DE644723C

DE644723C - Gas or vapor filled discharge vessel for amplification, rectification and generation of vibrations

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Publication number: DE644723C
Application number: DEN33466D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-03-19
Filing date: 1932-03-19
Publication date: 1937-05-12

Description

Bei Hochvakuumverstärkerröhren sind lediglich Elektronen vorhanden. Die bei diesen Röhren auftretenden Probleme sind daher verhältnismäßig einfach. Um größere Leistungen insbesondere bei Verwendung niedriger Spannungen zu erzielen, geht das Bestreben der Technik dahin, an Stelle der Hochvakuumröhren mit Edelgasen oder Metalldämpfen gefüllte Röhren zu verwenden,In the case of high vacuum booster tubes, only electrons are present. The ones with these Problems encountered in tubes are therefore relatively simple. To greater accomplishments To achieve particularly when using low voltages, the endeavor goes technology instead of high vacuum tubes with noble gases or metal vapors to use filled tubes,

to bei denen infolge des Vorhandenseins positiver Ionen die Raumladung nahezu völlig kompensiert werden kann. Weiter versucht man, in solchen Röhren die sonst verwandte Glühkathode durch eine sogenannte »Gaskathode« zu ersetzen. Unter einer Gaskathode ist hier eine ionisierte Gasstrecke verstanden, in welcher positive Ionen und Elektronen vorhanden sind. Negative Ionen kommen bei Verwendung von Edelgasen oder Metalldämpfen nicht vor, da die Atome dieser Gase und Dämpfe keine Elektronen einfangen. Die Elektronen sollen aus der Gasstrecke herausgezogen werden und den Nutzstrom der Röhre (Verstärkerstrom) bilden. So wichtig die An-Wesenheit einer gewissen Menge von positiven Ionen speziell in der Nähe der Kathoden ist, so schädlich wirken diese Ionen, sobald sie zum Steuergitter gelangen. Die Gefahr des Übertritts der Ionen zum Steuergitter ist deshalb gegeben, da das Steuergitter ein negatives Potential besitzt. Mit dem Moment, wo positive Ionen auf das Steuergitter gelangen, fließt ein Gitterstrom, der den Verstärkungseffekt stark herabsetzt. Bei einer zu großen Anzahl positiver Ionen am Steuergitter wird dieses sogar von einer Ionenwolke eingehüllt und verliert gänzlich seine Steuerfähigkeit.to where the space charge is almost completely due to the presence of positive ions can be compensated. Further attempts are made to use the otherwise related ones in such tubes To replace the hot cathode with a so-called "gas cathode". Under a gas cathode is understood here as an ionized gas path in which positive ions and electrons are present are. Negative ions do not occur when using noble gases or metal vapors, as the atoms of these gases and vapors do not trap electrons. The electrons are supposed to be pulled out of the gas path and form the useful current of the tube (amplifier current). So important is the presence a certain amount of positive ions is specifically in the vicinity of the cathodes, so these ions act harmful as soon as they are get to the control grid. The danger of the ions crossing over to the control grid is therefore given because the control grid has a negative potential. With the moment where When positive ions reach the control grid, a grid current flows which greatly reduces the amplification effect. If it's too big Number of positive ions on the control grid, this is even enveloped by an ion cloud and completely loses its controllability.

Es sind mannigfache Wege angegeben worden, eine räumliche Trennung der Ionen und Elektronen in derartigen Verstärkerröhren zu erzielen. Beispielsweise ist es bekannt, die Anode der Gaskathode, die sogenannte Entladungsanode, als Schirm auszubilden, so daß positive Ionen durch diese Entladungsanode sowohl mechanisch als auch elektrisch abgeschirmt werden und nicht zum Steuergitter gelangen können. Bei diesen Anordnungen tritt gleichzeitig noch ein weiterer Vorteil ein, nämlich der, daß die Elektronen, die übermäßig große Geschwindigkeit im Fallraum erworben haben, nicht direkt zum Steuergitter gelangen können, vielmehr nur Elektronen langsamer Geschwindigkeit, die auf Umwegen nach mehrmaligem Stoß ihre Geschwindigkeit in Volt ausgedrückt unter die Anregungsspannung verringert haben und nun in diffusem Zustand über das Steuergitter zur Verstärkeranode gelangen. Diese langsamen und diffusen Elektronen sind natürlich viel leichter steuerbar als schnelle Elektronen.Various ways have been given, a spatial separation of the ions and To achieve electrons in such amplifier tubes. For example, it is known to use the Form the anode of the gas cathode, the so-called discharge anode, as a screen, so that positive ions are shielded both mechanically and electrically by this discharge anode and cannot get to the control grid. With these arrangements there is another advantage at the same time, namely the one that the electrons, the excessively high speed in the fall space can not get directly to the control grid, rather only electrons slower speed, which detours its speed after repeated impacts Expressed in volts below the excitation voltage have decreased and now in diffuse State via the control grid to the amplifier anode. This slow and Diffuse electrons are of course much easier to control than fast electrons.

Anordnungen der genannten Art besitzen jedoch einen großen Nachteil:However, arrangements of the type mentioned have a major disadvantage:

Es ist ist nicht zu verhindern, daß eine gewisse Anzahl von positiven Ionen in den Raum zwischen Entladungsanode und Ver-Stärkersystem — gewöhnlich aus Verstärkeranode und Steuergitter bestehend — gelangen. Diese positiven Ionen haben keine Möglichkeit, zurück zu der Gaskathode zu wandern, denn sie stehen unter dem Einfluß des von derIt cannot prevent a certain number of positive ions from entering the Space between the discharge anode and the amplifier system - usually made up of the amplifier anode and control grid consisting - arrive. These positive ions have no way of to migrate back to the gas cathode, because they are under the influence of the by the

Entladungsanode zum Steuergitter gerichteten Feldes. Diese positiven Ionen werden also von dem negativ geladenen Gitter stark angezogen, wodurch, wie oben erwähnt, seine verlustlose Steuerfähigkeit verringert wird. Ferner wirkt zwar die Anode, solange sie aus einer einzigen, die Kathode an den Rändern sogar etwas umhüllenden und sie so lückenlos gegen den Verstärkerraum abschirmenden Platte besteht, als jo wirksamer Schirm gegen alle aus dem negativen Glimmlichtraum herrührenden Schädigungen, aber sie fängt auch mindestens die Hälfte der für den Verstärkerstrom nutzbar zu machenden Elektronenmenge ab. Unterteilt man jetzt die Anode, indem man sie mit Schlitzen u. dgl. versieht, um eine größere Elektronenausbeute zu erhalten, so bleibt die Schutzwirkung nur erhalten bei ganz klein dimensionierten Kathodenstreifen, die einzeln unmittelbar vor breiteren schützenden Anodenstreifen angebracht sind. Hierbei ist einerseits also nur eine geringe wirksame Kathodenoberfläche zu erzielen, die eine kleine Glimmstromstärke zur Folge hat, andererseits muß man die die Nutzelektronen abfangende Oberfläche der Entladungsanode unnütz groß wählen, und die sehr erstrebenswerte Anwendung feiner, die Nutzelektronen nicht absorbierender Drahtgitter ist unmöglich. Gemäß der Erfindung wird bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß zur Verstärkung, Gleichrichtung und Erzeugung von Schwingungen, bei dem eine zwischen einer Kathode und einer oder mehreren Anoden ³S (Glimmentladungsanode) übergehende Glimmoder Glimmbogenentladung als Elektronenquelle für einen nach einer zweiten Anode (Verstärkeranode) übergehenden und durch Steuerorgane steuerbaren Elektronenver-Stärkerstrom dient und bei dem die Emissionsrichtung der Kathode, wie es an sich ebenfalls schon bekannt ist, von dem durch Steuergitter und Verstärkeranode begrenzten Verstärkerraum abgewandt ist, die Kathode derart ausgebildet und in bezug auf die übrigen Elektroden in dem dem Verstärkerraum vorgelagerten Raum derart angeordnet, daß der nicht emittierende massive Kathodengrund die emittierende Kathodenoberflächc gegen den Verstärkerraum abschirmt und zugleich elektrostatisch auf den dem Verstärkerrauni vorgelagerten Raum derart einwirkt, daß positive Ionen auf ihm neutralisiert werden.Discharge anode to the control grid directed field. These positive ions are therefore strongly attracted by the negatively charged grid, which, as mentioned above, reduces its lossless controllability. Furthermore, the anode, as long as it consists of a single plate that even slightly envelops the cathode at the edges and shields it so completely from the amplifier room, acts as an effective screen against all damage resulting from the negative glow light room, but it also catches at least the Half of the amount of electrons to be made usable for the amplifier current. If you now subdivide the anode by providing it with slots and the like in order to obtain a greater electron yield, the protective effect is only retained in the case of very small cathode strips that are individually attached directly in front of wider protective anode strips. On the one hand, only a small effective cathode surface can be achieved, which results in a small glow current, on the other hand, the surface of the discharge anode that intercepts the useful electrons must be chosen unnecessarily large, and the very desirable use of fine wire grids that do not absorb the useful electrons is impossible. According to the invention, in a gas- or vapor-filled discharge vessel for amplification, rectification and generation of vibration in which a ³ S between a cathode and one or more anodes (Glimmentladungsanode) passing over Glimmoder Glimmbogenentladung as an electron source for a for a second anode (amplifier anode) passing and controllable electron amplifier current is used and in which the emission direction of the cathode, as it is also known per se, faces away from the amplifier space bounded by the control grid and amplifier anode, the cathode is designed in this way and in relation to the other electrodes in the The space in front of the amplifier room is arranged in such a way that the non-emitting massive cathode base shields the emitting cathode surface from the amplifier room and at the same time acts electrostatically on the room in front of the amplifier room in such a way that positive ions on it are neutralized earth.

Fig. ι zeigt das grundsätzliche Schaltbild eines Gasverstärkers der bereits bekannten Arten wie auch gemäß der Erfindung. Die Betriebsspannung liegt an einem Potentiometer p. Mit k wird die Glimmkathode bezeichnet, öj ist die Entladungsanode. Der Raum zwischen (I₁ und k wird zweckmäßig als Glimmraum bezeichnet. Wenn die Bezeichnung »Glimmraum« gewählt wird, hier und im folgenden, so soll damit nicht gesagt wer-'; den, daß es sich stets um eine Glimmentladung handelt. Es ist vielmehr völlig freigestellt, ob ■.pine Glimmentladung, eine Glimmbogenent- ; ladung oder aber eine unselbständige Entladung als Elektronenquelle dient. Der Glimmraum soll im wesentlichen den ionenreichen Entladungsraum kennzeichnen. Weiter be- 7p finden sich in dem Entladungsgefäß eine Verstärkeranode a₂ sowie ein Steuergitter j. Diese Bezeichnungen für die Elektroden werden auch bei den folgenden Figuren durchgängig angewandt werden, unabhängig von der räumlichen Anordnung der einzelnen Elektroden.Fig. Ι shows the basic circuit diagram of a gas amplifier of the already known types as well as according to the invention. The operating voltage is applied to a potentiometer p. The glow cathode is denoted by k , and öj is the discharge anode. The space between (I ₁ and k is appropriately referred to as a glow space. If the designation "glow space" is chosen here and in the following, it is not intended to mean that it is always a glow discharge rather entirely optional whether ■ .pine glow discharge, a Glimmbogenent-;.. charge or is a dependent discharge electron source the Glimmraum should substantially indicate the iron-rich discharge space further loading 7p can be found in the discharge vessel, an amplifier anode a _2, and a control grid j. These designations for the electrodes will also be used throughout the following figures, regardless of the spatial arrangement of the individual electrodes.

Die Fig. 2 zeigt eine Röhre der bekannten Bauart. Wie man deutlich erkennt, findet hier die elektronenliefernde Gasentladung zwischen βο der Kathode k und der Entladungsanode O₄ statt. Die Anode O₁ steht abschirmend zwischen der Kathode und dem Verstärkersystem, welches aus der Anode a₂ und dem Steuergitter k gebildet wird. Der ionenreiche Raum befindet sich in der Hauptsache zwischen k und O₁. Die Anode Ct₁ schirmt also das Verstärkersystem sowohl mechanisch wie elektrisch gegen Ionen ab. Tritt jedoch der Fall ein, daß Ionen um die Anode O₁ herum in den Raum zwischen O₁ und s gelangen, so besteht für diese Ionen keinerlei Möglichkeit mehr, aus diesem Raum heraus zu gelangen, denn die positive Anode O₁ verhindert eine Annäherung der positiven Ionen. Diese werden vielmehr durch das negative Gitter 5 auf dieses hin in Bewegung gesetzt und verringern, sobald sie das Gitter treffen oder sich in dessen Umgebung ansammeln, die Steuerfähigkeit des Gitters. Die dünn gezeichneten Linien zeigen schematisch den Verlauf der Elektronen. Die Fig. 3 zeigt dagegen eine Anordnung gemäß der Erfindung. Die elektronenr liefernde Gasentladung geht bei dieser Anordnung zwischen der Kathode k und den beiden beispielsweise stabförmigen Anoden a_t über. Durch geeignete Mittel ist dafür Sorge getragen, daß die Entladung nur an der dem Ver stärkersystemS-(I₂ entgegengesetzten Seite ansetzt. Durch diese Maßnahme erreicht man no auch, daß eine solche Röhre stark unabhängig von dem jeweils herrschenden'Gasdruck wird, ^:: da ja das negative Glimmlicht bei abnehmender Dichte, beispielsweise infolge Gasabsorption oder Temperatursteigerung, eine beliebige Ausdehnungsfreiheit nach der dem Verstärkersystem entgegengesetzten Richtung besitzt. Es kann also keine »behinderte« Entladung wie in Anordnungen nach Fig. 1 und 2 auftreten. Es darf ferner niemals das Verstärker- »ao system in die stark ionenhaltige Wolke des Glimmlichtes hineinragen. Bei AnordnungenFig. 2 shows a tube of the known type. As can be clearly seen, the electron-supplying gas discharge takes place between βο the cathode k and the discharge _{anode O 4} . The anode O ₁ is shielding between the cathode and the amplifier system, which is formed from the anode a ₂ and the control grid k . The ion-rich space is mainly located between k and O ₁ . The anode Ct ₁ thus shields the amplifier system from ions both mechanically and electrically. If, however, the case occurs that ions get around the anode O ₁ into the space between O ₁ and s , there is no longer any possibility for these ions to get out of this space, because the positive anode O ₁ prevents the positive ions. Rather, these are set in motion by the negative grid 5 and reduce the controllability of the grid as soon as they hit the grid or collect in its vicinity. The thin lines show schematically the course of the electrons. 3 shows, however, an arrangement according to the invention. In this arrangement, the electron delivering gas discharge passes between the cathode k and the two, for example, rod-shaped anodes a _t . Suitable means are used to ensure that the discharge only starts on the side opposite the amplifier system S- (I _2. This measure also ensures that such a tube is largely independent of the ^{gas pressure prevailing in each case:} Since the negative glow light with decreasing density, for example as a result of gas absorption or temperature increase, has any freedom of expansion in the direction opposite to the amplifier system. So no "hindered" discharge as in the arrangements according to FIGS. 1 and 2 can occur Amplifier »ao system protrude into the strongly ionic cloud of glowing light

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nach Fig. ι wählt man deswegen bekanntlich den Abstand k-a_t so groß, daß die Entladungsanode C₁ in den Faradayschen Dunkelraum der Gasentladung gelegt ist, wie in dem Patent 349 921 ausführlicher auseinandergesetzt wurde. Sinkt nun der Gasdruck infolge Absorption, so dringt das negative Glimmlicht leicht bis C₁ vor, schnelle Elektronen durchfliegen (Abb. 1) trotz Gegenfeldes zwischen C₁ und s die Entladungsanode C₁ und ionisieren noch hinter ihr, wobei der oben beschriebene Fall der Ioneneinhüllung des Steuergitters und damit seine Steuerunfähigkeit eintreten kann. Die Hauptzonen der Ionenwolken sind durch Schraffur in den Fig. 1 bis 3 angedeutet. Sie werden in Fig. 3 durch die Kathode gegen das Verstärkersystem abgeschirmt. Auch bei dieser Anordnung besteht durchaus die Möglichkeit, daß einige wenige positive Ionen in den Raum zwischen k und das Verstärkersystem s-a₂ gelangen. Diese Ionen werden jedoch nicht schädlich wirken, da sie ja unter dem direkten Einfluß des negativen Feldes der Kathode k auf diese zueilen und dadurch von dem Steuergitter j abgezogen werden.According to Fig. ι is therefore known to choose the distance ka _t so large that the discharge anode C _{1 is placed} in the Faraday dark space of the gas discharge, as was discussed in more detail in the 349,921 patent. If the gas pressure drops as a result of absorption, the negative glowing light penetrates easily to C ₁ , fast electrons fly through (Fig. 1) despite the opposing field between C ₁ and s the discharge _{anode C 1} and ionize behind it, the above-described case of the ion envelope of the control grid and thus its inability to control can occur. The main zones of the ion clouds are indicated by hatching in FIGS. 1 to 3. They are shielded from the amplifier system in FIG. 3 by the cathode. With this arrangement, too, there is definitely the possibility that a few positive ions will get into the space between k and the amplifier system sa ₂ . However, these ions will not have a harmful effect, since they rush to the cathode k under the direct influence of the negative field and are thereby drawn off from the control grid j.

