DE331029C

DE331029C - Anordnung zur Sicherung des Wirkungsgrades von gas- oder dampfgefuellten Verstaerker- oder Senderroehren

Info

Publication number: DE331029C
Application number: DE1919331029D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-04-25
Filing date: 1919-04-25
Publication date: 1920-12-28

Description

Die zur Verstärkung schwacher Wechselströme oder zur Schwingungserzeugung dienenden, mit Gas- oder Dampffüllung (Edelgas, Quecksilberdampf, Alkalimetalldampf) versehenen Entladungsröhren kommen dadurch zur Wirkung, daß in ihnen eine Verstärkung zugeführter Energie stattfindet, und zwar entweder vermittels Beeinflussung einer leuchtenden Gasentladung, insbesondere des dabei art der Zwischenelektrode, dem sogenannten Steuersieb, entstehenden .Dunkelraumes (Liebenröhre), oder vermittels Beeinflussung einer Elektronenstrahlung, die aus demjenigen Raum, hervortritt, in welchem die leuchtend'e elektronenspendende Gasentladung selbst stattfindet.

Die Erfindung bezweckt, den Wirkungsbzw, Verstärkungsgrad bei Röhren der. letzteren Art dadurch zu sichern, daß das Auftreten einer selbständigen leuchtenden Gasentladung in dem Raum zwischen Steuergitter und Anode, das ist in dem Raum der Elektronen-Strahlung, verhindert wird. Bei einer solchen Entladung würden die in dem genamitenRaum durch die Elektronenstrahlung erzeugten positiven Ionen daselbst zur Stoßionisation gelangen und dabei wiederum ionisierende Elektronen in einem Maße erzeugen, daß die Elektronenstrahlung, die im Tempo der zu verstärkenden Ströme erfolgt, den zwischen Steüergitter und Anode fließenden Strom (Anodenstrom) nicht mehr wesentlich beeinflussen kann. Die Folge würde ein Sinken des Verstärkungsgrades sein.

Dieses Sinken läßt sich gemäß der Erfindung; dadurch vermeiden, daß bestimmte Grenzen für die Elektrodenspannungen bzw. die Elektrodenabstände eingehalten werden, mit der Wirkung, daß die positiven Ionen innerhalb des Raumes zwischen Steuergitter und Anode nicht die zur Stoßionisation erforderliche Geschwindigkeit erlangen können. Beispielsweise läßt man bei Quecksilberdampffüllung die Spannung zwischen dem Steüergitter und der Anode (Anodenspannung) bei einem Abstand von 8 mm zwischen diesen beiden Elektroden nicht über etwa 20 Volt, bei Argon im gleichen Falle nicht über etwa 25 Volt, bei Helium nicht über etwa 35 Volt steigen. Ob die richtige Spaniiuug vorhanden ist, ist ganz allgemein daran erkennbar, daß keine deutlich sichtbare selbständige Entladung· zwischen Anode und Steuergitter besteht. (Ein geringer Lichtschein, der auf die Stoßionisation durch negative Teilchen zurückzuführen ist, ist unschädlich und darf bestehen bleiben.)

An Stelle dieser Spannungsregulierungoder neben ihr kann erfindungsgemäß der Abstand zwischen der Anode und dem Steuergitter so gewählt werden, daß er nicht wesentlich größer, eher etwas kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Moleküle des betreffenden Gases oder Dampfes bei dem gewählten Druck. Je kleiner der Abstand ist, desto sicherer wird die Ionisation durch die positiven Teilchen verhindert. Da die Abstände an sich sehr klein sind, ist man an ge-

wisse mechanische Grenzen gebunden. Indessen ist eine geringfügige Überschreitungdes Abstandes nach oben, wie schon angedeutet, zulässig, da hierdurch^ nur die negativen Teilchen, die bekanntlich eher ionisieren alsdie positiven Teilchen, zur Ionisierung kommen. Dies ist, wie bemerkt, unschädlich und kann im Sinne der Verstärkung sog'ar nützlich erachtet werden.

