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Glimmentladungsröhre mit plattenförmiger Kathode zur Verwendung als
elektrisches Schaltungselement, insbesondere Spannnngsstabilisierungsröhre Die Erfindung
betrifft eine Glimmentladungsröhre zur Verwendung als elektrisches Schaltungselement,
insbesondere eine Spannungsstabilisierungsröhre, in der auf der die Entladungsstrecke
umgebenden Wandung eine sichtbare Schicht des Kathodenmaterials vorhanden ist.
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Glimmentladungsröhren der obenerwähnten Art sind wegen ihrer günstigen
Eigenschaften, nämlich hinsichtlich ihrer konstanten Brenn- und Durchschlagspannung,
bekanntgeworden, so daß die Anwendung von Glimmentladungsstabilisierungsröhren in
Schaltungen, an die hohe Anforderungen gestellt werden, und von sogenannten »Triggerröhren«,
bei denen für Abweichungen in den elektrischen Eigenschaften nur enge Toleranzen
zugelassen werden können, beträchtlich zugenommen hat. Eine dabei geltende Anforderung
ist, daß das Kathodenmaterial einen höheren Schmelzpunkt als 1400° C haben muß.
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Unter Kathodenmaterialien, deren Schmelzpunkt 1400° C übersteigt,
nimmt Molybdän eine besondere Stelle ein infolge der Bequemlichkeit, mit der durch
Zerstäubung der Kathodenfläche die Wandbedeckung der Röhre erzielt werden kann,
und wegen der konstanten elektrischen Eigenschaften der Röhre.
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Die fortschreitende Entwicklung der Technik stellt jedoch so hohe
Anforderungen hinsichtlich der Auswechselbarkeit von Röhren gleicher Art, daß die
bei Spannungsstabilisierungsröhren der obenerwähnten Art auftretenden Abweichungen
der Brenn- und Durchschlagsspannung von 2 bis 3 % untereinander und auch die entsprechenden
Abweichungen bei Triggerröhren manchmal als bedenklich empfunden werden. Obwohl
es grundsätzlich möglich ist, durch Auswahl aus dem vorhandenen Vorrat an Röhren
die Toleranzen enger zu wählen, stellt dies in der Praxis eine nicht befriedigende
Lösung dar.
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Die Erfindung bezweckt, den obenerwähnten Schwierigkeiten zu begegnen.
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Es ist bekannt, einen Wolframeinkristall als Antikathode für eine
Röntgenröhre sowie Wolframeinkristalle als Glühkathoden zu verwenden. Außerdem gehört
eine Elektronenröhre zur Verstärkung von hochfrequenten Signalen zum Stand der Technik,
bei welcher die Anode aus einem Kupfereinkristall oder aus einem in der (1,1,1)-Kristallfläche
geschnittenen Nickeleinkristall besteht. Ferner soll nach einem älteren Vorschlag,
bei einer Glimmentladungsröhre, insbesondere einer Spannungsstabilisierungsröhre,
derenWand mit einer sichtbarenSchicht des Kathodenmaterials überzogen ist, die Kathode
aus einer Einkristallplatte des Halbleiters Germanium bestehen, deren Oberfläche
parallel zu den (1,1,1)-Ebenen verläuft.
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Eine Glimmentladungsröhre mit plattenförnniger Kathode zur Verwendung
als elektrisches Schaltungselement, insbesondere eine Spannungsstabilisierungsröhre,
in der auf der die Entladungsstrecke umgebenden Wandung eine sichtbare Schicht des
Kathodenmaterials vorhanden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß
die Kathodenplatte aus einem Einkristall eines Metalls mit kubischer Struktur besteht
und die Kathodenoberfläche parallel zu den (l,1,1)-, (1,1,0)- oder den (1,0,0)-Kristallflächen
ist. Die Abweichungen der elektrischen Eigenschaften der einzelnen Röhren voneinander
sind bei der erfindungsgemäßen Ausbildung
,eringer als bei mehrkristallinischen
Kathoden, und die Konstantheit der Brenn- und Durchschlagspannung ist merklich besser.
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In Röhren nach der Erfindung können im Gegensatz zu den bekannten
Röhren mit zerstäubter Wandschicht auch Kathodenmaterialien mit einem niedrigeren
Schmelzpunkt als 1400° C verwendet werden.
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Metalle mit kubischer Struktur, die sehr konstante elektrische Eigenschaften
haben, sind z. B. Kupfer und Nickel, welche eine kubische flächenzentrierte Struktur
besitzen, und Wolfram, welches eine kubische, räumliche zentrierte Struktur aufweist.
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Im vorhergehenden wurde bereits angegeben, daß Kupfer im Sinne der
Erfindung verwendbar ist, welches, wie aus der Literatur bekannt ist, in mehrkristallinischer
Form nicht in der Weise behandelt werden kann, daß konstante Röhreneigenschaften
erzielt werden.
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Da Kupfer als Metall schlechte Gettereigenschaften besitzt, ist es
vorteilhaft, außer der zerstäubten Wandschicht aus Kupfer auch noch eine zerstäubte
Wandschicht aus einem besseren Gettermetall, wie Molybdän oder Zirkon, anzubringen,
was z. B. durch Zerstäubung der aus einem solchen Metall bestehenden Anode oder
einer anderen Elektrode der Glimmentladungsröhre erfolgen kann.
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Die Erfindung wird an Hand der eine Glimmentladungsröhre nach der
Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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In der Figur bezeichnet 1 den Röhrenkolben, 2 die aus einer Einkristallplatte
bestehende Kathode, 3 die aus einem Molybd'ännstab bestehende Anode, und 4 die aus
einem Molydändraht bestehende Hilfsanode. Die Röhre ist mit Neon unter einem Druck
von 40 mm Quecksilbersäule gefüllt. Die zerstäubte Wandschicht ist mit 5 bezeichnet.
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Für die verschiedenen Kathodenmaterialien wurden mit dieser Röhre
die in nachstehender Tabelle verzeichneten Ergebnisse bei normalem Kathodenfall
in Volt erreicht. Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode in Volt
| Kathode Kristallrichtungen Mehr- |
| 1,0,0 f 1,1,0 j 1,1,1 kristallinisch |
| Kupfer 143,6 143,7 150,0 148±5 |
| Nickel - 136,1 - 136 |
Bei Verwendung von Nickel oder Wolfram als Kathode ist eine Zerstäubung der Anode
zur Erzielung einer Getterwandschicht nicht erforderlich, aber im Falle von Kupfer
als Kathode ist dies sehr erwünscht, um einen Rückgang der konstanten Eigenschaften
zu verhüten.