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Gasgefülltes Entladungsgefäß Beim Einschalten von gasgefüllten Gleichrichtern
mit Oxydkathoden sowie Kathoden, welche einen dünnen Film einer hochemittierenden
Substanz besitzen, tritt häufig eine Beschädigung der Kathode ein. Durch Ionenbombardement
wird die emittierende Schicht der noch nicht auf genügender Temperatur befindlichen
Kathode vielfach zertrümmert, wodurch die Lebensdauer der Kathode erheblich sinkt.
Besonders unangenehm ist die Erscheinung bei Oxydkathoden, bei welchen die bekannte
Fackelbildung einsetzt, die ein allmähliches Abspritzen des Oxydbelages und damit
ein Unbrauchbarwerden der Kathode bewirkt.
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Um diese Übelstände zu beseitigen, hat man mechanische Mittel angewandt,
durch welche erreicht werden soll, daß die Anodenspannung erst dann angeschaltet
wird, wenn die Kathode die volle Temperatur besitzt. Beispielsweise sind Verzögerungsrelais,
Thermorelais u. dgl. verwendet worden. Da die Verzögerungszeit je nach der Bemessung
der Kathode bis zu einer Minute und darüber beträgt, so werden diese Relais kompliziert
und sind nicht immer betriebssicher.
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Ein anderer bekannter Weg, die schädlichen Wirkungen des Anodenfeldes
auf die noch nicht voll geheizte Kathode zu beseitigen oder zum mindesten zu verringern,
ist die Anbringung von Schirmen, welche die Kathode vor einem direkten Ionenbombardement
schützen soll. Gemäß der Erfindung wird bei einem gasgefüllten Entladungsgefäß mit
mittelbar beheizter Hochemissionskathode und mit mindestens einer gitterförmigen,
die Kathode gegenüber der Anode elektrostatisch abschirmenden Elektrode die Anordnung
der gitterförmigen Elektrode mit Bezug auf die Kathode, Größe ihrer Durchtrittsöffnungen
und ihre sonstige Beschaffenheit derart gewählt, daß bei Inbetriebsetzung der Röhre
die Anodenspannung erst dann nach der Kathode wirksam durchzugreifen vermag, wenn
die Kathode durch Beheizung von außen ihre normale Betriebstemperatur erreicht und
durch Wärmeabgabe an die gitterförmige Elektrode diese so weit erhitzt hat, daß
diese Elektrode selbst eine die Zündung einer Gasentladung von ihr nach der Anode
veranlassende und damit zum Eindringen positiver Ionen in den Raum zwischen Elektrode
und Kathode führende Anzahl von Elektronen emittiert.
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Das Wesen der Erfindung wird am besten aus dem in der Figur dargestellten
Beispiel klar. In dem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß i befinden sich beispielsweise
eine Anode 2 und eine Kathode, welche aus mehreren Teilen besteht. Zwischen zwei
Halterungsdrähten 3 und q. ist ein Heizdraht 5 gespannt. Der Heizdraht wird umgeben
durch ein zylindrisches Blech 6, welches innen oder auf seiner gesamten Oberfläche
mit einer elektronenaktiven Substanz, beispielsweise mit einer Erdalkaliverbindang,
überzogen
ist. Auch kann der gesamte Zylinder 6 aus einer Legierung eines Metalles mit einem
elektronenaktiven Stoff, z. B. Thorium, Uran o. dgl., bestehen. Der Zylinder -6
kann in leitender Verbindung mit einem der Zuleitungsdrähte 3 oder q. stehen. Zylinder
6 mit Heizdraht 5 bildet zusammen eine indirekt geheizte Kathode. Der Zylinder 6
ist nahezu vollständig umgeben von einem Zylinder 7, dessen Stirnfläche 8 eine Anzahl
Öffnungen besitzt, also gitterförmig ausgebildet ist. 7 und 8 dienen als Abschirmelemente
für die indirekt geheizte durch 5 und 6 gebildete Kathode. Zylinder 7 kann direkt
mit einer Kathodenzuleitung, beispiels-,veise mit 4, verbunden sein, wie es in der
Figur gezeichnet ist. Es können aber auch Schaltmittel, wie Ohmsche Widerstände,
Induktivitäten, Kapazitäten oder Kombinationen dieser Schaltelemente, in die Verbindungsleitung
eingeschaltet sein. Bei direkter Verbindung wird es zweckmäßig sein; die Verbindung
innerhalb der Röhre vorzunehmen, da hierdurch der Aufbau sehr einfach wird. Beim
Einschalten des Entladungsgefäßes wird gleichzeitig Spannung an die Anode 2 und
die Heizspannung an die Kathode gelegt. Die Kathode braucht einige Zeit, bis sie
auf voller Temperatur ist. Im ersten Stadium des Zündvorganges bilden sich in dem
Raum zwischen der gitterförmigen Stirnfläche 8 und der eigentlichen Kathode negative
Raumladungen, die bei richtiger Bemessung des Durchgriffes nicht nach außen durchtreten
können. Mit zunehmender Erhitzung des Zylinders 6 wird auch der Zylinder 7 mit Stirnfläche
8 warm. Der Zylinder ist mit elektronenaktiven Stoffen überzogen, so daß er von
einer bestimmten Temperatur an merklich zu emittieren beginnt. Diese Emission kann
jedoch erst eintreten, nachdem die eigentliche Kathode auf voller Temperatur ist,
da zwischen der Erhitzung von 7 und 8 und der der Kathode eine erhebliche Verzögerung
besteht. -Sobald 7 und 8 zu emittieren beginnen, setzt zwischen Anode 2 und
7 und 8 eine Entladung ein. Hierbei wird der gegenüber der Anode negative Teil 8
von positiven Ionen umgeben, die durch die gitterartigen Öffnungen dieses Teiles
zur Kathode vordringen und. das Feld der Elektronen im Raum zwischen Elektrode 7,
8 und Kathode züm Zusammenbruch bringen. Der Zylinder 7, 8 hat gleichzeitig die
Eigenschaft, während des Betriebes der Röhre als Wärmeschutz für die Kathode zu
dienen.
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Im Anfangsstadium des Zündprozesses ist die Wirkung von 7 und 8 dieselbe
wie die des Gitters bei einer mit Glühkathode und Steuergitter versehenen Gasentladungsröhre.
Während aber bei den an letzter Stelle genannten Röhren der Stromdurchgang dadurch
eingeleitet wird, daß man dem Gitter eine positive Spannung gibt, wird bei einer
Röhre gemäß der Erfindung die Schirmwirkung des Gitters dadurch aufgehoben, daß
es selbst zur Elektronenquelle wird. Über die Dimensionierung des Schirmelementes
ist zu sagen, daß der Durchgriff des Anodenfeldes durch das Gitter derart bemessen
ist, daß das Potential zwischen Gitter und- Kathode unterhalb der Ionisierungs-
oder Anregungsspannung des betreffenden Gases oder Dampfes liegt.
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Entladungsröhren, bei denen das Gitter Elektronen emittieren kann,
sind an sich bekannt. Die Elektronenemission hat aber bei den bekannten Entladungsröhren
andere Aufgaben, als sie sie im vorliegenden Falle hat.
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Die erfindungsgemäß ausgestaltete Entladungsröhre kann beispielsweise
als Gleic`irichter mit einer oder mehreren Anoden verwendet werden. Auch lassen
sich auf dieser Grundlage Verzögerungsrelais aufbauen.