DE1238540B

DE1238540B - Electric switch

Info

Publication number: DE1238540B
Application number: DEG34933A
Authority: DE
Inventors: John Foss Howell; Ralph Herbert Kalb
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-05-10
Filing date: 1962-05-09
Publication date: 1967-04-13
Also published as: US3248603A; GB1012728A

Description

DEUTSCHES mi9W> PATENTAMT DeutscheKl.: 21c-35/07 GERMAN mi9W> PATENT OFFICE DeutscheKl .: 21c-35/07

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: 1238 540Number: 1238 540

Aktenzeichen: G 34933 VIII d/21 cFile number: G 34933 VIII d / 21 c

1 238 540 Anmeldetag: 9.Mai 19621 238 540 filing date: May 9, 1962

Auslegetag: 13. April 1967Opened on: April 13, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit zwei Hauptelektroden in einem vorgesehenen Abstand voneinander und zwei Zündelektroden in einem geringeren Abstand voneinander, die alle in einem vakuumdicht abgeschlossenen Behälter angeordnet sind.The invention relates to a switch with two main electrodes at a predetermined distance from each other and two ignition electrodes closer to each other, all in a vacuum-tight container are arranged.

Solche Schalter sind an sich bekannt. Die beiden Hauptelektroden solcher Schalter wirken als Hauptstromträger ähnlich Kontakten in elektrischen Schaltern, während es die Aufgabe der beiden Zündelektroden ist, den Schalter zu schließen, und zwar dadurch, daß sie mit Hilfe eines vorbereitenden elektrischen Impulses ein Gas, das sich zwischen den Zündelektroden und den Hauptelektroden befindet, ionisieren, so daß ein Durchschlag zwischen den Hauptelektroden zustande kommt. Der Abstand zwischen den Zündelektroden und zumindest einer der Hauptelektroden ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen den beiden Hauptelektroden selber, der entsprechend der zu schaltenden Spannung gewählt wird.Such switches are known per se. The two main electrodes of such switches act as the main current carriers similar contacts in electrical switches, while it does the job of the two ignition electrodes is to close the switch by using a preparatory electrical Impulse a gas that is located between the ignition electrodes and the main electrodes, ionize so that a breakdown occurs between the main electrodes. The distance between the ignition electrodes and at least one of the main electrodes is significantly less than that Distance between the two main electrodes themselves, chosen according to the voltage to be switched will.

Eine Theorie, die sich mit dem Zünden solcher Schalter befaßt, ist, daß die ultraviolette Strahlung, die beim Durchschlag zwischen den Zündelektroden entsteht, das Gas zwischen den beiden Hauptelektroden derart ionisiert, daß eine lawinenartige Ionisierung des Gases zwischen den Hauptelektroden und damit ein Durchschlag zwischen den Hauptelektroden zustande kommt. Die dabei entstehenden positiven Teilchen bewegen sich auf die negative Hauptelektrode zu, während die bei der Ionisierung freigesetzten Elektronen auf die positive Hauptelektrode zuwandern. Durch diese Vorgänge wird ein stromleitender Pfad zwischen den beiden Hauptelektroden geschaffen, wodurch der Schalter geschlossen wird.One theory dealing with the ignition of such switches is that the ultraviolet radiation, which occurs when the breakdown occurs between the ignition electrodes, the gas between the two main electrodes ionized in such a way that an avalanche-like ionization of the gas between the main electrodes and so that a breakdown occurs between the main electrodes. The resulting positive Particles move towards the main negative electrode, while those released during ionization Electrons migrate to the main positive electrode. Through these processes it becomes conductive Path created between the two main electrodes, whereby the switch is closed.

Das Schließen des stromleitenden Pfades zwischen den beiden Hauptelektroden erfolgt nun nicht sofort, jedoch verhältnismäßig rasch. Die naiurgesetzlichen Erscheinungen, die für die Verzögerung beim Schließen solcher Schalter verantwortlich sind, sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Wirkungsweise eines Schalters nach der Erfindung. Bisher war es üblich, das Gas, das ionisiert wird und somit den stromleitenden Pfad zwischen den Hauptelektroden bildet, unter einem Druck zwischen 0,5 und 1 Atmosphäre in den Schalter einzufüllen. Unter diesen Verhältnissen bewegt sich eine große Anzahl von ionisierten und nicht ionisierten Partikelchen zwischen den Hauptelektroden hin und her. Nach der einleitenden Ionisierung, die durch einen Überschlag zwischen den beiden Zündelektroden bzw.. zwischen einer Zünd- und einer Hauptelektrode Elektrischer SchalterThe current-conducting path between the two main electrodes is not closed immediately, but relatively quickly. The natural legal phenomena responsible for the delay in Closing such switches are of great importance in understanding how they work a switch according to the invention. Previously it was common for the gas to be ionized and thus forms the conductive path between the main electrodes, under a pressure between 0.5 and fill 1 atmosphere in the switch. A great number of them move under these conditions of ionized and non-ionized particles back and forth between the main electrodes. To the initial ionization, which is caused by a flashover between the two ignition electrodes or .. between an ignition and a main electrode electrical switch

Anmelder:Applicant:

General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

ίο Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13 ίο Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Als Erfinder benannt:
¹S John Foss Howell, Hales Corners, Wis.;Named as inventor:
¹ S John Foss Howell, Hales Corners, Wis .;

Ralph Herbert Kalb, Clearwater, Fla. (V. St. A.)Ralph Herbert Kalb, Clearwater, Fla. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1961 (126 364)V. St. v. America May 10, 1961 (126 364)

zustande kommt, driften die Ionen auf die Elektrode entgegengesetzter Polarität hin. Hierbei kommt es zu Stößen zwischen den Ionen und anderen Ionen oder auch neutralen Teilchen, so daß die Ionen auf ihrem Weg zur Elektrode entgegengesetzter Polarität abgelenkt werden. Die vollständige Ionisierung des Weges zwischen den Elektroden wird dadurch beeinträchtigt, d.h., das Schließen des Schalters wird erschwert, und dies offensichtlich um so mehr, je höher der Gasdruck innerhalb des Schalters ist. Aus den eben geschilderten Vorgängen folgt, daß Schalter der hier interessierenden Art, die mit einem Gas v.iiter einem Druck zwischen einer halben und einer ganzen Atmosphäre gefüllt sind, zwei schwerwiegende Nachteile aufweisen. Einmal ist es praktisch nicht möglich, den genauen Schaltzeitpunkt zu bestimmen, da zwischen dem Anlegen des Zündirnpulses und dem Durchschlagen des Gases zwischen den Hauptelektroden immer eine Zeitdifferenz auftritt. Zum anderen muß zum Einleiten des Durchschlages eine große Menge von Ionen, also von zusätzlichen Ladungsträgern erzeugt werden. Hierzu sind Zündimpulse sehr hoher Energie notwendig, die unter einer Spannung zugeführt werden müssen, die in der Größenordnung der zu schaltenden Spannung liegt.comes about, the ions drift towards the electrode of opposite polarity. Here comes collisions between the ions and other ions or neutral particles, so that the Ions are deflected on their way to the electrode of opposite polarity. The complete ionization the path between the electrodes is affected, i.e. the closing of the switch becomes more difficult, and obviously the more so, the higher the gas pressure inside the switch is. From the processes just described, it follows that switches of the type of interest here, with a Gas v.iiter a pressure between half an atmosphere and a full atmosphere are two serious Have disadvantages. At one point it is practically impossible to determine the exact switching time determine, since between the application of the ignition pulse and the breakthrough of the gas between there is always a time difference between the main electrodes. On the other hand, it must be used to initiate the breakthrough a large amount of ions, i.e. additional charge carriers, can be generated. For this ignition pulses of very high energy are necessary, which must be supplied under a voltage that is of the order of magnitude of the voltage to be switched.

