DE489557C - Gluehkathodenroehre, welche noch derartige Gasreste enthaelt, dass beim Betriebe Stossionisation eintreten kann - Google Patents

Gluehkathodenroehre, welche noch derartige Gasreste enthaelt, dass beim Betriebe Stossionisation eintreten kann

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DE489557C
DE489557C DER57317D DER0057317D DE489557C DE 489557 C DE489557 C DE 489557C DE R57317 D DER57317 D DE R57317D DE R0057317 D DER0057317 D DE R0057317D DE 489557 C DE489557 C DE 489557C
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J21/00Vacuum tubes
    • H01J21/02Tubes with a single discharge path

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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

  • Glühkathodenröhre, welche noch derartige Gasreste enthält, daß beim Betriebe Stoßionisation eintreten kann Die Erfindung bezieht sich auf Vakuumröhren mit Elektronen aussendenden Kathoden, wie sie beispielsweise in den sogenannten Glühkathodengleichrichtern und -ventilen in der drahtlosen Telegraphie und Telephonie benutzt werden, und will eine Bauart, bei welcher trotz eines verhältnismäßig hohen Druckes der Restgase in der Röhre die Ionisation in einfacher und wirksamer Weise unterdrückt oder auf einen Mindestbetrag heruntergesetzt wird.
  • Gemäß der Erfindung sind die Kathode und die Anöde in geringem Abstand voneinander angeordnet; die Anode ist derart ausgebildet, daß der Entladungsraum zwischen den Elektroden klein ist, und es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Entladung auf diesen Raum zu beschränken.
  • Bei den gebräuchlichen elektrischen Ventilen dieser Art wird die Ionisation hauptsächlich durch die Elektronen bestimmt, welche auf nach allen Richtungen gestreuten, also wesentlich längeren Bahnen laufen, als der Abstand von Anode und Kathode beträgt, weil erstens die Ionisation der Bahnlänge proportional ist und zweitens die Anwesenheit von Gas (und folglich von Ionisation) den Widerstand der Streuungswege mehr heruntersetzt als den Widerstand der unmittelbaren Bahnen, so daß bei Anwesenheit von Gas ein größerer Anteil des Elektronenstromes durch die gestreuten Bahnen fließt. Daher wird bei einem Ventil mit wesentlichem Gasgehalt der Hauptteil des Stromes längs der gestreuten Bahn fließen, und zwar in um so höheremGrade, je größter der Raum des Gefäßes ist, in welchem sich diese gestreuten Bahnen ausbilden können. Nun wird gemäß der Erfindung dieser Raum, durch welchen der Elektronenstrom fließen kann, auf einen kleinen Betrag herabgesetzt, und zwar derart, daß-der Strom im wesentlichen auf den Elektrodenzwischenraum beschränkt ist, welcher seinerseits, wie weiter unten festgesetzt, klein gemacht wird. Es kann dann der Druck der Restgase in der Röhre, ohne daß eine Ionisation reintritt, weist größter sein, als sonst bei derartigen Ventilröhren zulässig ist.
  • Der Elektronenstrom kann auf den Raum zwischen den Elektroden durch passend angebrachte Schirme oder Schilder begrenzt werden, welche durch mechanische oder elektrostatische Abschirmung oder durch beides zugleich einen Elektronenstrom außerhalb der Grenze dieses Raumes unterbinden. Es können aber auch die Kanten und sonstigen Teile -der die Elektronen aussendenden Elektroden, von denen iin allgemeinen vor allein Elektronen aus dem Raum zwischen Elektroden herausdringen, auf hinreichend niedrigerer Temperatur erhalten werden, so daß sie keine erheblichen Mengen von Elektronen aussenden. Dies wird entweder dadurch erreicht, daß den genannten Kathodenstellen weniger Heizstrom zugeführt wird, oder dadurch, daß diese Stellen eine ausgedehnte, die Wärme wirksam ausstrahlende Oberfläche erhalten, oder durch Vereinigung dieser beiden Verfahren. Ein weiteres Mittel, den Raumstrom auf den Raum zwischen den Elektroden zu beschränken, liegt darin, daß die Stelle oder die Stellen der Kathodenfläche, von welcher Elektronen ausgesendet werden, die das Bestreben haben, über gestreute Wege nach der Anode zu fließen, aus einem Material angefertigt werden, welches eine niedrige Elektrönenaussendefähigkeit besitzt. .Wenn beispielsweise bei einer zylindrischen Röhrenkathode, die ihre wirksame Fläche außen besitzt, die Röhre aus Wolfram angefertigt und ihre Außenfläche mit Thorium überzogen ist, so wird der Thoriumüberzug nicht bis an die Kanten geführt und die Röhre mit einer Temperatur betrieben, bei welcher die Elektronenabgabe des Wolframs vernachlässigt werden kann. Ist in dieser Weise der die Elektronenemission auf den inneren Teil der Kathode beschränkt, so wirken die inaktiven Teile der Kathode als elektrostatische Schirme, welche eine Ausbreitung des Elektronenstromes auf die äußeren Räume verhindern.
  • Durch einen kleinen Zwischenraum zwischen den Elektroden wird dafür gesorgt, daß die Bahnen der Elektronen zwischen der Kathode und der Anode kurz sind. Die angewendeten Schirme usw. schaffen die Gewißheit, daß die Entladung diesen kurzen Bahnen folgt und verhüten einen Strom jenseits der Kante der Elektrode über die langen Streuungswege.
  • Als Kathoden werden für die Ventile an sich bekannte Elektronenquellen verwendet, die längs ihrer wirksamen Fläche möglichst geringe Unterbrechungen aufweisen, z. B. Bleche aus Wolfram irgendwelcher Gestalt, z. B. Röhren, welche durch Elektronenbombardement oder durch Wärmestrahlung erhitzt sein können.
  • Die wirksame Fläche der Kathode ist ferner von Unterbrechungen frei, wenn die Kathode aus einem einzelnen geradlinigen Draht besteht.
  • Eine Kathode, welche nahezu dieselbe Wirkung besitzt, wie die obenerwähnten Bleche, kann auch aus einer Drahtwicklung bestehen, deren Windungen dicht beisammen . liegen. Wählt man den Querschnitt des Drahtes rechteckig, so kann man die Drahtwindungen besonders nahe zusammenrücken und dadurch nahezu dieselbe Wirkung erzielen wie mit einer Kathode, deren Fläche nicht unterbrochen ist.
  • Die Anode erhält am besten dieselbe Gestalt wie die Kathode und wird so angebracht, daß sich ein über die wirksame Fläche der Kathode überall gleich enger Spalt zwischen der Anode und der Kathode ergibt.
  • Die Abbildungen stellen Röhren nach der Erfindung in beispielsweisen Ausführungsformen dar, und zwar zeigen: Abb. i und 2 die Wirkung der Verminderung des Elektrodenabstandes in einer Anordnung, Abb.3 bis 7 fünf verschiedene Ausführungen der Erfindung.
  • In Abb. i stellt a eine Drahtkathode und b eine röhrenförmige Anode .dar. Die Elektronen wandern teils direkt längs der Wege c, teils indirekt längs der Entladewege d und e. Die Länge des Weges e wird durch das nichtgezeichnete Ventilgehäuse beschränkt.
  • Die Stromverteilung längs der verschiedenen Wege hängt von dem Abstand der Elektroden und ihrer Größe ab.
  • Die Abb. 2 zeigt den Verlauf des Stromes bei einer Röhre, deren Anode aus zwei parallelen Platten und deren Kathode aus einem z. B. V- oder U-förmig gebogenen Drahte besteht. f zeigt die Bahn der direkt von dem einen die einzelnen Drahtteile zur Anode gelangenden Elektronen, g und h die Strombahnen, auf -welchen sich gleichfalls Elektronen bewegen. Wie man aus der Abbildung ohne weiteres sieht, hat eine Verringerung des Anodenabstandes keinen nennenswerten Einfluß auf die Länge der Bahnen g und h. Würde man jedoch die Drähte dicht beieinander anordnen, so daß sie nahezu eine ununterbrochene Fläche bilden, so würden die Bahnen g stark verkürzt, so daß eine Verkleinerung des: Anodenabstandes zur Wirkung kommt. Indessen wird, wenn den Drahtwindungen oder den Schenkeln eine dichte Beisammenlage erteilt ist, eine annähernd gleiche Wirkung wie bei einer Kathode mit ununterbrochener Fläche erzielt, so daß, wenn der Spalt zwischen der Kathode und der Anode klein gemacht ist, der Zwischenelektrodenraum klein ausfällt, wie dies weiter unten mit Bezug auf Abbildung q. auseinandergesetzt wird.
  • Einrichtungen gemäß der Erfindung, um den jenseits der über die Enden der Elektroden fließenden Strom zu beseitigen, zeigen die Abb.3 und 3A bei einem Gleichrichter mit zylindrischer Kathode. Die Kathode i bildet eine Elektronenquelle mit - ünunterbrochener Fläche. Sie wird von einer Drahthilfskathode j durch Elektronenbombardement beheizt. Die Kathode i ist innerhalb einer zylindrischen Anode k angeordnet, die mit ihr gleichachsig ist und nur eine sehr kleine Entfernung von ihr hat.
  • An den offenen Enden der Kathode j sind Schilder in und n angebracht. Es sind dieses Metallscheiben von so großem Durchmesser, wie er, ohne einen Kurzschluß mit der Anode herbeizuführen, möglich ist. Die Schirme sind bei der dargestellten Röhre- von der Kathode isoliert und mit der Hilfskathode leitend verbunden, so daß sie in bezug auf die Kathode negatives Potential besitzen. Je größer der Abstand zwischen Anode und Schutzschilden ist, um so dicker sind diese auszuführen. Die Kathode wird durch drei Stäbe o gehalten, die die Schilder m durchsetzen. Der Halter p für die Hilfskathode durchdringt den Schild ia.
  • Die Schilde können gegebenenfalls auch aus Wolfrarndraht hergestellt werden, der zu der gewünschten Form aufgewickelt wird, wobei sich die Einzelwindungen zweckmäßig berühren.
  • Die negativ geladenen Schilde yyz und n halten die von den Kanten der Kathode i ausgesandten Elektronen davon ab, sich auszubreiten und außerhalb des Zwischenraumes zwischen den Elektroden auf Streubahnen zur Anode zu gelangen. In gleicher Weise verhindern sie, daß von der Hilfskathode g aus Elektronen in den Raum außerhalb i-1 gelangen.
  • Die Hilfskathode q wird durch die Stäbe und r gehalten. Die Schilde sind mit den Stäben p verbunden, welche negativ gegen i geladen sind, um das zur Heizung von i erforderliche Elektrodenbombardement zu erzielen. Es wird dadurch eine bequeme- Methode geschaffen, um sie negativ zu der Kathode zu lassen. Die Schilder na und n können auch isoliert sein. Sie können dann ebenfalls von dem Stabe p gehalten werden, müssen aber mit ihm durch isolierende Knöpfe aus Quarz o. dgl. verbunden sein. In diesem Falle wird man sie nicht unmittelbar mit dem Stabe p verbinden, sondern an p Verlängerungen zu diesem Zwecke anbringen, damit das Isoliermaterial nicht zu stark erhitzt wird. Die isolierten Schirme können entweder isoliert bleiben oder an eine Negativspannung gelegt werden.