ίο Die freie Weglänge der Moleküle des Heliums bei ι mm Gasdruck ist z. B. annähernd ι mm (s. Meyer, Kinetische Theorie der Gase). Demgemäß ist der erwähnte Abstand ebenfalls annähernd ι mm groß zu wählen. Bei 0.5 mm Gasdruck würde der Abstand etwa 2 mn: betragen, da die mittlere freie Weglänge umgekehrt proportional dem Gasdruck ist. Die Wirksamkeit der Einrichtung· beruht darauf, daß wegen des kleinen Abstandes zwischen Anode und Steuergitter in diesem Raum nur sehr wenig oder gar keine Elektronen auf Moleküle treffen, also keine Entladung durch Stoßionisation hervorrufen können. Ein besonderer Vorteil

»5 dieser Ausbildung der Röhre besteht darin; daß- eine bestimmte Innehaltung der Span- '■ nung zwischen Anode und Steuergitter nicht J erforderlich wird. Man ist in der Lage, diese Spannung beliebig- zu wählen und somit die Verstärkung- beliebig zu erhöhen.

Zweckmäßig wird, wenn ein zweites Sieb ('sogenanntes Anodengitter) vorhanden ist, der Abstand zwischen diesem und dem Steuergitter ebenfalls nach Maßgabe der freien

Weglängfe bemessen.

Die Erfindung ist näher auf der Zeichnung veranschaulicht.

In Fig. ι ist schematisch eine Anordnung zur Verstärkung schwacher Wechselströme dargestellt, bei der eine gewöhnliche vorhandene Röhre verwendet ist. Dieselbe ist erfindungsgemäß durch entsprechende Schaltungsanordnungan eine g-eeignet regulierte Spannung angelegt. Die Röhre R ist beispielsweise mit einem Edelgas oder Edelgas- j gemisch gefüllt und besitzt eine Anode A, j eine aus einem Alkalimetall bestehende Ka- \ diode K, ein Steuergitter SG und ein Anoden- j gitter AG. B₁. B.₂, B₃ sind Batterien; H ist i ein Hörempfänger. Die zu verstärkenden J schwachen Wechselströme werden "durch den | Übertrager T zugeführt. Die Wirkungs- J weise dieser Röhre ist folgendermaßen. Durch | die Potentialdifferenz zwischen den Elektro- j

den K und AG wird infolge Entstehung- einer . Glimmlichtentladung eine dauernde Ionisie- j rung des Edelgases im Raum K-AG hervor- j gerufen, die auch den Raum bis zur Elek- ; trode SG hin erfüllt. Die Elektrode SG be- ; sitzt jedoch ein MinuspotentiaJ und wirkt I daher als elektrische Sperrung, so daß die ^!

Elektronenstrahlung nicht über SG hinaus-'dringen kann. Sobald jedoch der Übertrager T zur Wirkung kommt, findet ein sofortiger starker Elektronenübertritt in die Strecke SG-A statt, der die Energie der Batterie B., im Stromkreis (H₁B₂T, A) fies EmpfängersIf auslöst. Erfindungsgemäß ist die Spannung der Batterie B₂ -f- Β_Λ nur so hoch zu wählen, daß eine selbständige Entladung, ähnlich derjenigen zwischen K und AG, nicht zwischen A und- SG auftritt.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, mittels welcher eine, gleichartige Röhre wie in Fig. r zur Aussendung elektromagnetischer Wellen benutzt werden kann. Die Anordnung" unterscheidet sich von derjenigen der Fig. r nur dadurch, daß in der Anschlußleitung' des Steuergitters SG eine Spule L_:. und im Anodenkreis der Schwingungskreise L₁, C₁ eingefügt ist, wobei die Spulen L₁₁ L~ induktiv mit der Spule ].„ der bei E geerdeten Antenne Al gekoppelt sind. Durch die sogenannte Rückkopplung der Röhre mit dem Schwingungskreis wird in der bekannten Art eine ständige Wellenaussendung der Antenne hervorgerufen, die beispielsweise durch ' ■ Handhabung· einer Taste D zur Zeichensendung benutzt werden kann. Der Widerstand W dient zur Regulierung. Auch hier ist die Spannung- der Batterie B„ -f- B_s gemäß dem bei Fig. 1 Gesagten zu bemessen.

In .Fig". 3 ist eine Verstärkungsanordnung ähnlich derjenigen in Fig. 1 dargestellt, doch besitzt hier die Röhre erfindungsgemäß einen der molekularen Weglänge angepaßten Abstand zwischen dem Stcuergitter SG und der Anode A. und auch zwischen den beiden Gittern SG, AG. Die Röhre ist z. B. mit Helium von ¹J₂ mm Gasdruck gefüllt, und demgemäß ist sowohl der Abstand zwischen der Anode A und dem Steuergitter SG, wie auch der Abstand zwischen letzterer und dem Anodengitter AG kleiner als 2 mm, während der Abstand zwischen dem Gitter AG und der Kathode K etwa 30 mm beträgt. Die Batterie B., + B_s kann hier, wie die Figur andeutet, größer als bei Fig. 1 sein.

Bei Anwendung· der Erfindung ist darauf zu achten, daß die sonstigen Entladungsbe- no dingungen — also die Größe des Raumes der eigentlichen Entladung, der Abstand zwischen K und AG und die zwischen diesen Teilen herrschende Spannung — je nach der Art der verwendeten Materialien aufrechterhalten werden.

Die Erfindung ist im übrigen davon unabhängig, ob die Kathode eine Alkalimetallkathode in Edelgas ist, oder ob sie aus Quecksilber besteht oder endlich eine Glühkathode ist, die geheizt wird, wie auch die Schaltung-sweisc der Röhre im einzelnen beliebig sein

kann. Man kann ferner als Füllung der Röhre auch ein Gas- oder Dampfgemisch verwenden·. In diesem Falle ist der erwähnte Gitterabstand kleiner als die freie Weglänge der Moleküle desjenigen Gases oder Dampfes des Gemisches zu wählen, welches die kleinste freie Weglänge besitzt. Fig. 4 zeigt eine Röhre dieser Art, bei welcher ein Quecksilberlichtbogeii zwischen den Elektroden K, AG unterhalten wird und eine selbständige Elektronenquelle gleich der in Fig. 2 zwischen K und AG stattfindenden Entladung darstellt. Der Abstand zwischen dem Steuergitter SG und der Anode A ist hier wiederum entsprecliend der molekularen Weglänge gewählt. Die Schaltung und Anwendung der Röhre entspricht im übrigen der Fig. 2.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Anordnung zur Sicherung des Wirkungsgrades von gas- oder dampfgefüllten Verstärker- oder Senderröhren mit oder ohne Glühkathode, dadurch gekennzeich-

^a5 net, daß eine selbständige leuchtende Entladung in dem Raum zwischen Anode (A) und Steuergitter (SG) verhindert wird, zwecks Verhinderung der Stoßionisation durch positive Ionen.

z. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebenem Abstand zwischen Anode und Steuergitter die Spannung zwischen diesen Elektroden unter Aufrechterhaltung der im übrigen Entladungsraum stattfindenden Entladungsbedingungen derart niedrig· gewählt wird, daß die positiven Ionen auf ihrem Wege die nicht die zur Stoßionisation erforderliche Geschwindigkeit erlangen können.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Steuergitter (SG) und der Anode (A) bei dem gewählten Gas- oder Dampf druck kleiner oder nicht wesentlich größer als die mittlere freie Weglänge der Moleküle des Gases oder Dampfes bzw. --7 im Falle eines Gas- oder Dampfgemisches — kleiner oder nicht wesentlich größer als die freie Weglänge der Moleküle desjenigen Gases oder Dampfes des Gemisches ist, das die kleinste Weglänge besitzt, wobei die Spannung: zwischen Steuergitter und Anode beliebig groß gewählt werden kann, um ein Maximum an Verstärkung bzw. Sendeenergie zu erreichen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, mit Anodengitter zwischen Kathode und Steuergitter, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Steuergitter (SG) und dem Anodengitter (AG) kleiner oder nicht wesentlich größer als die'freie Weglänge der Moleküle des Gases oder Dampfes ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,