DE692901C - Optische Spannungsanzeigeroehre mit einer Gluehkathode und einer Steuerelektrode, zwischen die die ade - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf optische Anzeigeröhren für elektrische Spannungen, d. h. Röhren, bei denen eine Elektrode zum Leuchten gebracht wird entsprechend den Änderungen und der Größe einer angelegten Spannung. Eine solche Röhre läßt sich -besonders vorteilhaft als Abstimmanzeiger in einem Radioempfangsgerät verwenden.

Bei der erfindungsgemäßen Röhre wird, besonders für die Zwecke der Abstimmanzeige in Rundfunkempfangsgeräten, eine Elektrode bei Resonanz auf helle Glut erhitzt.

Gegenüber den bisher gebrauchten Abstimmanzeigeröhren mit fluoreszierender Hilfsanode haben die erfindungsgemäßen Röhren einige Vorteile. So zeichnen sie sich durch eine größere Lebensdauer aus, da die glühende Anode praktisch unbegrenzt haltbar-ist, denn an >ihr findet kein Emissionsvorgang statt, wohingegen eine Fluoreszenzschicht demgegenüber eine begrenzte Lebensdauer hat. Während dieser längeren Lebensdauer .zeigen die Röhren mit glühender Anode auch eine größere Gleichmäßigkeit, und vor allen Dingen treten bei ihnen die bei Fluoreszenzschirmen unvermeidlichen Ermüdungserscheinungen nicht auf. Ein außerordentlich wichtiger Vorteil ist die ganz bedeutend größere Leuchthelligkeit der glühenden Anoden. Dieser Vorteil ist gerade bei Geräten, die in hell erleuchteten Räumen untergebracht sind, nicht zu unterschätzen. Die glühenden Ano'den vertragen auch eine größere Energie, was sich für die Fabrikation und auch für den Betrieb

der Röhren infolge größerer Unempfindlichkeit und daraus folgender größerer Betriebssicherheit günstig auswirkt.

In einer Ausführungsform der Röhre gemaß der Erfindung enthält das Gefäß eine gerade, fadenförmige Anode und ein Paar gerader Glühkathoden, die auf gegenüberliegenden Seiten der Anode angeordnet sind und parallel zur Anode verlaufen. Um jede ίο Kathode herum ist eine gerade, röhrenförmige Steuerelektrode parallel zur Kathode angeordnet, die einen langen Schlitz besitzt, der nach der Anode hin liegt und parallel zu dieser verläuft. Durch diesen Schlitz schießen '5 die von der Kathode ausgehenden Elektronen auf die Anode und bringen diese auf helle Weißglut.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine gerade Glühkathode mit zwei getrennten emittierenden Abschnitten vorgesehen, wobei über dem einen Abschnitt mindestens ein Gitter und eine Anode angeordnet ist. Um den anderen Abschnitt ist ein optisches Anzeigeelement angeordnet, welches aus einer geraden Steuerelektrode, vorzugsweise in Form eines parallel zur Kathode verlauf enden Stabes, und einer Anode * besteht, die flach oder besser zylindrisch ist und aus sehr dünnem Metallblech oder aus einem dickeren Blech mit einem von einem sehr dünnen Blech oder einer Folie überdeckten Fenster besteht. Dieses dünne Blech wird durch Elektronenbeschießung auf helle Weißglut erhitzt. Betriebsmäßig fliegen die Elektronen von der bzw. den Kathoden zur Anode mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Anode auf Weißglut erhitzt wird. Die Steuerelektrode oder -elektroden wenden so an einem Kreis im Rundfunkempfangsgerät angeschlossen, daß z. B. bei der ersten Ausführungsform die fadenförmige Anode auf - helle Weißglut erhitzt wird, wenn der Kreis auf die zu empfangende Welle abgestimmt ist, daß 'dagegen die Anode dunkel bleibt, wenn das Gerät nicht abgestimmt ist. Die Röhre ist sehr empfindlich; es genügen •kleine Veränderungen der Steuerspannung, um in einem entsprechenden Kreis die Anode von Dunkelheit auf helle Weißglut zu steuern. Die Größenanordnung für die Steuerspannungsänderung beträgt dabei etwa 2 Volt. Bei einer anderen Ausführungsform besitzt der leuchtende Teil der Anzeigeanode bei Abstimmung auf ein einfallendes Signal eine vorgegebene Größe. Bei der hierfür entwickelten Schaltung ist der leuchtende Teil der Anode am breitesten, wenn der Kreis auf Resonanz abgestimmt ist; die Höhe bleibt dabei konstant. Die Abbildungen zeigen mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung.

