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Elektronenröhre Bei Elektronenröhren, die mit Mitteln zur Steuerung
des Anodenstromes (Steuergitter, magnetische Hilfsfelder) ausgerüstet sind, kann
man zur Vergrößerung des Anodenstromes eine durch eine Hilfsentladung erzeugte dampfförmige
Kathode verwenden. Nachdem jedoch der Druck innerhalb des Kathodenraumes infolge
der Dampfentladung verhältnismäßig groß ist, so läßt sich eine wirksame Steuerung
des Anodenstromes nicht durchführen, wenn im übrigen Entladungsraum, insbesondere
im Raum der Steuerelektroden, ein ebenso großer Druck herrscht. Für eine gute Steuerung
ist vielmehr im Raum außerhalb der Kathode ein wesentlich geringerer Druck erforderlich.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, durch die sich eine solche Druckdifferenz
zwischen dein Kathodenraum und dein übrigen Entladungsraum erreichen läßt. Erfindungsgemäß
ist einerseits an der Elektronenröhre ein magnetisches Feld quer zur Richtung des
elektrischen Hauptfeldes vorgesehen, anderseits befinden sich in diesem Felde Leitwände,
die zwischen der dampfförmigen Kathode und dem Steuerraum der Röhre angeordnet sind
und die vorwiegend in Richtung der aus beiden Feldern resultierenden Elektronenbewegung
verlaufen. Bekanntlich treten bei Elektronenröhren mit überlagertem magnetischem
Feld (Magnetron) die Elektronen zunächst aus der Glühkathode in radialer Richtung
aus. Sie werden aber dann unter dem Einfluß des Magnetfeldes in etwa kreisförmige
Bahnen abgelenkt (s. B a r k h a u s e n, Elektronenröhre, 2. Auflage. Seite 6o).
Dadurch, daß nun erfindungsgemäß der Lichtbogen von in Richtung dieser Elektronenbewegung
verlaufenden Leitwänden umgeben ist, wird erreicht, daß zwar die Elektronen zur
Anode übertreten können, daß aber ein Austritt der entweder neutralen, positiv oder
negativ geladenen Gasteilchen des Lichtbogens (Ionen) aus dem Lichtbogenraum verhindert
wird, da diese Gasteilchen auf die Leitwände stoßen. Durch entsprechende Bemessung
der Leitwände und ihres gegenseitigen Abstandes hat man es außerdem in der Hand,
das Vakuum in der Röhre auf einem gewünschten Wert zu halten, der einerseits eine
genügende Steuerwirkung der Röhre verbürgt, der aber anderseits die Raumladung in
der Nähe der Kathode nur auf einen nicht zu hohen Wert ansteigen läßt. Bekanntlich
macht sich bei allzuhoch evakuierten Röhren die Raumladung besonders bemerkbar.
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Diese Leitwände können nun in die Öffnungen des oben angeführten Mantels
eingebaut sein. Man kann dann den Mantel aus
einem magnetisch leitenden
Material herstellen, um ein möglichst starkes magnetisches Feld zwischen den einzelnen
Leitwänden zu erreichen. Die Leitwände selbst wird man dabei zweckmäßig aus einem
unmagnetischen Material herstellen. Man kann z. B. für die Leitwände Porzellan,
Steatit oder ähnliche Massen verwenden. Der Mantel selbst soll zwar aus einem magnetischen
Material bestehen, anderseits soll aber der Lichtbogenstrom nicht in die Mantelwände
übergehen können. Um das zu erreichen, kann man z. B. den Mantel aus Eisen herstellen
und ihn mit einem Emailleüberzug versehen, um eine Isolierung gegenüber dein Lichtbogen
zu erzielen. Bei einer zweiten Ausführung besteht der Mantel aus einem zwar magnetischen,
aber elektrisch schlecht leitenden Material. Er kann z. B. aus Eisenpulver bestehen,
das unter Zwischengabe eines Isoliermittels (Glas- oder Ouarzpulver) in die Form
des Mantels gepreßt wurde.
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Die Abbildungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Abb. z zeigt die Röhre im Aufriß, Abb. 2 stellt einen Grundriß nach der Linie a-b
der Abb. i dar. Die aus Glas oder Porzellan o. dgl. bestehende Wand i der Elektronenröhre
nach der Abb. i umschließt die Anode :2 und den den Lichtbogen umgebenden Mantel
s. Der Mantel bildet im oberen Teil mit der Wand des Glasgefäßes eine Rinne. In
dieser Rinne befindet sich das Ouecksilber der Lichtbogenkathode 3. Die Lichtbogenanode
4 ist im unteren Teil der Röhre angeordnet. Die Gase des Lichtbogens strömen daher
von oben nach unten.
