-
Hochspannungsentladungsröhre mit äquipotentialem Wandteil In Hochspannungsentladungsröhren
mit äquipotentialem Wandteil, wie Rqntgenröhren oder Entladungsröhren zum Gleichrichten
von Wechselstrom, werden als Isolator dienende Teile dort, wo sie sich an den Rand
des äquipotentialen Wandteils anschließen, verhältnismäßig stark elektrisch belastet.
An dem Rand des äquipotentialen Wandteils werden die elektrischen Kraftlinien zusammengedrängt,
wodurch ein starker Potentialgradient entsteht. -Das Spannungsgefälle pro Längeneinheit
ist am Rande des äquipotentialen Wandteils am stärksten und nimmt in Richtung seiner
Verlängerung ab.
-
Nun erstreckt sich bei Entladungsröhren, bei denen sich an einen äquipotentialen
Wandteil ein isolierender Wandteil anschließt, dieser meistens ungefähr in der Verlängerung
des äquipotentialen Wandteils. So bilden bei Entladungsröhren, die einen Metallzylinder
besitzen, mit dem gläsernen Teil der Wand luftdicht verschmolzen sind, diese meistens
eine geometrische Fortsetzung des Metallzylinders. Bisweilen ist der Durchmesser
dieses Zylinders etwas größer oder kleiner als der Durchmesser der angeschmolzenen
Glasteile, doch ändern diese verhältnismäßig geringen Unterschiede nichts daran,
daß an dem Schmelzrand das Glas viel höher beansprucht wird als an Punkten, die
in einiger Entfernung von dem Schmelzrand liegen. Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsentladungsröhre
mit äquipotentialem Wandteil, bei .der von dem Rand dieses Teiles ab ein Teil der
isolierenden Wand die der Röhrenachse gemeinsame Ebenenschar in einer Kurve mit
ungefähr konstantem Potentialgefälle pro Längeneinheit schneidet, das kleiner ist
als das in Verlängerung des äquipotentialen Wandteils auftretende Potentialgefälle.
-
Bei einer Hochspannungsentladungsröhre mit an einem Metallzylinder
angeschmolzenen isolierenden Verschlußteilen, welche als Hochspannungsisolatoren
dienen und zusammen mit dem Metallteil den Vakuumraum der Röhre umschließen, sind
die isolierenden Verschlußteile ausgebaucht, so daß sie einen erheblich größeren
Durchmesser als der Metallzylinder haben, und sind zweckmäßig mit nach der Röhrenachse
zu gekrümmtem Rand an der Außenseite des Metallzylinders vor dessen Ende angeschmolzen.
-
In der Zeichnung dienen Fig. i und z zur näheren Erläuterung des Grundsatzes
der Erfindung. Fig.3 ist eine Außenansicht eines Ausführungsbeispiels einer - Hochspannungsentladungsröhre
nach der Erfindung.
-
Fig. i stellt einen Teil eines Hochspannungsentladungsgefäßes von
gebräuchlicher Ausführung im Durchschnitt dar. Die Wand des Gefäßes enthält einen
Metallteil i. An
dem Rand dieses Metallteils ist ein gläserner Teil
e angeschmolzen, der sich in Verlängerung des -Metallteils i erstreckt und einer
zurückgebogenen Teil- 3 hat, dessen Ra durch Verschmelzung an der Elektrode¢ bJ,'
festigt ist. Zwischen den Teilen i und :4: hat man sich eine hohe Potentialdifferenz
'zu denken. Es sind mit den gestrichelten Linien 5 Aquipotentialflächen des elektrischen
Feldes angegeben. Diese Flächen schneiden die durch die Symmetrieachse der Röhre
gehende Zwischenebene in den Linien 5. In dem ringförmigen Raum zwischen dem Metallzylinder
i und der Elektrode q. bilden diese Flächen konzentrische Zylinder. Sie biegen sich
um den Rand des Metallteils i fächerförmig um. Es ist nun der Figur zu entnehmen,
daß, über die Glaswand 2 gemessen, der Abstand der Flächen mit bestimmter Potentialdifferenz
dicht an dem Schmelzrand viel kürzer ist als etwas von diesem Rand entfernt; d.
h. daß das Potentialgefälle pro Längeneinheit, das am Rand sehr hoch ist, in der
Richtung des Glasteils 2 stark abnimmt.
-
Die Potentialdifferenz V zwischen dem Metallteil und den verschiedenen
Punkten des Glasteils 2 wird z. B. durch die Kurve a in Fig.2 als Funktion- des
Abstandes von dem Schmelzrand dargestellt. Die Neigung der Berührungslinie .an dieser
Kurve gibt den Potentialgradient an. Die stärkste Neigung hat die Kurve in ihrem
Ursprung O. Die Linie d gibt den größten Potentialgradient an. Über eine Länge l1
besteht ein Spannungsunterschied El.
-
In Fig. i ist von dem Rand des Metallzylinders i ab eine Kurve 6 gezogen,
welche Punkte auf den Kurven 5 verbindet; die ungefähr denselben Abstand voneinander
haben, mit anderen Worten, eine Kurve, über die das Potentialgefälle je cm ungefähr
konstant ist. Dabei ist der Potentialgradient viel kleiner als jener in der Glaswand
2 vorherrschende. Läßt man das Glas in einer entsprechend der Kurve 6 gekrümmten
Fläche verlaufen, so ist die Zunahme des Spannungsunterschiedes im Glas viel günstiger.
Das Glas kann weiter, wie gestrichelt angegeben, der Elektrode q. zugebogen sein.
Bei derselben Spannung und derselben Isolierlänge erhält man z. B. den von der Kurve
b dargestellten- Spannungsverlauf. Der untere Teil dieser Kurve ist weniger geneigt
als jener der Kurve a. Man kann nun, vorausgesetzt daß das Glas einen Potentialgradienten
entsprechend der Linie b aushalten kann und auch das Vakuum der Röhre der stärkeren
elektrischen Beanspruchung gewachsen ist, die Spannungsdifferenz erhöhen, bis die
Spannungskurve c entsteht,. die wieder von der Linie d im Ursprung berührt wird.
Die Spannung kann somit von Ei bis E2 erhöht werden, ohne daß überschlagsgefahr
für die .Glaswand entsteht. Umgekehrt kann man die-:'%elbe Spannung Ei mit einem
kürzeren Glas-,: teivon der Länge 12 isolieren. Die günstigere -"Förm der Glaswand
macht es also möglich, :''entweder bei gleichbleibender Spannung die Röhre kleiner
auszugestalten oder bei gleichbleibender Isolierlänge. eine höhere Spannung zuzulassen.
Dies ist besonders für die Anwendung der Heilwirkung von Röntgenstrahlen, wobei
sehr hohe Spannungen erforderlich sind, von Bedeutung.
-
Die Unterschiede und Verhältnisse sind in Fig. 2 in übertriebenem
Maße dargestellt, um die Figur deutlicher sprechen zu lassen.
-
In der Praxis bringt es Schwierigkeiten mit sich, der Glaswand genau
die theoretisch richtige Wölbung zu geben, wie sie z. B. die Kurve 6 in Fig. i darstellt.
Diese Kurve ist auch nur als Vorbild aufzufassen. Eine gute Annäherung des idealen
Falles erhält man schon mit der in Fig.3 dargestellten Form. Diese Figur stellt
eine Röntgenröhre dar, die, wie gebräuchlich, einen metallenen Mittelteil 7 in Form
eines Zylinders hat. An der Außenseite dieses Metallteils etwas vor den Enden sind
Glasteile 8 und 9 angeschmolzen; die mit dem Zylinder den Vakuumraum der Röhre einschließen
und Hochspannungsisolatoren bilden, von denen die Elektroden i o und i i getragen
werden. Mit 12 ist ein von einer Glasschicht abgeschlossenes Fenster -angegeben,
durch welches .die Röntgenstrahlen aus. dem Entladungsgefäß heraustreten können.
-
Die Glaskappen 8 und 9 sind pilzförmig ausgewölbt, so daß sie einen
Durchmesser besitzen, der erheblich größer ist als der. Durchmesser g des Metallzylinders
7. Sie haben einen einwärts gebogenen Randteil 13, 14, mit dem sie an der Außenseite
des Metallzylinders angeschmolzen sind. An der Anschmelzstelle steht der Rand der
Glaskappen 8 und 9 ungefähr senkrecht zur Röhrenachse. Der frei in den Vakuumraum
hineinragende Rand des Metallzylinders ist, um Durchschläge durch das Vakuum zu
vermeiden, in an sich bekannter Weise mit einem Glaswulst 15, 16 überdeckt. Um das
Anschmelzen der Glasteile zu erleichtern, kann der Metallzylinder 7 ringförmige
Ansätze haben, wie bei 17 angegeben.