DE679657C - Anordnung mit gas- oder dampfgefuelltem Entladungsgefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gasgefüllte Dreioder Mehrelektrodenröhren, also z. B. Trioden, Tetroden, Pentoden usw., mit vom Steuergitter und der Anode konzentrisch umhüllter Glühkathode, deren Gasdruck und sonstige Arbeitsbedingungen derart gewählt sind, daß beim Erhöhen des Gitterpotentia,ls über einen Grenzwert (= Anfangspotential) ein Anodenstrom zündet, dessen Stärke von einer weiteren Erhöhung des Gitterpotentials nahezu unabhängig ist und auch bei Abnahme des Gitterpotentials sich so lange nur in sehr geringem Maße ändert, bis das Gitterpotential einen zweiten, unterhalb des ersten Grenzwertes liegenden Wert (= Endpotential) erreicht, bei dem der Anodenstrom verlöscht (s. The Journal of the Institution of Electrical Engineers, Vol. 58, 1920, S. 683, besonders rechte Spalte Schluß des ι. Absatzes).

Es ist bekannt, daß bei solchen Röhren das Anfangs- und Endpotential von der Anodenspannung abhängig und daß der Unterschied zwischen Anfangs- und Endpotential vom Anodenkreise abhängig ist, der den Anodenstrom, nachdem er einmal zu fließen begonnen hat, im wesentlichen bestimmt, und daß dieser Unterschied kleiner ist, wenn die Schaltung viel Scheinwiderstand enthält, so daß der Anodens'trom klein ist. Aber selbst wenn der Anodenstrom auf einige Milliampere vermindert wird, ist diese Differenz noch sehr groß. So kann z. B. in Rufschaltungen, wo ein Anodenstrom von einigen Milliampere genügen kann, diese Differenz so groß sein, daß der von einem am Gitter ankommenden Zeichen erzeugte Anodenstrom nicht aufhört, wenn das Zeichen aufhört. Es ist daher üblich, Anordnungen vorzusehen, die den Anodenstrom sperren, wenn das Zeichen aufhört. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Differenz zwischen dem Anfangs- und Endpotential so weit zu vermindern, daß sie nicht größer als die bei Ruf- und ähnlichen Schaltungen zur Verfügung stehende Steuerspannung ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei Entladungsgefäßen der beschriebenen Art dadurch erreicht, daß man einen Magneten vorsieht, der ein im wesentlichen senkrecht zum elektrischen Feld zwischen Anode und Glühkathode verlaufendes, den ganzen Raum zwischen Anode und Glühkathode durchsetzendes Magnetfeld erzeugt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise der Unterschied zwischen dem an das Steuergitter zu liegenden Anfangs- und Endpotential beträchtlich herabgesetzt wird.

In der Fig. ι ist eine Röhre gemäß der Erfindung dargestellt. Wie man sieht, hat die Elektrode eine Glasumhüllung ι von zylindrischer Form, und die Elektroden sind im wesentlichen Zylinder, die koaxial zur Glashülle liegen. Die Glühkathode 2 hat eine längliche Form und erstreckt sich längs der Achse der zylindrischen Hülle. Das Gitter 3 und die Anode 4, die aus Nickel ist, sind beide zylinderförmig und mit ihren Achsen, die mit der der Kathode zusammenfallen, so angeordnet, daß das Gitter sich zwischen Anode und Kathode befindet. Die Gasfüllung besteht aus Quecksilberdampf. Das magnetische Feld wird durch eine Magnetspule 5 erzeugt, die um die äußere Hülle herum angebracht ist, und zwar achsengleich mit der Achse der zylindrischen Hülle, so daß ihr Feld in dem Räume zwischen den Elektroden senkrecht zur Richtung der Elektronenentladung zwischen der Kathode und Anode verläuft. An Stelle eines Elektromagneten kann auch ein permanenter Magnet benutzt werden. Auch ist es möglich, die zur Erzeugung des magnetischen Feldes erforderlichen Mittel im Innern der Röhre anzuordnen.

Die Wirkung des magnetischen Feldes erkennt man aus dem Schaubild (Fig. 2), und zwar ist aufgetragen die Anfangs- bzw. Endspannung in Abhängigkeit von der Feldstärke in Gauß. Die Kurve es stellt das Anfangspotential bei einer Anodenspannung von 100 Volt vor, die Kurve b stellt das Endpotential für die. Anodenspannung der Kurve α dar. Die Kurve c zeigt den Verlauf des Anfangspotentials bei einer Anodenspannung von 140 Volt und die Kurve d den entsprechenden Verlauf des Endpotentials. Man sieht, daß, wenn kein magnetisches Feld angelegt wird und die Anodenspannung 100 Volt beträgt, das negative, an das Gitter angelegte Potential auf —1,8 Volt erhöht werden muß, bevor der Anodenstrom zu fließen beginnt und dann auf —11 Volt vermindert werden muß, bevor der Anodenstrom aufhört. Für viele Zwecke ist dieser große Spannungsunterschied unzweckmäßig, z. B. bei einem Rufstromkreis, in dem der Anodenstrom dadurch erzeugt werden soll, daß man eine Zeichenwechselspannung an das Gitter legt, und in dem der Anodenstrom dadurch zum Aufhören gebracht werden soll, daß diese Gitterwechselspannung aufhört. Wie man sieht, muß die Amplitude des Zeichenwechselstromes mindestens 9,2 Volt betragen. Wenn jetzt das magnetische Feld angelegt und etwa auf den Wert von 70 Gauß eingestellt wird, dann wird der Unterschied zwischen Anfangs- und Endpotential bei einer Anodenspannung von 100 Volt auf 1,3 Volt vermindert. Infolgedessen kann das Entladungsgefäß leicht durch ein Zeichen gesteuert werden, dessen Amplitude nur 1,3 Volt beträgt, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Anodenspannung zu ändern. Man sieht durch den Vergleich der Kurven α und b und der Kurve c und d, daß diese kleinen Unterschiede mit der Anoden-. -spannung abnehmen, aber auch bei verhältnismäßig großen Anodenspannungen ist noch eine kleine Differenz vorhanden.

Es hat sich auch gezeigt, daß die Anwesenheit des magnetischen Feldes das Einsetzen und Unterdrücken des Anodenstromes schärfer abgrenzt, als wenn es nicht vorhanden wäre, und daß, wenn Anodenstrom fließt, er nahezu unabhängig vom Gitterpotential ist; diese beiden Eigenschaften sind außerordentlich wünschenswert bei Zeichengabeapparaten.

Diese Eigenschaften werden durch Fig. 3 veranschaulicht, welche Kurven zeigt, die denjenigen auf Fig. 2 bei einer Anodenspannung von 100 Volt entsprechen. Die gestrichelte Kurve zeigt die Bedingungen, wo kein magnetisches Feld angelegt wird, und die ausgezogene Kurve veranschaulicht die Bedingungen, wenn ein magnetisches Feld von 70 Gauß angelegt wird.

Man sieht, daß, wenn man vom. Ruhezustand der Röhre ausgeht und kein magne- 9" tisches Feld angelegt wird, kein Anodenstrom fließt, solange das Gitterpotential unter — 1,8 Volt bleibt. Bei — 1,8 Volt steigt der Anodenstrom plötzlich auf 5,7 mA an. Danach ist ein allmählicher Anstieg festzustellen, bis das Gitterpotential + 2 Volt erreicht hat. Von hier an bleibt der Anodenstrom bei 7,1 mA annähernd konstant. Wenn das Gitterpotential jetzt vermindert wird, bleibt der Anodenstrom bei 7,1mA annähernd konstant, bis* das Gitterpotential — 2,6 Volt erreicht hat. Dann sinkt der Anodenstrom allmählich auf 5 mA ab. Dieser Wert wird bei einem Gitterpotential von rund — 11 Volt erreicht. Bei Unterschreitung dieser Gitterspannung sinkt der Anodenstrom plötzlich auf o.

In dem Falle jedoch, wo das magnetische Feld angelegt wird, steigt der Anodenstrom plötzlich auf annähernd 7 mA, wenn das Gitterpotential auf — 1,4 Volt erhöht wird, und der Anodenstrom bleibt dann bei diesem Werte konstant. Wenn das Gitterpotential wieder vermindert wird, ändert sich der Anodenstrom kaum, bis das Gitterpotential auf —2,7 Volt gesunken ist, wo dann der Anodenstrom plötzlich auf ο abfällt.

Man sieht, daß die Erfindung das Einsetzen und Unterdrücken des Anodenstroms bei sehr kleinen Änderungen des Gitterpotentials ermöglicht, und ferner, daß diese Änderungen des Anodenstromes scharf abgegrenzt

auftreten, ohne allmähliche Änderungen. Anordnungen gemäß der Erfindung sind aus diesem Grunde besonders vorteilhaft zur Erzeugung von Schwingungen rechteckiger Wellenform benutzbar.

Man kann zu diesem Zwecke in an sich bekannter Weise den Anodenkreis mit Gleich-strom und den Gitterkreis mit Wechselstrom speisen, dessen doppelte Amplitude die Differenz zwischen Anfangs- und Endpotential überschreitet. Wenn das Gitter durch ein. Gleichstrompotential passend vorgespannt ist, wird das Gitterpotential abwechselnd das Anfangspotential überschreiten und unter das Endpotential absinken, und die Entladung wird abwechselnd einsetzen und aufhören, wobei der Strom im Anodenkreise vor dem Einsatz und Aufhören annähernd konstant ist. Wenn das Einsetzen und Aufhören vollkommen scharf abgegrenzt wäre, würde die Spannung an einem Widerstände im Anodenkreise vollkommen rechteckige Wellenform haben.

