DE569580C - Glimmverstaerkerroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glimmverstärkerröhren, bei denen zwischen zwei Elektroden (den sogenannten Entladungselektroden) eine Glimmentladung stattfindet, und bei denen außerdem eine Verstärkeranode vorgesehen ist, die zwischen sich und der Glimmentladungsstrecke den Verstärkerstrom erzeugt, welcher durch eine Steuerelektrode beeinflußt wird. Im Zusammenhang mit der-

xo artigen Anordnungen ist es bereits bekannt geworden, die Röhrendaten so zu bemessen, daß sich der Faradaysche Dunkelraum bis zu der gitterförmigen Entladungsanode erstreckt, so daß nur negative Entladungsteilchen dieses Gitter durchdringen und nach der Entladungsanode zu wandern.

Es ist indessen bisher nicht gelungen, mit derartigen Röhren praktisch brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Die Ursache hierfür dürfte vermutlich folgender Art sein: Die Elektronen, die zwischen den beiden Entladungselektroden k und CS₁ (s. Abb. 1) erzeugt werden, durchfliegen die Öffnungen der Entladungsanode mit einer bestimmten Geschwindigkeit und werden von der Verstärkeranode angezogen. So erstrebenswert es nun auch an sich ist, den Verstärkerstrom nach a₂ möglichst groß zu machen, so darf jedoch nicht außer acht gelassen werden, daß dieser Strom auch nach Möglichkeit eine starke Abhängigkeit von der an der Verstärkeranode liegenden Spannung bzw. bei Vorhandensein eines Steuergitters von dessen Steuerspannung besitzen muß. Wenn aber die durch O₁ tretenden Elektronen infolge des zwisehen k und % herrschenden Feldes eine gewisse Geschwindigkeit besitzen, so ist dieser Elektronenstrom naturgemäß sehr wenig abhängig von der außerhalb des Entladungsfeldes liegenden Spannung; die Steilheit der Spannungsstromcharakteristik wird also sehr gering, so daß eine brauchbare Verstärkerwirkung nicht auftritt.

Es ist daher im Hauptpatent bereits vorgeschlagen worden, die Entladungsanode plattenartig auszubilden bzw. aus einzelnen flächenförmigen Teilen herzustellen und die Anordnung derartig zu treffen, daß eine Abschirmung der Glimmentladung gegenüber den Verstärkerelektroden (Steuerelektrode und Verstärkeranode) stattfindet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Abschirmung weiter zu vervollkommnen.

Der folgende Versuch zeigt den zur Durchführung des Erfindungsgedankens einzuschlagenden Weg: Es wurde gemäß Abb. 2 in einem mit Neon von 6 mm Druck gefüllten Rohre eine Kathode k, eine Entladungsanode O₁ und eine zweite Anode a₂ angeordnet.

Die Elektroden k und Ct₁ bestanden aus Streifen λόπ S mm Breite in U-Form, die Elektrode a_g aus einem U-förmig gebogenen Draht. Der Elektrodenabstand betrug 5 mm. Legte man nun zwischen k und Ci₁ eine Spannung von 200 Volt (Strom etwa i6m/A), so zeigte sich die überraschende Wirkung, daß schon bei einer ganz geringen Überspannung von a₂ gegen U₁ zwischen % und Ct₂ ^em b trächtlicher Elektronenstrom auftrat, der bereits bei einer Spannungsdifferenz von etwa ι Volt eine Sättigung bei etwa io m/A zeigte. Die Stromspannungskurve verlief bis zu dieser Sättigungsspannung äußerst steil, so wie es Abb. 3 erkennen läßt. Es war somit eine äußerst geringe Raumladung vorhanden. Mit der richtigen Bemessung von Spannung und Gasdruck muß eine geeignete Wahl der Elektrodenform Hand in Hand gehen. Auch hierdurch muß vermieden werden, daß Elektronen, die im Glimmentladungsfeld entstehen und die durch dieses bedingte hohe Geschwindigkeit besitzen, ungehindert nach der Verstärkeranode fliegen. Würde man dies nicht tun, so entstünde zwar ein starker Strom nach der Verstärkeranode a₂, aber dessen Abhängigkeit von der Spannung an a₂ wäre sehr gering, da ja die Beschleunigung der diesen Strom bildenden Elektronen weniger von der Spannung an a₂, sondern hauptsächlich von der Spannung zwischen k und % herrühren würde.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, das Gitter so anzuordnen, daß es selbst bei größerer Unterteilung der Glimmelektroden nicht von geradlinig von der Kathode wegfliegenden Entladungsteilchen getroffen werden kann. Zu diesem Zwecke ist das Steuergitter in ähnlicher Weise 4.0 unterteilt wie die Entladungsanode und derart angeordnet, daß sich die einzelnen Teile des Gitters in der Feldrichtung hinter den einzelnen massiven Teilen ,der Entladungsanode befinden.