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Der Mantel 5 besteht, wie schon erwähnt, aus einem magnetischen Material.
Auf der Außenfläche sind für die Erzeugung des magnetischen Feldes die Windungen
6 angebracht, die von außen mit Strom gespeist werden. In dem Mantel ist nun, wie
aus Abb. i zu ersehen, ein Ringspalt 7 angebracht. In dem Ringspalt sind, wie aus
dem Grundriß hervorgeht, die Leitwände S eingebaut. Die unter der Einwirkung der
Anodenspannung bzw. der Spannung eines Steuergitters aus dem Lichtbogen austretenden
Elektronen werden daher zwischen diesen Leitwänden in den Hochvakuumraum übertreten.
Da dabei auch das magnetische Feld auf die Elektronen einwirkt, so würden sie in
der Umfangsrichtung des -Mantels von ihrer ursprünglich radialen Bahn abgelenkt.
Die Leitwände verlaufen nun ebenfalls in Richtung dieser resultierenden Elektronenbewegung,
so daß sie für den Durchtritt 'der Elektronen nicht hinderlich sind. Dagegen werden
beispielsweise die neutralen, positiv oder auch negativ geladenen Ionen (Moleküle)
beim Austritt aus dein Lichtbogenraum an die Leitwände stoßen und sich dort gegebenenfalls
kondensieren. Die Anordnung der Leitwände verhindert daher einen übertritt des Gases
aus dem Lichtbogen in den Hochvakuumraum und damit eine Verschlechterung des Vakuums
in diesem Raum. Die Üffnung des Ringspaltes 7 verläuft schräg nach abwärts, so daß
der nach unten strömende Ouecksilberdampf des Lichtbogens auf den Raum außerhalb
des Mantels die schon geschilderte Saugwirkung ausübt. Außerdem wird hierdurch die
bekannte Diffusionswirkung erreicht.
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Der Mantel 5 kann, wie schon erwähnt, z. B. aus emailliertem Eisen
bestehen, für die Leitwände kann man Porzellan verwenden. Um das Vakuum im Anodenraum
noch weiter zu verbessern, kann man die Leitwände bzw. auch den Mantel kühlen, da
damit der Dampfdruck an der Außenfläche des Lichtbogens herabgesetzt wird. Man wird
dies zweckmäßig derart ausführen, daß man den Mantel und die Leitwände hohl ausbildet
und ein Kühlmittel hindurchleitet. Die Temperatur des Kühlmittels wird den Umständen
angepaßt, gegebenenfalls wird man eine sehr tiefe Temperatur verwenden.
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Statt, wie in der Abb. i dargestellt, nur einen einzigen Ringschlitz
anzuordnen, kann man selbstverständlich auch mehrere übereinanderliegende anbringen.
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Zwischen der Anode 2 und dem Mantel 5 befindet sich noch ein Steuergitter
g und ein Vo gitter io. Dieses Vorgitter dient iui vorliegenden Falle dazu, die
Elektronenbewegung zwischen den Leitwänden möglichst unverändert zu erhalten. Würde
nämlich die wechselnde Anoden- oder Steuergitterspannung die elektrische Feldstärke
in diesem Raum wesentlich beeinflussen, so würden damit auch die Bewegungsbahnen
der Elektronen nicht mehr mit der Richtung der Leitwände übereinstimmen, so daß
der Elektronenaustritt gehemmt-würde. Man wird daher zweckmäßig das Vorgitter so
ausführen, daß der Durchgriff aller anderen Elektroden durch dieses hindurch möglichst
gering ist. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß das Vorgitter
i o, wie aus Abb.2 zu ersehen ist, aus einzelnen Streifen zusammengesetzt ist, die
zur Gitterfläche hochkant gestellt sind und deren gegenseitiger Abstand klein ist,
bei einer geringen Oberfläche des Gitters gegen die Elektronenbahnen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man den Strom
für die Erzeugung des Magnetisierungsfeldes derart in Abhängigkeit von der Anoden-
oder Steuergitterspannung bringen, daß die resultierende
Bewegung
der Elektronen zwischen den Leitwänden bei wechselnder Anoden- oder Steuergitterspannung
dieselbe bleibt. Z. B. könnte die Anoden- oder Steuergitterspannung gleichzeitig
auch die Magnetisierungswindungen mit Strom versorgen.
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Man kann den Austritt von Gasteilchen aus dem Lichtbogen in den Hochvakuumraum
auch noch dadurch hindern, daß man, wie dies in Abb. 2 der Fall ist, die Leitwände
mit einem derartigen Abstand voneinander und einer derartigen Länge versieht, daß
ein Austreten von neutralen, positiv oder auch negativ geladenen Ionen in rein radialer
Richtung verhindert wird. Die einzelnen Leitwände überdecken sich sozusagen in radialer
Richtung.
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Bei der in Abb. i und 2 dargestellten Elektronenröhre schließen sich
die magnetischen Kraftlinien des Mantels 5 etwa so, wie dies bei einem magnetisierten
Eisenstab der Fall ist. Man kann aber auch ein besonderes Jochstück für den magnetischen
Schluß der Kraftlinien anordnen. Dieses Jochstück kann außerdem rohrartig ausgebildet
sein, so daß es gleichzeitig für die Rückleitung der kondensierten Dämpfe des Lichtbogens
zur Lichtbogenkathode benutzt werden kann. Eine derartige Ausführungsform ist in
Abb. 3 dargestellt. Der Mantel 5 besitzt hier die Form eines Rohres, das an dem
unteren und oberen Ende des Entladungsgefäßes aus diesem heraustritt und in ein
ebenfalls rohrförmiges Jochstück 25 übergeht. Die in dein ilantel 5 verlaufenden
magnetischen Kraftlinien schließen sich daher vollständig innerhalb des Mantels
und des Jochstückes 25. Ebenso verläuft der durch die Hilfskathode 3 und die Hilfsanode
4 erzeugte Lichtbogen, der die Kathode des Entladungsgefäßes darstellt, vollständig
innerhalb des Jochstückes und des Mantels. Damit der Strom dieses Lichtbogens nicht
im Eisen -des Mantels 5 bzw. des Jochstückes 25 verläuft, ist der Mantel und das
Jochstück auf seiner Innenseite emailliert. Außerdem besitzt das Jochstück im unteren
Teil eine Trennwand i i. Diese Trennwand verhindert die Ausbildung eines Lichtbogens
zwischen der Kathode 3 und der Anode .4 auf dem kürzeren Wege. Damit das kondensierte
Ouecksilber wieder zur Kathode zurückgelangen kann, besitzt die Trennwand eine kleine
Öffnung 12.
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Die Hauptanode 2 des Entladungsgefäßes ist in Abb. 3 als Außenanode
ausgebildet. Sie ist von einem mit Flüssigkeit gefüllten Kühlmantel 13 umgeben.
14 und 15 sind ringförmige Zwischenstücke zwischen dem Mantel 5 und der Anode 2,
die aus einem Isolationsmaterial, wie Porzellan oder Glas, bestehen. 16, 17, iä
und i9 sind Quecksilberdichtungen an den Verbindungsstellen des Mantels 5 und der
Anode 2 mit den Zwischenstücken 1,4 und 15. Auf dem oberen und unteren Teil des
Jochstückes 25 sind die Magnetisierungswindungen 6 zur Erzeugung des magnetischen
Feldes innerhalb der Schlitze des Mantels 5 angebracht. In der Nähe der Hilfsanode
.I ist das Jochstück 25 noch von einem zweiten mit Flüssigkeit gefüllten Kühlmantel
20 umgeben, um die Kondensation des Ouecksilbers in der Nähe der Hilfsanode zu fördern.
21 ist eine Batterie zur Erzeugung der Hilfsentladung zwischen der Kathode 3 und
der Hilfsanode q..
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft das Jochstück
des Mantels 5 im Gegensatz zur Abb. 3 nicht außerhalb der Entladungsröhre, sondern
innerhalb. Es bildet gleichzeitig die aus einem magnetischen Material hergestellte
Anode :2 des Entladungsgefäßes. Es muß in diesem Fall nur dafür gesorgt werden,
daß zwischen dem Mantel 5 und seinem Jochstück in Form der Anode ein genügender
Luftspalt bzw. auch eine genügende Isolierung vorhanden ist, um eine Spannung zwischen
dem Jochstück bzw. der Anode und dem Mantel 5 aufrechterhalten zu können.