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Anordnung zur Schwingungserzeugung durch Glühkathodenröhren Zusatz
zum Patent 48966o In dem Patent 489 66o ist eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung
beschrieben, durch die dadurch wesentlich bessere Arbeitsergebnisse erhalten werden,
daß in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden ein magnetisches Hilfsfeld durch
eine Magnetspule erzeugt wird, die sich außerhalb des Gefäßes befindet. In einer
weiteren Erfindung ist eine Elektronenentladungsvorrichtung beschrieben, bei welcher
als das nach dem Prinzip des sogenannten Magnetrons zur Steuerung des Elektronenstromes
dienende magnetische Feld das vom Heizstrom selbst um die gestreckte Kathode herum
erzeugte Feld dient. Bei der vorliegenden Erfindung wird nun das Feld der Heizkathode
gemäß der letztgenannten Erfindung bei einer Steuergitterröhre verwendet, um die
Wirkungen, die in der Haupterfindung beschrieben und beansprucht sind, mit einfacheren
Mitteln zu erzielen. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt in perspektivischer Ansicht eine für den vorliegenden
Erfindungszweck geeignete Kathodenröhre. Fig. 2 und q. zeigen schematisch Schaltungsschemen
bei der Anwendung der Erfindung zur Schwingungserzeugung.
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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer besonderen Ausführung
des Gitters.
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Fig. 5 bis 7 geben charakteristische Kurven wieder, wie sie auch beim
Hauptpatent schon gezeigt wurden.
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In Fig. i ist eine Elektronenentladungsvorrichtung (Kathodenröhre)
dargestellt, welche besteht aus einer linearen Heizkathode i von großem Durchmesser,
einer Elektrode 2, einer zylindrischen Anode 3, welche Gitter und Kathode umgibt.
Gitter und Anode sind vorzugsweise kreisförmig symmetrisch zur Kathode angeordnet,
und sämtliche drei Elektroden werden durch ein evakuiertes Gefäß eingeschlossen.
Bei der Verwendung einer Glühkathode von großem Durchmesser, wie sie für den beabsichtigten
Zweck erforderlich ist, ist es zweckmäßig, besondere Stromverbindungen vorzusehen,
um zu verhindern, daß die Schmelzstellen der Klemmen zerbrechen, wenn sich die Kathode
ausdehnt oder zusammenzieht. Gemäß dem
auf der Zeichnung dargestellten
Beispiel sind zu diesem Zweck besondere Zuleitungen 5 und 6 zu der Kathode vorgesehen,
die in der Röhre q. bei 7 und 8 eingeschmolzen sind. Die Zuleitung 5 ist mit der
Kathode i durch eine Feder 9, welche vorzugsweise aus Wolfram besteht, und durch
biegsame Leiter io verbunden, welche diese Feder umgeben und den größten Teil -des
Heizstromes führen. Das Gitter wird durch zwei Bänder i i und 12 getragen, welche
geeignet geformte rohrförmige Teile des Gefäßes umgeben. Das Band 1a ist an dem
rechten Rohrteil der Röhre festgeklemmt und mit der Zuleitung 13 verbunden,
die in der Röhre bei 1q. eingeschmolzen ist. Das Band i i kann frei hin- und hergleiten
auf dem linken Rohrteil der Glocke, so daß das Gitter Expansionen und Kontraktionen
ausführen kann. In ähnlicher Weise wird auch die Anode durch Tragarme 15 gehalten,
welche in zwei Bändern 16 und 17 befestigt sind, von denen das Band
17 mit der Zuleitung 18 verbunden ist.
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Bei dem Schaltungsschema gemäß Fig.2 wird die Kathode i von einer
Stromquelle geheizt, die schematisch als Batterie i9 dargestellt ist. Der Eingangskreis
zwischen Kathode i und Gitter 2 enthält eine Spule 2o, welche mit der Spule 2i gekoppelt
ist, die in dem Ausgangskreis zwischen Kathode i und Anode 3 eingeschaltet ist.
Der Ausgangskreis enthält in gebräuchlicher Weise eine Stromquelle 22. Die Spule
2i ist durch die Spule a3 mit der Antenne 24 gekoppelt, so daß die erzeugten hochfrequenten
Schwingungen zur Antenne gelangen.
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Wenn der Durchmesser der Kathode verhältnismäßig klein ist, so wird
das durch den Heizstrom erzeugte magnetische Feld so klein ausfallen, daß keine
bemerkbare Beeinflussung der Wirkungsweise der Röhre eintritt. Besitzt z. B. der
Wolframheizdraht einen Durchmesser von etwa 5 mm, so wird der Heizstrom ungenügend
sein, um den Fluß des Elektronenstromes zu beeinflussen, da unabhängig davon, wie
klein die Speisespannung gewählt wird, die anfängliche Geschwindig-Keit der Elektronenemissionen
selbst dann noch genügend sein wird, wenn gar keine Spannung aufgebracht wird, um
den Effekt des magnetischen Feldes zu überwinden, welches durch den Strom erzeugt
wird, welcher erforderlich ist, um einen Glühdraht dieser Größe zum Brennen zu bringen.
Wenn die Speisespannung niedriger als i Volt ist, wird der Heizstrom in einem Glühdraht
von 7 mm Durchmesser genügend sein, um einen bemerkbaren Abfall des Elektronenstromes
herbeizuführen, eine Erscheinung, die als magnetostriktiver Effekt bezeichnet werden
kann.