Die Abb. 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung. In Abb. 4 handelt es sich um ein ebenes Elektrodensystem, welches aus der massiven Kathode k und der unterteilten Entladungsanode a_± besteht. Die Steuerelektrode s besteht dabei aus einzelnen Drähten o. dgl., die in entsprechender Stellung hinter den massiven Teilen der Entladungsanode % angeordnet sind, so daß sämtliche Teile der Steuerelektrode gewissermaßen im Schatten der entsprechenden Teile der Entladungsanode liegen. Nach Abb. 5 besteht die Steuerelektrode ί aus einzelnen Bändern, deren Ebene senkrecht zur Ebene der massiven Teile der Entladungsanode O₁ verläuft. Auch dabei ist die Möglichkeit, daß die Steuerelektrode von geradlinig von der Kathode wegfliegenden Teilchen getroffen wird, sehr gering. DieKathodefc ist in diesem Beispiel außerdem noch unterteilt. Abb. 6 zeigt die Anordnung der Abb. 5 bei einem konzentrischen Elektrodensystem. Die Elektroden k und % bilden die beiden äußersten Zylinder des Elektrödensystems; sie sind unterteilt, und zwar derart, daß ihre massiven Teile, in radialer Richtung betrachtet, jeweils hintereinanderliegen. Die Steuerelektrode s besteht aus einzelnen Bändern oder Streifen, deren Ebene radial liegt und die in ebensoviel Teile unterteilt ist wie die Entladungsanode a_v Jeder einzelne Streifen der Steuerelektrode s liegt hinter einem massiven Teil der Entladungsanode O₁. Die Verstärkeranode a₂ bildet die Achse der übrigen Elektroden.

Man muß zwischen beiden Wirkungen der Entladungsanode, nämlich ihrer Schirmwirkung und ihrer Randwirkung ein Optimum ihrer Unterteilung verwirklichen, welches sich jeweils nach den verlangten Eigen schäften der Röhre richten wird. Wird z. B. eine beträchtliche Steilheit, aber ein geringerer Ver-Stärkerstrom gefordert, so bildet man die Entladungsanode mehr plattenartig, d. h. mit nicht viel Einschnitten oder Löchern aus; bei geringerer Steilheit, aber größerem Verstärkerstrom wird die Unterteilung und somit go die Randwirkung der Entladungsanode entsprechend vergrößert. In allen Fällen aber ist es von Vorteil, der Kathode genau die gleiche Lage und Form zu geben wie der Entladungsanode und diese beiden Elektroden möglichst nahe (3 bis 5 mm oder weniger) nebeneinander anzubringen, da durch eine solche Anordnung die Schirmwirkung der Entladungsanode verbessert wird, ohne daß die Randwirkung beeinträchtigt wird. Die Verstärkerelektroden können dann auch eine größere Fläche besitzen als die Entladungselektroden.

