DE341562C - Gas enthaltender oder evakuierter Detektor fuer Strahlenenergie mit einer Kathode und einer Anode - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Gas enthaltende oder evakuierte Detektoren für Strahleiienergie sowie ein Verfahren zur Steuerung der Wirkung dieser Detektoren.
Bei Gas enthaltenden oder evakuierten Detektoren und besonders bei solchen von der sogenannten »Audion«-Art ist die Empfindlichkeit des Detektors von einer Anzahl verschiedener Faktoren abhängig, zu denen unter

ίο anderen die Natur des Gases, der Grad der Evakuation und der Charakter, die Form und Lage der Platte, des Gitters und des Glühfadens gehören. Bei der Konstruktion und Wirkungsweise dieser Art von Detektoren ist

• 5 es notwendig, daß man einem gewissen idealen Verhältnis nahekommt hinsichtlich der Wirkung, welche die Stärke des lokalen Kraftflußstromes und des Glühfadenstromes durch Laden des Gitters des Detektors mit Hochfrequenz- oder Niederfrequenzwechseloder -sehwingungsströmen auf die Steuerung der Elektronenwanderung durch den Detektor ausübt.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar sind Fig. ι und 2 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung.
Damit der Detektor auf Maximalempfindlichkeit eingestellt werden kann, ist es notwendig, .das Potential des Kraftflußstromes und das des Glühfadenstromes bis zu einem Punkte zu erhöhen, wo der Detektor empfindlich und doch verläßlich ist. Wenn das Potential des Kraftflußstromes zu niedrig ist, muß der Glühfaden überhitzt werden, wodurch die Lebensdauer des Detektors verkürzt wird. Wenn dagegen der Glühfaden zu kalt ist, dann muß das Potential des Kraftflußstromes bis zu einem Punkt gebracht werden, wo die isolierenden Fähigkeiten des evakuierten Gases geneigt sind, zu versagen, und der Detektor unfähig ist, seine ursprüngliche Empfindlichkeit wieder zu erlangen und dann nur gleichrichtende Fähigkeiten besitzt. Wenn der Detektor auf einem Punkt eingestellt ist, wo er äußerst empfindlich ist, so kann eine geringe Veränderung der lokalen Verhältnisse oder ein kräftiges Signal ein Versagen der isolierenden Fähigkeiten des Gases zur Folge haben.

Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung werden die gewünschten Resultate erzielt, und es ist daher möglich, eine empfindliche Einstellung des Detektors zu erlangen und zu benutzen, ohne dadurch die Verläßlichkeit desselben einzubüßen. Der hier beschriebene Detektor bildet eine Gas enthaltende Verstärkungsvorrichtung für schwache elektrische Ströme.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden periodische Wertveränderungen oder periodische Veränderungen der Schwingungsweite lokaler Ströme bewirkt, und zweckmäßig wird ein Sinken eines Lokalstromes bis auf den Nullwert auf beliebige geeignete Weise bewirkt. Ein solcher Lokalstrom kann entweder ein Kraftflußstrom oder ein Glühfaden-

strom sein oder beides, wenn ein besonderer Fadenstrom verwendet wird, wie in der in B"ig. 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Solch ein periodisches Sinken kann, wie

. 5 bereits gesagt, auf verschiedene Weise bewirkt werden, doch geschieht es zweckmäßig durch Anwendung einer Unterbrechervorrichtung für einen der Stromkreise oder für beide. Im folgenden ist eine zur Erreichung ίο des gewünschten Resultates dienende Vorrichtung beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf die Anwendung dieser Vorrichtung beschränkt.

In Fig. ι ist eine Ausführungsform dieser Vorrichtung dargestellt, und zwar ist in dieser Figur die Primärspuie eines Schwingungstransformators eines offenen Empfangsluftleiters bei ι gezeigt. Die Sekundärspule des geschlossenen Schwingungskreises ist bei 2 gezeigt. Bei 3 ist ein Kondensator gezeigt, und das birnenförmige Gefäß des Detektors ist mit 4 bezeichnet. In diesem Gefäß 4 ist ein in geeigneter Weise, z. B. durch eine Batterie 5' erhitzter Glühfaden 5 vorgesehen, der die Kathode des Detektors bildet. Bei 6 ist das Gitter gezeigt, das mit dem geschlossenen Schwingungskreise verbunden ist, : und'bei 7 ist die Anode oder Platte gezeigt. Das Gefäß 4 enthält ein geeignetes evakuiertes Gas, z. B. Quecksilberdampf.