Wesentlich für die Wirksamkeit einer Röhre gemäß der Erfindung ist, daß der Kathodengrund, d. h. die Hauptfläche der in an sich bekannter Weise nur nach der dem Verstärkersystem entgegengesetzten Richtung zu emittierenden Kathode k alle schädlichen Strahlungen des negativen Glimmlichtes und des Kathodenfallraumes nach Richtung des Verstärkersystems zu abschirmt und zugleich elektrostatisch auf den -dem Ver,stärkerraum vorgelagerten Raum derart einwirkt, daß positive Ionen auf dem Kathodengrund neutralisiert werden. Solche schädlichen Strahlungen sind beispielsweise auch die überaus weichen Röntgenstrahlen, die sogenannten Entladungsstrahlen, welche zwischen k tuid dem Steuergitter s im Falle der lichtabschirmung schädliche positive Ionen erzeugen können. Selbstverständlich wird man den Kathodengrund massiv machen und nicht durchbrochen, so daß tatsächlich eine genügende Abschirmung vorhanden ist. Man kann die Emission der Kathode nach einer bestimmten Richtung auf verschiedene Weise erreichen. Der einfachste Weg besteht darin, daß man die der Verstärkerseite abgewandte Seite der Kathode k mit elektronenaktiven Stoffen überzieht, so daß dort der Kathodenfall stark herabgesetzt wird und die Entladung ansetzt. Zum besseren physikalischen Verständnis der Erfindung sei auf die Fig. 4 hingewiesen, in der in einem Glasgefäß/' sich eine Anode« sowie eine Kathode k befinden. Die eine Seite der Kathode k ist mit inaktivem Material oder einer Isolierplatte i überzogen. Man muß sich dabei vergegenwärtigen, flaß die Kathodenhaut /, der Hittdorfsche Dunkelraum 2 (sogenannter Fallraum), der negative Glimmraum 3 und das negative Glimmlicht 4 senkrecht zu der wirksamen Kathodenoberfläche stehen und starr mit ihr verbunden zu denken sind, sich also im Falle der Drehung der Kathode k mitdrehen würden, unabhängig davon, wo sich die Anode α befindet. Bei einer Drehung bleibt die positive Säule 6 bzw. ihre Reste unbeeinflußt. It is essential for the effectiveness of a tube according to the invention that the cathode base, i.e. the main surface of the cathode k, which is to be emitted in a known manner only in the direction opposite to the amplifier system, shields all harmful radiation of the negative glowing light and the cathode drop chamber in the direction of the amplifier system and at the same time acts electrostatically on the space upstream of the Ver, stronger room in such a way that positive ions are neutralized on the cathode base. Such harmful radiations are, for example, also the extremely soft X-rays, the so-called discharge rays, which can generate harmful positive ions between k tuid the control grid s in the case of light shielding. Of course, the cathode base will be made solid and not broken through, so that there is actually sufficient shielding. The emission of the cathode in a certain direction can be achieved in different ways. The simplest way is to coat the side of the cathode k facing away from the amplifier side with electron-active substances so that the cathode fall is greatly reduced there and the discharge begins. For a better physical understanding of the invention, reference is made to FIG. 4, in which an anode and a cathode k are located in a glass vessel /. One side of the cathode k is covered with inactive material or an insulating plate i. One must realize that the cathode skin /, the Hittdorf dark room 2 (so-called case room), the negative glow room 3 and the negative glow light 4 are perpendicular to the effective cathode surface and are to be thought rigidly connected to it, i.e. in the case of rotation the cathode k would rotate, regardless of where the anode α is located. In the event of a rotation, the positive column 6 or its remains remain unaffected.

In der Fig. 5 ist diese Anordnung als Verstärker schematisch dargestellt. Es gelten dieselben Bezeichnungen, wie gelegentlich der Fig. ι erklärt, r stellt die Röhrenwandung dar. Wie man aus der Figur sieht, ist die Seite b der Kathode k mit einer elektronenaktiven Schicht versehen, beispielsweise mit einer Barium-Bariumoxydmischung. Um die Kathode bildet sich ein Fallraum aus. Auf der nicht emittierenden Seite wird die Grenze des Fallraumes, der scharf begrenzte sogenannte Glimmsaum, kaum zu erkennen sein, weil hier praktisch ein Fallraum ohne Elektronen vorhanden ist; zum mindesten ist ihre Zahl gegenüber der Anzahl der Elektronen auf der emittierenden Seite der Kathode zu vernachlässigen. Auf der emittierenden Seite der Kathode wird sich an dem Fallraum in senkrechter Richtung zur Kathodenoberfläche ein intensives negatives Glimmlicht anschließen, aus dem heraus ein Schwarm von langsamen Elektronen diffundiert, die sich auf Kraftlinien mit sehr geringen Potentialgeradienten von dem diffusen Ende des negativen Glimmlichtes zum Steuergitter hin bewegen. Man kann dies auch als einen metallischen Schwamm auffassen, der die Kathode umgibt und aus dem die Elektronen durch das schwankende Steuerpotential des Verstärkersystems herausgezogen werden. Für das Steuergitter wählt man zweckmäßig ein Potential, welches ungefähr die gleiche Größe hat wie das des Faradayschen Dunkelraumes, der bekanntlich nahezu feldlos verläuft.In FIG. 5, this arrangement is shown schematically as an amplifier. The same designations apply, as occasionally explained in FIG. 1, r represents the tube wall. As can be seen from the figure, the side b of the cathode k is provided with an electron-active layer, for example with a barium-barium oxide mixture. A fall space is formed around the cathode. On the non-emitting side, the boundary of the falling space, the sharply delimited so-called glowing edge, will hardly be recognizable because there is practically a falling space without electrons; at least their number is negligible compared to the number of electrons on the emitting side of the cathode. On the emitting side of the cathode, an intense negative glow light will follow the falling space in a perpendicular direction to the cathode surface, out of which a swarm of slow electrons diffuses, which are based on lines of force with very low potential gradients from the diffuse end of the negative glow light to the control grid move. This can also be understood as a metallic sponge that surrounds the cathode and from which the electrons are drawn out by the fluctuating control potential of the amplifier system. For the control grid, it is expedient to choose a potential which is approximately the same size as that of the Faraday dark room, which is known to be almost field-free.

Die Fig. 6 zeigt das praktische Ausführungsbeispiel zu dem Schema der Fig. 5. Hier befinden sich um die stabförmige Verstärkeranode a.y herum konzentrisch angeordnet die übrigen Elektroden. Zunächst das Steuergitter s, dann die Kathode /;, deren äußere Seite mit einer elektronenaktiven Schicht b versehen ist. Die Kathode stellt Streifen eines Zylindermantels dar. Hinter jedem dieser Streifen ist eine Anode C₁ angeordnet.FIG. 6 shows the practical embodiment for the scheme of FIG. 5. Here, the remaining electrodes are arranged concentrically around the rod-shaped amplifier anode ay. First the control grid s, then the cathode /; the outer side of which is provided with an electron-active layer b. The cathode represents strips of a cylinder jacket. An anode C _{1 is} arranged behind each of these strips.

Bei der Fig. 7 ist die Konstruktion derart getroffen, daß die Kathode k mit einem Schirm i aus Isoliermaterial, beispielsweise Glimmer, derart umgeben ist, daß nur eine Emission an der dem Verstärkersystem entgegengesetzten Seite stattfinden kann. Die Anoden Ci sitzen seitlich von der Kathode k angeordnet, so daßIn FIG. 7, the construction is such that the cathode k is surrounded by a screen i made of insulating material, for example mica, in such a way that only an emission can take place on the side opposite the amplifier system. The anodes Ci sit laterally of the cathode k so that

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bei Druck- und Ström änderungen das Glimmlicht in seiner räumlichen Ausdehnung beliebig weit sich ausdehnen kann. An Stelle von isolierenden Zwischenwänden können auch leitende Zwischenwände (Gitter o. dgl.) vorgesehen sein, deren Potential auf jeden Fall negativer sein muß als das Potential des Steuergitters. Im Falle der Verwendung von leitenden Zwischenwänden, Gittern o. dgl. ίο müssen diese so nahe an die Kathode herangebracht sein, daß der Abstand möglichst kleiner als die Fallraumdicke ist. Bei Verwendung von Gittern ist die Maschenweite so zu wählen, daß sie von der dezimalen Größen-Ordnung der mittleren freien Elektronenweglänge ist.the glow light in the event of pressure and flow changes can expand as far as you want in its spatial extent. Instead of insulating Partitions can also be provided with conductive partitions (grids or the like) whose potential must be more negative than the potential of the control grid in any case. In the case of using conductive partitions, grids or the like. ίο these must be brought so close to the cathode be that the distance is as small as possible than the case thickness. Using The mesh size of grids is to be chosen in such a way that they are of the decimal order of magnitude is the mean electron free path.

Fig. 8 zeigt wieder das entsprechende praktische Ausführungsbeispiel. Die Anode O₁ dient bei dieser Anordnung jeweils für zwei Kathodenteile. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß Elektronen, die in diametral entgegengesetzter Richtung gegeneinander lauf en, infolge der auftretenden Raumladungswolke von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt und dadurch diffus und leicht steuerfähig werden. Die Zylindermantelstreifen an der Kathode sind mit Isolierstreifen i umgeben, so daß nur auf den äußeren Mantelflächen Elektronen emittiert werden können. In Fig. 9 ist ein grundsätzlich anderer Weg dargestellt. Hier ist die Kathode k derart nahe an das Steuergitter ί herangerückt, daß keine Emission der Kathode zwischen k und ί erfolgen kann. Man erreicht dies in bekannter Weise dadurch, daß man den Abstand zwischen A· und s von der dezimalen Größenordnung der mittleren freien Weglänge der Elektronen bei dem betreffenden Gasdruck und Gasart macht, zumindestens kleiner als die Fallraumdicke • 40 (siehe Güntherschulze und F. Keller, Zeitschrift für Physik Band 72, Seite 1 bis 7, 1931).Fig. 8 again shows the corresponding practical embodiment. In this arrangement, the anode O ₁ serves for two cathode parts. This arrangement ensures that electrons which run against one another in diametrically opposite directions are deflected from their original direction as a result of the space charge cloud and thus become diffuse and easily controllable. The cylinder jacket strips on the cathode are surrounded by insulating strips i so that electrons can only be emitted on the outer jacket surfaces. In Fig. 9, a fundamentally different way is shown. Here the cathode k has moved so close to the control grid ί that no emission of the cathode can occur between k and ί. This is achieved in a known way by making the distance between A · and s of the decimal order of magnitude of the mean free path of the electrons at the gas pressure and type of gas concerned, at least less than the falling space thickness • 40 (see Güntherschulze and F. Keller, Zeitschrift für Physik Volume 72, Pages 1 to 7, 1931).

Fig. io ist das praktische Beispiel zu Fig. 9. Hier sind die Zylindermantelstreifen k der Kathode entsprechend nahe an das Steuergitter s herangebracht.Fig. 10 is the practical example for Fig. 9. Here the cylinder jacket strips k of the cathode are brought close to the control grid s.