  • Man kann die Kathode auch nur durch Wärmestrahlung von einem Draht q beheizen. In diesem Falle ist es wesentlich, daß die Schirme so ausgebildet sind, daß sie beim Betriebe eine Temperatur besitzen, bei der die Elektronenaussendung von ihnen zu vernachlässigen ist. Dies kann z. B. durch Vergrößerung ihrer Oberfläche erreicht werden. Wenn eine derartige Heizmethode angewand wird, können die Schirme an. der Kathode i durch eine Anzahl dünner Stäbe gehaltert werden, um die von der Kathode auf die Schirme -durch die Haltestäbe übertragene Wärme nach Möglichkeit zu verringern.
  • Bei Verwendung zylindrischer Elektroden kann der Schild aus einem Rohr bestehen, dessen Länge mindestens doppelt so groß wie sein Durchmesser ist und dessen Durchmesser so groß gewählt wird, als möglich ist, ohne daß der Schild der Anode berührt wird.
  • Abb. 4 zeigt ein Beispiel der Anwendung der Erfindung für einen Gleichrichter mit ebenen Elektroden. Es ist der größeren Klarheit wegen nur die Kathode dargestellt. Sie besteht aus, zwei. Platten, z. B. aus Wolfram, die parallel zueinander angeordnet sind. Diese werden durch die Entladung einer Hilfskathode, die durch einen heizbaren Draht t gebildet wird, erhitzt. Dieser Draht wird mittels der Halter u straff gespannt und ist so angeordnet, daß der Abstand zwischen den benachbarten Windungen des Drahtes möglichst klein ist. Der Elektronenstrom von der Kathode zu der nicht dargestellten Anode ist durch den Schild v, der rund um die Seiten der Kathode angeordnet ist, auf den Raum zwischen den Elektroden begrenzt. Der Schild ist durch einen kleinen isolierenden Zwischenraum von der Kathode getrennt. Er wird zweckmäßig mit dem negativen Ende der Hilfskathode verbunden. Der Schild enthält Schlitze w, die den Durchtritt der Drahtträger zulassen. Der Schild verhindert ebenfalls ein Austreten des zwischen Hilfskathode und Kathode fließenden Stromes in den Raum. Die Anode besteht aus zwei Metallblechen (nicht gezeigt), die parallel zu den Platten x und y angebracht und von ihnen durch einen kleinen Zwischenraum getrennt sind.
  • Abb. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung bei Benutzung einer Drahtkathode. Die Anode ist bei h gezeigt. Die Kathode i besteht aus einer enggewickelten Spirale aus Wolframdraht, die auf der einen Seite durch den Draht r gehalten wird. Das andere Ende ist mit dem schützenden Schirm m verbunden, der zweckmäßig aus einer Wolfram- oder Molybdänscheibe besteht. Dieser Schirm ist am Stab p befestigt. Die Schirme sind mit na und n bezeichnet. - Der Schirm n ist ebenfalls an dem Stab p befestigt. Durch eine seitliche Bohrung in ihm ist der Draht r hindurchgeführt. Der Querschnitt des Drahtes kann rund oder rechteckig sein.
  • Abb. 6 zeigt eineAnwendung der Erfindung bei einem Ventil mit zylindrischen Elektroden, das -für hohe Spannungen geeignet ist; k ist die Anode. Der Draht i ist zickzackförmig gewunden und jede Windung liegt annähernd parallel zur Achse. Die Windungen werden am Ende durch metallene Federklemmen 2 gehalten, die in eine isolierende Perle 3, beispielsweise aus Quarz, eingeschmolzen sind. Die Quarzperlen 3 werden durch den Metallstab p gehalten. Die benachbarten Lagen des Drahtes sind so dicht als möglich nebeneinander angeordnet. Die Schirme sind bei m und n gezeigt. Sie werden durch den Stab p gehalten, mit dem sie verbunden sind.-Abb. 7 und 7A zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Dreielektrodenrohr mit zylindrischen Elektroden, wobei die Kathode durch Elektronenbombardement von einer geheizten Hilfskathode aus erhitzt wird. Die Hilfskathode und die Kathode sind im wesentlichen entsprechend Abb. 3 gebaut. Die Schirme haben die Form von Scheiben in und-za, .die mit dem Stab p verbunden sind. DieScheiben ist durchbohrt, damit derDrahtr eingeführt werden -kann. Das Gitter besteht aus im wesentlichen parallelen Drähten 5, die durch zwei Ringe 6 und 7 gehalten werden. Die Gitterdrähte werden durch die Federn 8 gespannt gehalten. Der Ring 6 ist geschlitzt, damit die Gitterdrähte frei zu den Abspannfedern hindurchtreten können. Die Ringe 6 und 7 werden .durch Stäbe 9 gehalten, die in isolierende Knöpfe io eingeschmolzen sind. Die Ringe 6- und 7 dienen als Hilfsschirm, um den Elektronenstrom auf den Raum zwischen den Elektroden zu begrenzen. Sie werden. zweckmäßig so ausgebildet, daß der Abstand zwischen ihnen und der Anode so klein wie möglich wird.
  • Dank der Erfmdung ist es möglich, Röhren mit verhältnismäßig hohem Druck der Restgase herzustellen, welche sich verhalten wie hochevalcuierte Röhren. Auf diese Weise wird die Herstellung der Röhren und -vor allem das Pumpverfahren wesentlich vereinfacht.
  • Es ist bekannt, daß die Ionisation im Raum zwischen einer Elektroden aussendenden Kathode und einer Anode am positiven Potential um so geringer wird, je kleiner der Zwischenraum zwischen den Elektroden gemacht wird. Die Ionisation kann praktisch vernachlässigt werden, wenn die Entfernung zwischen den Elektroden unter die freie Weglänge der Elektronen im Raum vermindert wird.
  • Es ist ferner bekannt, Schilde anzuwenden, um das Entweichen von Elektronen in bestimmten Richtungen zu verhindern. Es wurde aber noch niemals vorgeschlagen, solche Schilde zu verwenden, um die Elektronen auf einen Raum zwischen den Elektroden zu beschränken, der so gering ist, daß bei einem so hohen Gasdruck, daß in einem größeren Zwischenraum eine starke Ionisation auftreten würde, die Ionisation unterdrückt wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Glühkathodenröhre, welche noch derartige Gasreste enthält, daß beim Betrieb Stoßionisation eintreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Ionisation die Elektroden in sehr geringem Abstand voneinander angeordnet und daß Hilfsmittel vorgesehen sind, daß das Entweichen der -Elektronen aus dem Raum zwischen den Elektroden im wesentlichen verhindert wird und nur längs kurzer Bahnen vor sich gehen kann.
  2. 2. Vakuumröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Schirme und Schilde zur Begrenzung der Elektronen auf dein Raum zwischen den Elektroden vorgesehen sind.
  3. 3. Vakuumröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Teile der Kathode, von welchen die Elektronen ausgehen, deren Bahnen meist außerhalb des Raumes zwischen den Elektroden verlaufen, derart ausgebildet sind, daß sie nur in geringem Maße Elektronen versenden. q.. Vakuumröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus Draht besteht, dessen Windungen möglichst nahe aneinanderliegen, so daß sie wie eine flächenhafte Kathode wirkt.
DER57317D 1921-12-06 1922-11-28 Gluehkathodenroehre, welche noch derartige Gasreste enthaelt, dass beim Betriebe Stossionisation eintreten kann Expired DE489557C (de)

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DER57317D Expired DE489557C (de) 1921-12-06 1922-11-28 Gluehkathodenroehre, welche noch derartige Gasreste enthaelt, dass beim Betriebe Stossionisation eintreten kann

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DE (1) DE489557C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE749571C (de) * 1937-12-24 1944-11-25 Mittelbar geheizte Gluehkathode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE749571C (de) * 1937-12-24 1944-11-25 Mittelbar geheizte Gluehkathode

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