Zusammenfassend ist somit zu sagen: Es muß dafür gesorgt werden, daß in dem Ver-Stärkerfeld weder eine Glimmentladung stattfindet, noch daß die den Verstärkerstrom bildenden Elektronen im wesentlichen nur durch das Entladungsfeld beschleunigt sind. Vielmehr muß der Verstärkerstrom ein von der Glimmentladung unabhängiger Elektronenstrom sein, dessen Entladungsteilchen nur mittelbar von der Glimmentladung herrühren. Erreicht wird dieses Ziel erstens durch entsprechende Wahl der Entladungs- und Ver-Stärkerspannung, insbesondere dadurch, daß die Verstärkeranode nur wenige Volt gegen die Entladungsanode positiv vorgespannt wird. Dabei muß Gasart und Gasdruck so gewählt sein, daß eine Glimmentladung in der Verstärkerstrecke nicht möglich ist. Ferner müssen die Verstärkerelektroden, nämlich die

Verstärkeranode und die Steuerelektrode so gestaltet und angeordnet sein, daß sie von den durch das Entladungsfeld unmittelbar beschleunigten Elektronen möglichst wenig beeinflußt werden. Daher wird die Entladungsanode so ausgebildet, daß sie die Entladungsstrecke gegen die Verstärkerstrecke abschirmt.
Andererseits aber müssen die in der Umgebung des Entladungsfeldes befindlichen Elektronen, die von dem Entladungsfeld zwar erzeugt sind, aber durch dieses nicht mehr oder nicht mehr wesentlich beschleunigt werden, möglichst wirksam durch die beiden Verstärkerelektroden beeinflußt werden. Aus diesem Grunde muß dafür gesorgt werden, daß die Säule, die die Entladungsstrecke bildet, eine möglichst große Mantelfläche besitzt, was durch Löcher und Einschnitte in den Entladungselektroden, zum mindesten in der Entladungsanode, erzielt wird. Will man dabei eine Röhre mit geringem Durchgriff erhalten, so ist es ratsam. Teile der Steuerelektrode auch gegenüber den Lücken bzw. Einschnitten der Entladungsanode anzubringen. Dabei kann zwar ein Teil der Schirmwirkung der Entladungsanode verlorengehen, so daß der Gitterstrom etwas höher wird. Man muß daher auch in diesem Falle zwischen beiden Wirkungen ein geeignetes Optimum, gegebenenfalls durch Versuche, ausfindig machen, welches außer von der Gestaltung und Bemessung der Elektroden auch noch von der Art und vom Druck des Gasinhaltes abhängig ist und sich außerdem nach dem Verwendungszweck der Röhre — z. B. danach, ob ein großer oder kleiner Durchgriff gefordert wird — richtet.

Die Vorteile einer erfindungsgemäß ausgeführten Röhre bestehen gegenüber den bisher bekannten Glimmverstärkerröhren darin, daß durch die sorgfältige Regelung der Entladungsvorgänge eine verhältnismäßig große Steilheit des Verstärkerstromes sowie eine Verminderung des Gitterstromes erzielt wird.

Gegenüber den gewöhnlichen Glühkathodenröhren w^rird der Vorteil einer starken Herabsetzung der Raumladung sowie des Wegfalles der Heizung herbeigeführt.

Die Erfindung ist nicht allein auf die Anwendung zu Verstärkerzwecken beschränkt, sondern gilt ebenso für die Erzeugung, Gleichrichtung und Modulation von Wechselströmen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Glimmlichtverstärkerröhre nach Patent 551 611, dadurch, gekennzeichnet, daß die netz- oder gitterförmige Steuerelektrode derart gebaut und angeordnet ist, daß ihre einzelnen Maschen durch die einzelnen massiven Teile der Entladungsanode gegenüber der Glimmentladungsstrecke abgeschirmt werden. e₅

2. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter etwa die gleiche Gestalt hat wie die Entladungsanode, jedoch so, daß seine massiven Teile in Richtung senkrecht zur Entladung schmaler sind als die entsprechend gelegenen massiven. Teile der Entladungsanode.

3. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter aus Bändern besteht, deren Fläche senkrecht zur Entladungsanode verläuft.

4. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekenn- go zeichnet, daß durch die Entladungsanode ein um so größerer Teil der Steuerelektrode gegenüber der Entladungsstrecke abgeschirmt ist, je größer der verlangte Durchgriff der Röhre ist.

5. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Entladungselektroden ein Abstand von nur wenigen Millimetern besteht. _go

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen