DE1180463B - Cold cathode gas discharge tubes - Google Patents
Cold cathode gas discharge tubesInfo
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Deutsche Kl.: 21g-12/01 German class: 21g-12/01
H 44339 VIII c / 21 g
7. Dezember 1961
29. Oktober 1964H 44339 VIII c / 21 g
7th December 1961
October 29, 1964
Es sind Gasentladungsröhren mit heißer Kathode bekannt, bei denen die Kathode koaxial zur Anode angeordnet ist und konzentrisch von der Anode umschlossen wird und bei denen zwischen Anode und Kathode ein oder mehrere Steuergitter vorgesehen sind. Soweit über den Abstand Steuergitter—Anode Aussagen gemacht sind, soll er 10- bis 15mal kleiner sein als der Abstand Steuergitter—Kathode. Bei den bekannten Röhren ist entweder die Anode etwa gleich lang wie die Kathode und besteht aus einem an den Stirnseiten offenen Zylinder, oder das Steuergitter hat eine größere axiale Länge als die Anode.Gas discharge tubes with a hot cathode are known in which the cathode is coaxial with the anode is arranged and is surrounded concentrically by the anode and where between the anode and Cathode one or more control grids are provided. So much for the distance between the control grid and the anode Statements have been made, it should be 10 to 15 times smaller than the distance between the control grid and the cathode. Both known tubes either the anode is about the same length as the cathode and consists of one the cylinder open at the end, or the control grid has a greater axial length than the anode.
Es sind weiterhin Kaltkathodenröhren ohne Zündelektrode bekannt, bei denen die Kathode in der Achse, einer zylinderförmigen Anode angeordnet ist. Bei diesen Röhren ist entweder die Kathode aus der ein Gehäuse bildenden Anode herausgeführt, oder die Kathode besitzt etwa die zweifache Länge der Anode, oder die Kathoden sind in der Nähe der Stirnseiten eines offenen Zylinders, der die Anode bildet, angeordnet.There are also known cold cathode tubes without ignition electrode, in which the cathode in the axis, a cylindrical anode is arranged. With these tubes either the cathode is from the one Housing forming anode led out, or the cathode has about twice the length of the anode, or the cathodes are arranged near the end faces of an open cylinder which forms the anode.
Schließlich sind auch Kaltkathoden-Gasentladungsröhren mit Anode, Kathode und Zündelektrode bekanntgeworden, bei denen die Zündelektrode näher an der Kathode liegt als der Anode. Bei diesen Röhren besitzt jedoch die Anode eine erheblich kleinere Oberfläche als die Kathode.Finally, cold cathode gas discharge tubes with anode, cathode and ignition electrode have also become known, where the ignition electrode is closer to the cathode than the anode. With these tubes however, the anode has a considerably smaller surface area than the cathode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Röhren der zuletzt genannten Art zu verbessern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit einer koaxial zur Anode angeordneten Kathode und einer näher zur Kathode als zur Anode angeordneten Zündelektrode dadurch gelöst, daß die Zündelektrode und die gegenüber der Anode kleinflächig ausgebildete Kathode von der großflächigen Anode so umschlossen sind, daß sie vollständig von dem elektrostatischen Feld umgeben sind, welches bei Anlegen der Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode entsteht.The invention is based on the object of improving tubes of the last-mentioned type. According to the Invention, this object is in a cold cathode gas discharge tube with a coaxial to the anode arranged cathode and an ignition electrode arranged closer to the cathode than to the anode solved that the ignition electrode and the small area opposite the anode formed cathode of the large-area anode are enclosed so that they are completely surrounded by the electrostatic field are generated when the operating voltage is applied between the anode and cathode.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung von Kathode und Anode ist an der Kathode ein hohes Potentialgefälle vorhanden, welches die Elektronenentladung begünstigt. Es bedarf daher nur einer geringen Entladung zwischen Zündelektrode und Kathode, um die Röhre nach der Erfindung zu ionisieren. Außerdem besitzt sie den Vorteil, daß sowohl Kathode als auch Zündelektrode von der Anode eingeschlossen und wirksam abgeschirmt sind. Da die Anode diejenige Elektrode ist, die gegenüber äußeren Einflüssen am wenigsten empfindlich ist, stellt diese Anordnung die beste Lösung für eine aus Anode, Kathode und Zündelektrode bestehende Kaltkathodenröhre dar.In the design and arrangement of the cathode and anode according to the invention, it is on the cathode there is a high potential gradient, which causes the electron discharge favored. Only a small discharge is therefore required between the ignition electrode and the cathode in order to close the tube according to the invention ionize. It also has the advantage that both the cathode and the ignition electrode are from the anode are enclosed and effectively shielded. Since the anode is the electrode that is opposite to the outer Is least sensitive to influences, this arrangement is the best solution for an anode, Cathode and ignition electrode represent an existing cold cathode tube.
Kaltkathoden-GasentladungsröhreCold cathode gas discharge tube
Anmelder:Applicant:
Hivac Limited,Hivac Limited,
South Ruislip, Middlesex (Großbritannien)South Ruislip, Middlesex (Great Britain)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,
Hamburg 36, Neuer Wall 41Hamburg 36, Neuer Wall 41
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
George Peter Stenning,George Peter Stenning,
Stanmore, Middlesex (Großbritannien)Stanmore, Middlesex (Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 8. Dezember 1960 (42 304)Great Britain 8 December 1960 (42 304)
In einer bevorzugten Ausführungsform der Röhre nach der Erfindung hat die Anode die Form eines Zylinders, der an seinen beiden, weit über Kathode und Zündelektrode hervorragenden Enden geschlossen ist. Die Kathode hat in Weiterbildung der Erfindung dann entweder die Form einer kurzen Stange, die zentrisch in der Mitte des Anodeninnenraumes angeordnet ist, oder aber die' Form eines flachen, zentrisch im Anodeninnenraum angeordneten Streifens, dessen freies Ende eine Spitze aufweist.In a preferred embodiment of the tube according to the invention, the anode is in the form of a Cylinder closed at both ends protruding far beyond the cathode and ignition electrode is. In a further development of the invention, the cathode then has either the shape of a short rod, which is arranged centrally in the middle of the anode interior, or the 'shape of a flat, strips arranged centrally in the interior of the anode, the free end of which has a tip.
Es ist zweckmäßig, die Röhre so auszubilden, daß die Zündelektrode die Kathode zum größten Teil umgibt, vorzugsweise so* daß die Zündelektrode aus einem Metallzylinder besteht, der koaxial zur zentrischen Kathode und zur Anode angeordnet ist.It is advisable to design the tube in such a way that the ignition electrode largely surrounds the cathode, preferably so * that the ignition electrode is off consists of a metal cylinder which is arranged coaxially to the central cathode and to the anode.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Zündelektrode eine drahtartige Verlängerung auf, die vom Rand des Metallzylinders aus in Richtung auf die Kathode zu verläuft und mit geringem Abstand an ihr vorbeiführt.In a preferred embodiment of the invention, the ignition electrode has a wire-like extension on, which runs from the edge of the metal cylinder in the direction of the cathode and with a small distance past her.
In einer weiteren Ausführungsform der Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung kann die Anode die Form eines Halbzylinders haben, während die Kathode im wesentlichen im Schwerpunkt der Anodenoberfläche angeordnet ist.In a further embodiment of the cold cathode gas discharge tube According to the invention, the anode can have the shape of a half cylinder, while the cathode is essentially in the center of gravity the anode surface is arranged.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Röhre nach der Erfindung gehen aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind.Further properties and advantages of the tube according to the invention can be found in the description some exemplary embodiments shown in the drawings.
409 709/240409 709/240
F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung im Schnitt,F i g. 1 shows a schematic illustration of an embodiment of a cold cathode gas discharge tube according to the invention in section,
F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die in F i g. 1 gezeigte Röhre;F i g. FIG. 2 is an enlarged plan view of the FIG. 1 tube shown;
F i g. 3 und 4 sind Darstellungen anderer Ausführungsformen der Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung im Schnitt.F i g. 3 and 4 are illustrations of other embodiments of the cold cathode gas discharge tube according to the invention in section.
Die Röhre nach den F i g. 1 und 2 besitzt eine Kathode 10 in der Form eines Metallstreifens rechteckigen Querschnittes mit einem etwas zugespitzten oberen Ende 11. Dieser Kathodenstreifen 10 ist an einem Elektrodenhaltedraht 12 befestigt, der in einem Röhrenfuß 13 eingebettet ist. Dieser Röhrenfuß 13 läuft in einen knopfartigen Bodenteil 14 aus, der zur Aufnahme aller Elektroden dient. Der Draht 12 führt in der üblichen Weise zu einem äußeren Stift 25, der sich von dem Röhrengefäß 26 nach außen erstreckt.The tube according to FIGS. 1 and 2 has a cathode 10 in the form of a metal strip rectangular Cross-section with a slightly pointed upper end 11. This cathode strip 10 is on an electrode holding wire 12, which is embedded in a tubular foot 13. This tubular foot 13 runs out into a button-like bottom part 14, which is used to accommodate all electrodes. The wire 12 leads to an outer pin 25 extending outwardly from the tubular vessel 26 in the usual manner.
Die Anode 15 hat angenähert, jedoch vorzugsweise nicht ganz, die Form eines Zylinders 16 aus Metall, welcher mit seinem unteren Ende auf der Oberseite des Bodenteiles 14 aufsitzt oder in seiner Nähe angeordnet ist und der an seinem gegenüberliegenden oberen Ende durch eine Metallwand 17, die vorzugsweise die dargestellte gewölbte Form hat, verschlossen ist. Die Anode wird durch Verbindung mit den stützenden und verbindenden Drähten 18, weiche in den Bodenteil 14 eingegossen sind und von denen wenigstens einer zu dem äußeren Stift 25 hinführt, in ihrer Lage gehalten.The anode 15 has approximately, but preferably not entirely, the shape of a cylinder 16 made of metal, which sits with its lower end on the top of the bottom part 14 or is arranged in its vicinity is and that at its opposite upper end by a metal wall 17, which is preferably has the curved shape shown, is closed. The anode is connected to the supporting and connecting wires 18 which are molded into the bottom part 14 and of which at least one leading to the outer pin 25, held in place.
Die Zündelektrode 19 hat die Form eines undurchlässigen Metallzylinders, der koaxial mit der Anode 15 und der Kathode 10 angeordnet ist. Dieser Zündelektrodenzylinder umgibt die Kathode und erstreckt sich von der Oberseite des Bodenteiles 14 in einen Bereich hinein, welcher annähernd in einer Ebene mit dem oberen Ende 11 der Kathode 10 liegt. An diesem Zylinder 19 ist eine nach innen gerichtete drahtartige Verlängerung 20 befestigt, welche beispielsweise durch Biegen derart angeordnet ist, daß sie eng an dem zugespitzten Ende 11 der Kathode vorbeiführt, wodurch eine kleine Auslösestrecke zwischen der Zündelektrode und der Kathode gebildet wird. Die Auslösestrecke ist somit von dem überwiegenden Bereich der Anode aus sichtbar, was für eine zuverlässige und folgenrichtige Zündung der Hauptentladung innerhalb der Röhre eine bekannte Voraussetzung ist. Die Zündelektrode ist an einem stützenden Verbindungsdraht 21 befestigt, welcher ebenfalls in den Bodenteil 14 eingegossen ist und sich zu einem weiteren Stift 25 erstreckt.The ignition electrode 19 is in the form of an impermeable metal cylinder which is coaxial with the anode 15 and the cathode 10 is arranged. This ignition electrode cylinder surrounds the cathode and extends extends from the top of the bottom part 14 into an area which is approximately in one plane with the upper end 11 of the cathode 10 is located. On this cylinder 19 is an inwardly directed wire-like Extension 20 attached, which is arranged, for example, by bending so that they are tight at the pointed end 11 of the cathode passes, creating a small trigger path between the ignition electrode and the cathode is formed. The trigger path is thus of the predominant Area of the anode visible from what a reliable and correct ignition of the main discharge inside the tube is a known requirement. The ignition electrode is on a supportive Connecting wire 21 attached, which is also cast in the bottom part 14 and to another pin 25 extends.
Die Röhre ist mit einer weiteren Elektrode in Form einer Hilfskathode 22 versehen, die in engem Abstand von der Innenseite des Anodenzylinders 16 angeordnet ist und dazu dient, die Röhre nach dem Zünden im Betriebszustand zu halten. Diese Hilfskathode 22 ist an einem stützenden Verbindungsdraht 23 befestigt, welcher ebenfalls in den Bodenteil 14 eingegossen und danach an einem weiteren äußeren Stift 25 angeschlossen wird.The tube is provided with a further electrode in the form of an auxiliary cathode 22, which is closely spaced is arranged from the inside of the anode cylinder 16 and serves to the tube after To keep ignition in the operating state. This auxiliary cathode 22 is on a supporting connecting wire 23 attached, which is also poured into the bottom part 14 and then on a further outer Pin 25 is connected.
Die Kathode 10 kann aus reinem Metall, wie z. B. Molybdän, bestehen, jedoch können auch andere Metalle wie Nickel oder Tantal, die normalerweise bei der Kathodenherstellung für Kaltkathoden-Gasentladungsröhren benutzt werden, zur Anwendung kommen. Wahlweise kann die Kathode auch mit einem emissionsfähigen Material überzogen werden. Die Kathode hat eine ausreichende Oberfläche, um den Strom führen zu können, der für den Betrieb der Röhre erforderlich ist. Um eine unzweckmäßig große Kathodenfläche in der Mitte der sie umgebenden Anode zu vermeiden, kann bei bestimmten Anwendungsgebieten, bei denen hohe Ströme erforderlich sind, ein verhältnismäßig hoher Gasdruck verwendet werden. Diese Gasfüllung kann beispielsweise aus Neon oder einer hauptsächlich aus Neon bestehenden Mischung mit etwa 1 % Argon, Krypton oder HeliumThe cathode 10 can be made of pure metal, such as. B. molybdenum exist, but others can Metals such as nickel or tantalum, which are normally used in the manufacture of cathodes for cold cathode gas discharge tubes are used. Optionally, the cathode can also be equipped with a emissive material are coated. The cathode has a sufficient surface area around the To be able to carry current, which is necessary for the operation of the tube. To an inappropriately large Avoiding the cathode surface in the middle of the surrounding anode can in certain areas of application, where high currents are required, a relatively high gas pressure is used will. This gas filling can for example consist of neon or one consisting mainly of neon Mixture with about 1% argon, krypton or helium
ίο gebildet sein. Wahlweise kann bei bestimmten Anwendungen eine Füllung zur Verwendung kommen, die ganz oder hauptsächlich aus einem inerten Gas oder sogar Wasserstoffgas besteht. Die Füllung kann bei vielen Anwendungen anstatt des häufigeren Drukkes von etwa 30 bis 50 mm Hg einen Druck von 200 bis 300 mm Hg aufweisen, obwohl bei einigen Anwendungen der zuerst erwähnte üblichere Druckbereich benutzt werden kann.ίο be educated. Optionally, for certain applications a filling can be used which consists entirely or mainly of an inert gas or even hydrogen gas. The filling can be used for many applications instead of the more frequent pressure of about 30 to 50 mm Hg will have a pressure of 200 to 300 mm Hg, although in some applications the first mentioned more common pressure range can be used.
Die Anordnung der Kathode 10 in der Mitte einer sie umgebenden und sie im wesentlichen einschließenden Anode 15 hat den Vorteil, daß an der Kathode ein hohes Potentialgefälle vorhanden ist, welches die Elektronenemission und die Zündempfindlichkeit bei einer kleinen Stromentladung zwischen der Züiidelektrode und der Kathode erhöht. Das entsprechend niedrige Potentialgefälle an der Anode hat zur Folge, daß die jeweilige Form der Anoden nicht entscheidend ist. Ferner sind sowohl die Kathode als auch die Zündelektroden von der Anode eingeschlossen und werden wirksam von ihr abgeschirmt, da die Anode diejenige Elektrode ist, die gegenüber äußeren Einflüssen am wenigsten empfindlich ist.The arrangement of the cathode 10 in the middle of a surrounding and essentially enclosing it Anode 15 has the advantage that there is a high potential gradient at the cathode, which the Electron emission and the sensitivity to ignition in the event of a small current discharge between the feed electrode and the cathode increased. The correspondingly low potential gradient at the anode has the consequence that the particular shape of the anodes is not critical. Furthermore, both the cathode and the Ignition electrodes are enclosed by the anode and are effectively shielded by it as the anode is the electrode that is least sensitive to external influences.
Die Anbringung einer Hilfskathode mit geringem Potentialgefälle unmittelbar neben der Anode ermöglicht eine Ionisierung, ohne daß dabei die Gefahr eines unerwünschten Durchschlages zwischen der Kathode und der Anode besteht. Das Vorhandensein der Zündelektrode, welche mit einem Potential, das zwischen demjenigen der Anode und der Kathode liegt und die Kathode in großem Maße umgibt, verbunden ist, stellt ein Mittel zur Bildung eines gleichmäßigen Potentialgefälles zwischen der Kathode und der Anode dar, und es kann infolgedessen für einen gegebenen Abstand zwischen den Elektroden und einem gegebenen Gasdruck eine höhere Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode gelegt werden. Die Anwendung des höheren Gasdruckes hat außerdem den Vorteil, daß an dem Spalt eine höhere Zündspannung vorhanden und die Erhol- oder Entionisierungszeit kürzer ist.An auxiliary cathode with a small potential gradient can be attached directly next to the anode an ionization without the risk of an undesired breakdown between the Cathode and the anode consists. The presence of the ignition electrode, which has a potential that lies between that of the anode and the cathode and largely surrounds the cathode is, provides a means of creating a uniform potential gradient between the cathode and of the anode and it can consequently for a given distance between the electrodes and For a given gas pressure, a higher operating voltage can be applied between the anode and cathode. The use of the higher gas pressure also has the advantage that there is a higher pressure at the gap Ignition voltage is present and the recovery or deionization time is shorter.
Bei der Röhre nach der Erfindung braucht die Anode die Kathode und die Auslöseelektroden nicht körperlich einzuschließen, vorausgesetzt, daß sie so geformt ist, daß sie die letztgenannten Elektroden durch ihr elektrostatisches Feld umgibt. Dieses kann dadurch erreicht werden, daß die axiale Ausdehnung der Anode über entsprechenden Enden der Zünd- und Kathodenelektroden hinaus verlängert wird, wobei die letzteren, wie es in der F i g. 3 gezeigt ist, innerhalb der Anode liegen. Eine andere mögliche Anordnung ist in der F i g. 4 gezeigt, bei der die metallische obere Abschlußwand 17 der Anode 15 gemäß den Darstellungen in den F i g. 1 und 2 durch eine Isolierscheibe 27 z. B. aus Glimmer ersetzt ist.In the tube according to the invention, the anode does not need the cathode and the trigger electrodes physically, provided that it is shaped to include the latter electrodes by its electrostatic field. This can be achieved by the axial expansion of the anode is extended beyond corresponding ends of the ignition and cathode electrodes, wherein the latter, as shown in FIG. 3, lie within the anode. Another possible one The arrangement is shown in FIG. 4, in which the metallic upper end wall 17 of the anode 15 according to the representations in FIGS. 1 and 2 by an insulating washer 27 z. B. is replaced by mica.
Die Scheibe dient in bekannter Weise auch dazu, Elektroden innerhalb des Röhrengehäuses 26 zu stützen. Bei dieser Ausführungsform ist der Röhrenfuß 13,14 durch die bekanntere flache KlemmbauweiseThe disk also serves to support electrodes within the tubular housing 26 in a known manner. In this embodiment, the tubular foot 13, 14 is made of the more familiar flat clamp design
ersetzt worden, in welcher die verschiedenen Verbindungs- und Stützdrähte eingebettet sind. Infolgedessen ist das untere Ende des Anodenzylinders 16 nicht vollkommen geschlossen, aber er bleibt im wesentlichen geschlossen. Der Zündelektrodenzylinder 19 bleibt vorzugsweise geschlossen, indem er auf die Oberseite des Röhrenfußes 28 aufgesetzt ist.has been replaced, in which the various connecting and support wires are embedded. Consequently the lower end of the anode cylinder 16 is not completely closed, but it remains essentially closed. The ignition electrode cylinder 19 preferably remains closed by being on the Top of the tubular foot 28 is placed.
Claims (12)
Deutsche Patentschriften Nr. 914 658, 965 882;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 091 239;
französische Patentschrift Nr. 1153 054;
USA.-Patentschriften Nr. 2 802 130, 2 952 793,
108.Considered publications:
German Patent Nos. 914 658, 965 882;
German Auslegeschrift No. 1 091 239;
French Patent No. 1153 054;
U.S. Patents Nos. 2,802,130, 2,952,793,
108.
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