Für eine vorgegebene Elektrodenanordnung ist der Zusammenhang zwischen der Durchschlagsspannung und dem Gasdruck zwischen den Elektroden bekannt.For a given electrode arrangement is the relationship between the breakdown voltage and the gas pressure between the electrodes is known.

709 549/302709 549/302

Dieser Zusammenhang wird durch das Paschensche Gesetz beschrieben, das besagt, daß die Durchschlagsspannung eine Funktion des Produktes von Elektrodenabstand und Gasdruck zwischen den Elektroden ist. Diesem Naturgesetz folgend ist die Durchschlagspannung bei hohen Gasdrücken hoch, nimmt mit sinkendem Gasdruck ab, durchläuft ein Minimum und steigt bei noch niedrigerem Gasdruck wieder an. Trägt man also für eine Elektrodenanordnung in einem festen Abstand die Durchschlagspannung über dem Gasdruck zwischen den Elektroden auf, so erhält man eine Kurve, die ein Minimum aufweist. Rechts von diesem Minimum schließt sich ein Zweig mit positiver Neigung an, der als »Hochdruckzweig der Paschenkurve« bezeichnet werden soll, während auf der anderen Seite dieses Minimums ein Zweig mit negativer Neigung vorhanden ist; d. h., in diesem Gebiet fällt die Durchbruchspannung mit steigendem Druck ab. Dieser Zweig der Paschenkurve soll als »Niederdruckzweig« bezeichnet werden.This relationship is described by Paschen's law, which states that the breakdown voltage a function of the product of the electrode spacing and the gas pressure between the electrodes is. Following this law of nature, the breakdown voltage is high at high gas pressures and increases decreases with decreasing gas pressure, passes through a minimum and increases with even lower gas pressure back to. So if one carries the breakdown voltage for an electrode arrangement at a fixed distance over the gas pressure between the electrodes, a curve is obtained which has a minimum having. To the right of this minimum there is a branch with a positive inclination, known as the "high-pressure branch of the Paschen curve «, while on the other side of this minimum there is a branch with negative slope; d. that is, the breakdown voltage drops in this area with increasing pressure. This branch of the Paschen curve is to be referred to as the "low-pressure branch" will.

Die bisher bekannten Schalter der hier interessierenden Art sind so eingestellt, daß ihre Durchschlagspannung auf einem Punkt des Hochdruckzweiges der Paschenkurve liegt. Zu den bereits erwähnten Nachteilen dieser Schalter kommt noch hinzu, daß die Schaltfrequenz solcher Schalter beschränkt ist, da der Gasraum zwischen den Elektroden vor einer neuen Schaltung völlig deionisiert sein muß, was eine oft erhebliche Zeit erfordert. Um diesen Nachteil zu umgehen, ist ein Schalter bekanntgeworden, bei dem die Elektroden in einem Gehäuse angeordnet sind, das mittels einer Pumpe laufend auf sehr hohem Vakuum gehalten wird. Dicht neben den beiden Elektroden ist ein Plasmagenerator angeordnet, dem ein elektrischer Impuls zugeführt wird. Während der Impulsdauer gibt der Plasmagenerator Ladungsträger ab, die zwischen die Elektroden gelangen und einen Stromfluß zwischen den Elektroden ermöglichen. Der Stromfluß erlischt wieder, wenn die Vakuumpumpe die Ladungsträger und Gasreste zwischen den Elektroden abgesaugt hat. Mit diesem Schalter kann man somit mit Hilfe eines elektrischen Impulses verhältnismäßig niedriger Energie, der dem Plasmagenerator zugeführt wird, einen elektrischen Impuls hoher Energie schalten bzw. hervorrufen. Für Schaltaufgaben, bei denen ein Schalter dauernd geschlossen werden muß, ist dieser Schalter jedoch nicht geeignet. The previously known switches of the type of interest here are set so that their breakdown voltage lies on a point of the high pressure branch of the Paschen curve. To those already mentioned Disadvantages of this switch is added that the switching frequency of such switches is limited because the gas space between the electrodes must be completely deionized before a new circuit, which is a often takes a considerable amount of time. In order to circumvent this disadvantage, a switch has become known in which the electrodes are arranged in a housing that is continuously operated at a very high vacuum by means of a pump is held. A plasma generator is arranged close to the two electrodes, the one electrical pulse is supplied. The plasma generator emits charge carriers during the pulse duration which get between the electrodes and allow a current to flow between the electrodes. Of the Current flow goes out again when the vacuum pump removes the charge carriers and gas residues between the electrodes has sucked off. With this switch you can use an electrical impulse relatively low energy supplied to the plasma generator, a higher electrical pulse Switch or generate energy. For switching tasks in which a switch is permanently closed must be, this switch is not suitable.

Gegenüber den bekannten Schaltern zeichnet sich der Schalter nach der Erfindung dadurch aus, daß die beiden Zündelektroden auf der Oberfläche eines Isolators in einem solchen Abstand angeordnet sind und daß der Gasdruck innerhalb des Behälters so gewählt ist, daß das Produkt aus diesem Druck und dem Abstand zwischen den Hauptelektroden einen Punkt auf dem Niederdruckzweig der Paschenkurve für das Gas innerhalb des Behälters definiert.Compared to the known switches, the switch according to the invention is characterized in that the two ignition electrodes are arranged on the surface of an insulator at such a distance and that the gas pressure within the container is chosen so that the product of this pressure and the distance between the main electrodes a point on the low-pressure branch of the Paschen curve defined for the gas inside the container.

Hierdurch ist es möglich, den Schalter sehr klein aufzubauen, ohne daß die Fähigkeit, hohe Spannungen zu schalten, verlorengeht. Gleichzeitig werden sehr kurze Schaltzeiten und Deionisationszeiten erreicht. Da auf dem Niederdruckzweig der Paschenkurve eine geringe Druckerhöhung des Gases bereits auf eine erhebliche Verminderung der Durchschlagspannung führt, genügt es zum Zünden, eine nur geringe Menge zusätzlicher Partikeln freizusetzen. Das bedeutet wiederum, daß mit geringen ZündenergienThis makes it possible to build the switch very small, without the ability to handle high voltages to switch is lost. At the same time, very short switching times and deionization times are achieved. Since there is already a slight pressure increase in the gas on the low-pressure branch of the Paschen curve leads to a considerable reduction in the breakdown voltage, it is sufficient to ignite, only a low one To release amount of additional particles. This in turn means that with low ignition energies

gearbeitet werden kann. Durch die Anordnung de Zündelektroden auf der Oberfläche eines Isolator kann das Zünden im Gegensatz zu den bekanntei Schaltern unabhängig vom Gasdruck innerhalb de Schalters erfolgen, da die Zündimpulse Oberflächen überschlage auf dem Isolator hervorrufen. Dadurcl kann die Zündenergie weiterhin vermindert werden So war es beispielsweise mit den erfindungsgemäßei Schaltern möglich, Spannungen zwischen 10 000 unc 30 000 Volt mit Zündimpulsen zu schalten, derer Amplitude zwischen 500 und 1500 Volt lag.can be worked. By arranging the ignition electrodes on the surface of an insulator In contrast to the well-known switches, the ignition can be activated independently of the gas pressure within de Switch because the ignition pulses cause surfaces to flash over on the insulator. Dadurcl the ignition energy can be further reduced Switches possible to switch voltages between 10,000 and 30,000 volts with ignition pulses Amplitude was between 500 and 1500 volts.

Um sicherzustellen, daß ein Überschlag zwischei den Zündelektroden auf dem Isolator auch wirklicl auf eine ausreichende Zahl von Ladungsträgern ode: neutralen Teilchen führt, ist nach einer zweckmäßi gen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalten die Oberfläche des Isolators metallisiert. Das Ga; innerhalb des Behälters ist mit Vorzug ein inerte; Gas.To ensure that a flashover between the ignition electrodes on the insulator is also effective leads to a sufficient number of charge carriers or neutral particles, is expedient after a In a further development of the switching according to the invention, the surface of the insulator is metallized. The Ga; an inert one is preferred inside the container; Gas.

Um zu verhindern, daß beim Zünden des erfindungsgemäßen Schalters elektrische Störungen auftreten, ist es günstig, wenn die eine Hauptelektrod« zylindrisch ausgebildet ist und den Boden, die Seiter und einen Teil des Oberteils des vakuumdicht abgeschlossenen Behälters bildet, so daß das Volumer innerhalb des vakuumdicht abgeschlossenen Behälters elektrisch abgeschirmt ist.In order to prevent electrical interference from occurring when the switch according to the invention is ignited, it is favorable if one main electrode is cylindrical and the bottom, the side and forms part of the upper part of the vacuum-tight container, so that the volume is electrically shielded within the vacuum-tight container.

Der Schalter nach der Erfindung kann überali dort angewendet werden, wo auch die bisher bekannten Schalter verwendet wurden. Weiterhin ist es ir vielen Fällen möglich, an Stelle von Thyratronen. Ignitronen und ähnlichen Schaltvorrichtungen den erfindungsgemäßen Schalter einzusetzen. Ein solchei Einsatz rechtfertigt sich häufig schon allein der wesentlich geringeren Abmessungen wegen, die der erfindungsgemäße Schalter gegenüber den bekannten Thyratrons oder Ignitrons aufweist.The switch according to the invention can be used anywhere where the previously known Switches were used. Furthermore, in many cases it is possible to use instead of thyratrons. Ignitronen and similar switching devices to use the switch according to the invention. Such an egg Use is often justified simply because of the significantly smaller dimensions that the has switch according to the invention compared to the known thyratrons or ignitrons.

Im folgenden wird an Hand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen erläutert.In the following, the invention is explained in conjunction with the drawings using an exemplary embodiment explained in detail.

F i g. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine perspektivische Ansicht eines Schalters gemäß der Erfindung;F i g. Fig. 1 shows, partly in section, a perspective view of a switch according to the invention;

F i g. 2 stellt einen Querschnitt der Triggerelektroden des Schalters nach F i g. 1 dar;F i g. Figure 2 shows a cross section of the trigger electrodes of the switch of Figure 2. 1 represents;

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung des Paschenschen Gesetzes, der ein wichtiger physikalischer Parameter gemäß der Erfindung entnommen werden kann;Fig. 3 shows a graphic representation of Paschen's law, which is an important physical Parameters according to the invention can be taken;

F i g. 4, 5 und 6 sind Ansichten eines anderen Schalters gemäß der Erfindung mit einer anderen Ausbildung als der nach den Fig. 1 und 2;F i g. 4, 5 and 6 are views of another switch according to the invention with another Training as that of Figures 1 and 2;

F i g. 7 bis 10 zeigen graphische Darstellungen der Wirkungsweise verschiedener Abänderungen in bestimmten Ausführungsformen eines bekannten Schalters, undF i g. 7-10 show graphs of the operation of various modifications in certain Embodiments of a known switch, and

Fig. 11 ist eine graphische Darstellung der Wirkungsweise eines Schalters gemäß der Erfindung mit denselben Kriterien wie in den F i g. 7 bis 10.Figure 11 is a graphical representation of the operation of a switch in accordance with the invention the same criteria as in FIGS. 7 to 10.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 weist ein Schalter nach der Erfindung äußere Anschlußleitungen auf, die zu einem schematisch dargestellten äußeren Trigger- und Lastkreis führen, der typisch für die Anwendungen auf Hochstromschalter ist. Der Schalter weist als grundlegende Elemente eine positive und eine negative Elektrode, Triggerelektroden und den Gasdruck innerhalb der vakuumdichten Röhre auf.In the arrangement according to FIG. 1 has a switch according to the invention on external connecting lines, which lead to a schematically represented external trigger and load circuit, which is typical for the applications is on high current switch. The switch has a positive and as its basic elements a negative electrode, trigger electrodes and the gas pressure inside the vacuum-tight tube.

Die negative Elektrode der Röhre nach F i g. 1 besteht aus einem metallischen zylindrischen Ge-The negative electrode of the tube of FIG. 1 consists of a metallic cylindrical body

häuse 11, das den größeren äußeren Teil der Röhre Stab 20 in zwei getrennte Triggerelektroden 25 bildet. Der Zylinder 11 besitzt eine untere Fläche 17 und 26. housing 11, which forms the larger outer part of the tube rod 20 in two separate trigger electrodes 25 . The cylinder 11 has a lower surface 17 and 26.

und eine obere Fläche 18 sowie zylindrische Wan- Um eine Vorstellung von der relativen Größendungen. Wegen des hohen Stromes, der im Schalter anordnung der Schichten zu vermitteln, werden begeführt wird, besteht die negative Elektrode 11 vor- 5 stimmte, in der Praxis verwendete Abmessungen für zugsweise aus einem Metall, das einen hohen die Nut und die anderen räumlichen Teile des Schal-Schmelzpunkt aufweist, beispielsweise Tantal oder ters angegeben. Diese Maße stellen aber keine kriti-Molybdän. ' sehen Abmessungen dar. sondern sind nur als zweck-and a top surface 18 as well as cylindrical wall. To give an idea of the relative size ends. Because of the high current, the arrangement to convey the layers in the switch, be begeführt is, there is a negative electrode 11 forward 5 was true in practice dimensions used for preferably made of a metal of a high spatial the groove and the other parts Has scarf melting point, for example tantalum or ters indicated. However, these dimensions are not critical. 'see dimensions. They are only intended as a

Die positive Elektrode hat die Form eines kreis- mäßig gewählt. Bei einer Vorrichtung mit einer Beförmigen metallischen Ringes 12, wobei die Ebene io triebsspannung von 10 kV kann der Stab 20 einen des Ringes parallel zur unteren Fläche des Gehäuses Durchmesser von etwa 1,5 mm haben, der metalli-11 liegt. Ein Stab 13, der an einer Stelle am Ring sierte Belag 22 ist dann dünner als 0,025 mm, und die befestigt ist, greift durch eine Öffnung in der zylin- Umfangsnut hat eine Tiefe von 0,025 bis 0,2 mm drischen Wandung der Elektrode 11. Der Stab 13 (diese Nut dient dazu, die Elektroden 25 und 26 vonwird in einem Isolator 14 gehalten und ist damit an 15 einander zu trennen).The positive electrode has the shape of a circular. In the case of a device with a shaped metallic ring 12, the plane driving voltage of 10 kV, the rod 20 can have one of the ring parallel to the lower surface of the housing diameter of about 1.5 mm, which is metallic 11 . A rod 13, which at one point on the ring-based coating 22 is then thinner than 0.025 mm, and which is attached, engages through an opening in the cylindrical circumferential groove has a depth of 0.025 to 0.2 mm of the wall of the electrode 11. The rod 13 (this groove serves to hold the electrodes 25 and 26 from is held in an insulator 14 and is thus separated from one another at 15).

eine äußere Belastungsschaltung 15 angeschlossen. Die Triggerelektroden, aus denen der Stab 20 be-an external load circuit 15 is connected. The trigger electrodes from which the rod 20 is

Die positive Elektrode ist auf diese Weise räumlich steht, sind innerhalb der negativen Elektrode 11 innerhalb der negativen Elektrode 11 befestigt und senkrecht angeordnet. Der untere Teil der Triggerelektrisch davon isoliert. Der Isolator 14 wiederum elektrode 26 ist in einer augenringähnlichen Befestiwird gegenüber der Öffnung im Gehäuse 11 durch 20 gung 27 angebracht, die ihrerseits an der unteren eine Buchse 16 gehalten. Fläche 17 der Elektrode 11 befestigt ist. Eine ähn-The positive electrode is spatially in this way, are fixed within the negative electrode 11 within the negative electrode 11 and arranged vertically. The lower part of the trigger is electrically isolated from it. The insulator 14, in turn, electrode 26 is attached in an eye-ring-like fastening opposite the opening in the housing 11 through 20 path 27 , which in turn is held on the lower bush 16 . Surface 17 of the electrode 11 is attached. A similar

Der Isolator 14 besteht vorzugsweise aus kerami- liehe Befestigung 28 ist an der oberen Fläche der schem Material, das hohe Temperaturen aushalten Triggerelektrode 25 vorgesehen. Daraus läßt sich kann. Ein besonders zweckmäßiges keramisches Ma- entnehmen, daß die Triggerelektrode 26 auf dem terial dieser Art weist 95 % Al₂O₃ auf, die restlichen 25 gleichen elektrischen Potential liegt wie die negative 5 °/o enthalten Cr₂O₃, SiO_a, MgÖ und CaO. Elektrode 11. Mit der Triggerelektrode 25 ist dieThe insulator 14 is preferably made of ceramic borrowed attachment 28 is provided on the upper surface of the schematic material that can withstand high temperatures. Trigger electrode 25 . It can be derived from this. A particularly useful ceramic measure that the trigger electrode 26 on the material of this type has 95% Al ₂ O ₃ , the remaining 25 have the same electrical potential as the negative 5 _{% contain Cr 2} O ₃ , SiO _a , MgO and CaO. Electrode 11. With the trigger electrode 25 is the

Die positive Elektrode 13 muß ebenfalls aus Me- elektrische Leitung 29 verbunden, die die Röhre tall sein, das hohe Temperaturen aushalten kann, es durch die Öffnung in der Fläche 18 nach außen und kann z. B. auch aus Molybdän oder Tantal bestehen, durch eine zentrisch angeordnete Öffnung im keraebenfalls sind gute Ergebnisse mit Kovar (eingetrage- 30 mischen Becherisolator 19 öffnet. Ein Triggerpotennes Warenzeichen) erzielt worden. tial kann zwischen den Elektroden 25 und 26 durchThe positive electrode 13 must also be made of electrical line 29 connected to the tube tall, which can withstand high temperatures, it through the opening in the surface 18 to the outside and can, for. B. also consist of molybdenum or tantalum, with a centrally arranged opening in the keraebenfalls good results with Kovar (30 eingetrage- mix can insulator 19 A Triggerpotennes trademark opens.) Have been achieved. tial can between the electrodes 25 and 26 through

Die obere Fläche 18 des Gehäuses 11 weist eine die Triggerimpulsquelle 9 aufgebracht werden, die zentrisch angeordnete Öffnung auf, durch die die durch einen Aufwärtsimpulstransformator 10 mit Anschlußleitung von einer der Triggerelektroden hin- dem Leiter 29 relativ zur Triggerelektrode 25 und durchgeführt wird. Auf der oberen Fläche 18 sitzt 35 mit der geerdeten negativen Elektroden in elekein umgestülpter keramischer Becher 19, der dazu trische Berührung mit der Triggerelektrode 26 gedient, das Gehäuse, das durch die negative Elektrode koppelt ist.The upper surface 18 of the housing 11 has a trigger pulse source 9 , the centrally arranged opening through which the step-up pulse transformer 10 with a connecting line from one of the trigger electrodes to the conductor 29 relative to the trigger electrode 25 and carried out. On the upper surface 18 sits 35 with the grounded negative electrode in elekein everted ceramic cup 19, which is used to tric contact with the trigger electrode 26 , the housing, which is coupled by the negative electrode.

11 gebildet wird, vollständig abzuschließen. Der Die vakuumdichte Anordnung des Schalters wird keramische Becher 19 kann aus ähnlichem kerami- bis auf einen sehr geringen Druck evakuiert. Vorschein Material sein, wie weiter oben angegeben. 40 zugsweise wird in die Röhre ein Schutzgas solchen 11 is formed to complete completely. The vacuum-tight arrangement of the switch is ceramic cup 19 can be evacuated from similar ceramic to a very low pressure. Be material as indicated above. 40 preferably a protective gas is such in the tube

Die beschriebene Anordnung bildet einen vakuum- Druckes eingeführt, daß eine chemische Reaktion dichten Behälter. Dabei können die negative Elek- zwischen dem Gas und den Metallelektroden bei den trode 11, der Isolator 14 mit seiner Hülse 16, die in hohen Temperaturen, die beim Schaltvorgang auftreder Wandung der Elektrode 11 befestigt ist, und der ten, vermieden wird. Typische und geeignete Schutz-Becher 19 am oberen Teil 18 durch Löten miteinan- 45 gase sind Helium, Stickstoff, Krypton und Xenon, der verbunden werden, so daß eine vollkommen Wasserstoff und Luft sind ebenfalls mit zufriedenvakuumdichte Abdichtung erhalten wird. stellendem Ergebnis verwendet worden. Der DruckThe arrangement described forms a vacuum pressure introduced that a chemical reaction tight container. The negative elec- trode between the gas and the metal electrodes at the electrode 11, the insulator 14 with its sleeve 16, which is attached to the wall of the electrode 11 during the switching process, and the th, is avoided. Typical and suitable protective cup 19 at the upper part 18 by soldering with one another 45 gases are helium, nitrogen, krypton, and xenon, which are connected so that an entirely of hydrogen and air is also obtained with a satisfactory vacuum-tight seal. was used as the result. The pressure

Die Triggerelektroden, die den Stab 20 enthalten, des Gases liegt vorzugsweise im Mikronbereich, z. B. sind in Richtung der Längsachse der zylindrischen für Stickstoff 100 mm Hg, Helium 500 mm Hg, Luft Elektrode 11 angeordnet. Die Einzelheiten der nega- 50 8 mm Hg. Der gewählte Druck ist eine Funktion des tiven Elektroden und des Stabes 20 werden besser verwendeten Gases und der Grenzspannung, die für aus der F i g. 2 ersichtlich. Der Stab 20 weist drei eine bestimmte Röhre erforderlich ist, wie sich aus konzentrische oder koaxiale Schichten auf. Der kera- der Beschreibung der F i g. 3 ergibt, mische Stab 21 bildet den Kern, auf den die anderen Die Technik der Evakuierung von Röhren, z. B. Schichten aufgetragen werden. Dieser Stab besteht 55 von getriggerten Funkenstreckenröhren, ist dem vorzugsweise aus dem bereits obenerwähnten kera- Fachmann bekannt und braucht hier nicht näher ermischen Material. Eine Schicht 22 wird über dem örtert zu werden.The trigger electrodes, which contain the rod 20 , of the gas are preferably in the micron range, e.g. B. are arranged in the direction of the longitudinal axis of the cylindrical electrode 11 for nitrogen 100 mm Hg, helium 500 mm Hg, air. The details of the nega- tive 50 8 mm Hg. The pressure chosen is a function of the tive electrodes and rod 20 being better used gas and the limit voltage which is necessary for from the fig. 2 can be seen. The rod 20 has three a particular tube, such as made up of concentric or coaxial layers. The kera- der description of FIG. 3 results, mix rod 21 forms the core on which the other The technique of evacuating pipes, e.g. B. Layers are applied. This rod is 55 of triggered spark gap tubes, is the preferably ceramic from the above-mentioned skilled worker and need not detail here mixing to material. A layer 22 is going to be located over that.

