DE643360C - Stetig steuerbare Gasentladungsroehre zur Verstaerkung von Wechselstroemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine stetig steuerbare Gasentladungsröhre zur Verstärkung von Wechselströmen mit koaxial einander umhüllenden, auf einem Isoliersockel ange-5 ordneten und ihm mit ihren unteren Enden dicht anliegenden Elektroden, von denen das Steuergitter im Entladungsweg vor der Anode liegt, ferner mit in den Isoliersockel eingebetteten Stromzuführungen zu den Elektroden.

Bei einer bekannten Elektrodenanordnung sind die beiderseitig offenen zylindrischen Elektroden auf einem Sockel gelagert, der zur besseren Abschirmung der einzelnen Elektroden zueinander Rillen zur Aufnahme des aufliegenden Randes besitzt. Flache Rillen bieten nicht immer einen jederzeit elektronendichten Abschluß, besonders wegen der Anschlußverbindungen der Elektroden mit den im Sockel eingebetteten Zuführungsdrahten. Die ungenügende Halterung der Elektroden bei solchen flachen Rillen kann zwar durch entsprechende tiefere Rillen in etwas verbessert werden, jedoch ergeben sich hieraus größere Herstellungskosten, besonders infolge der dann schwierigeren Verbindung der Elektroden "mit ihren Zuführungsdrähten. Auch ist es bei solchen tiefen Rillen schwierig, den meistens aus einem Drahtgeflecht bestehenden Elektroden einen festen Auflagesitz zu geben.

Die in dieser bekannten Anordnung verwendeten oben offenen zylindrischen Elektroden sind in einer weiteren bekannten Ausbildung an den beiden offenen Enden durch Isolierblöcke geschlossen. Zwei aufeinanderfolgende Elektroden sind hierbei auf Absätzen verschiedenen Durchmessers angebracht, wobei der kleinere innenliegende Absatz zur Verbindung des eingebetteten Zuführungsdrahtes mit der Elektrode unterschnitten ist. Eine solche Ausbildung des Isoliersockels wird bei der Verwendung von mehr als zwei Elektroden teuer und eignet sich außerdem wegen des großen beanspruchten Raumes nicht für kleinere Röhren, wie sie heutzutage in Rundfunkgeräten zur Anwendung kommen.

Gemäß der Erfindung werden bei den eingangs erwähnten, stetig steuerbaren Gasentladungsröhren die um die zentrale Elektrode (Anode oder Kathode) angeordneten weiteren Elektroden als einseitig offene Zylinder ausgebildet und umgreifen mit ihren unteren offenen Enden dicht die Absätze eines stufenförmigen Isoliersockels.

Durch die Halterung der Elektroden auf einzelnen stufenförmigen Absätzen wird eine jederzeit sichere, auch den größten Erschütterungen widerstehende Befestigung erhalten. Die Abschirmung der einzelnen Elektroden ist dabei auch wegen ihrer besonderen Ausbildung vollkommen. Die Verbindung der Zuführungsdrähte mit den einzelnen Elektroden läßt sich gleichfalls sehr einfach durchführen, und die Röhre selbst erhält trotz allem

keine größeren Ausmaße. Die durch die Erfindung erhaltene Abschirmung bei gleichzeitig sicherer Befestigung der Elektroden läßt sich nicht durch eine kugelförmige Aus¹' bildung der Elektroden erreichen, da eia.tf'. weder bei Halterung der einzelnen Elektroden^ durch ihre Zuführungsdrähte keine genügende^ Abschirmung, andererseits aber auch bei einer Lagerung auf entsprechenden Absätzen ίο wegen der schmalen kugelförmigen Ränder keine sichere Befestigung erhalten wird.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung erläutert werden.

Die Abb. ι und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau stetig gesteuerter Gasentladungsröhren, auf die sich die Erfindung bezieht. Im Zusammenhang hiermit wird die Arbeitsweise der Röhren beschrieben.

Abb. 3 zeigt eine Ansicht einer Gasentladungsröhre mit Außenkathode gemäß der Erfindung.

In Abb. ι ist die Sekundärspule IN eines Eingangskreises mit einem veränderlichen Kondensator C dargestellt. Die Enden der Sekundärspule stehen mit dem Gitter 2 bzw. der Kathanode 3 einer gasgefüllten Röhre 1 in Verbindung. Im Gitterkreis liegt ein veränderlicher Widerstand R, der den Zweck hat, den Arbeitspunkt der Röhre auf einen geeigneten Abschnitt der Gitterspannungs-Anodenstromcharakteristik zu verlegen. Eine Kathode 4 und eine Anode 5 sind mit dem negativen und positiven Endpunkt einer Spannungsquelle verbunden. Der Ausgangskreis ist über einen Transformator mit dem Anodenkreis gekoppelt.

Die Elektroden 3 und 4 der Abb. 1 bilden zusammen die Arbeitskathode der Röhre. Zwischen diesen beiden Elektroden geht eine Gasentladung über, aus der Elektronen durch die Maschen von 3 hindurch zu den" Verstärkerelektroden 2, 3 gelangen. An Stelle einer Glühkathode ist hier also in an sich bekannter Weise eine Glimmentladungsstrecke als Elektronenquelle benutzt. Eine der Elektroden 3, 4, z. B. die Elektrode 3, ist positiv gegenüber der anderen Elektrode und negativ gegenüber der Hauptanode 5. Die Elektrode 3 ist wegen ihrer doppelten Eigenschaft als Kathanode bezeichnet. Die Anode 5 hat eine ähnliche Aufgabe wie die Anode in einer üblichen Glühkathodenröhre; sie dient dazu, Elektronen anzuziehen, und kann als Ausgangselektrode betrachtet werden. Als Steuerelektrode wird das Gitter 2 benutzt.

Die Verteilung der Spannung, die von einer Gleichstromquelle geliefert wird, ist so, daß die Spannung zwischen der Anode 5 und dem Gitter 2 genügt, um die Gassäule zwisehen diesen Elektroden zu ionisieren.

In Abb. ι ist dargestellt, daß die Elektro

nen aus dem Raum in der Nähe der Kathode 4 gegen die Anode 5 durch die stärker positiv geladenen Elektroden 2, 3 und 5 gesogen werden. Die Kurve unterhalb der töjire in Abb. 1 stellt den Potentialverlauf Ji der Röhre dar.

Arbeitsverhältnisse der Röhre (Gasdruck, Bemessung der Gitteröffnungen und Spannungsverteilung) sind derart gewählt, daß sich um die Gitterdrähte eine positive lonenschicht α bildet, die sich entsprechend der Gitterspannung dehnt und zusammenzieht und hierdurch die Durchlässigkeit der Gitteröffnungen für die aus dem Raum 4, 3 stammenden Elektronen in Übereinstimmung mit der Gittervorspannung und den aufgedrückten Signalen verändert. Da das Gitter 2 negativ gegenüber der Anode 5 ist, kann angenommen werden, daß das Gitter 2 aus dem Raum vor der Anode 5 positive Ladungsträger anzieht. Diese Ladungsträger bilden auf der der Anode zugewandten Seite des Steuergitters eine zweite Schicht b, in der, wie die Kurve in Abb. 1 erkennen läßt, ein starker Potentialabfall auftritt. Die in dieser Schicht befindlichen positiven Ionen werden durch die vom Steuergitter hindurchgelassenen Elektronen mehr oder minder stark kompensiert bzw. neutralisiert. Entsprechend ändert sich dann der Potentialabfall in der Schicht b und damit der nach der Anode übergehende verstärkte Strom. Die Verhältnisse liegen in der beschriebenen Hinsicht gleichartig mit denen bei der sogenannten Lieben röh re.

Der Grad der Modulation hängt somit von der Zahl und/oder Geschwindigkeit der von dem Steuergitter hindurchgelassenen Elektronen ab. Falls jedoch die Möglichkeit besteht, daß eine große Zahl von Elektronen ohne der steuernden Wirkung des Gitters 2 zu unterliegen, die Schicht b in dem Raum 2, 5 auf Umwegen, z. B. auf dem Wege XY, erreichen können, so wird, wie schon bei der Liebenröhre erkannt, die ganze Vorrichtung unwirksam.

Abb. 2 zeigt eine andere Bauart von stetig steuerbaren Gasentladungsröhren. Statt einer Gaskathode besitzt diese Röhre eine Glüh- no kathode C. Das Steuergitter ist mit 7 und die Anode mit 8 bezeichnet. Die Spannungsverteilung an einer solchen Röhre wird in an sich bekannter Weise derart gewählt, daß sich ein Potentialverlauf ähnlich demjenigen einer Hochvakuumröhre ergibt, d. h. der Raumladungsabfall des Potentials in der Gitteranodenstrecke 7, 8 erfolgt mit im wesentlichen gleichmäßiger Neigung (s. auch die Kurve unterhalb der Röhre in Abb. 2). Auch hier liegen die Verhältnisse bekanntlich derart, daß, wenn Elektronen, die der Steuer-

wirkung des Gitters nicht unterlegen haben, in genügender Anzahl und mit genügender Geschwindigkeit eine Ionisierung durch Stoß oder auf andere Weise in dem Gitteranodenraum erzeugen, die Gesamtimpedanz der Vorrichtung sofort sinkt und der für die Verstärkung notwendige Raumladungsabfall des Potentials nicht vorhanden ist.

Die Erfindung ist nun darauf gerichtet, ίο bei solchen stetig steuerbaren Gasentladungsröhren zur Verstärkung von Wechselströmen das Elektrodensystem derart aufzubauen, daß bei einfacher Herstellbarkeit der Röhre die einzelnen Entladungsräume völlig gegeneinander abgeschirmt sind, so daß vor allem auch alle auf die Anode zu bewegten Ladungsträger der Steuerung durch das Gitter unterliegen. Schon ein einziger Punkt der Streuung, z. B. in der Nähe der Elektrodenzuführungs drähte und besonders in der Nähe der Gitter und Anodendrähte, würde den Zweck der Erfindung verhindern. Es genügt bereits eine Öffnung, die in ihrer Größe der kleinsten Abmessung der kleinsten Gitteröffnung entspricht. ·

Abb. 3 zeigt eine Röhre mit Gaskathode, wie sie schematisch in Abb. 1 angedeutet ist, in der eine Abschirmung und Isolation gemäß der Erfindung vorgenommen ist. Eine Hülle 10 enthält ein vorzugsweise einatomiges Gas unter geeignetem Druck. In der Hülle ist ein Quetschfuß 11 angeordnet. Von diesem Fuß geht in der Mitte eine stiftförmige Anode 12 aus, die aus irgendeinem leitenden Material bestehen kann, da die Anode nur wenig beansprucht wird und die ganze Vorrichtung beim Betrieb im wesentlichen kalt bleibt. Diese Elektrode ist mit ihrem unteren Ende in einem stufenförmigen Isolierblock 13 verankert, der auf dem Fuß 11 sitzt. Der Block 13 dient nicht nur dazu, die axiale Anode 12 festzuhalten, sondern auch als isolierender und abschirmender Träger für die anderen die Anode koaxial umschließenden Elektroden. Die Elektrode 14, die als einseitig offener Zylinder ausgebildet ist und der Anode 12 zunächst liegt, ist die Steuerelektrode. Über dem Gitter 14 ist ebenfalls auf dem Isolierblock 13 eine dritte als einseitig offener Zylinder ausgebildete Elektrode 15, die Kathanode, angebracht. Diese Elektrode bildet zusammen mit der in gleicher Weise ausgebildeten Elektrode 16 die Arbeitskathode der Röhre. Die Elektroden 14 und 15 brauchen nicht unbedingt aus Netzwerk zu bestehen, sondern es kann zu ihrer Herstellung z. B. auch gelochtes Material verwandt sein. Ferner können sie durch einen schraubenförmig gewundenen Draht gebildet sein. Die Kathode 16, die auf dem äußeren Rand des Isolationsblockes 13 ruht, kann entweder undurchlässig oder auch gelocht sein.

Die Elektroden sind durch folgende, bis auf die Zuführung zur äußersten Elektrode, in ihrem oberen Teil in den Isoliersockel eingebettete Leitungen nach außen geführt: Der Draht 17 ist an die Kathode 16 angeschlossen, der Draht 18 führt durch den Block 13 und den Fuß 11 zur Kathanode 15, der Draht 19 zu dem Gitter 14 und der Draht 20 zur 7c Anode 12.

Wie oben erwähnt und wie auch in Fig. 3 gezeigt, sollen die Elektroden mit ihren unteren offenen Enden dicht auf den Absätzen des stufenförmigen Isolierblockes sitzen, um irgendeine Durchlässigkeit oder Streuung von elektrisch geladenen Gasteilchen zu verhindern. Auch die Bohrungen in dem Isolierblock sollten denselben Durchmesser besitzen wie die Zuführungs drähte, so daß eine Streuung an dieser Stelle nicht eintritt.

Der Eingangskreis IN der Abb. 3 ist mit dem Gitter 14 und der Kathanode 15 über die Drähte 19 und 18 verbunden. Der Stromkreis enthält ferner einen Abstimmungskondensator C und einen Regulierwiderstand R. Eine Spannungsquelle, die durch Plus- und Minuszeichen angedeutet ist, ist an die Anode 12 und die Kathode 16 über die Drähte 20 und 17 angeschlossen. Ein Ballastwiderstand R₁ in dem Kathodenleiter dient dazu, den Strom in der Röhre zu begrenzen. Im Anodenkreis befindet sich eine symbolisch durch eine Wicklung angeordnete Ausgangskopplung. Ein Widerstand i?2 und ein Kondensator C₁ sind ebenfalls im Anodenkreis vorgesehen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stetig steuerbare Gasentladungsröhre zur Verstärkung von Wechselströmen mit koaxial einander umhüllenden, auf einem Isoliersockel angeordneten und ihm mit ihren unteren Enden dicht anliegenden Elektroden, von denen das Steuergitter im Entladungsweg vor der Anode liegt, ferner mit in den Isoliersockel eingebetteten Stromzuführungen zu den Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die um die zentrale Elektrode (Anode oder Kathode) angeordneten weiteren Elektroden als einseitig offene Zylinder ausgebildet sind und mit ihren unteren offenen Enden die Absätze eines stufenförmigen Isoliersockels dicht umgreifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen