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Glühkathodenentladungsröhre für Hochspannung, z. B.- Röntgenröhre,
mit Zwischenwand Man hatVakuumentladungsröhren für elektrische Hochspannung dadurch
gegen Durchschlagenwerdendurch elektrische Entladungen zu schützen vers@ucht,ida;ß
man ,die in ihrem Inneren entstehenden und durch ihre Bewegung den Stromübergang
vermittelnden elektrischen Ladungsträger durch Anordnung von Zwischenwänden daran
verhinderte, die Glaswand zu treffen. Benutzt wurden z. B. Kathode oder Anode oder
beide umgebende Hauben aus Metall oder Isoliermaterial. Der angestrebte Zweck wurde
aber dadurch nur unvollkommen erreicht, wie die Erfahrung gezeigt hat. Die Ursache
dafür ist darin zu suchen, daB der Innenraum einer Entladungsröhre, namexidich,
wenn in ihr eine von Gasionen praktisch freie Elektronenentladung stattfindet, von
sich schnell bewegenden elektrischen Teilchen- erfüllt ist, die an jeder Auftreffstelle
neue Ladungsträger erzeugen. Die Ladung im Inneren hat daher die Fähigkeit, sich
wie- ein Dampf überallhin auszubreiten; infolgedessen treten Ladungen auch an solchen
Stellen auf, die nicht unmittelbar von der ursprünglichen Quelle der Elektrizitätsträger
(z. B. der Glühkathode) aus getroffen werden können.
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Bei den meisten Vakuumröhren dieser Art wurde auch übersehen, daß
ein von Ladungsträgern freier Raum nur entstehen -kann; wenn er mit dem Entladungsraum
in keiner irgendwie gearteten, elektrisch leitenden Verbindung steht. Metallteile,
die mit dem Entladungsraum in unmittelbarer Berührung stehen, oder gar Teile einer
Elektrode dürfen in diesen Schutzraum weder hineinragen noch einen Teil seiner Wandung
bilden, weil von ihnen, z. B. durch autoelektronische Entladung, Ladungsträger ausgesandt
werden können. Dies gilt nicht nur für kathodische Elektrizitätsleiter, sondern
auch für etwa mit der Anode in Verbindung stehende leitende Teile für den Fall,
daB die Röhre mit Wechselstrom betrieben wird.
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Die Trennung zwischen dem Raum, in dem allein Trägerbildung und Entladung
stattfindet, und dem zwischen der Außenwandung der Vakuumröhre und der Zwischenwand
liegenden Mantelraum war daher bei diesen Röhren völlig ungenügend. Man suchte sich
dadurch zu helfen, daB man eine vollständige Trennung zwischen dem Entladungsraum
und dem zwischen Zwischenwand und Außenwandung liegenden Raum (Mantelraum) herbeiführte,
indem man die Vakuumröhre in einen zweiten sie -umhüllenden Hohlkörper einschmolz
und den Zwischenraum, der in keiner Verbindung mit der Entladungsröhre selbst stand,
für sich auf höchstes Vakuum brachte. Röhren dieser Art sind jedoch, namentlich
wegen der komplizierten Arbeitsvorgänge bei den Glasverschmelzungen, sehr schwierig
herzustellen
und gehen leicht durchGlasspannungen zugrunde.
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Es ist auch bereits bekannt, eine Zwischenwand in einer Röntgenröhre
so anzubringen;.. daß zwar die Antikathode und Kathode selbst". von dieser Zwischenwand
umhüllt waren, die mit den Elektroden verbundenen Metallteild: (Kathodenstiel, Antikathodenstiel)
jedoch außerhalb des von der Zwischenwand umschlossenen Raumes lagen. Des weiteren
ist eine Röntgenröhre mit einer Zwischenwand, vorzugsweise aus leitendem Stoff,
bekannt, bei der die Zwischenwand an einer der beiden Elektroden anliegt und an
ihr befestigt ist. Abgesehen davon, daß bei dieser Anordnung der Zwischenwand die
Entgasung erschwert ist, werden bei ihr die Entladungsvorgänge durch die Zwischenwand
in unerwünschter Weise beeinflußt. Bei diesen bekannten Röntgenröhren ist es überdies
von Nachteil, daß die von den außerhalb des von der Zwischenwand umschlossenen Raumes
liegenden Metallteilen (etwa infolge autoelektronischer Entladung) ausgehenden Elektronen
in geradlinigen Bahnen weit in den durch die Zwischenwand von dem eigentlichen Entladungsraum
getrennten 'Mantelraum eindringen können.
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Bei der neuen, eine Zwischenwand aufweisenden Glühkathodenentladungsröhre
für Hochspannung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die aus Isolierstoff
bestehende Zwischenwand die Elektroden (Kathode und Antikathode) völlig und die
mit ihnen verbundenen, im Vakuum befindlichen Metallteile derart im Abstand umhüllt
und mit derartigen Öffnungen zwischen Mantelraum und Entladungsraum versehen ist,
daß geradlinig von den Metallteilen ausgehende Ladungsträger praktisch nicht in
den Mantelraum gelangen können.
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Die dadurch erreichte vollkommene Isolation der Außenwand gegen die
itn abgetrennten Innenraum stattfindende Entladung gestattet außerdem, von der früher
bei elektrischen Entladungsröhren für Hochspannung allgemein für notwendig gehaltenen
Kugel-oder Torpedoform des Entladungsraumes ab-und zur Zvlinderforni überzugehen.
Dadurch wird es auch glastechnisch ausführbar, die Entladungsröhre mit der Zwischenwand
zu versehen. Die Zylinderform bringt wesentliche Raum- und Gewichtsverminderung,
namentlich bei Röntgenröhren mit Strahlenschutz, mit sich.
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Ausführungsbeispiele von Röntgenröhren gemäß der Erfindung sind in
den Abb. i bis 3 schematisch dargestellt.
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In dem im wesentlichen zylindrischen Glasrohr i (Abb. i) sind die
Antikathode 2 und die Glühkathode mit Sammelvorrichtung 3 in der üblichen Weise
auf den Trägerrohren 4 und 5 befestigt. Ein zweites gleichachsiges Glasrohr 6 ist
auf der Anodenseite mit Hilfe ..der Tellereinschmelzung 7 dicht mit dem srohr i
verschmolzen. Es verläuft ohne Onterbrechung bis in die Nähe des Kathoden-3endes
der Röhre und endet dort derart frei, daß nur ein kleiner Zwischenraum zwischen
dem Ende des Rohres 6 und der Außenwand i verbleibt. Beispielsweise kann das freieEnde
nach derGlaswand zu umgebördelt sein und ihr fast anliegen. Der zwischen Außenrohr
i und Innenrohr 6 liegende Mantelraum bildet einen vollkommenen elektrischen Isolator,
weil in ihn erstens keine elektrisch leitenden Teile hineinragen, die irgendwie
mit dem Entladungsraum in leitender Verbindung stehen, insbesondere nicht mit einer
der Elektroden, und zweitens kein offenes Ende so ausgebildet ist und an einer solchen
Stelle liegt, daß praktisch keine Elektronen in den Mantelraum gelangen können.
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Die Röhre nach Abb. a unterscheidet sich von der nach Abb. i dadurch,
daß im Entladungsraum ein das stärkste Kraftfeld umhüllender Metallzylinder 8 angebracht
ist. Er wird gehalten durch eine Reihe von Drähten 9, die gemäß dem Vorstehenden
nicht bis in den \Iantelrauni reichen dürfen. Dieser Metallzylinder hält primäre
und sekundäre Kathodenstrahlen und Wärmestrahlen, die die Beschaffenheit des Glases
ungünstig zu beeinflussen pflegen, von der Glaswand ab.
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Bei der Einrichtung nach der Abb.3 ist eine der Abb. i im wesentlichen
entsprechende Röntgenröhre außen in der Mitte von einem Metallring io umgeben. Dieser
Metallring hat die Aufgabe, den größten Teil der auftretenden Röntgenstrahlen zu
absorbieren, außerdem eine mechanisch sichere Verbindung mit dem Röhrenstativ zu
ermöglichen. Die Röntgenstrahlen können nur durch das Fenster i t ins Freie treten.
Im Gegensatz zu ähnlichen Anordnungen, bei denen der Entladungsraum von einem Metallring
umgeben ist, kann bei Benutzung der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung der
Metallring unbedenklich geerdet werden, d. h. es besteht keine Gefahr, daß die Röntgenröhre
durch= schlagen wird oder daß dadurch die an die Röntgenröhre angelegte Spannungsquelle
(Transformator o. dgl.) eine erhebliche Verschiebung ihrer Potentialverteilung erleidet,
wie das unvermeidlich ist, wenn ein solcher Metallring unmittelbar mit dem Inneren
des Entladungsraumes in Verbindung steht und infolgedessen ein Potential annimmt,
das sich dem der Kathode nähert.
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Die Erfindung gestattet also, einen lange angestrebten, aber praktisch
bisher nicht voll erreichten Fortschritt herbeizuführen, nämlich
eine
mit hoher Spannung betriebene Entladungsröhre in unmittelbare Berührung mit geerdeten
Leitern zu bringen, was eine erhebliche Vereinfachung der Halte- und Strahlenschutzvorrichtung
mit sich bringt.
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Ein vollkommener Schutz gegen Röntgenstrahlen kann erreicht werden,
wenn an den als Strahlenschutzkörper ausgebildeten Metallring io der Einrichtung
nach Abb. 3 den Anoden- und den Kathodenhals umhüllende Schutzzylinder aus Isoliermaterial
angefügt werden, dem Schwermetallverbindungen beigemischt sind oder auf die eine
Glasur aus solchen aufgetragen ist.
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Statt dessen kann in der an sich bekannten Weise auch der Innenzylinder
6 aus Bleiglas hergestellt sein. In diesem Fall ist in dem Rohr 6 an passender Stelle
ein Fenster für den Durchtritt der Röntgenstrahlen anzubringen, das gemäß :dem Vorstehenden
dicht und isolierend ist.
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DieAnwendung derErfindung ist nicht nur für Röntgenröhren vorteilhaft,
sie kann vielmehr für alle Arten von Entladungsröhren (Ventilröhren, Kathodenstrahlenröhren,
Schwingungsröhren u. a. m.) von Nutzen sein.