oder sie können durch Berührung mit Zäsium oder einem anderen Metall, das bei der Herstellung derartiger Röhren benutzt wird, nachteilig beeinflußt werden. Weiterhin wäre zu erwähnen, daß die üblichen Widerstände in der Regel viel zu groß sind, so daß sie auch schon aus diesem Grunde für den Einbau in den Kolben einer elektrischen Entladungsröhre nicht in Frage kommen.The invention relates to an electrical resistor. Resistors are needed for many purposes, which withstand high temperatures and which also contain no gases included, for example in electron multipliers. The required potentials can thereby be applied to the multiplier electrodes be applied that arranged between the individual multiplier electrodes resistors that are connected to each other and thus represent a voltage divider. The usual However, resistors are not suitable for installation in an electron multiplier because they are in the Usually the high temperatures to which they are exposed during the operation of such a multiplier would not withstand. They also develop unwanted gases, or they can get through Contact with cesium or any other metal used in the manufacture of such tubes, be adversely affected. It should also be mentioned that the usual resistances are usually are much too big, so that for this reason they are suitable for installation in the piston of an electrical Discharge tube out of the question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstand zu schaffen, der insbesondere für den Einbau in eine elektrische Entladungsröhre, z. B. in einen fotoelektrischen Vervielfacher, geeignet ist. Gemäß der Erfindung besteht ein solcher Widerstand aus einer dünnen Scheibe elektrisch schwach leitenden Glases und aus zu den beiden Hauptoberflächenseiten der Scheibe angeordneten Abnahmeelektroden. The invention is based on the object of creating an electrical resistor that in particular for installation in an electrical discharge tube, e.g. B. in a photoelectric multiplier, suitable is. According to the invention, such a resistor consists of a thin disc electrically weak conductive glass and pick-up electrodes arranged on the two main surface sides of the pane.

Elektrische Widerstände, welche Glas enthalten, sind zwar bereits bekannt. Bei diesen bekannten Ausführungen ist jedoch das in dem Widerstandsmaterial enthaltene Glas selbst nicht leitend. Die Widerstandsschicht wird erst durch die Hinzufügung eines Metalls leitend. Bei diesen bekannten Widerstandsmaterialien ergibt sich somit die elektrische Leitfähigkeit aus der Bewegung der Elektronen von einem metallischen Atom zu einem anderen. Das Glas selbst spielt bei der Leitfähigkeit keine Rolle, sondern hat vielmehr die Aufgabe, den Elektronenfluß zu behindern, so daß die Leitfähigkeit geringer ist, als wenn man das reine, in diesem Material verwendete Metall zur Verfügung hätte.Electrical resistors that contain glass are already known. In these known designs however, the glass contained in the resistor material is itself not conductive. The resistance layer only becomes conductive with the addition of a metal. With these known resistance materials The electrical conductivity thus results from the movement of electrons from a metallic atom to another. The glass itself does not play a role in the conductivity, but rather has the task of to hinder the flow of electrons, so that the conductivity is lower than when you use the pure, in metal used for this material.

Im Gegensatz hierzu besteht der elektrische Widerstand gemäß der Erfindung aus einem an sich schwach leitenden Glas, dessen elektrische Leitfähigkeit durch die Ionenbewegung gegeben ist. Nur Widerstände aus einem solchen Material lassen sich mit einem hinreichend hohen Widerstandswert bei geringen räumlichen Abmessungen herstellen. Da das verwendete Glas in sehr dünnen Schichten geblasen werden kann, Elektrischer Widerstand, insbesondereIn contrast, there is electrical resistance according to the invention from a weakly conductive glass, its electrical conductivity through the ion movement is given. Only resistors made from such a material can be adequately matched with a produce high resistance value with small spatial dimensions. As that used Glass can be blown in very thin layers, electrical resistance, in particular

zur Verwendung innerhalb des Kolbens einer elektrischen Entladungsröhrefor use within the envelope of an electric discharge tube

Anmelder:Applicant:

Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttmger Chaussee 76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney,
Hanover, Göttmger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3. September 1954 und 12. August 1955Claimed priority:
Great Britain September 3, 1954 and August 12, 1955

James Dwyer McGee, London,
und Sydney Charles Dowden, Feltham MiddlesexJames Dwyer McGee, London,
and Sydney Charles Dowden, Feltham Middlesex

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden(Great Britain),
have been named as inventors

hat man es in der Hand, auf sehr einfache Weise räumlich kleine Widerstände herzustellen, die sich insbesondere zum Einbau in elektrische Entladungsröhren eignen.you have it in hand to produce spatially small resistances in a very simple way, which in particular suitable for installation in electrical discharge tubes.

Zur Erläuterung der Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden. InTo explain the invention, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing will. In

Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht ein Widerstand gemäß der Erfindung dargestellt, während die Fig. 2 einen Schnitt durch einen Elektronenvervielfacher widergibt, in dem Widerstände gemäß der Erfindung verwendet sind.Fig. 1 is a perspective view of a resistor according to the invention, while FIG. 2 is a section through an electron multiplier reflects in which resistors according to the invention are used.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine dünne Schicht von schwach leitendem Glas, die zu beiden Seiten mit elektrisch leitenden Elektroden 2 und 3 ver-^ sehen ist. Die Schicht 1 kann entsprechend der Darstellung quadratisch ausgebildet sein, sie kann aber auch die Form einer Scheibe oder eine andere Form erhalten. Zuführungsleitungen 4 und 5 sind an die leitenden Elektroden 2 und 3 angesetzt, so daß die auf diese Weise erhaltenen Widerstände in den Stromkreis eingeschaltet werden können. Die leitende Glasschicht 1 kann beispielsweise einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10⁹Ohm-cm haben. WennIn FIG. 1, the reference number 1 designates a thin layer of weakly conductive glass, which is provided with electrically conductive electrodes 2 and 3 on both sides. The layer 1 can be designed to be square in accordance with the illustration, but it can also have the shape of a disk or some other shape. Feed lines 4 and 5 are attached to the conductive electrodes 2 and 3 so that the resistors obtained in this way can be switched into the circuit. The conductive glass layer 1 can, for example, have a specific resistance of the order of 10 ⁹ ohm-cm. if

909 728/413909 728/413

diese Schicht 1 dann eine Abmessung von 1 · 1 cm und eine Dicke von 0,001 cm besitzt, so wird der Widerstand zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden der Glasschicht etwa ΙΟ⁶ Ohm betragen. Der gewünschte Widerstandswert kann durch geeignete Wahl der Dicke der Glasschicht, ihrer Oberfläche, der Oberfläche der leitenden Elektroden 2 und 3 und auch der spezifischen Leitfähigkeit des Glases erhalten werden. Schwach leitende Gläser sind bekannt und besitzen spezifische Widerstandswerte in der Größenordnung von 10⁶Ohm-cm.If this layer 1 then has a dimension of 1 × 1 cm and a thickness of 0.001 cm, the resistance between the opposing electrodes of the glass layer will be about ΙΟ ⁶ ohms. The desired resistance value can be obtained by suitable selection of the thickness of the glass layer, its surface, the surface of the conductive electrodes 2 and 3 and also the specific conductivity of the glass. Poorly conductive glasses are known and have specific resistance values on the order of 10 ⁶ ohm-cm.

Widerstände gemäß der Erfindung können auf verschiedenen Wegen hergestellt werden. Beispielsweise kann eine dünne Schicht von schwach leitendem Glas durch Blasen oder Strecken 3es noch plastischen Glases erzeugt werden. Man kann aber auch eine dickere Glasschicht herstellen und die dem gewünschten Widerstandswert entsprechende Dicke durch Abschleifen der Glasplatte auf. eine geringere Dicke herstellen, wobei man dann zweckmäßig die Oberflächen noch poliert. Die dünne Schicht kann in die erforderlichen Größen geschnitten werden. Die elektrisch leitenden, die Elektroden 2 und 3 bildenden Schichten können dann durch Verdampfen eines Metalls oder durch Auf streichen einer elektrisch leitenden Schicht hergestellt werden. Beispielsweise kann man die Elektroden 2 und 3 durch Verdampfen eines geeigneten Metalls, z. B. Aluminium, Kupfer oder Chrom, auf den Oberflächen der Glasschicht 1 herstellen. Die leitenden Überzüge können aber auch Zinnoxyde enthalten, die auf die Oberflächen der erhitzten Schicht 1 durch Besprühen mit einer Lösung, die Zinnchlorür oder Zinnchlorid enthält, aufgebracht sind.Resistors according to the invention can be made in various ways. For example can create a thin layer of weakly conductive glass by blowing or stretching the glass which is still plastic be generated. But you can also make a thicker layer of glass and the one you want Resistance value corresponding thickness by grinding the glass plate. make a smaller thickness, in which case the surfaces are then expediently polished. The thin layer can be used in the required Sizes to be cut. The electrically conductive layers forming the electrodes 2 and 3 can then by vaporizing a metal or by painting an electrically conductive layer getting produced. For example, you can the electrodes 2 and 3 by evaporating a suitable Metal, e.g. B. aluminum, copper or chrome, on the surfaces of the glass layer 1 produce. the However, conductive coatings can also contain tin oxides, which are deposited on the surfaces of the heated layer 1 by spraying with a solution containing tin chloride or tin chloride.

