DE2328128C3 - Blitzentladungsröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blitzentladungsröhre mit zwei Hauptelektroden, einer Triggerelektrode und einer weiteren Hilfselektrode zum Zünden innerhalb des Entladungsgefäßes. Derartige Blitzentladungsröhren finden sowohl für Stroboskopie, Blitzfotografie als auch für verwandte Anwendungen, bei denen Blitzentladungen erforderlich sind. Verwendung.

Die der zuverlässigen, sich wiederholenden, stetigen Blitzquelle mit Blitzentladungsröhren zugrunde liegenden Probleme werden sut vielen Jahren mittels einer Vielzahl von Techniken eingeschlossen die Verwendung verschiedener den Lichtbogen leitenden Triggerelektroden, experimentell mit dem Ziel untersucht, eine stabile Lage und eine genaue zeitliche Steuerung bei kleinem Synchronisationsfehler sicherzustellen (US-PS 77 508; 32 86 128 und 33 55 625).

Andere mit zusätzlicher Strahlung arbeitende Lösungen enthalten Durchschlagsquellen, wie z. B. zusätzliche innere Zwei-Elektroden-Funkenstrecken, die z. B. in den US-PS 33 50 602 und 33 56 888 beschrieben sind.

Aus dem DE-Gm 17 55 898, US-PS 29 22 066 sowie US-PS 32 84 665 sind Elektrodenanordnungen von s Blitzentladungsröhren bekannt, die außer einer Zündbzw. Triggerelektrode noch eine in der Nähe der Hauptelektrode angeordnete Feldelektrode enthalten.

Bei den aus der DE-Gm 17 55898 und der US-PS 29 22066 bekannten Blitzentladungsröhren ist die Triggerelektrode in Form einer außerhalb des Glaskörpers angeordneten Schelle vorgesehen.

Bei der aus der US-PS 32 84 665 bekannten Blitzentladungsröhre ist neben den beiden Hauptelektroden und einer Triggerelektrode noch eine weitere

is Hilfselektrode zum Zünden vorgesehen. Diese Hilfselektrode ist bei der in der genannten Schrift beschriebenen Blitzentladungsröhre zum sicheren Zünden allein nicht ausreichend Es sind deshalb weitere Elektroden und ein Breakdown-Element vorgesehen.

Diese bekannten Entladungsröhren, die vielfach verwendet werden, sind bei solchen Anwendungen ungeeignet, bei denen große Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Zündung und an die Synchronisation gestellt werden. Die bisher erzielbaren kleinsten Synchronisationsfehler liegen in der Größenordnung von irehreren hundert Nanosekunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blitzentladungsröhre der obengenannten Gattung zu schaffen, bei der der Synchronisationsfehler wesentlich herabgesetzt ist und außerdem eine größere Zuverlässigkeit des Zündvorgangs erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Blitzentladungsröhre der obengenannten Gattung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Hilfselektrode in unmittelbarer Nähe einer der Hauptelektroden aber außerhalb des zwischen diesen Hauptelektroden befindlichen Entladungsbereiches angeordnet ist, wobei an die Hilfselektrode im wesentlichen gleichzeitig mit der Triggerung eine Spannung anlegbar ist so daß sich ein starkes elektrisches Feld ausbildet, das einerseits die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den Hauptelektroden unterstützt, andererseits aber einen Lichtbogen zu der Hilfselektrode verhindert.
Mit dieser neuartigen Blitzentladungsröhre wird erreicht, daß auf teure und weniger genaue, eine Vielzahl von leitenden Trigger-Elektroden und/oder verschiedene Funkenstreckenquellen und dergleichen enthaltende Bauteile verzichtet werden kann, wie sie z. B. in den genannten Literaturstellen beschrieben sind

Besonders vorteilhaft ist die allgemeine Verwendbarkeit der neuartigen Blitzentladungsröhre.

Von wesentlicher Bedeutung ist bei der Erfindung die Steigerung der Zuverlässigkeit der Triggerung der Entladung zwischen einem Elektrodenpaar in einer Gasentladungsröhre durch die von der Triggerung getrennte Erzeugung eines starken elektrischen Feldes in unmittelbarer Nähe einer der Elektroden (jedoch außerhalb des Entladungsbereichs), indem die Ausbildung eines Lichtbogens während dieser Erzeugung im wesentlichen verhindert wird.

Es wurde festgestellt daß durch diese Technik eine außerordentliche Verbesserung der Zuverlässigkeit und Fortfall von Synchronisationsfehlern erzielt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

h5 Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben: Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Blitzentladungslampe,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Blitzentladungslampe.

In der Zeichnung ist eine Blitzentladungsröhre dargestellt, die ein abgedichtetes Gehäuse 6 (lichtdurchlässig für Blitzbeleuchtungsanwendungen) aufweist, das ein verdichtetes Gas G (wie Xenon oder dergleichen) enthält und, wie in den erwähnten Literaturstellen bereits beschrieben, ein Paar längliche Hauptelektroden, die als eine Anode 2 und eine auf gleicher Höhe liegende Kathode 4 wiedergegeben sind, die zwischen ihren freien oder inneren Enden (zugespitzt dargestellt) einen Gasbereich für die Blitzentladung festlegen.

Eine Triggerelektrode 5 ist vorzugsweise gerade so angeordnet, daß sie in diesen Bereich an einer geeigneten dazwischenliegenden Stelle hineinragt, um den Durchschlag des Gases als Antwort auf einen Triggerimpuls zu unterstützen, der über die Primärwicklung P eines Impulstransformators T ausgelöst wird. Dieser Impuls entsteht in der Sekundärwicklung S an einem Widerstand /?3 und einem Kondensator C3 und wird über eine Leitung 5' zur Triggerelektrode 5 weitergeleitet. Infolge der Triggening ruft die im Kondensator C aus der Spannungsquelle +, — gespeicherte Hauptentladungsspannung eine Blitzentladung zwischen der Anode 2 und der Kathode 4 infolge der dargestellten Verbindungen hervor. Der Plus-Anschluß vom Kondensator C ist Ober (einen) Gleichrichter R mit der Anodenzuleitung 2' und der Minus-Anschluß mit der Kathodenzuleitung 4' verbunden, wie es auch in den erwähnten Literaturstellen beschrieben ist

Wie schon zuvor erwähnt, erlaubte der durch von Blitz zu Blitz infolge der Ungenauigkeiten in der zeitlichen Steuerung des Durchschlags und bei wanderndem Nullpunkt der Blitzentladung selbst erzeugte Synchronisationsfehler, insbesondere wei wiederholter Blitzerzeugung, keine zufriedenstellende und extrem genaue Arbeitsweise bei besonders hohe Anforderungen stellenden Anwendungen. In Obereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde jedoch festgestellt, daß die Verwendung eines bei einer der Hauptelektroden zur Zeit der Triggening, aber getrennt davon und außerhalb des Entladungsbereiches, entwickelten starken elektrischen Feldes eine Wirkung erzeugen kann, die eine viel genauere Gewährleistung des schlagartigen Durchschlags als Antwort auf die Triggening und die schärfere Begrenzung des Blitzes ergibt, mit einem viel kleineren Synchronisationsfehler als er sonst auftrat Es wurde dabei als wesentlich angesehen, im Gegensatz zu den zuvor erwähnten zusätzlich erforderlichen Funkenstreckenbestrahlern und dergleichen nach dem Stand der Technik, daß eine Zündung oder Lichtbogenentstehung bei der Hauptelektrode als ein Ergebnis dieses momentanen starken Feldes verhindert und im wesentlichen unterdrückt wird.

In F i g. 1 wird dieses Ziel durch eine zusätzliche Elektrode 1 für die Verstärkung eines elektrischen Feldes erreicht, die als ein leitender Ring oder ein leitendes Band dargestellt ist, wobei Ring oder Band lose koaxial auf einem Teil einer isolierenden Muffe 3 angebracht ist, die ihrerseits lose koaxial auf einem Teil der länglichen Anode 2 angeordnet ist Die Elektrode 1 ist mechanisch bei einem Punkt Γ an einem entsprechenden gebogenen Teil 3' der isolierenden Muffe 3 gesichert, um die Elektrode gegen ein Wandern entlang der isolierenden Muffe während der Benutzung der Röhre zu sichern. Die isolierende Muffe erstreckt sich darüber hinaus näher zum rechten Ende oder freien Entladungsende der Anode 2 hin als die Elektrode 1 zur Verstärkung des elektrischen Feldes und nahe genug, um sicherzustellen, daß der am weitesten rechts

lu liegende Punkt der Elektrode 1 elektrisch durch die isolierende Muffe 3 von der blanken Spitze der Anode 2 verdeckt ist, um so die Entstehung eines Lichtbogens dazwischen zu verhindern, wenn ein Spannungsimpuls (im wesentlichen gleichzeitig mit dem Triggerimpuls für die Triggerelektrode 5) zwischen der Anode 2 und der Elektrode 1 angelegt wird. Dieser Spannungsimpuls ist als von der Sekundärwicklung S abgeleitet und an das Netzwerk Gi-Ri angelegt gezeigt, wobei der Kondensator C₂ mit der Anodenzuleitung 2' verbunden ist Der Widerstand R\ und der Kondensator Q sind zwischen der Anode 2 und der Kathode 4 verbunden, wobei die Elektrode 1 mit dem Verbindungspunkt von Widerstand R\ und Kondensator G. so verbunden ist, daß das zuvor erwähnte starke elektrische Feld augenblicklich kurzzeitig zwischen den Elektroden 1 und 2 über die isolierende Muffe 3 und entlang einem wesentlichen Teil der länglichen Anode 2 entsteht, jedoch ohne einen aktiven Lichtbogen oder Funken dazwischen zu erzeugen. Unter diesen Umständen wurde entdeckt, wie zuvor erklärt, daß eine größere Zuverlässigkeit bei der Triggening und bei der stabilen Blitzentladungslage durch die Wirkung dieses augenblicklichen starken Feldes außerhalb des Entladungsstreckenbereichs eintritt

J5 Eine Blitzentladungsröhre mit zwei 2 mm voneinander räumlich getrennten Hauptelektroden von 10 mm Länge und 1 mm Durchmesser wurde z. B. periodisch geblitzt mit einem Synchronisationsfehler in der Größenordnung von nur 10 Nanosekunden in der Auslösezeit verglichen mit hundert und mehr Nanosekunden bei Konstruktionen nach dem Stand der Technik, wie in den erwähnten Literaturstellen beschrieben. Das Gas innerhalb der Röhre war Xenon, die bei einem Druck von ungefähr 762 mm Hg betrieben wurde. Die Anode bestand aus Wolfram und die Kathode aus einem Sintergemisch von 95% Wolfram und einem Rest aus Bariumaluminat Die Länge der isolierenden Muffe 3 (eine keramische Röhre) war angenähert 6 mm, die koaxial um die Anode angebracht war, wobei die Anodenspitze ungefähr 1 mm daraus hervorragte. Die Elektrode 1 war ein Ring aus Nickel mit einer Dicke von 127 μηι und mit einem Durchmesser von ungefähr 2,5 mm, der zur isolierenden Muffe hin umgebogen und sonst ungefähr 1 mm vom äußeren Ende der isolierenden zylindrischen Muffe 3 festgehalten war.

Praktische Untersuchungen haben auch die Wirksamkeit dieser Erfindung mit dem Aufbau eines elektrischen Verstärkerfeldes bestätigt, daß an die Kathode 4 anstatt

ω an die Anodenkonstruktion 2 angelegt wurde, wie es in F i g. 2 dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Blitzentladungsröhre mit zwei Hauptelektroden, einer Triggerelektrode und einer weiteren Hilfselektrode zum Zünden innerhalb des Entfadungsgefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (1) in unmittelbarer Nähe einer der Hauptelektroden (Anode 2 und Kathode 4) aber außerhalb des zwischen diesen Hauptelektroden befindlichen Entladungsbereiches angeordnet ist, wobei an die Hilfselektrode (1) im wesentlichen gleichzeitig mit der Triggerung eine Spannung anlegbar ist, so daß sich ein starkes elektrisches Feld ausbildet, das einerseits die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den Hauptelektroden (Anode 2 und Kathode 4) unterstützt, andererseits aber einen Lichtbogen zu der Hilfselektrode (1) verhindert

2. Blitzentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Hauptelektrode (Anode 2 bzw. Kathode 4), in deren unmittelbarer Nähe sich die Hilfselektrode (1) befindet, verlängert ist und das starke elektrische Feld parallel zu dieser Hauptelektrode, entlang eines wesentlichen Teils derselben, in einem gegenüber ihrem freien Ende abgeschatteten Bereich aufgebaut ist

3. Blitzentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (1) auf der ihr benachbarten Hauptelektrode (Anode 2 bzw. Kathode 4) in bezug auf deren freies Ende zurückgesetzt auf einer isolierenden Muffe (3) angeordnet ist, wobei sich letztere ausreichend weit in Richtung auf das freie Ende hin erstreckt um einen Überschlag zwischen der Hilfselektrode (1) und der benachbarten Hauptelektrode (Anode 2 bzw. Kathode 4) zu verhindern.

4. Blitzentladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (1) mechanisch nur an einem Teil ihrer der Muffe (3) benachbarten Oberfläche mit dieser verbunden ist, um ein Wandern zu verhindern.

5. Blitzentladungsröhre nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (1) und die isolierende Muffe (3) koaxial zu der benachbarten Hauptelektrode (Anode 2 bzw. Kathode 4) angeordnet sind.