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Hochevakulertes Entladungsgefäß. Die Erfindung hat ein hochevakuiertes
Entladungsgefäß mit Elektronenquelle und Anode zum Gegenstand, bei dem die von den
Elektronen zwischen Elektronenquelle (Glühdraht) und Anode zurückgelegte Wegstrecke
von mindestens einem konstanten Magnetfelde und mindestens einem diesem hinsichtlich
seiner Wirkung auf die freien Elektronen entgegenwirkenden konstanten elektrischen
Felde derart beeinflußt wird, daß die Entladungsstrecke als negativer Widerstand
wirkt. Ein derartiges Entladungsgefäß ist verwendbar für alle diejenigen Zwecke,
wo Entladungsstrecken mit ne-ativem Widerstand vorteilhaft sind.
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Die Abbildungen veranschaulichen die Erfindung in einer beispIelsweisen
Ausführungsform. Abb. i ist eine Vorderansicht des Entladungsgefäßes, Abb.
2, eine Seitenansicht und Abb. 3 ein Schnitt durch das Gefäß
an der Stelle A-A der - Abb. -,. Abb. 4 stellt ein Schaltungsschema des Entladungsgefäßes
für den Fall der Schwingungserzeugung dar.
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Das Entladungsgefäß nach Abb. i bis 3,
welches so weit evakuiert
ist, daß keine merkliche Ionisation, d. h. kein Glimmlicht an der Elektronenquelle
auftritt, -enthält den üb-
lichen Glühdraht i und die plattenförrnige Anode
2. Der Glühdraht kann, um das Heraustreten der Elektronen aus ihm zu erleichtern,
von einem an sich bekannten Gitter 3
umgeben sein, an das eine geringe positive
Spannung gelegt ist. Im wesentl-ichen parallel zu der Entladungsstrecke liegt eine
Metallfläche 4, die zur Erzeugung eines konstanten elektrischen Feldes dient. In
dem gezeichneten Beispiel besteht diese Metallfläche 4 aus einer parallel zur Entladungsstrecke
verlaufenden Platte, die ungefähr die Länge der .Entladungsstreckebesitzt. Senkrechtzu-dem
elektrischen Felde ist ein Magnet 5, beispielsweise ein Elektromagnet, angeordnet,
Ussen Kraftlinien senkrecht zu der Richtung des elektrischen Feldes der Platte 4
stehen. Beide Felder stehen ihrerseits wieder senkrecht zu der Bewegungsrichtung
der Elektronen vom Glühdraht i nach der Anode:2. Auf die bewegten Elektronen wirken
sie einander entgegen. Für diese Wirkung ist naturgemäß lediglich eine solche gekenseitige
Lage der beiden Felder notwendig, daß die Kraftäußerungen beider auf die Elektronen
sich zu einer quer zur Entladungsstrecke liegenden Resultierenden zusammensetzen.
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Sowohl das elektrische Feld als auch das magnetische Feld üben eine
ablenkende Wirkung auf die sich in der Entladungsstrecke bewegenden Elektronen aus.
jede dieser Ab-
lenkungen an sich bedeutet eine Verlängerung des Weges der
Elektronen. Bei -Inbetriebnahme der Röhre wird diese so einreguliert, daß beide
Felder sich gegenseitig aufheben, d. h. daß der Weg der Elektronen im wesentlichen
geradlinig zwischen Glühdraht und Anode verläuft.
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Die Abb. 4 veranschaulicht ein'Schaltungsschema
für
den Fall der Schwingungserzeugung. Der Schwingungskreis 6 liegt zwischen
Kathode i und Anode 2. In den Leittingszweig zwischen Schwingungskreis
6 und Anode2 ist die Hochspannungsbatterie7, etwa von 2oo Volt, eingeschaltet.
Das elektrische Feld der Platte4 wird erzeugt durch eine Batterie 8 von etwa
ioo Volt, deren anderer Pol an der Kathode i liegt. Der Elektromagnet
5 erhält eine beliebig geartete konstante Stromzuführung, die gegebenenfalls
auch von der Batterie 9 des Glühdrahtes entnommen werden kann.
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Der Elektronenstrom mit der Geschwindigkeit v wird also einem konstanten
elektrischen Felde F und einem konstanten magnetischen Felde H ausgesetzt. Infolge
der gegensätzlichen Einstellung lenkt die eine Kraft die Elektronen nach der einen
Seite ab, die andere nach der andern. Die Ablenkung infolge F
der elektrischen
Kraft ist proportional die durch die magnetische proportional H y Mit wachsender
Spannung, also wachsendem v, überwiegt die Ablenkung durch die magnetische Kraft,
weil diese nur der ersten Potenz von v umgekehrt proportional . ist, während
die Ablenkung seitens des elektrischen Feldes der zweiten Potenz von v umgekehrt
proportional ist. Somit werden die Elektronen durch Erhöhung der Spannung zwischen
Glühdraht und Anode 2 aus ihrer Bahn abgelenkt, der vor der Spannungserhöhung vorhandene
Zustand wird daher in der Weise gestört, daß weniger Elektronen zur Anode gelangen,
d. h. der Anodenstrom sinkt mit Erhöhung der Spannung. Das ist das Charakteristikum
eines Entladungsgefäßes mit negativem Widerstand oder fallender Charakteristik.
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Das Rohr kann somit z. B. in der in Abb. 4 dargestellten Schaltung
als Schwingungserzeuger dienen.
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Außer als Schwingungserzeuger ist das Entladungsgefäß auch als Verstärker
verwendbar. In diesem Falle wird an die Stelle des Schwingungskreises
6 der aufzuhebende positive Widerstand gelegt, z. B. eine Fernleitung. Sollen
die verstärkten Ströme an ein Gitter geleitet werden, so kann hierzu entweder das
bereits erwähnte Herausziehgitter 3
oder eine neben diesem in der Entladungsstrecke
angeordnete Sonde verwendet werden. Die Verstärkung übertrifft in diesem Falle bei
weitem die der normalen Entladungsröhren mit drei Elektroden, weil der positive
Widerstand des alsdann an Stelle des Schwingungskreises 6 eingeschalteten
Telephones durch den negativen Widerstand der Röhre kompensiert wird.
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Werden an Stelle der Mikrophonströme hochfrequente Empfangsströme
an das Gitter oder die Sonde geleitet, so wirkt das Entladungsgefäß gleichzeitig
als Gleichrichter. Wird ferner mit dem Telephon noch ein Schwingungskreis in Reihe
geschaltet, so wirkt es als überlagerer (Ultraaudion).
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Die Besprechungsmögl-ichkeiten bei Ver,-wendung des Schwingungserzeugers
'für (Irahtlose- Telephonie sind zahlreich; es können die Anode, die Seitenplatte,
der- Elektroinagnet, das Herausziehgitter oder die Sonde besprochen werden.
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An Stelle nur eines elektrischen und eines magnetischen Feldes könnten
naturgemäß auch mehrere Paare solcher derart abwechselnd angeordnet werden, daß
der Weg der Elektronen nach Ablenkung durch die magnetischen Felder eine Schlangenlinie
darstellt.
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Das das elektrische Feld erzeugende Organ 4 kann ebensogut auch außerhalb
der Röhre liegen oder ergänzt werden durch ein zweites entgegengesetzt aufgeladenes
Organ auf der anderen Seite des Entladungsgefäßes. Letztere Anordnung würde die
Wirkung haben, daß die Kraftlinien des elektrischen Feldes genau senkrecht zur Entladungsstrecke
verliefen.
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Die Platte 4 und auch die Anode 2 Können auch gitterförinig oder anderweitig
durchbrochen sein.