DE615023C

DE615023C - Gasentladungsroehre zur Erzeugung von Kathodenstrahlen, insbesondere fuer Kathodenstrahloszillographen, insbesondere fuer Kathodenstrahloszillographen

Info

Publication number: DE615023C
Application number: DEK112791D
Authority: DE
Original assignee: MAX KNOLL DR ING; HENNING KNOBLAUCH DR ING
Current assignee: MAX KNOLL DR ING; HENNING KNOBLAUCH DR ING
Priority date: 1928-12-23
Filing date: 1928-12-23
Publication date: 1935-06-26

Description

ibHofhedc

IW. kcl Eigendora

2 2 JUL. 1935

AUSGEGEBEN AM
26. JUNI 1935

REICHSPATENTAMt_-

PATENTSCHRIFT

Ve 615023
KLASSE 21g GRUPPE 13 io

©r.-3ng.Max Knoll in Berlin-Lichterfelde und ©r.-3ng, Henning Knoblauch in Berlin-Halensee

Gasentladungsröhre zur Erzeugung von Kathodenstrahlen,
insbesondere für Kathodenstrahloszillographen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Dezember 1928 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsröhre zur Erzeugung von engbegrenzten Kathodenstrahlbündeln, insbesondere für Kathodenstrahloszillographen; sie ist aber auch für Röntgenröhren mit scharfem Brennfleck usw. verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entladungsröhre zu schaffen, die einfach herzustellen ist und betriebssicher arbeitet sowie eine größtmögliche Ausnutzung der zugeführten Energie ermöglicht. Hierfür ist erfahrungsgemäß genaueste mechanische Zentrierung aller Röhrenteile außerordentlich wichtig. Weiterhin soll das Auftreten von unerwünschten Glimmentladungen und die Bildung von Niederschlägen durch zerstäubtes Kathodenmetall an den Isolierteilen mit Sicherheit verhindert werden, da hierdurch die Leistungsfähigkeit der Röhre stark herabgesetzt wird und die Röhre unruhig brennt. Es sind bereits Entladungsröhren bekannt, bei denen eine zylindrische Hohlanode benutzt wird, in die eine ebenfalls zylindrische Kathode konzentrisch hereinragt. Die lichte Weite des bei diesen bekannten Röhren verwendeten vakuumdichten Isolierrohres ist so bemessen, daß sie von der Hohlanode ungefähr ausgefüllt wird. In seinem Oberteil ist dann das Isolierrohr so weit verjüngt, daß sein Durchmesser dem Durchmesser der Kathode angenähert ist. Infolge dieser Verjüngung sind die Herstellung und die Zentrierung der Röhrenteile erschwert. Außerdem wird bei der bekannten Ausführung das Isolierrohr an seinem gekrümmten Teil elektrisch außerordentlich beansprucht. Es drängen sich nämlich die Kraftlinien an der Krümmungsstelle des Isolierrohres stark zusammen und erzeugen dort somit eine hohe elektrische Beanspruchung in tangentialer Richtung, so daß bei hohen Spannungen dauernde Überschläge nicht zu vermeiden sind. Man hat sich daher bei der bekannten Ausführung gezwungen gesehen, unmittelbar an dem Isolierrohr eine Funkenstrecke anzubringen. Für hohe Spannungen ist infolgedessen die bekannte Konstruktion nicht brauchbar.

Es sind weiterhin Entladungsröhren mit einem Isolierrohr mit durchgehend gleichem Querschnitt bekannt, in dem eine zylindrische, den Durchmesser des lichten Raumes des Isolierrohres fast ganz ausfüllende Anode und eine stabförmige Kathode angeordnet sind. Eine derartige Röhre läßt sich zwar infolge des Isolierrohres mit durchgehend gleichem Querschnitt einfach herstellen; da aber die Kathode das Isolierrohr nicht ausfüllt, können im oberen Teil des Rohres Glimmentladungen auftreten. Diese haben durch die Kathodenzerstäubung metallische Niederschläge an den Wandungen des Isolierrohres

air Folge, weiche da> Rohr dieses auf Durchschlag beanspruchende Gleitfunken verursachen.

Auch die vorstehend beschriebene Röhrenkonstruktion ist daher nicht für Dauerbetrieb bei hohen Erregerspannungen geeignet.

Zur Beseitigung der den bekannten Ausführungen anhaftenden Unvollkommenheiten wird gemäß der Erfindung die Entladungsröhre folgendermaßen ausgeführt:

Die Erfindung geht von einer Röhre mit einer zylindrischen Hohlanode und einer in diese hereinragenden Kathode aus, deren Außendurchmesser nahezu der lichten Weite des vakuumdichten Isolierrohres der Röhre entsprechen. Diese beiden Elektroden werden in ein Isolierrohr mit durchgehend gleichem Querschnitt eingesetzt. Außerdem wird die in die Hohlanode hereinragende Kathode kurz oberhalb des Anodenrandes mit allmählichem Übergang so weit verjüngt und derart in bezug auf die Anode angeordnet, daß allein die Entfernung der Kathodenstirnfläche von gegenüberliegenden Anodenteilen größer ist als die freie Weglänge der Elektronen bei dem Betriebsgasdruck. Man kann auch einen besonderen metallischen Schirmkörper vorsehen, in den der den Elektronenquellpunkt tragende Teil verstellbar eingesetzt ist. Der Schirmkörper kann entweder aus einem einzigen Stück bestehen oder aus mehreren Scheiben bzw. aus Rotationskörpern zusammengesetzt sein.

Eine derartige Röhre gemäß der Erfindung läßt sich infolge des durchgehend gleichen Querschnittes des Isolierkörpers leicht zentrieren. Weiterhin ist infolge der Konfiguration der Elektroden kein Platz zur Entstehung von unerwünschten Glimmentladungen vorhanden, und die Niederschläge können sich nur auf Metallwänden bilden, auf denen sie unschädlich sind.

Die praktische Betriebserfahrung hat ergeben, daß eine derartige Röhre bei einer *⁵ Erregerspannung von 90 bis 100 kV bis zu ΰ mA Strom im Dauerbetrieb aushält, während solche Belastungen der Röhre mit den bisher bekannten Ausführungen nicht einmal bei intermittierendem Betrieb annähernd erreichbar waren.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine zerlegbare Entladungsröhre für Kathodenstrahloszillographen dargestellt.

ι ist ein vakuumdichtes Isolierrohr aus Glas, Quarz, Porzellan o. dgl. mit Dichtungsschliffen. Zur Abdichtung sind auswechselbare Dichtungsringe 6 aus Weichmetall oder Gummi vorgesehen, welche durch Überwurfmuttern 21 auf ihre Unterlagen gepreßt werden. Die Kathode 3 selbst wird in bekannter Weise am besten aus Aluminium hergestellt; ihre Oberfläche kann eben, konkav oder konvex sein oder auch das Ende eines gegen die Anode zu offenen, zylindrischen Kathodenrohres bilden.

Die einander zugekehrten Flächen der Elektroden sind gut abzurunden, um ein Auftreten hoher Feldstärken zu vermeiden. Demgemäß ist auch der metallische Kathodenschirmkörper 4 abgerundet, der die Entstehung störender Entladungen im oberen Teil der Röhre verhindert und nahezu ihren ganzen Querschnitt ausfüllt. Unten sitzt das Isolierrohr ι auf der mit Wasserkühlung versehenen massiven Metallscheibe 7 auf. Das metallische Anodenrohr 24 besitzt am Ende eine Abrundung 2, die zur Herabsetzung der Feldstärke und zur leichteren Anpassung an die unvermeidlichen Toleranzen der Lichtweite des Isolierrohres 1 dient.

Der bei der Kathode 3 entstandene Kathodenstrahl -geht durch das Verbindungsrohr 9 zu der auswechselbaren Lochblende 23 ; von dort aus tritt er als feines Bündel in den daruntergelegenen Ablenkteil. Das Lufteinlaßventil zur Regelung des Vakuums ist in der Öffnung 17 angeordnet.' Falls keine unmittelbar aus dem Entladungsraum saugende Pumpe vorhanden ist, wird zweckmäßig ein Überbrückungsventil 20 parallel zu der Lochblende 23 angeordnet. Dieses Ventil besteht aus dem in einem konischen Schliff 19 drehbaren Metallrohr 22 mit seitlichen Öffnungen 20, die mit entsprechenden Löchern der Rohrfassung 18 mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden können. Auf diese Weise wird über die Kanäle 14 vom Hochvakuumteil aus eine größere oder geringere Menge Gas abgesaugt.

Um das Kathodenstrahlbündel auf die Mitte der Lochblende mechanisch einstellen zu können, ist das Verbindungsrohr 9 über eine gewellte Metallmembran 15 vakuumdicht mit dem wassergekühlten Unterteil 13 verbunden. Mittels dreier Stellschrauben 11, die an der Konzentrierungsspule 10 angreifen, kann man leicht die ganze Röhre so einstellen, daß der Strahl genau auf den gewünschten Punkt fällt. Die Einstellung kann auch durch no elastische metallische Zwischenglieder anderer Form oder durch Kugelschliffe betätigt werden.

Bei Röntgenröhren sitzt an Stelle der Lochblende 23 die Antikathode, und für den Austritt der Röntgenstrahlen müssen passende Fenster vorgesehen werden.

Bei· nicht zerlegbaren Entladungsröhren sind an Stelle von Dichtungsschliffen Metallglaseinschmelzungen vorzusehen, z. B. die Verschmelzung eines dünn ausgezogenen, mit Kathoden- bzw. Anodeneinsatz fest verbun-

denen Kupferrohres mit einem zylindrischen j Glasrohr. Bei Kittdichtung genügt ein Isolier- I rohr ohne Flanschen, welches in entsprechende Eindrehungen am Kathoden- und Anodeneinsatz gesteckt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

i. Gasentladungsröhre zur Erzeugung

ίο ' von Kathodenstrahlen, insbesondere für Kathodenstrahloszillographen, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb eines vakuumdichten Isolierrohres mit durchgehend gleichem Querschnitt eine zylindrische Hohlanode und eine in diese hereinragende Kathode befinden, daß ferner die Außendurchmesser beider Elektroden nahezu die lichte Weite des Isolierrohres ausfüllen und daß endlich die Kathode kurz vor ihrem Eintauchen in die Anode mit allmählichem übergang derart verjüngt und in bezug auf die Anode angeordnet ist, daß allein die Entfernung der Kathodenstirnfläche von gegenüberliegenden Anodenteilen größer ist als die freie Weglänge der Elektronen bei dem Betriebsgasdruck.
2. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus einem metallischen Schirmkörper besteht, in welchen der den Elektronenquellpunkt tragende Kathodenteil (Kathodenspiegel) verstellbar eingesetzt ist.
3. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Isolierrohr und Anoden- bzw. Kathodeneinsatz in an sich bekannter Weise ein leicht auswechselbarer Ring aus Gummi, Blei, Zinn, Aluminium o. dgl. vorgesehen ist.
4. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Kathodenstrahldichte bzw. Verkleinerung des Brennfleckes zwischen Kathode und der ersten Anodenblende in an sich bekannter Weise eine Konzentrierungsspule in der Nähe der Blende vorgesehen ist.
5. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 kis 5, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Kühlvorrichtung, welche die in der Nähe der ersten Anodenblende entstehende Wärme abführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen