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Entladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung Die Erfindung betrifft
einelektrisches Entladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung und direkt geheizter,
sich in Richtung der Systemachse erstreckender, vorzugsweise wendelförmig gewickelter
Glühkathode, an deren Enden eine Heizspaunurig liegt, die zur Lichtbogenbildung
zwischen Teilen der Glühkathode ausreicht. Die, Erfindung ist darauf gerichtet,
Entladungen zwischen den Teilen der heißen Kathode, also auch zwischen ihren Enden,
an die die Stromzuleitungen angeschlossen sind, zu verhindern.
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Bei Gasentladungsröhren mit Glühkathoden machte man bisher die Heizspannung
normalerweise kleiner als die Ionisierungsspannung des betreffenden Gases, um die
Bildung eines Lichtbogens zwischen den Enden der Kathode oder ihren Zuleitungen
zu verhindern. Bei Röhren, welche mit Quecksilberdampf bei hoher Temperatur arbeiten,
waren die Verhältnisse meist so, @daß mit einer Heizspannung gearbeitet werden mußte,
welche noch beachtlich unterhalb der lonisationsspannung des Quecksilberdampfes
lag. Man mußte unterhalb eines Wertes bleiben, welchen man als Resonanzspannung
-zu bezeichnen pflegt. Dies hat folgende Gründe Für gewöhnlich muß ein Elektron
im Quecksilberdampf auf ein Quecksilberatom mit einer Geschwindigkeit auftreffen,
welche mindestens einer Spannung von i o Volt entspricht, um aus dem Quecksilberatom.
ein Elektron freizumachen, also zu ionisieren. Es kommt aber häufig auch vor, daß
ein Elektron, mit einer geringeren Geschwindigkeit als io Vol.t das Atom trifft
und es soweit anregt,
daß ein nachfolgender Zusammenstoß mit einem
anderen Elektron, welches ebenfalls eine Geschwindigkeit von unter io Volt besitzt,
eine völlige Ionisation hervorruft. Durch= diese häufigen und aufeinanderfolgenden
Zu sammenstöße kann es vorkommen, daß auch: bei Elektronengeschwindigkeiten, welche
nied riger sind als die der Ionisationsspannung entsprechenden, das Gas ionisiert
wird. In solchen Fällen ist es besonders schwer, Entladungen zwischen Gien Enden
der Kathode zu verhindern, ohn.e daß man sehr niedrige Heizspannungen verwendet.
Nur in besana@eren Fällen hat man auf der anderen Seite die Glühkathode einer Gasentladungsröhre
mit einer Heizspannung betrieben, die so groß ist, daß Entladungen längs der Glühkathode
entstehen können. Um in solchen Fällen Entladungen zwischen den Teilen der Glühkathode
zu verhindern, ist es bekannt, die Glühkathode in zwei in Reihe: an die hohe Heizspannung
angeschlossene Teile aufzuteilen und diese Teile so zu beiden Seiten der großflächigen
Anode anzuordnen, daß diese Teile durch die Anode gegeneinander abgeschirmt sind.
Es ist klar, daß eine solche Anordnung sich nicht in jedem Falle wählen läßt. Auch
macht die Halterung der Elektroden und überhaupt die konstruktive Durchbildunj#
der Röhre einige Schwierigkeiten.
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Die Erfindung gibt einen neuen, einfachen Weg an, um' die Glühkathode
von Gasentladungsröhren mit hohen, zur Lichtbogen-Bildung zwischen Teilen der Glühkathode
ausreichenden Spannungen beheizen zu können; ohne daß dabei von der aus verschiedenen
Gründen beliebten Zylindergeometrie des Entladungssystems abgegangen wird und Ohne
daß die konstruktive Durchbildung des Exitladungsgefäßes besondere Schwierigkeiten
macht. Die Beheizung der Glühkathode mit hohen Spannungen ist in vielen Fällen erwünscht,
weil dadurch die Mittel zur Erzeugung einer niedrigen Heizspannung entbehrlich werden.
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Erfindungsgemäß wird bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß
mit direkt beheizter, sich in Richtung der Systemachse erstreckender, vorzugsweise
wendelförmig gewickelter Glühkathode, an deren Enden eine Heizspannung liegt, die
zur Bogenbildung zwischen Teilen der Glühkathode ausreicht, die Anode so ausgebildet,
däß sie die Kathode umschließende, quer zur Kathodenachse stehende Metallflächen
aufweist, die sich gegenüber der Kathode und mit Bezug aufeinander in einer solchen
Lage und in solchem Abstand befinden, daß -eine Entladung zwischen den einzelnen
Teilen der Kathode nicht zustande kommen kann.
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Die Abbildung zeigt ein Beispiel für eins Röhre nach der Erfindung.
Das Gefäß io besitzt einen Quetschfuß i i, in welchem die Elektrodenzuführungen
und Halterungsteile befestigt sind. Die sich in Richtung der ..,-y.sten-iachse erstreckende
Kathode kann an ,#-S# `Ach, in beliebiger Weise aufgebaut sein und - t i
,5 e spielsweise auch aus einem geraden Draht bestehen. Im Falle der Abbildung
besitzt sie die an sich bekannte Form .eines geriffelten, spiralenförmig gewundenen
Bandes. Die einzelnen Windungen 12, 13 dieses Bandes, dessen äußerer Rand mit 31
bezeichnet ist, sind verhältnismäßig breit ausgebildet. Das untere Ende 14 ist mit
einem Leiter 15 verbunden, der durch den Quetschfuß i i getragen wird und einen
Stromanschluß 16 besitzt. Das obere Ende der Kathode bzw. die Fahne i y ist mit
einer Stromzuführung 18 verbunden, an welche ein weiterer Leiter i g angeschlossen
ist, der die Windungen der Kathode in axialer Richtung durchsetzt und an seinem
unteren Ende in den Quetschfuß eingeschmolzen ist. Die zweite äußere Kathodenzuleitung
ist mit 20 bezeichnet. Der Leiter i9 ist mit einer Isolierröhre 21 umgeben, welche
beispielsweise aus Quarz besteht und über die ganze Länge der Kathode reicht. Das
obere Ende der Isolierröhre 21 kann als Träger für das Verbindungsglied 18 der Kathode
mit der Leitung i 9 dienen. Als Material für die Her-- stellung . der Kathode wird
vorzugsweise eine Legierung von Nickel-Kobalt und Ferro-Titan verwendet. Die Festigkeit
dieser Legierung ist so groß, daß die Kathode keine besonderen Teile zur Stützung
braucht. Die Heizspannung der Kathode ist so groß gewählt, daß sie zur Bogenbildung
zwischen Teilen der Glühkathode ausreichen würde.
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Die Anode 22 besteht aus einer Mehrzahl von metallischen Ringscheiben
23, welche die Kathode umgeben und quer zur Kathoden-. ochse stehen. Diese, Scheiben
sind miteinander durch die Drähte 24 und 25 elektrisch leitend verbunden, welche
gleichzeitig zu ihrer Halterung dienen. Einer dieser Drähte tritt durch den Quetschfuß
hindurch und besitzt den Stromanschluß 26. Die Anode kann auch aus einem Zylinder
bestehen, welcher die Kathode und die Ringscheiben umgibt und an welchem im Innern
die Scheiben 23, beispielsweise durch Schweißen, befestigt sind. Die Scheiben 23
reichen so nahe an die Kathode heran, und ihr gegenseitiger Abstand ist so gewählt,
daß eine Entladung zwischen den einzelnen Teilen der Kathode nicht zustande kommen
kann. Der Abstand der inneren Ränder der Ringscheiben von den äußeren Rändern 31
der Kathode ist nicht größer als die mittlere freie Elektranenweglänge bei dem gegebenen
Gasdruck. Für die Erzeugung des Quecksilberdampfes wird am Grunde des
Gefäßes
ein Quecksilbertropfen 32 vorgesehen.
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Die Anode 22 kann auch die Form einer aus Band gefertigten Schraube
erhalten"deren Flächen senkrecht zur Kathodenachse stehen und welche der Form der
Kathodenwendel entspricht und den Windungen 12, 13 folgt. Im übrigen gelten auch
in diesem Falle. für die Bemessung des Abstandes der Anode von der Kathode und für
den Abstand der Windungen der Anode voneinander die vorher angegebenen Grundsätze.
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Die Zahl der Scheiben 23 kann verschieden gewählt werden. Sie hängt
von der Länge der Kathode und der tatsächlichen Höhe der Heizspannung ab. Auf alle
Fälle aber sind die Verhältnisse so zu wählen, daß von einer zur anderen Windung
der Kathode oder zwischen zwei beliebigen Kathodenwindungen bzw. ,den Kathodenenden
14 und 17 keine Entladung eintreten kann. Eine Entladung zwischen den Teilen. der
Kathode und .der Rückleitung für den Heizstrom i9 ist durch die Isolierröhre 21
verhindert. Unerwünschten Entladungen sind also derartige Hindernisse entgegengesetzt,
daß die Resonanzspannung wicht imstande ist, zwischen den einzelnen Teilen der Kathode
irgendwelche Entladungen hervorzurufen. Die Entladung wird vielmehr stets nur zwischen
Anode und Kathode übergehen.
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Die Zahl der Scheiben und ihr gegenseitiger Abstand hängt, wie gesagt,
auch von der Heizspannung ab. Die Unterteilung muß immer so vorgenommen werden,
daß die Spannung zwischen Teilen der Kathode, zwischen denen kein abschirmendes
Anodenelement liegt, weniger als io Volt beträgt.