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Gas- oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsgefäß Bei gas- oder
dampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäßen mit Oxydkathode und einer oder mehreren
Anoden ist es bekannt, die Anodenspannung erst dann einzuschalten, wenn sich die
Kathode bereits auf Betriebstemperatur befindet. Ein früheres Einschalten der Anodenspannung
hat zur Folge, daß die Entladung nur an gewissen Punkten der Kathodenoberfläche
ansetzt, die sog. Fackelbildung auftritt und Teile des Oxydbelages abspritzen. Dadurch
wird aber die Lebensdauer der Kathode und somit des Entladungsgefäßes bedeutend
herabgesetzt und die Rückzündungsgefahr erhöht.
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Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, welche dazu dienen, die
Anodenspannung selbsttätig erst dann einzuschalten, wenn die Kathode sich bereits
auf Betriebstemperatur befindet. Man bedient sich dabei z. B. eines Relais, welches
entweder durch den Heizstrom gesteuert wird und mit einer gewissen Verzögerung anspricht,
wenn der Heizstrom eine gewisse Größe erreicht hat bzw. wenn seit seiner Einschaltung
eine gewisse Zeit vergangen ist. Es ist ferner bekannt, das Relais mit Hilfe der
Wärmestrahlung der Kathode zu steuern. Bei einer anderen bekannten Anordnung wird
die Zeitverzögerung durch ein Uhrwerk bewirkt, welches beim Einschalten des Heizstromes
in Gang gesetzt wird und nach Ablauf einer gewissen Zeit den Anodenstromkreis schließt.
Alle diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig kompliziert
sind und trotzdem nicht zuverlässig arbeiten.
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Es ist ferner aber auch schon bekannt, zwecks Verzögerung des Zündeinsatzes
die Kathode eines elektrischen gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes mit einem
mit Löchern versehenen topfförmigen Schirm zu umgeben, der an seiner der Anode zugewandten
Stirnseite einen emissionsfähigen Belag trägt. DerDurchgriff des Anodenfeldes durch
die Löcher des Schirmes reicht beim Einschalten der Anodenspannung zunächst nicht
aus, um zwischen dem abgeschirmten Kathodenkörper und der Anode eine Entladung zustande
zu bringen. Erst wenn infolge der von der Kathode abgestrahlten Wärme der Emissionsbelag
des Schirmes zu einer ausreichenden Emission von Glühelektronen angeregt ist und
diese im Entladungsraum Ionen erzeugt haben, findet die Zündung der Hauptentladung
statt. Der Emissionsbelag des Schirmes nimmt während des Betriebes in hohem Maße
an der Elektronenlieferung teil und ist dem Aufprall der im Entladungsraum erzeugten
Ionen unmittelbar ausgesetzt. Dadurch
verliert er vielfach verhältnismäßig
bald seine Wirkung, und die Entladung setzt nach einer gewissen Betriebsdauer entweder
mit unerwünscht großer Verzögerung oder _ sogar überhaupt nicht mehr ein. Auch läßt
sich das Maß der zeitlichen Verzögerung des Zündeinsatzes bei einer derartigen Aiiord=
nung nur schwer beherrschen.
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Die genannten Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung behoben.
Erfindungsgemäß wird bei einem gas- öder dampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäß
mit Glühkathode außer einer Hauptglühkathode von geringer Wärmeträgheit, welche
so abgeschirmt ist; daß ohne besondere Maßnahmen zwischen ihr und der Anode keine
Entladung auftreten kann, eine direkt geheizte Hilfsglühkathode vorgesehen; deren
Heizstrom gleichzeitig mit der Anodenspannung und dem Heizstrom der Hauptkathode
eingeschaltet wird. Die Hilfsglühkathode ist dabei so außerhalb der Abschirmung
-der Hauptglühkathode angeordnet und mit so großer Wärmeträgheit ausgestattet, daß
nach ihr erst, wenn sich die Hauptkathode bereits auf Betriebstemperatur befindet,
eine die Zündung der Hauptentladung herbeiführende Hilfsentladung übergeht. Die
Hilfskathode kann von der Hauptkathode vollkommen getrennt sein, sie kann aber auch
in geeigneter Weise als Teil der Hauptkathode ausgebildet werden. Der Vorgang beim
Einschalten ist nun folgender: Die Anodenspannung und die Heizspannung werden gleichzeitig
eingeschaltet, so daß- die Hauptkathode und die Hilfskathode von dem Heizstrom durchflossen
werden. Die Hauptkathode, welche eine geringe Wärmeträgheit besitzt, kommt verhältnismäßig
rasch auf die Betriebstemperatur, doch kann wegen der Abschirmung an ihr nicht ohne
weiteres eine Entladung ansetzen. Die Hilfskathode, welche eine große Wärmeträgheit
besitzt, erreicht die Betriebstemperatur viel langsamer: Nach einer gewissen Zeit,
während welcher die Hauptkathode bereits die volle Betriebstemperatur erreicht hat,
setzt an der nicht abgeschirmten Hilfskathode eine Glimmentladung an; es entsteht
eine große Anzahl von Ionen, welche von der Hilfskathode aus überallhin, also auch
in den Raure der Hauptkathode, diffundieren. Diese Ionisierung reicht aus, um auch
zwischen Hauptkathode und Anode die Entladung zur Zündung zu bringen. Um Diffusion
der Ionen zu erleichtern, ist es empfehlenswert, zwischen Hauptkathode und Hilfskathode
in der Abschirmung geeignete Öffnungen anzubringen.
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Nach der Zündung wird erfahrungsgemäß der Hauptteil der Entladung
sofort von der Hauptkathode übernommen, weil die Hauptkathode der Entladung die
größere Zahl von Elektronen liefert und gleichzeitig die Schirmwirkung durch das
Vorhandensein der durch die Hilfskathode in genügender Anzahl erzeugten Ionen aufgehoben
wird. Die Hilfs-. kathode nimmt aber während des weiteren Betriebes der Röhre an
der Elektronenemission teil, so daß die von ihr verbrauchte Energie keinen Verlust
darstellt.
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Durch die Erfindung wird also erreicht, daß eine Entladung erst dann
einsetzen kann, wenn die Hauptkathode ihre Betriebstemperatur bereits erreicht hat,
so daß keine Effekte auftreten können, welche ihre Lebensdauer herabsetzen. Die
Lebensdauer der Hilfskathode ist dadurch sichergestellt, daß sich zwischen ihr und
der Anode schon eine Glimmentladung mit zur Zündung ausreichender Ionisierung ausbildet,
bevor noch an ihr die schädlichen punktförmigen Entladungen auftreten.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin,
daß sich die zeitlichen Verhältnisse des Zündeinsatzes sehr gut beherrschen lassen,
da es nicht schwierig ist, dieHauptkathode und dieHilfskathode im richtigen Verhältnis
zu -dimensionieren.
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Da die Hauptkathode eine geringe Wärmeträgheit besitzen soll, muß
dafür gesorgt werden, daß bei möglichst geringer Masse ihre elektronenemittierende
Oberfläche möglichst groß wird. Das wird z. B, dadurch erreicht, daß man sie als
Band oder als dünnes Rohr ausbildet, welches den emissionsfähigen Belag trägt. Die
Hilfskathode hingegen, deren Wärmeträgheit verhältnismäßig groß sein soll, erhält
eine im Verhältnis zu ihrer Oberfläche große Masse. Man stellt sie daher vörteilhafterweise
aus Volldraht, aus einem Material von hohem spezifischen Widerstand her. Zwecks
Erhöhung der Wärmeträgheit kann man auch die Hilfskathode z. B. als Drahtwendel
ausbilden und innerhalb der Wendel einen Körper von großer W ärmeträgheit, z. B.
aus einem Isoliermaterial, anordnen.
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Die Hilfskathode kann von der Hauptkathode getrennt und die Stromkreise
der beiden Kathoden parallel geschaltet sein. Besonders vorteilhaft ist es aber,
Hauptkathode und Hilfskathode in Serie zu schalten. Dabei kann man zur Erhöhung
der Wärmeträgheit der Hilfskathode den Querschnitt derselben größer wählen als den
der Hauptkathode. Daß sich dann im Betriebe an der Hilfskathode eine geringere Temperatur
einstellt als an der Hauptkathode, ist unbeachtlich, ja sogar eher wünschenswert,
da dann die Gewähr gegeben ist, daß der größte Teil der Entladung von der Hauptkathode
übernommen wird. _ Außerdem steigt. die Ökonomie
der ganzen Anordnung,
weil in diesem Falle die in Reihe mit der Hauptkathode liegende Nebenkathode einen
geringen Spannungsabfall und einen geringen Energiebedarf besitzt. Ein weiterer
Vorteil wird dadurch erreicht, daß man mit zwei Durchführungen für die Zuleitungen
auskommt, was die Herstellung der Röhre sehr verbilligt.
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Schließlich ist es auch möglich, die durch die Abschirmung durchgeführten
Enden der Hauptkathode so auszubilden, daß sie als Hilfskathode im Sinne der Erfindung
wirken und an ihnen die Glimmentladung ansetzt.
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In der beiliegenden Figur ist eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung
veranschaulicht. Gegenüber der Anode i des Entladungsgefäßes befindet sich die durch
den Schirme abgeschirmte Hauptkathode 3, welche mit der Hilfskathode q. in Serie
geschaltet ist. Zur Erleichterung der Ionendiffusion ist eine hinreichend große
Öffnung 5 im Schirm freigelassen. Wenn nun zugleich mit der Anodenspannung der Heizstrom
eingeschaltet wird, dann erreicht die Hauptkathode infolge ihrer geringen Wärmeträgheit
in verhältnismäßig kurzer Zeit die Betriebstemperatur, während sich erst nach Ablauf
dieser Zeit die Hilfskathode so weit erwärmt hat, daß an ihr die erwähnte Glimmentladung
einsetzt. Die Diffusion der Ionen von der Hilfskathode q. in den Raum der Hauptkathode
3 wird durch die Öffnung 5 in der Abschirmung erleichtert und sichergestellt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nicht nur in konstruktiver, sondern
auch in schaltungstechnischer Hinsicht ein großer Vorteil erzielt, da die Anodenspannung
und die Heizspannung nicht getrennt, sondern zu gleicher Zeit eingeschaltet werden,
wobei alle zusätzlichen Hilfsmittel, welche die Anordnung komplizieren, wegfallen.
Dabei kann die neue Vorrichtung für alle Arten von elektrischen gas- oder dampfgefüllten
Entladungsgefäßen Anwendung finden.