Man kann die Kathode auch durch eine Hilfsheizung thermisch erregen, wie es in der Fig. 11 dargestellt ist. Es ist hierbei nicht notwendig, daß diese Hilfsglühkathode die gesamte Emission übernimmt; es genügt vielmehr, wenn nur ein Teil von Elektronen von ihr geliefert wird. Auch kann es sich um eine reine Heizung handeln, welche zur Erwärmung der elektronenaktiven Stoffe dient und den Kathodenfall dieser noch weiter herabsetzt. P"ig. 12 zeigt ein entsprechendes praktisches Ausführungsbeispiel. Mit h sind die Heizdrähte bezeichnet, welche vor der beispielsweise barium-bariumoxyd-bedeckten Fläche der Kathode angeordnet sind und diese anheizen.The cathode can also be thermally excited by auxiliary heating, as shown in FIG. 11. It is not necessary here for this auxiliary incandescent cathode to take over the entire emission; on the contrary, it is sufficient if only a part of electrons is supplied by it. It can also be a question of pure heating, which serves to heat the electron-active substances and further reduces the cathode fall of these. Fig. 12 shows a corresponding practical embodiment. The heating wires are designated by h , which are arranged in front of the surface of the cathode, for example, which is covered with barium-barium oxide, and which heat it up.

Zweckmäßigerweise bildet man auch die Kathode als Hohlkathode aus. Unter Hohlkathode soll eine unterteilte Kathode verstanden werden, bei der die einzelnen Teile derart und in einem derartigen Abstand gegenüber angeordnet sind, daß die von einem Kathodenteil durch auftreffende positive Ionen frei werdenden Elektronen in den Kathodenfallraum des gegenüberliegenden Kathodenteiles hineingeschossen und in diesem Fallraum abgebremst werden, wobei in den Hohlräumen der Kathode eine Anreicherung an Elektronen und damit eine Herabsetzung des Kathodenfalles stattfindet. Bei einer derartigen Hohlkathode findet die Emission nach der Seite der öffnung zu statt (emittierende Umhüllungsfläche), so daß von selbst die Bedingung erfüllt ist, daß keine Emission nach der Richtung des Verstärkersystems erfolgt. ·ο Die Fig. 13 zeigt schematisch die Anordnung einer solchen Röhre, k stellt in diesem Fall die Hohlkathode dar. Fig. 14 ist das entsprechende praktische Ausführungsbeispiel zu Fig. 13. Auch bei der Verwendung einer Hohlkathode kann sich eine zusätzliche Heizung empfehlen; auch kann es vorteilhaft sein, einen Bruchteil von Elektronen thermisch zu erzeugen, um die Zündspannung der Gaskathode herabzusetzen.The cathode is also expediently designed as a hollow cathode. A hollow cathode is to be understood as a subdivided cathode in which the individual parts are arranged opposite one another in such a way and at such a distance that the electrons released from one cathode part by impacting positive ions are shot into the cathode drop space of the opposite cathode part and are braked in this drop space, whereby in the cavities of the cathode an accumulation of electrons and thus a reduction of the cathode fall takes place. With such a hollow cathode, the emission takes place towards the side of the opening (emitting envelope surface), so that the condition is automatically fulfilled that there is no emission towards the direction of the amplifier system. 13 shows schematically the arrangement of such a tube, k in this case represents the hollow cathode. FIG. 14 is the practical embodiment corresponding to FIG. 13. Additional heating can also be recommended when using a hollow cathode; it can also be advantageous to generate a fraction of electrons thermally in order to reduce the ignition voltage of the gas cathode.

Sehr zweckmäßig kann es sein, wenn man die Kathode k und die Anode O₁ derart anordnet, daß durch diese beiden Elektroden eine räumliche Trennung des Glimmraumes im Sinne der eingangs gegebenen Definition von dem Verstärkerraum bewirkt wird. Dies ist schematisch dargestellt durch die Fig. 15. Wie man sieht, bildet hier die Hohlkathode k zusammen mit der durchbrochenen Anode O₁ eine Sperre, welche den Glimmraum von dem die Verstärkerelektroden enthaltenden Raum 10c scheidet. Die im Glimmraum erzeugten Elektronen gehen durch die Maschen oder öffnungen der Anode O₁ hindurch in den die Verstärkerelektroden enthaltenden Raum und gelangen durch das Steuergitter zur Anode o*. Mit ζ ist eine Zündanode bezeichnet, welche die möglicherweise schwere Zündung infolge der Zurücksetzung der Anode O₁ erleichtert. In Fig. 16 ist wieder ein praktisches Ausführungsbeispiel zu Fig. 15 dargestellt. «10It can be very useful if the cathode k and the anode O _{1 are} arranged in such a way that these two electrodes cause a spatial separation of the glow chamber in the sense of the definition given at the beginning from the amplifier chamber. This is shown schematically by FIG. 15. As can be seen, here the hollow cathode k, together with the perforated anode O _{1, forms} a barrier which separates the glow space from the space 10c containing the amplifier electrodes. The electrons generated in the glow space pass through the meshes or openings of the anode O ₁ into the space containing the amplifier electrodes and pass through the control grid to the anode o *. An ignition anode is designated by ζ , which facilitates the possibly severe ignition as a result of the anode O _{1 being reset.} FIG. 16 again shows a practical exemplary embodiment for FIG. 15. «10

Fig. 17 schließlich zeigt eine ähnliche Anordnung, jedoch ist hier eine Hohlkathode mit zusätzlicher thermischer Elektronenerzeugung gezeichnet, h bezeichnet die Thermionenquelle bzw. die Heizspirale. Fig. 18 ist das praktische Ausführungsbeispiel zu Fig. 17. Bei beiden Figuren findet eine Wärmeisolation durch metallische Hohlräume in an sich bekannter Weise statt.Finally, FIG. 17 shows a similar arrangement, but here a hollow cathode with additional thermal generation of electrons is drawn, h denotes the thermion source or the heating coil. FIG. 18 is the practical exemplary embodiment for FIG. 17. In both figures, thermal insulation takes place in a manner known per se by means of metallic cavities.

Fig. 19 zeigt eine andere Art von Hohl- iao kathoden, die aus aufeinandergeschichteten Sieben oder Gittern besteht (Patente 417 225Fig. 19 shows another type of hollow iao cathode, which consists of sieves or grids stacked on top of one another (patents 417 225

und 441 474). In Fig. 20 ist das entsprechende Ausführungsbeispiel dargestellt.and 441 474). In Fig. 20 the corresponding embodiment is shown.

Ferner empfiehlt es sich, den Abstand zwischen Steuergitter s und den Verstärkeranöden a₂ in den Fig. 3 und 5 bis 20 kleiner als die mittlere freie Weglänge der Elektronen bei dem betreffenden Gasdruck und Gasart zu wählen.It is also advisable to choose the distance between the control grid s and the amplifier anodes a ₂ in FIGS. 3 and 5 to 20 to be smaller than the mean free path of the electrons at the gas pressure and type of gas concerned.

Die bei dem einzelnen Beispiel angegebenen »0 Mittel können natürlich für bestimmte Zwecke in geeigneter Weise kombiniert werden.The means given in the individual example can of course be used for specific purposes be combined in an appropriate manner.

Claims

Patent claims:

i. Gas or vapor filled discharge vessel for amplification, rectification and generation of vibrations, in which one between a cathode and a or multiple anodes (glow discharge anode) passing glow or glow arc discharge as an electron source for a passing to a second anode (amplifier anode) and through Control organs controllable electron amplification current is used and in which the emission direction the cathode faces away from the amplifier space, which is delimited by the control grid and amplifier anode, characterized in that the cathode is designed and in relation to the other electrodes in the space upstream of the amplifier room in this way is arranged that the non-emitting massive cathode base is the emitting Cathode surface shields from the amplifier room and at the same time electrostatic acts on the space in front of the amplifier room in such a way that positive ions are neutralized on it.

2. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that only the side of the cathode is provided with electron-active substances which faces away from the amplifier system.

3. Discharge vessel according to claim 1 and 2, characterized in that between the discharge cathode and the control grid and amplifier anode Amplifier system conductive or insulating partitions, grids or the like. are provided so that the emission of the cathode is prevented in this direction, the distance between these partition walls of the cathode should be smaller than the falling space thickness and, if grids are used, the grid mesh size of the decimal order of magnitude of the mean electron free path.

4. Discharge vessel according to claim 1 to 3, characterized in that the dem Amplifier system facing side of the cathode so close to the amplifier grid and possibly also to the amplifier anode is brought up that the distance is smaller than the mean free path of the electrons in the gas or gas concerned Is vapor pressure so that the cathode cannot emit in that direction.

5. Discharge vessel according to claim 1 to 4, characterized in that only the Side of the cathode facing away from the amplifier room with an additional thermion source is provided, while there is a thermal insulation made of insulating material on the side facing the amplifier room or through metallic cavities.

6. Discharge vessel according to claim 1 and following, characterized in that that the side of the cathode facing away from the amplifier room is divided into large areas Hollow cathode is formed in which the individual parts in such a way and at such a distance from one another are arranged that the of a cathode part by impingement of positive ions released electrons in the cathode drop space of the opposite cathode part be shot in and braked in this case space, with one in the cavities of the cathode Enrichment of electrons and thus a significant reduction in the catastrophe takes place.

7. Discharge vessel according to claim 6, characterized in that known per se Means are provided for the additional thermal generation of electrons in the cavities by means of external heating are.

8. Discharge vessel according to claim 1 and following, characterized in that that with a cylindrical arrangement of the electrodes one anode part for two cathode parts is so effective that the of the two cathode parts in approximately opposite Direction of electrons running against each other are slowed down and come into a diffuse state.

9. discharge vessel according to claim 1 no and the following, characterized in that the glow space against the amplifier electrodes containing space completed by the discharge cathode and the perforated discharge anode is.

1 sheet of drawings