keramischen Stab 21 in der Weise ausgebildet, daß In F i g. 3 ist eine typische Darstellung derceramic rod 21 formed in such a way that In F i g. 3 is a typical illustration of the

die äußere Schicht mit einer Mischung aus Molybdän Paschenkurve gezeigt. An der Ordinate ist die Grenz- und Mangan metalhsiert wird. Auf dem Belag 22 ist 60 spannung in Volt, an der Abszisse das Produkt aus außen ein metallischer Belag 23 aufgebracht, der vor- Gasdruck und kürzestem Abstand zwischen den zugsweise aus Titan oder Molybdän besteht und der Hauptelektroden des Spaltes aufgetragen. Die Kurve unter Vakuum auf der äußeren Fläche des metalli- 31 ist eine typische Paschenkurve und stellt die chasierten Belages 22 aufgebracht ist. Eine Nut 24 ist am rakteristische Kurve von Helium dar. Diese Kurve, Umfang um den Stab 20 herum so angebracht, daß 65 die nach oben konkav ist, nähert sich der Ordinate sie nur den äußeren Metallbelag 23 durchdringt. Die asymptotisch. Nach rechts in Richtung der Abszisse Anordnung der Umfangsnut 24 erfolgt konzentrisch nimmt die Grenzspannung erst bis zu einem Minizur positiven Elektrode 12. Die Nut 24 teilt dann den mum ab und steigt dann erneut an. Die Kurven vonthe outer layer is shown with a mixture of molybdenum Paschen's curve. The limit and manganese is metalized on the ordinate. On the coating 22 is 60 voltage in volts, on the abscissa the product of the outside is applied a metallic coating 23, which is applied in front of the gas pressure and the shortest distance between the preferably made of titanium or molybdenum and the main electrodes of the gap. The curve under vacuum on the outer surface of the metallic 31 is a typical Paschen curve and represents the chased coating 22 is applied. A groove 24 is on the characteristic curve of helium. This curve, circumferentially attached around the rod 20 so that 65, which is concave upwards, approaches the ordinate, it only penetrates the outer metal coating 23. The asymptotic. To the right in the direction of the abscissa, the circumferential groove 24 is arranged concentrically, and the limit voltage only increases up to a miniature to the positive electrode 12. The groove 24 then divides the mum and then rises again. The curves of

verschiedenen Gasen weichen voneinander ab, jedoch bleibt der grundsätzliche Verlauf derselbe. So stellt z. B. die Kurve 32 die Paschenkurve für Stickstoff dar. Die Kurve 32 nähert sich der Ordinate asymptotisch rascher als die Kurve 31, und das Minimum ist gegenüber dem der Heliumkurve 31 verschoben. Qualitativ sind beide Kurven jedoch gleich.different gases differ from one another, but the basic course remains the same. So represents z. B. the curve 32 represents the Paschen curve for nitrogen. The curve 32 approaches the ordinate asymptotically faster than curve 31, and the minimum is shifted with respect to that of helium curve 31. However, both curves are qualitatively the same.

Betrachtet man die Kurve 31, so schneidet die horizontale Linie 33 diese Kurve an zwei Punkten und trifft die Ordinate bei einer bestimmten Grenzspannung. Es sei angenommen, daß die Linie 33 einer Spannung von 10 kV entspreche. Damit gibt es zwei Druckwerte von Helium, für die ein bestimmter Schalter mit einem festen Abstand zwischen den Hauptelektroden die erforderliche Grenzspannung erreicht, nämlich der Druck an der Stelle 36 links vom Minimum der Paschenkurve und der Druck an der Stelle 35 rechts davon. Der Druck an der Stelle 35 ist geeignet für bekannte getriggerte Funkenstrekken und liegt normalerweise im Bereich von einer halben bis einer Atmosphäre bei Helium (die exakte Darstellung hängt vom Elektrodenabstand ab). Dies ergibt eine ausreichende Dichte der Partikeln, so daß das Gas einfach ionisiert werden kann und damit den stromleitenden Pfad ausbildet. In diesem Druckbereich ist das Gas so dicht, daß die mittlere freie Weglänge irgendeines Partikels in einer getriggerten Funkenstrecke wesentlich geringer ist als der tatsächliche Abstand zwischen den Hauptelektroden. An der Stelle 36 hingegen kann der Druck in der Größenordnung von 500 mm Hg sein. Bei diesem Druck herrscht eine sehr geringe Verteilung von Helium-Molekülen in der Röhre gemäß der Erfindung, und dementsprechend ist die mittlere freie Weglänge der Partikeln in der Röhre wesentlich größer als der feste Abstand zwischen den Hauptelektroden. Eine derartige Bedingung ist nur in einem Schalter gemäß der Erfindung brauchbar, da die Ionen und Elektronen zur Ausbildung des leitenden Pfades nicht primär vom Gas selbst, sondern von dem Flächenisolatordurchschlag zwischen den Triggerelektroden herrühren. Looking at the curve 31, the horizontal line 33 intersects this curve at two points and meets the ordinate at a certain limit voltage. Assume that line 33 correspond to a voltage of 10 kV. So there are two pressure values of helium for which a certain Switch with a fixed distance between the main electrodes the required limit voltage reached, namely the pressure at the point 36 to the left of the minimum of the Paschen curve and the pressure on the point 35 to the right of it. The pressure at point 35 is suitable for known triggered spark gaps and is usually in the range of half an atmosphere to one atmosphere for helium (the exact Depiction depends on the distance between the electrodes). This gives a sufficient density of the particles so that the gas can simply be ionized and thus forms the current-conducting path. In this pressure area the gas is so dense that the mean free path of any particle in a triggered Spark gap is much smaller than the actual distance between the main electrodes. At at point 36, on the other hand, the pressure can be on the order of 500 mm Hg. With this pressure there is a very low distribution of helium molecules in the tube according to the invention, and accordingly, the mean free path of the particles in the tube is much greater than the fixed one Distance between the main electrodes. Such a condition is only in a switch according to FIG Invention useful because the ions and electrons for forming the conductive path are not primary originate from the gas itself, but from the surface insulator breakdown between the trigger electrodes.

Die Wirkungsweise der Schaltung und des Schalters nach F i g. 1 wird im folgenden näher betrachtet. Ein Triggerimpuls aus der Stromquelle 9, der in der Größenordnung von 600 bis 3000 V liegen kann, wird über den Impulstransformator 10 den Triggerelektroden 25 und 26 in der Röhre zugeführt. Es ist verhältnismäßig unwesentlich, ob die Triggerelektrode 25 positiv oder negativ gegenüber der Triggerelektrode 26 ist. Unabhängig von der zugeführten Polarität wird die Triggerwirkung unter den meisten Bedingungen gleich gut erzielt. Der Unterschied des an der Nut 24 zwischen den Triggerelektroden 25 und 26 angelegten Potentials ergibt einen elektrischen Durchschlag an der Fläche des metallisierten keramischen Belages 22 in der Nut 24. Damit wird eine Wolke von Ionen und Elektronen erzeugt, die hauptsächlich für die Ausbildung des stromleitenden Pfades zwischen der positiven Elektrode 12 und der negativen Elektroden verantwortlich sind. Zusätzlich zu diesem Durchschlag trägt auch die Sekundäremission aus den Hauptelektroden und die Ionisierung des Gases im Spalt zur Stromleitung während der Schaltperiode bei. Infolgedessen wird der Druck in der Röhre während dieser dynamischen Schaltperiode wesentlich erhöht. Damit kommt der Hoch-The mode of operation of the circuit and the switch according to FIG. 1 is considered in more detail below. A trigger pulse from the current source 9, which can be of the order of 600 to 3000 V, is fed through the pulse transformer 10 to the trigger electrodes 25 and 26 in the tube. It is relatively unimportant whether the trigger electrode 25 is positive or negative with respect to the trigger electrode 26 is. Regardless of the applied polarity, the trigger effect will be among most Conditions achieved equally well. The difference of the at the groove 24 between the trigger electrodes 25 and 26 applied potential results in electrical breakdown on the surface of the metallized ceramic covering 22 in the groove 24. This creates a cloud of ions and electrons which mainly for the formation of the conductive path between the positive electrode 12 and the negative electrodes are responsible. In addition to this breakdown, the secondary emission also contributes from the main electrodes and the ionization of the gas in the gap to the power line during the switching period. As a result, the pressure in the tube during this dynamic switching period significantly increased. With that comes the

spannungsschalter bei der Zufuhr eines Trigger impulses von einem im wesentlichen nicht stromlei tenden Zustand in einen Zustand hoher elektrische Leitfähigkeit. Die im Kondensator 38 (der im Neben schluß zu den positiven und negativen Elektrodei des Schalters liegt) gespeicherte Energie fließt durcl die Belastung 15 und durch den Hochstromschalte selbst. Der Widerstand 39, der in Serie zur Belastunj 15 und zu den positiven und negativen Elektrodei ίο des Schalters liegt, dient als Ladungsweg für der Kondensator 38 und als Isolierung zwischen dei äußeren Schaltung und der Ladungseinspeisung während der Entladungsperiode.voltage switch in the supply of a trigger pulse from a substantially non-Stromlei border state to a state of high electrical conductivity. In the capacitor 38 (which in the next circuit is to the positive and negative Elektrodei the switch) stored energy flows durcl the load 15 and through the high-current switching itself. The resistance 39, the ίο in series with the Belastunj 15 and the positive and negative Elektrodei of the switch, serves as a charge path for the capacitor 38 and as insulation between the external circuit and the charge feed during the discharge period.

Die zwischen der Klemme des Widerstandes 3i und der negativen Elektrode 11 des Schalters zugeführte Spannung kann etwa in der Größenordnung von 10 000 V liegen, es wurden jedoch auch bereits erfolgreiche Versuche mit 30 000 V durchgeführt, und es können auch höhere Spannungen ebenso einfach mit Einrichtungen gemäß der Erfindung geschaltet werden. Mit bei diesen Spannungen arbeitenden Röhren wurde ein zufriedenstellendes Schalten erzielt, wenn Potentiale von 50 V zugeführt wurden, ohne daß eine sichtbare Änderung der Leistungsfähigkeit der Röhre festgestellt werden konnte, obwohl ein Oszilloskop mit einer Strahlablenkung von 0,1 Mikrosekunden pro Zentimeter zur Messung der Leistungsfähigkeit verwendet wurde.The one fed between the terminal of the resistor 3i and the negative electrode 11 of the switch Voltage can be on the order of 10,000 volts, but it has already been successful experiments with 30 000 V carried out, and higher voltages can be used just as easily be switched with devices according to the invention. With working at these tensions Satisfactory switching was achieved for tubes when potentials of 50 V were applied, without any visible change in the performance of the tube being observed, although an oscilloscope with a beam deflection of 0.1 microseconds per centimeter to measure the Power was used.

Es wurde oben ausgeführt, daß die Triggerelektroden 25 und 26 durch eine Nut 24 voneinander getrennt sind, wobei die Fläche aus metallisiertem keramischem Belag 22 dazwischen liegt. Es sei hier darauf hingewiesen, daß es nicht erforderlich, jedoch wünschenswert ist, das keramische Metall vor der Verwendung des Schalters zu metallisieren. Betreibt man die Triggerelektroden, die voneinander durch das keramische Material getrennt sind, ohne Metallisierung, so arbeitet die Vorrichtung zufriedenstellend, vorausgesetzt, daß ein Triggerimpuls etwas höheren Potentials zwischen den Triggerelektroden zugeführt wird. Dadurch wird ein Schalten in der oben beschriebenen Weise erreicht. Bei diesem Verfahren zerstäubt etwas Metall aus den Elektroden, und eine Metallisierung des keramischen Materials erfolgt in der isolierten Fläche zwischen den Triggerelektroden, wenn man die Röhre in normaler Weise verwendet. Nachdem durch das Zerstäuben eine Metallisierung vorgenommen wurde, kommt der Triggerimpuls, der zur Zündung der Röhre erforderlieh ist, noch einmal auf den für die metallisierte Keramik erforderlichen Pegel.It was stated above that the trigger electrodes 25 and 26 are separated from one another by a groove 24 with the surface of metallized ceramic coating 22 lying therebetween. It is here on it pointed out that it is not necessary, but desirable, to remove the ceramic metal before Use the switch to metallize. If you operate the trigger electrodes that are separated from each other the ceramic material are separated, without metallization, the device works satisfactorily, provided that a trigger pulse has a slightly higher potential between the trigger electrodes is fed. Switching is thereby achieved in the manner described above. In this procedure atomizes some metal from the electrodes, and a metallization of the ceramic material occurs in the isolated area between the trigger electrodes when you put the tube in normal Way used. After metallization has been carried out by sputtering, comes the Trigger pulse, which is required to ignite the tube, again on the one for the metallized one Ceramic required level.

Aus der Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltung und des Schalters nach F i g. 1 läßt sich erkennen, daß ein einzelner Triggerimpuls gleichzeitig mehreren Schaltern zugeführt werden kann, deren jeder einen getrennten und unabhängigen äußeren Stromkreis einschließlich seiner eigenen getrennten und unabhängigen Belastung schalten kann. Ein gleichzeitiges Schalten tritt auf diese Weise unabhängig von möglichen verschiedenen Impedanzen in den verschiedenen äußeren Stromkreisen und unabhängig von verschiedenen Potentialen auf, die jedem der Stromkreise zugeführt werden können. Auf Grund des dynamischen Arbeitsbereiches der Röhren können ferner die gleichen Röhrentypen für alle verschiedenen Stromkreise verwendet werden, unabhängig davon, welche zugeführte Spannung für jeden der Stromkreise verwendet wird. Damit ist es im Ge-From the description of the operation of the circuit and the switch according to FIG. 1 can be seen that a single trigger pulse can be fed to several switches at the same time, their each a separate and independent external circuit including its own separate and independent load can switch. Simultaneous switching occurs independently in this way of possible different impedances in the different external circuits and independently of different potentials that can be fed to each of the circuits. Because of The dynamic working range of the tubes can also use the same tube types for all different ones Circuits are used regardless of what voltage is applied to each the circuits are used. So it is in the business

gensatz zur getriggerten Funkenstrecke, wo es notwendig ist, · verschiedene Hauptelektrodenabstände zum Schalten verschiedener Potentiale in verschiedenen Stromkreisen zu bekommen, zweckmäßig, genau dieselbe Röhrenart mit dem gleichen Elektrodenabstand für eine beliebige Anzahl von Stromkreisen mit Potentialen zu verwenden, die ein Schalten von z. B. 50 bis 30 000 V erfordern.In contrast to the triggered spark gap, where it is necessary · different main electrode distances for switching different potentials in different circuits, expedient, accurate the same type of tube with the same electrode spacing for any number of circuits To use potentials that a switching of z. B. require 50 to 30,000 volts.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform eines Schalters gemäß der Erfindung dargestellt. Dieser und der Schalter nach F i g. 1 sind in vielen Punkten ähnlich, die Ausbildung der positiven Elektrode und die Ausbildung der Triggerelektroden ist jedoch in F i g. 4 gegenüber der nach F i g. 1 weitgehend verschieden. In Fig. 4 shows another embodiment of a switch according to the invention. This and the switch of FIG. 1 are similar in many respects, the formation of the positive electrode and however, the design of the trigger electrodes is shown in FIG. 4 compared to that according to FIG. 1 largely different.

Die negative Elektrode 41 nach F i g. 4 ist eine zylindrische hohle Hülle ähnlich der Form der negativen Elektrode nach Fig. 1. Die positive Elektrode 42 ist in ihrer Form halbkugelig ausgebildet (im Gegensatz zur Ringelektrode 12 nach Fig. 1) und ist innerhalb des Zylinders 41 in etwa der gleichen Stellung angebracht. Eine äußere Leitung 43 ist mit der positiven Elektrode 42 verbunden und greift nach oben durch die Röhre hindurch nach außen, wo sie mit dem äußeren Stromkreis, der nicht dargestellt ist, verbunden wird. Die äußere Schaltung kann die gleiche sein wie die nach F i g. 1, damit kann die Leitung 43 mit der Belastungsschaltung, z. B. der Belastung 15 nach Fig. 1, verbunden sein. Ein zylindrischer Isolator 64, vorzugsweise aus dem oben beschriebenen keramischen Material, dient zum Abschließen des oberen Teiles der Röhre, durch den die Leitung 43 von der positiven Elektrode aus der Röhre herausführt. Auf diese Weise dient der Isolator 64 dazu, die negative Elektrode am oberen Teil des Zylinders 41 gegenüber der positiven Elektrodenleitung 43 im Abstand und elektrisch isoliert zu halten. Dieses keramische Material kann mit der negativen zylindrischen Elektrode, wie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben, verlötet werden.The negative electrode 41 of FIG. 4 is a cylindrical hollow shell similar to the shape of the negative electrode of FIG. 1. The positive electrode 42 is hemispherical in shape (in contrast to the ring electrode 12 of FIG. 1) and is mounted within the cylinder 41 in approximately the same position . An external lead 43 is connected to the positive electrode 42 and reaches up through the tube to the outside where it is connected to the external circuit, not shown. The external circuit can be the same as that of FIG. 1, so that the line 43 can be connected to the load circuit, e.g. B. the load 15 of FIG. 1, be connected. A cylindrical insulator 64, preferably made of the ceramic material described above, serves to close off the upper part of the tube through which the lead 43 from the positive electrode extends out of the tube. In this way, the insulator 64 serves to keep the negative electrode on the upper part of the cylinder 41 at a distance from the positive electrode lead 43 and to keep it electrically insulated. This ceramic material can be used with the negative cylindrical electrode as described in connection with FIG. 1 described, be soldered.

Die Triggerelektroden nach Fig. 4 sind weitgehend verschieden in ihrer geometrischen Ausbildung von denen nach Fig. 1. Die Triggerelektrodenanordnung weist einen Hohlzylinder 40 auf, von dem ein Teil im Querschnitt in F i g. 6 gezeigt ist; eine Ansicht von oben ist im Querschnitt nach F i g. 5 längs der Linie 5-5 aus F i g. 4 dargestellt. Die obere Fläche des Zylinders 40 ist konisch ausgebildet, wobei der hohle Bohrungsteil des Zylinders in der Mitte davon liegt. Die äußere Fläche der zylindrischen Wandungen und die Innenflächen, die die Bohrung des Zylinders 40 bilden, sind beispielsweise durch Aufbringen in Vakuum mit einem geeigneten Metall bedeckt, z. B. Titan oder Molybdän. Wie aus den F i g. 5 und 6 am besten zu ersehen ist, nimmt der Metallbelag 44 auf den äußeren Flächen des Zylinders einen Teil der konischen Fläche am oberen Teil des Zylinders ein. Der Metallbelag 44 nimmt in zwei gegenüberliegenden Teilen 47 und 48 einen Teil der Fläche des konischen Abschnittes in Richtung auf die Kuppe des konischen Abschnittes, aber in kurzem Abstand davon, ein. Diese äußere Metallschicht 44 stellt eine der beiden Triggerelektroden dar.The trigger electrodes according to FIG. 4 are largely different in their geometrical design from those according to FIG. 1. The trigger electrode arrangement has a hollow cylinder 40 , a part of which is shown in cross section in FIG. 6 is shown; is a view from above in cross section according to FIG. 5 along line 5-5 from FIG. 4 shown. The upper surface of the cylinder 40 is tapered with the hollow bore portion of the cylinder in the center thereof. The outer surface of the cylindrical walls and the inner surfaces which form the bore of the cylinder 40 are covered with a suitable metal, e.g. B. titanium or molybdenum. As shown in FIGS. 5 and 6, the metal coating 44 on the outer surfaces of the cylinder occupies part of the conical surface on the top of the cylinder. The metal covering 44 occupies in two opposite parts 47 and 48 part of the surface of the conical section in the direction of the tip of the conical section, but at a short distance therefrom. This outer metal layer 44 represents one of the two trigger electrodes.

Die andere der beiden Triggerelektroden ist die Metallschicht 50, die auf der inneren Bohrungsfläche des Zylinders 40 aufgebracht ist. Die Metallschicht 50, die die Bohrungswandung des Zylinders 40 bedeckt, erstreckt sich längs der Bohrung in RichtungThe other of the two trigger electrodes is the metal layer 50, which is applied to the inner bore surface of the cylinder 40. The metal layer 50, which covers the bore wall of the cylinder 40 , extends along the bore in the direction

auf und im kurzen Abschnitt von der Kuppe der konischen oberen Fläche des Zylinders. Damit sind die Triggerelektroden 44 und 50 voneinander um einen kurzen Abstand getrennt, der durch die abgeschrägte Kante 51 der Kuppe des konischen Abschnittes am oberen Teil des Zylinders 40 gebildet ist. Der Abstand zwischen den Elektroden 44 und 50 an der abgeschrägten Kante 51 kann beispielsweise zwischen 0,025 und 0,2 mm betragen, dies war auch ίο die Tiefe der Umfangsnut24 nach Fig. 1. Dieser dichte Abstand tritt jedoch nur längs der Abstände 47 und 48 der Elektrode 44 auf. Die Triggerelektrode 50 steht in direktem Kontakt mit der äußeren Leitung 49, die ihrerseits mit dem äußeren Stromkreis und insbesondere mit einer Stromquelle von getriggerten Impulsen verbunden sein kann. Die Elektrode 44 steht in Berührung mit einem Becher 52, der seinerseits räumlich mit dem unteren Teil des negativen Elektrodenzylinders 41 verbunden ist, der wiederum, wie im Fall des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1, geerdet ist.on and in the short section from the crest of the conical upper surface of the cylinder. The trigger electrodes 44 and 50 are thus separated from one another by a short distance which is formed by the beveled edge 51 of the dome of the conical section on the upper part of the cylinder 40 . The distance between the electrodes 44 and 50 on the beveled edge 51 may for example be 0.025 to 0.2 mm, this was also ίο the depth of the circumferential groove 24 according to FIG. 1. This close spacing, however, occurs only along the spacings 47 and 48 of the electrode 44 . The trigger electrode 50 is in direct contact with the external line 49, which in turn can be connected to the external circuit and in particular to a current source of triggered pulses. The electrode 44 is in contact with a cup 52, which in turn is spatially connected to the lower part of the negative electrode cylinder 41 , which in turn, as in the case of the embodiment according to FIG. 1, is earthed.