Man kann schließlich auch schwach leitendes Glas in fein gepulverter Form auf eine Platte eines geeigneten Metalls aufbringen, und zwar derart, daß es bei Erhitzung einen kohärenten Überzug auf dieser Metallplatte bildet. Diese Platte stellt dann eine Elektrode des Widerstandes dar. Auf der entgegengesetzten Seite kann dann eine zweite metallische Schicht, beispielsweise eine zweite Metallplatte aus dem gleichen Material, unter Hitzeeinwirkung derart aufgebracht werden, daß diese Platte an dem Glas ebenfalls fest anhaftet. Man erhält dann "eine Glasschicht zwischen zwei elektrisch leitenden Platten.Finally, you can also put weakly conductive glass in finely powdered form on a plate of a suitable one Apply metal in such a way that there is a coherent coating on this metal plate when heated forms. This plate then represents an electrode of the resistor. On the opposite one Side can then have a second metallic layer, for example a second metal plate made of the same Material are applied under the action of heat in such a way that this plate is also firmly attached to the glass adheres. What is then obtained is "a layer of glass between two electrically conductive plates.

Schließlich kann man das elektrisch leitende Glas in eine dünne Schicht der gewünschten Stärke blasen, die dann auf eine Metallplatte unter Wärmeeinwirkung aufgebracht wird. Anschließend wird eine zweite Elektrode auf die entgegengesetzte Seite der Glasoberfläche in geeigneter Weise aufgebracht. __Finally, you can blow the electrically conductive glass into a thin layer of the desired thickness, which is then applied to a metal plate under the action of heat. Then a second electrode applied to the opposite side of the glass surface in a suitable manner. __

Wenn man ein Glas benutzt, das einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 10⁹ Ohm · cm besitzt, so kann man einen Widerstand von 1 · 1 cm bei einer Dicke von 0,001 cm herstellen, der einen Widerstandswert von 10⁶ Ohm besitzt. Ein solcher Widerstand ist klein genug, um in einer für ein Potentiometer ausreichenden Anzahl in den Kolben einer elektrischen Entladungsröhre eingesetzt werden zu können. Diese Widerstände können, dann beispielsweise mit den Elektroden eines Elektronenvervielfachers verbunden werden, wobei zwischen jedem Widerstand ein Spannungsabfall von 100 bis etwa 200 Volt erzielt wird. Eine solche Anordnung würde die erforderlichen Potentiale für die aufeinanderfolgenden Vervielfacherstufen eines Elektronenvervielfachers liefern. Widerstände gemäß der Erfindung hätten den Vorteil, daß sie weder durch den Vakuumprozeß noch durch Zäsiumdampf, der mitunter in fotoelektrischen Vervielfachern auftritt, verändert werden.If one uses a glass which has a resistivity of the order of 10 ⁹ ohm · cm, one can produce a resistance of 1 · 1 cm with a thickness of 0.001 cm, which has a resistance of 10 ⁶ ohms. Such a resistor is small enough that a sufficient number for a potentiometer can be inserted into the bulb of an electric discharge tube. These resistors can then, for example, be connected to the electrodes of an electron multiplier, a voltage drop of 100 to approximately 200 volts being achieved between each resistor. Such an arrangement would provide the necessary potentials for the successive multiplier stages of an electron multiplier. Resistors according to the invention would have the advantage that they are not changed either by the vacuum process or by cesium vapor, which sometimes occurs in photoelectric multipliers.

Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Widerstände innerhalb eines Elektronenvervielfachers. Der dargestellte Vervielfacher besitzt einen Kolben 6, der auf einer Seite mit einer fotoelek-S irischen Kathode 7 versehen ist. Er besitzt weiterhin eine Mehrzahl von Vervielfacherelektroden 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 und schließlich eine Sammelelektrode bzw. Anode 16. Eine Mehrzahl von Widerständen 17, 18, 19, 20, 21 und 22, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, sind nebeneinandergesetzt und aneinander befestigt. Die Elektrodenzuführungen dieser Widerstände sind mit Hilfe der Leiter 23, 24, 25, 26, 27, 28 und 29 mit der Kathode 7 und den Vervielfacherelektroden 8, 9, 10, 11, 12 und 13 verbunden.Fig. 2 shows an application example of the resistors according to the invention within an electron multiplier. The multiplier shown has a piston 6 which is provided with a photoelectrical cathode 7 on one side. It also has a plurality of multiplier electrodes 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 and 15 and finally a collecting electrode or anode 16. A plurality of resistors 17, 18, 19, 20, 21 and 22, which according to FIG Invention are formed, are juxtaposed and attached to one another. The electrode leads of these resistors are connected to the cathode 7 and the multiplier electrodes 8, 9, 10, 11, 12 and 13 by means of the conductors 23, 24, 25, 26, 27, 28 and 29.