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Dieser Effekt tritt durch das Bestreben des magnetischen Feldes ein,
die Elektronen abzuleiten und sie zu zwingen, sich in Planetenbahnen zu bewegen,
die in Ebenen liegen, welche durch die Achse der Kathode gehen, während ohne diesen
magnetostriktiven Effekt die Elektronen geradlinig verlaufen würden. Im allgemeinen
ist die Spannung, die notwendig ist, -um den magnetostriktiven Effekt zu überwinden,
welchen ein zum Heizen eines Wolframglühfadens erforderlicher Strom erzeugt, ungefähr
proportional der dritten Potenz des Durchmessers der Kathode.
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Zur Verwirklichung der Erfindung wird ein Glühdraht von solcher Größe
gewählt, daß im Verhältnis zu den gewünschten Arbeitsspannungen unter gewissen vorher
bestimmten Arbeitsbereichen der Gitterspannung dieser magnetostriktive Effekt den
Elektronenstrom in der gewünschten Weise beeinflußt. In Fig. 5 sind Kurven dargestellt,
die die Beziehungen zwischen Gitterspannung und Anodenstrom in einer dreielektrodigen
Röhre der gebräuchlichen Arbeitsweise, Kurve A, und bei Vorhandensein eines den
Elektronenstrom beeinflussendenmagnetischenFeldes, KurveB, zeigen. Wie im Hauptpatent
bereits gezeigt, hat die Kurve B in einem bestimmten B,enezch der Gitterspanung
einen wesentlich steileren Verlauf, als wenn kein Magnetfeld vorhanden ist. Dieser
Umstand kann zur Verbesserung der Wirkung der Röhre als Detektor und Verstärker
ausgenutzt- werden.
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In Fig.6 ist eine charakteristische Kurve für den Fall dargestellt,
wo das magnetische Feld kräftig genug ist, um den Elektronenstrom zu unterbrechen,
wenn am Gitter noch eine hohe positive Spannung vorhanden ist. Diese Einstellung
wird vorzugsweise in derselben Art, wie beim Hauptpatent gezeigt, bei der Schwingungserzeugung
benutzt.
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Um bei der Anordnung des Magnetfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung
die Wirkungen der sekundären Elektronenemission vom Gitter, wie sie in dem Hauptpatent
beschrieben sind, zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine Gitterkonstruktion zu verwenden,
wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Das Gitter dieser Ausführung besteht aus Ringen 25,
welche in Ebenen angeordnet sind, die senkrecht zur Kathodenachse liegen und welche
durch Arme 26 getragen werden, die durch Löcher in den Ringen hindurchgehen. Ferner
sind Distanziermittel 27 vorgesehen, welche die Arme 26 umgeben und die Ringe 25
in richtigem Abstand voneinander halten. Die Wirkung des magnetischen Feldes, welches
durch den Heizstrom des Glühdrahtes erzeugt wird, lenkt, wie bereits gezeigt, die
Elektronen in Ebenen ab, die durch die Kathodenachse gehen. Sie stoßen dann gegen
die Gitterringe 25 anstatt zwischen ihnen hindurchzugehen, was der Fall
sein
würde, wenn spe in geradliniger Richtung zur Anode zu verlaufen.
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Wenn die auf die Elektroden aufgebrachten Spannungen geeignet gewählt
sind, so wird jedes Elektron, welches gezwungen wird, das Gitter zu treffen, auf
diese Weise gewisse Sekundärelektronen erzeugen, welche zur positiveren Anode hin
verlaufen. Als Ergebnis hiervon wird der in dem Ausgangskreis entstehende Strom
mehrmals so groß wie der Strom sein, welcher durch die primären Elektronen, welche
von der Kathode ausgesendet werden, erzeugt wird. Wie beim Hauptpatent kann dadurch
die Verstärkung bzw. die Amplitude der erzeugten Schwingungen beträchtlich erhöht
werden.
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In den meisten Fällen wird diese Emission der sekundären Elektronen
vom Gitter aus groß genug sein, um eine negative Widerstandscharakteristik in dem
Gitterkreis zu erzeugen.
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In Fig. 4. ist eine Schaltung gezeigt, die besonders zweckmäßig benutzt
wird, um von der negativen Widerstandscharakteristik bei der Schwingungserzeugung
Gebrauch zu machen. In dieser ist der die Selbstinduktion 28 und den variablen Kondensator
29 enthaltende Schwingungskreis wie bei der entsprechenden Schaltung des Hauptpatentes
an Kathode i und Gitter z angeschlossen.
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In den Kurven gemäß Fig. 5 und 6 ist vorausgesetzt, daß eine ungenügende
Sekundärelektronenemission vom Gitter aus erzeugt wird, so daß keine wahrnehmbare
Beeinflussung des Antennenstromes eintritt. Die Wirkung einer großen sekundären
Elektronenemission ist in Fig. 7 gezeigt. In dieser Figur bedeutet die Kurve A wie
früher das Charakteristikum der Röhre bei Abwesenheit eines magnetischen Feldes
und B die charakteristische Kurve bei Anwesenheit eines magnetischen Feldes. Die
Kurve D zeigt die Beziehungen zwischen Gitterstrom und Gitterspannung, wobei diese
Kurve negativ oder in entgegengesetzter Richtung zu der gebräuchlichen Gitterstromkurve
verläuft, was auf den Einfluß der hohen Sekundäremission zurückzuführen ist.