Zwar ist in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 4 eine Triggerelektrode räumlich mit der negativen Hauptelektrode verbunden dargestellt, ein solcher räumlicher Kontakt ist jedoch nicht erforderlich. Es ist nur erforderlich, daß eine Triggerelektrode auf annähernd demselben Bezugspotential liegt wie die negative Hauptelektrode. Eine elektrische Leitung 53 ist mit der negativen Hauptelektrode 41 verbunden. Der Triggerimpuls kann deshalb über die Anschlüsse 49 und 53 zugeführt werden, damit das Potential auf die Triggerelektroden 50 und 44 aufgebracht wird.
Die genaue Struktur der Triggerelektroden läßt sich aus F i g. 6 entnehmen. Die Metallschicht 50, die eine der Triggerelektroden bildet, ist im Querschnitt auf der Innenfläche der Zylinderbohrungsöffnung dargestellt, während die Metallschicht 44, die die andere Triggerelektrode darstellt, auf der äußeren Fläche des Zylinders und auf dem oberen konischen Teil ausgebildet ist. Der metallisierte keramische Belag 54 ist zwischen den Triggerelektrodenbelägen 44 und 50 einerseits und dem inneren keramischen Isolator 58 vorgesehen, auf dem die metallisierte Schicht 57 und die Triggerelektroden angeordnet sind.It is true that in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 4 show a trigger electrode spatially connected to the negative main electrode, but such a spatial contact is not required. It is only necessary that a trigger electrode is at approximately the same reference potential as the negative main electrode. An electric wire 53 is connected to the main negative electrode 41 . The trigger pulse can therefore be supplied via the connections 49 and 53 so that the potential is applied to the trigger electrodes 50 and 44 .
The exact structure of the trigger electrodes can be seen from FIG. 6. The metal layer 50, which forms one of the trigger electrodes, is shown in cross section on the inner surface of the cylinder bore opening, while the metal layer 44, which forms the other trigger electrode, is formed on the outer surface of the cylinder and on the upper conical portion. The metallized ceramic coating 54 is provided between the trigger electrode coatings 44 and 50 on the one hand and the inner ceramic insulator 58 on which the metallized layer 57 and the trigger electrodes are arranged.

Das Gas in der Röhre ist ein Gas, wie es in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist, das den Anforderungen der Beschreibung in Verbindung mit F i g. 3 entspricht.
Im Betrieb dieser Röhre verläuft der stromleitende Hauptpfad zwischen dem oberen Teil des Bechers 52, der mit der negativen Elektrode 41 verbunden ist und einen Teil derselben bildet, und der inneren Fläche der halbkugelförmigen positiven Elektrode 42. Diese geometrische Ausbildung ist besonders vorteilhaft dadurch, daß eine Metallisierung, die durch das Zerstäuben auf Grund der Stromleitung zwischen den Elektroden erzeugt wird, sich an der unteren Fläche des keramischen Isolators 64 nicht ausbilden kann. Auf diese Weise bleibt die elektrische Isolierung zwischen dem negativen Elektrodenzylinder 41 und der Leitung 43 zur positiven Elektrode 42 aufrechterhalten.
Die geometrische Ausbildung der Elektroden nach den F i g. 1 bis 4 ist lediglich beispielhaft. Im Rahmen der Erfindung lassen sich eine große Anzahl von anderen Ausführungsbeispielen angeben. Bestimmte Ausbildungen haben zusätzliche Vorteile, wie diesThe gas in the tube is a gas as described in connection with Fig. 1 is described, which meets the requirements of the description in connection with FIG. 3 corresponds.
In operation of this tube, the main conductive path runs between the upper part of the cup 52, which is connected to the negative electrode 41 and forms a part thereof, and the inner surface of the hemispherical positive electrode 42. This geometric configuration is particularly advantageous in that a Metallization, which is produced by the sputtering due to the current conduction between the electrodes, cannot form on the lower surface of the ceramic insulator 64. In this way, the electrical insulation between the negative electrode cylinder 41 and the lead 43 to the positive electrode 42 is maintained.
The geometric design of the electrodes according to FIGS. 1 to 4 are only exemplary. A large number of other exemplary embodiments can be specified within the scope of the invention. Certain courses have additional benefits like this

709 549/302709 549/302

Claims

this is the case with the design of the electrodes according to FIG. 4, in which an undesirable atomization effect is largely avoided. In principle, however, the arrangement remains the same. Thus, in the exemplary embodiment according to FIG. 4, the breakdown of the layer along the area 51 between the metal trigger electrodes 44 and 50 is able to generate the cloud of electrons and ions that are required for the current conduction path, as is the case with the metallized ceramic in the narrow groove 24 between the trigger electrode segments 25 and 26 according to FIG. 1 was the case. The curves according to FIGS. Figures 7-10 show the delay and flutter characteristics of a good and typical known triggered spark gap tube in comparison with these parameters in the tube according to the invention. The dashed curve shows the trigger pulse, and the solid curves show the current conduction to the main electrodes as a function of the pulse over time. Each line on the time axis represents a value of 0.1 microseconds. These curves are representations of photographs taken from a cathode ray tube. The F i g. 7 and 9 show the switching of a triggered spark gap with 2200 V, which are fed to the main electrodes. The F i g. 7 shows different ignitions recorded after the first 50 ignitions, while FIG. 9 shows different ignitions after the first 150 ignitions. If one disregards the fact that there is a delay (the time between the top of the dashed curve and the real part of the conductive curve) and considerable chatter in both figures, it can be seen that the delay is greater after 150 ignitions than after 50 Ignitions. This increase in the delay with the number of ignitions is characteristic of the operation of triggered spark gaps. The F i g. 8 and 10 show these characteristics with 1800 V applied between the main electrodes. At this low potential the delay is greater than at 2200 V. Furthermore, the delay for FIG. 10 after 150 ignitions is greater than for FIG. 8 after 50 ignitions. Fig. 11 shows curves for the switch according to the invention. This curve shows recordings of the cathode ray tube at 2200 and at 1800 V switching voltage and also after 50 and 150 ignitions at the respective voltage. As can be seen, there is no delay in FIG. 11 (at least not in the range of the measuring accuracy of the device) and there is also no flutter. This mode of operation is characteristic of the switch according to the invention. Patent claims:

1. Switch with two main electrodes at a predetermined distance from each other and two ignition electrodes at a smaller distance from each other, all of which are arranged in a vacuum-tight container, characterized in that the two ignition electrodes (25, 26; 44, 50) on the surface of one Isolator (21; 58) are arranged at such a distance and that the gas pressure within the container is chosen so that the product of this pressure and the distance between the main electrodes defines a point on the low-pressure branch of the Paschen curve for the gas within the container.

2. Switch according to claim 1, characterized in that the surface of the insulator (21; 58) is metallized.

3. Switch according to claim 1, characterized in that the gas within the container in is an inert gas in a manner known per se.

4. Switch according to claim 1, characterized in that one of the main electrodes (11, 41) is cylindrical and forms the bottom, the sides and part of the upper part of the vacuum-tight container, so that the volume within the vacuum-tight container is electrically is shielded.

Considered publications:
British Patent No. 669,427;
U.S. Patents Nos. 2,433,755, 2,817,036,
400

1 sheet of drawings