In bekannten Fällen ist nun das Einsetzen und Aufhören kein scharf abgegrenzter Vorgang, weil gasgefüllte Entladungsröhren ohne ein magnetisches Feld benutzt werden. dVjdt ist nirgends unendlich, und dW/dt² ist weder beim Einsetzen noch beim Aufhören unendlieh, d. h. die Wellenform ist nicht rechteckig. Der Teil, welcher senkrecht sein würde, wenn die Wellenform rechteckig wäre, ist etwas gegen die Senkrechte geneigt und trifft nicht im scharfen Winkel auf den waagerechten Teil, sondern mit abgeflachten Ecken. Bei Anordnungen gemäß der Erfindung jedoch wird die Annäherung an eine rechteckige Wellenform außerordentlich verbessert. Es ist im allgemeinen noch nicht möglich, ein im wesentlichen unendliches dVjdt zu erhalten, aber der Wert von d^%Vjdf an den Enden des Einsetzens und Aufhörens kann erheblich erhöht werden, so daß die Abflachung der Winkel weniger ausgesprochen ist.

Diese Verbesserung ist namentlich dann wichtig, wenn man eine rechteckige Wellenform erzeugen will, um eine Schwingung zu erhalten, welche alle ungeraden Harmonischen der Grundwelle mit regelmäßig sich ändernden Amplituden enthält. Um eine Wellenform zu erzielen, die so weit rechteckig ist, daß die Amplitude der w-ten Harmonischen eine einfache Funktion von η ist, ist es nicht unbedingt erforderlich, daß dVjdt unendlich ist, aber die höheren Differentialquotienten d²V/dt² müssen überall entweder hinreichend nahe bei Null oder bei Unendlich liegen. Wenn die Wellenform abgeflacht ist, werden einige der höheren ungeraden Harmonischen fast vollständig fehlen, oder wenigstens wird die Beziehung zwischen η und der Amplitude der η-ten Harmonischen so kompliziert sein, daß man mit einer einfachen Ausgleichsschaltung alle Harmonischen dem Betrage nach nicht gleichmachen kann.

Die günstige Wirkung von Anordnungen gemäß der Erfindung bei ihrer Verwendung zur Erzeugung einer rechteckigen Wellenform ist voraussichtlich nicht unmittelbar durch die Verminderung des Unterschiedes zwischen dem Anfangs- und Endpotential bedingt. Die Wirkung ist wohl in erster Linie auf eine Verminderung der Ionisierungs- und Entionisierungszeit zurückzuführen. Aber die Abnahme des Unterschiedes zwischen Anfangs- und Endpotential und die Verminderung der Ionisierungszeit sind eng miteinander verknüpft und wahrscheinlich ein Zeichen dafür, daß eine Änderung in der Beschaffenheit der Entladung festzustellen ist.

Wenn das Entladungsgefäß ein Typ ist, bei dem die Anode aus Nickel besteht, so ist die Wirkung des magnetischen Feldes nicht so ausgesprochen, als wenn die Anode aus Kupfer hergestellt ist und einen Teil der Gefäßwandung bildet. Eine der Ursachen hierfür ist wahrscheinlich die, daß die Nickelanode das Feld verzerrt, da sie magnetisch ist. Es empfiehlt sich daher, Entladungsgefäße mit Anoden aus nichtmagnetischem Material zu benutzen, zweckmäßig bildet diese Anode gleichzeitig einen Teil der Gefäßwand.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung mit gas- oder dampfgefülltem Entladungsgefäß mit von dem Steuergitter*und der Anode konzentrisch umhüllter Glühkathode und gegebenenfalls weiteren Elektroden, dessen Gasdruck und sonstige Arbeitsbedingungen derart gewählt sind, daß bei Erhöhen des Gitterpotentials über einen Grenzwert (Anfangspotential) ein Anodenstrom zündet, dessen Stärke von einer weiteren Erhöhung des Gitterpotentials nahezu unabhängig ist und auch bei Abnahme des Gitterpotentials sich so lange nur in sehr geringem Maße ändert, bis das Gitterpotential einen zweiten, unterhalb des ersten Grenzwertes liegenden Wert (Endpotential) erreicht, bei dem der Anodenstrom verlöscht, gekennzeichnet durch einen Magneten, der ein im wesentlichen senkrecht zum elektrischen Feld zwischen Anode und Glühkathode verlaufendes, den ganzen Raum zwischen Anode und Glühkathode durchsetzendes Magnetfeld erzeugt, das den Unterschied zwischen, dem an das Steuergitter zu legenden Anfangsund Endpotential herabsetzt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem nichtmagnetischen Material besteht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes in an sich bekannter Weise im Innern der Röhre angeordnet sind.
4. 4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode einen Teil der Gefäßwandung bildet.
5. 5. Die Anwendung eines Entladungsgefäßes nach Anspruch 1 oder einem der folgenden als Empfangsorgan für die Übermittlung elektrischer Impulse.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen