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Einrichtung zur Regelung der Elektronenentladung bei Entladungsröhren,
z. B. Röntgenröhren, mit Steuerelektrode Die Eriindung betrifft eine Einrichtung
zur Regelung der Elektronmentladung bei Entladungsröhren mit Steuerelektrode, z.
B. bei Lilienfeldröhren, und bezweckt, die an die Steuerelektrode zwecks Erzielung
eines Stromdurchganges durch die Röhre angelegte Vorspannung so zu erzeugen und
zu regeln, daß sowohl für den Betrieb wie auch für die Bauart der Entladungsröhre
möglichst -günstige Bedingungen geschaffen werden.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Steuerspannung und der
Heizstrorn getrennt geregelt werden. Diese Regelung hat den Nachteil, daß, wenn
man sich nicht auf geringe Stromänderungen beschränken will, entweder die Glühkathode
ständig stark geheizt werden muß, um auch bei höheren Steuerspannungen noch die
zu einer gleichmäßigen Erhöhung des Entladungsstromes erforderliche Anzahl Elektronen
zu liefern, wodurch die Lebensdauer der Röhre empfindlich leidet, oder daß die Heizung
ständig mittels der gesonderten Regelvorrichtung nachgestellt werden muß, damit
die jeweils verlangte Elektronenzahl erzeugt wird und die AbMngigkeit des Stromes
von der Steuerspannung gleichbleibt. Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß die Primärwicklung des die Vorspannung liefernden Transformators
zum Heizstromkreis der Entladungsröhre im Nebenschluß liegt und somit die Vorspannung
zugleich mit der Heizspannung geregelt wird. Hierbei sind die Abniessungen der meist
als Gitter ausgebildeten Steuerelektrode derart gewählt, daß trotz angelegter hoher
Anodenspannung kein Strom durch die Röhre geht, selbst wenn die Glühkathode hoch
erhitzt wird. Infolgedessen hat die Regelung des Heizstrornes und der durch diesen
beherrschten Elektronenabgabe für sich allein keinen oder doch praktisch keinen
Einfluß auf den Entladungsvorgang der Röhre. Sobald jedoch an die Steuerelektrode
eine genügende Vorspannung gelegt wird, die die Elektronen aus der Glühkathode herauszieht
und in das Hochspannungsfeld überführt, geht ein Strom durch die Röhre, dessen Stärke
der Höhe der angelegten Vorspannung genau entspricht. Dadurch, daß die Primärwicklung
des die Vorspannulig liefernden Transformators zum Heizstromkreis im -Nebenschluß
liegt, -wird zwar beim Regeln der Vorspannung gleichzeitig auch die Elektronenabgabe
der Glühkathode geändert, jedoch ohne die Wirkung, daß die Steigerung der Elektronenemission
eine Vergrößerung der Stärke des Röhrenstromes während des Betriebes zur Folge hat,
da sich die Entladung durch Einwirkung der Zwischenelektrode im Raumladungszustand
befindet, der Entladungsstrom somit bei konstanter Anodenspannung lediglich von
der Spannung der Zwischenelektrode
abhängt und eine Abhängigkeit
vom Heizstrom nur indirekt insofern besteht, als infolge der gleichzeitigen Steigerung
des Heizstromes und damit der Elektronenemission niemals der Sättigungszustand erreicht
wird.
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Die neue Einrichtung kann sowohl für Wechselstrombetrieb als auch
für Gleichstrombetrieb gebaut werden,- wobei in letzterem Falle die dem Zündtransformator
entnommene Vorspannung in bekannter Weise durch ein Glühventil gleichgerichtet wird.
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Die gesamte Einrichtung läßt sich räumlich so ausgestalten, daß sie
unter Umständen an der Röhre selbst angebracht werden kann. Röhren mit der Zusatzeinrichtung
nach der Er#findung lassen sich also ohne irgendeinen Umbau der vorhandenen Hochspannungsapparatur
überall dort einführen, wo man bereits mit gewöhnlichen Elektronenröhren arbeitet.
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Von den Abbildungen zeigt Abb. i den Schaltungsplan einer mit der
neuen Einrichtung versehenen Röntgenröhre für Wechselstrombetrieb und Abb. 2, den
Schaltungsplan der gleichen Röntgenröhre für Gleichstrombetrieb. Abb.
3 und 4 veranschaulichen im Aufriß und Grundriß mit teilweisem Schnitt die
Unterbringung der Regeleinrichtung nach Abb. 2 in einem die Bildung von Sprühfunken
verhindernden Gehäuse.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i wird aus der Netzleitung i über den
regelbaren, am Schalttisch befindlichen Widerstand 2 die PrimärsPule 3 des
hochisolierten HeiztransformatOrs 3, 4 gespeist. Die Sekundärspule 4 ist
unmittelbar an die Glühkathode 5 durch die Leitungen 6 und
7 angeschlossen. Der Glühkathode 5 ist die in bekannter Weise gitterartig
ausgebildete Steuerelektrode 8 vorgelagert, der die Anode 9 in bekannter
Anordnung gegenüberliegt. Der zum Betrieb der Röntgenröhre dienende Transformator
io ist durch die Leitungpn i i und 7 mit der Glühkathode 5
und durch
die Leitung 12 mit der Anode 9
verbunden. Wie aus der Abbildung ersichtlich,
ist die Primärspule 13 des die Vorspannung liefernden Transformators 13,
14 parallel zum Heizstronikreis des Transformators 3, 4 geschaltet. Der eine
Pol der Sekundärspule 14 ist mit der Glühkathode durch die Leitung 6 unmittelbar
verbunden, während der andere Pol durch die Leitung 15 an die Steuerelektrode
8 angeschlossen ist. Durch die Regelung des Widerstandes 2 wird somit gleichzeitig
der Heizstrom für die Glühkathode 5 geändert und der Steuerelektrode
8
die zur Erzielung des gewünschten Röhrenstromes nötige Vorspannung erteilt.
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Bei der Einrichtung nach Abb.:2 ist die Röntgenröhre für Gleichstrombetrieb
mit einem Transformator 16 in der bekannten Greinacber Schaltung verbunden. Der
hochgespannte, von dem Transformator gelieferte Wechselstrom wird durch die Ventile
17 und 18 gleichgerichtet und den in die Zuleitungen ir, i?, eingeschalteten
Kondensatoren Ig und 2o zugeführt. Die Regelung der Elektronenentladung erfolgt
in derselben Weise wie bei der Einrichtung nach Abb-.i durch Einstellen ,des Regelwiderstandes
2, vom Schalttisch aus über den Heiztransformator 3, 4, dessen Sek-undärsPule
4 durch die Leitungen 6, 7 unmittelbar mit der Glühkathode 5 verbunden
ist. Die Primärspule 13a des die Vorspannung liefernden Transformators 13a, 14a
ist durch Anschluß an die Leitungen 6, 7 parallel zum Heizstrom der Glühkathode
geschaltet. Der eine Pol der S,ekundärspul#e 14a ist. durch die Leitungen 21 und
6 unmittelbar mit der Glühkathode 5 verbunden.. während ihr anderer
Pol durch die Leitung 22 an das Glühventil 23 zwecks Gleichrichtung der Vorspannung
angeschlossen ist. Die Glühkathode:24 des Ventils:23 ist durch die Leitungen
25, 2,6
an den Heiztransforinator?-7,28 angeschlossen, dessen Primärwicklung:28
in dem Heizstromkreise der Glühkathode 5 liegt. Der Transformator -27, 28
enthält einen Eisenkern:29, der magnetisch übersättigt ist, um bei einer Änderung
des Heizstrornes der Glühkathode 5
keine entsprechende Änderung im Heizstromkreise
der Glühkathode 24 des Glühventils:23 hervorzurufen. Auf diese Weise wird erzielt,
daß die Glühkathode 24 stets gleichmäßig glüht und ihr Glühfaden nicht infolge überlastung
zerstört werden kann. Der eine Pol der Glühkathode 24 ist durch die Leitung 3o an
den einen Belag eines Sammelkondensators 31 angeschlossen, dessen anderer Belag
durch die Leitung 32 mit der Heizstromleitung 6 der Glühkathode
5 verbunden ist. Zum Ausgleich der Spannungen kann der Kondensator 31 durch
einen hochohmigen Widerstand 33 überbrückt sein. Die Steuerelektrode
8 steht mit der Glühkathode 24 durch die Leitungen 30 und 34 in unmittelbarer
leitender Verbindung.
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Abb. 3 und 4 zeigen die Unterbringung der in Abb. 2 dargestellten
Regelvorrichtung in einem die Bildung von Sprühfunken verhütenden Gehäuse
35, das zweckmäßig kugelförmig ist. Da bei den beschriebenen Regeleinrichtungen
in den meisten Fällen mit niedrigen Werten der an die Steuerelektrode
8 anzulegenden Vorspannung gearbeitet wird, lassen sich die zur Regelung
der Vorspannung dienenden Vorrichtungen in kleinen Abmessungen halten und leicht
in der kugelförmigen Hülle 3 5 von verhältnismäßig kleinem Fassungsraurn
unterbringen. 13, 14 ist der die Vorspannung liefernde Transformator, neben
dem der Heiztransformator:27, 28 für die Glühkathode des Glühventils
2,3 angeordnet
ist. Auf der andern Seite neben duin Transformator
13, 14 liegt neben diesem der Kondensator 3 T, der durch den Widerstand
31-. überbrückt ist. Die am oberen und unteren Teile der Hülle 35 vorgesehenen
Ringfassun-,eH 36, 37 dienen zur Aufnahme der Zuführungsk-abei
38 '. 39 für die Röhre und den Heiztransformator 3, 4.
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Die glatte Kugelforin der Hülle 15 hindert, daß Sprübfunken
auftreten können ', durcb die (-in Spannung,#verlust des Betrichsstrome,# verursacht
werden würde. -Natürlich kann an Stelle der Kugelform der Hülle 35 die Form
eines anderen Umdrehungskörpers, z. B. eine-, el Paralroloides, verwendet werden.