Jegliche Bildung von Glimmentladungen

kann durch die Anwendung eines sehr hohen • Vakuums vermieden werden, doch ist dann der Detektor nicht so empfindlich; ein kritischer Grad des Vakuums ist für die höhere Empfindlichkeit des Detektors erforderlich. Der Glühfaden oder die Kathodes und die Platte oder Anode 7 sind außerhalb des Gefäßes durch Leitungen 8, 9 verbunden, wobei im Kraftflußstromkreise eine Lokalbatterie 10 vorgesehen ist, die in Reihensschaltung mit dem Detektor und einem Telephon 11 oder einem sonstigen Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument ist. Ebenfalls in Reihen-

♦5 schaltung mit dem· Detektor, der Lokalbatterie 10 und der Anzeige- oder Aufzeichnungsvorrichtung liegt ein Unterbrecher 12, zu dem hier ein Kondensator 13 in Nebenschluß gelegt ist, wobei der Unterbrecher abwechselnd den Kontakt bei 14 herstellt, und dann den durch den Detektor fließenden Strom wieder unterbricht. Wenn telephonische Aufnahme verwendet wird, ist es wünschenswert, daß die Frequenz des Unterbrechers ungefähr 1 000 pro Sekunde beträgt, so daß ein hoher Ton in dem Telephon erzeugt wird. Die Membranen der Telephone können auch auf die Frequenz des Unterbrechers abgestimmt sein. Jedoch kann offenbar die

Frequenz des Unterbrechers in geeigneter Weise verändert werden, ohne aus dem Be- ! reich der Erfindung zu treten. Die Aufgabe \ des Kondensators 13 ist die, ein deutlicheres : und plötzlicheres Unterbrechen des Stromkreises der Gleichstromquelle 10 zu erzeugen, : was dadurch geschieht, daß das Funken über j die Kontaktpunkte beseitigt wird. \ Der Detektor, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Anzeige- oder Aufzeichnungsinstrument verwendet wird, kann offenbar auch zu anderen Zwecken verwendet werden, wie z. B. zur j Kontrolle oder Steuerung von Vorrichtungen I oder Arbeitsmechanismen, unter welche auch ^: Schiffe oder andere bewegliche Körper gerechnet werden können.

Es ist Fachleuten wohl bekannt, daß die hier erwähnte allgemeine Art von Gas enthaltenden Detektoren durch die Wirkung der negativen Ladung in Tätigkeit gesetzt wird, 8a welche sich auf dem Gitter infolge der Wirkung der Schwingungsströme ansammelt, die in dem geschlossenen Stromkreis .erzeugt werden, und zwar von den in dem offenen Luftstromkreise durch die Wirkung der elektromagnetischen Wellen erzeugten Schwingungsströmen. Diese Ansammlung von negativer Ladung verändert die Neigung ' der Gradiente des Potentials der Kathode, so daß die Elektronen in ihrer Wanderung zu der positiven Platte oder Anode hin unterbrochen werden.

Die gleichrichtende Wirkung der Kathodenströme veranlaßt den Detektor als Gleichrichter zu wirken, und es wird die sogenannte »Ventilwirkung« erzeugt,. infolge deren die negative Seite der Hochfrequenzwechsel- oder -Schwingungsströme auf dem Gitter verbleibt, und auf diese Weise ein ultranegativer Punkt mit Bezug auf die von der Kathode zu der Anode oder Platte führende Potentialgradiente erzeugt wird. Die Folge davon ist, daß die Elektronenwanderung gehemmt und eine Verminderung des durch das Meß- ; instrument gehenden Stromes bewirkt wird. Nun kann aber die Wirkung des Detektors beim Nachlassen der isolierenden Fähigkeiten des Gases gemäß der Theorie von J. J. Thomson erklärt werden. Wenn die Elektronenwanderung oder die erste Entladung des Kathodenstromes durch das Gas stattfindet, entsteht eine Ionisierung, welche eine Wanderung positiver Ionen nach der Kathode hin hervorruft. Wenn diese positiven Ionen sich der steilen Potentialgradiente in unmittelbarer Nähe der Kathode nähern, nehmen sie an Geschwindigkeit zu und treffen mit großer Geschwindigkeit auf die Kathode, wodurch eine neue Entladung von Elektronen hervorgerufen wird. In dieser Weise wiederholt sich die Wirkung des Detektors bis ins unendliche. Wenn aber der

lokale Strom irgendwie, z. B. durch einen geeigneten, in Fig. ι gezeigten Unterbrecher unterbrochen wird, so hört die Erzeugung der Elektronen auf, die Wirkung und die Ionisierung des Gases läßt nach und der ursprüngliche Zustand von hohem isolierenden Widerstände des Detektors wird wieder hergestellt. Der Detektor wird also selbsttätig in seinen ursprünglichen hochempfindlichen Zustand

ίο zurückgebracht. Dies bildet einen wichtigen Faktor der vorliegenden Erfindung, da auf diese Weise der Detektor ohne Gefahr auf einen Punkt allerhöchster Empfindlichkeit eingestellt werden kann und doch mit großer Verläßlichkeit wirkt.

In Fig. 2 ist eine etwas veränderte Form des Detektors dargestellt, durch welche das Verfahren gemäß der Erfindung angewendet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel

so ist ι die Primärspule des Schwingungstransformators, und 2 ist die Sekundärspule des geschlossenen Schwingungskreises. In der Birne 4 des Detektors befindet sich ein geeigneter Tantal- oder sonstiger Glühfaden S, der die Kathode bildet und durch eine Batterie 19 eines Heiz- oder Glühfadenstromes 20 erhitzt wird. Zweckmäßig wird ein Kondensator 21 in den geschlossenen Schwingungsstromkreis eingeschaltet. Innerhalb der Birne 4 befindet sich das Gitter 6, das mit dem geschlossenen Schwingungsstromkreise in Verbindung steht. In der Birne oder Kammer 4 befindet sich auch an geeigneter Stelle eine Platte 7, welche die Anode bildet. Der Faden 5 oder die Kathode und die Platte 7 oder Anode sind außerhalb der Birne 4 durch den Kraftflußstromkreis 24 miteinander verbunden, in den eine Lokalbatterie 25 und ein Telephon oder eine sonstige Anzeigevorrichtung 26 eingeschaltet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein periodisches Sinken der Stromstärke bis auf den Nullwert veranlaßt, und bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung, worin sowohl ein" Glühfaden- als auch ein Kraftflußstromkreis dargestellt sind, werden zweckmäßig sowohl der Kraftflußstrom als auch der Glühfadenstrom periodisch und synchron unterbrochen. Zu diesem Zweck sind zwei drehbare Unterbrecher oder Kommutatorscheiben 27, 28 vorgesehen, die durch eine Welle 34 synchron in Drehung versetzt werden. Jede "der beiden Scheiben ist mit einem geeigneten Kontakt 30 bzw. 31 versehen, mit denen periodisch Bürsten 32, 33 des Glühfaden- bzw. des Kraftflußstromkreises in Kontakt kommen.

Die Welle 34 kann auf beliebige Weise in Drehung versetzt werden, und mit solcher Geschwindigkeit, daß das geeignete periodische Sinken der Stromstärke der beiden Lokal-Stromkreise bis auf den Nullwert eintritt.

Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann das periodische Sinken der Stärke eines Lokalstromes bis auf den Nullwert und folglich das Erreichen der oben erwähnten Resultate in der beschriebenen oder auch auf irgendeine andere geeignete Weise veranlaßt werden.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Gas enthaltender oder evakuierter Detektor für Strahlenenergie mit einer Kathode und einer Anode, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor durch periodisches Herstellen und Unterbrechen des Lokalstromkreises oder der Lokalstromkreise, wie z. B. des Glühfadenoder des Kraftflußstromkreises oder beider, selbsttätig in seinen ursprünglichen Zustand hoher Empfindlichkeit zur Aufnahme von Signalen zurückgebracht wird.

2. Ausführungsform des Detektors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterbrecher (12, 14) in dem Glühfadenstromkreis vorgesehen ist.

3. Ausführungsform des Detektors nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Glühfadenstromkreis als auch im Kraftflußstromkreis ein drehbarer Unterbrecher (27, 28) vorgesehen ist, und daß diese Unterbrecher synchron in Drehung versetzt werden, so daß die Ströme gleichzeitig unterbrochen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedruckt in 6er