Der Leiter 23 ist mit einem Kontaktstift 30 und die Kontaktelektrode 31 mit einem weiteren Stift 32 verbunden. Wenn nun zwischen die Kontaktstifte 30 undThe conductor 23 is connected to a contact pin 30 and the contact electrode 31 is connected to a further pin 32. If now between the contact pins 30 and

32 eine Spannung angelegt wird, so tritt an den verschiedenen Widerständen 17 bis 21 ein Potentialabfall auf, der dann auch an den einzelnen Vervielfacherelektroden 8 bis 13 erscheint. Die Vervielfacherelektroden 14 und 15 sind mit getrennten Kontaktstiften32 a voltage is applied, a potential drop occurs across the various resistors 17 to 21 which then also appears on the individual multiplier electrodes 8 to 13. The multiplier electrodes 14 and 15 are with separate contact pins

33 und 34 und die Sammelelektrode 16 ist mit einem weiteren Kontaktstift 35 verbunden. Aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß durch Anwendung der erfindungsgemäßen Widerstände die Anzahl der Kontaktstifte in einem solchen Vervielfacher wesentlich reduziert wird, wodurch es ermöglicht wird, den Durchmesser des Röhrenfußes und damit auch den des Röhrenkolbens zu verkleinern.33 and 34 and the collecting electrode 16 is connected to a further contact pin 35. From the in the The embodiment shown in the drawing shows that by using the inventive Resistors the number of contact pins in such a multiplier is significantly reduced, whereby it is made possible to increase the diameter of the tube foot and thus also that of the tube piston zoom out.

Wenn solche Widerstände gemäß der Erfindung in Form eines Potentiometers Verwendung finden sollen, so können die einzelnen Widerstände in Form eines Blockes derart zusammengesetzt werden, daß benachbarte Glasschichten eine gemeinsame Elektrode haben. Man kann beispielsweise die verschiedenen Glasschichten unter Zwischenschaltung einer elektrisch leitenden Elektrode direkt aufeinandersetzen. Durch Erhitzen einer solchen Anordnung kann man erreichen, daß die Glasschichten und die elektrisch leitenden Elektroden fest aneinander haften.If such resistors are to be used according to the invention in the form of a potentiometer, so the individual resistors can be put together in the form of a block in such a way that adjacent Glass layers have a common electrode. For example, you can use the different layers of glass Put them directly on top of one another with the interposition of an electrically conductive electrode. By Heating such an arrangement can achieve that the glass layers and the electrically conductive electrodes firmly adhere to each other.

Die erfindungsgemäßen Widerstände bilden gleichzeitig kleine Kondensatoren von einigen 100 cm Kapazität. Bei der Anwendung dieser Widerstände als Spannungsteiler in einem Fotovervielfacher ist dies ein Vorteil, der dazu beiträgt, die Potentiale an den Vervielfacherelektroden konstant zu halten, wenn Ströme entnommen werden, die größer sind als die durchschnittlichen Ströme; dies kann beispielsweise in Strahlungsmeßgeräten der Fall sein.The resistors according to the invention simultaneously form small capacitors with a capacity of a few 100 cm. When using these resistors as a voltage divider in a photomultiplier, this is it an advantage that helps to keep the potentials at the multiplier electrodes constant when Currents are withdrawn which are greater than the average currents; this can be done, for example, in Radiation meters be the case.

Claims

Patent claims:

1. Electrical resistor, characterized in that it consists of a thin disk electrically weakly conductive glass and arranged on the two main surface sides of the pane There are pick-up electrodes.

2. Electrical resistor according to claim 1, characterized in that the pick-up electrodes adhere firmly to the surfaces and largely coincide with their boundaries.

3. Electrical resistor according to claim 1 or 2, characterized in that the glass used has a specific resistance of at least 10 ⁶ ohm-cm.

4. Electrical resistor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the glass used has a specific resistance of the order of 10 ⁹ ohm · cm.

5. Potentiometer using electrical resistors according to one of the preceding Claims, characterized in that several panes of electrically weakly conductive Glass are placed on top of each other and that a common one for immediately adjacent panes Pick-up electrode is provided.

6. Electrical resistor according to claim 1 to 5, characterized by its arrangement inside the vessel of an electrical discharge

charge tube, preferably an electron multiplier.

Documents considered: German Patent No. 314173; U.S. Patent No. 2,679,568; French Patent No. 940,438; Römpp, "Chemie-Lexikon", 3rd edition, Stuttgart, 1952, vol. 1, p. 690.

1 sheet of drawings