Bei der in der Abb. 1 dargestellten Ausführungsform besteht die Abstimmanzeigeröhre aus einem evakuierten Gefäß 10 mit einem üblichen Quetschfuß' 11 und einem Sockel 12. Senkrecht innerhalb des Gefäßes ist ein Paar von parallelen, geraden, vorzugsweise mit Oxyden bekleideten, fadenförmigen Glühkathoden 13 aufgebaut. Am unteren Ende werden sie von den Zuführungsdrähten 14, 7odie im Quetschfuß 11 eingebettet sind, getragen, während die oberen Enden mit Hilfe von Federn 15 elektrisch durch eine rückwärtige Haltestrebe 16, die in einer Glasperle 17 eingebettet ist, miteinander in Reihe geschaltet werden. Die Glasperle 17 wird von einer Strebe 18 getragen, die im Ouetschf uß 11 eingebettet ist. Zwischen diesen Kathoden 13 und parallel zu ihnen befindet sich eine gleich lange, fadenförmige Anode 19, die ■ von den Kathoden 13 betriebsmäßig Elektronen erhält. Die fadenförmige Anode 19 besteht vorzugsweise aus einem sehr feinen Wolframsdraht und wird unten von einem Zufuhrungsdraht 20 getragen und oben von einer Feder 21, die ,an der rückwärtigen Strebe 18 befestigt ist. In dem Beispiel ist zwar eine fadenförmige Anode 19 dargestellt. Es könnte aber auch genau so gut ein Streifen mit kleiner Masse gebraucht werden, sofern er durch Elektronenbombardement auf helle Weißglut erhitzt werden kann. Um den Elektronenfluß von den Kathoden 13 zu der Anode 19 zu steuern, wird um j ede Kathode 13 herum eine röhrenförmige Steuerelektrode 22 angeordnet, die vorzugsweise aus Metallblech besteht und einen Schlitz oder Spalt 23 enthält, der nach der Anode 19 hin angeordnet ist und parallel zu dieser läuft, wie es die Abb. 2 zeigt. Die von den Kathoden 13 ausgehenden Elektronen durchfliegen diesen Spalt 23 und gehen zur Anode 19. Die Steuerelektroden 22 werden unten von einem Metallkragen 24 getragen, der seinerseits von den in dem Quetschfuß 11 eingebetteten Haltestreben 25 getragen wird. In dem dargestellten Beispiel sind zwei Kathoden und zwei Steuerelektroden gezeigt. Es lassen sich aber auch eine Kathode und eine Steuerelektrode verwenden. Die oberen Enden des Elektroden- im aufbaues lassen sich mit Hilfe einer Glimmerisolierbrücke 26 in geeigneter Weise befestigen. Die den Steuerelektroderi 22 zugeführte Spannung bestimmt die Intensität der Glut der Anode 19. Je weniger negativ die Steuerelektroden 22 gegenüber den Kathoden 13 vorgespannt sind, desto heller wird die Glut ,auf dem leuchtenden Teil der Anode 19, da in diesem Fall eine größere Zahl Elektronen die Anoden erreichen kann, als wenn die negative Vorspannung der Steuerelektroden 22 groß ist. Im letzteren Falle ist die Anode 19

nur- dunkelrot oder ganz schwarz. Der leuchtende Teil des Abstimmanzeigers kann bei dieser Ausführungsform von der Seite sehr bequem beobachtet werden. In der Abb. 2 ist ein Querschnitt der Abstimmanzeigeröhre der in der Abb. 1 dargestellten Röhre gezeigt. Die Steuerelektroden 22 werden- so weit negativ vorgespannt, daß bei Fehlen eines Signals die Spannungsdifferenz zwisehen den Steuerelektroden 22 und den Kathoden 13 ausreicht, um die Anode dunkel zu erhalten, d. h. die verhältnismäßig hohe negative Spannung der Steuerelektroden 22 läßt nur wenige oder gar keine Elektronen durch die Spalte 23 zur Anode 19 hindurch. Wenn das Rundfunkempfangsgerät auf Resonanz abgestimmt wird, wird die Spannungsdifferenz zwischen den Kathoden 13 und den Steuerelektronen 22 geringer, so daß auch die S teuer wirkung der Elektroden 22 auf die aus den Kathoden 13 austretenden Elektronen geringer wird und eine größere Anzahl von Elektronen die Anode 19 erreichen kann. Bei genauer Abstimmung auf Resonanz wird dabei die Anode 19 weißglühend und kann dann leicht beobachtet werden.

Eine Anwendung einer erfindungsgemäßen Rohre in einer Empfangsschaltung eines Rundfunkgerätes ist in der Abb. 4 dargestellt.

Gewöhnlich sind die Kathoden 13, die-von der Batterie 29 gespeist werden, elektrisch über eine Vorspannungsbatterie 30 mit der einen Seite eines Belastungswiderstandes 31 verbunden, dessen Spannungsabfall gemessen werden soll. Die Steuerelektroden.22 sind mit dem anderen Ende des Widerstandes 31 verbunden. Die Anode 19 wird von einer Batterie 32 gespeist. Ohne Auftreten einer zusätzlichen positiven Spannung an den S teuer elektroden 22 können nur wenige Elektronen und infolgedessen nur ein geringer Strom durch die Röhre zur Anode 19 fließen wegen der negativen Vorspannung der Steuerelektroden 22, so daß die Anode 19 dunkel bleibt. Irgendein Spannungsabfall am Widerstand 31 ist der Polarität der Batterie 30 entgegengesetzt. Da die Spannung am Widerstand 31 zunimmt, wenn das Rundfunkempfangsgerät auf Resonanz abgestimmt wird, nimmt die wirksame negative Vorspannung an den Steuereleiitroden 22 ab. Die Steuerelektroden 22 werden also gegenüber den Kathoden 13 weniger negativ, und es können mehr Elektronen durch die Spalte 23 zur Anode 19 fliegen. Die Anode 19 wird also um so heller glühen, je mehr die negative Vorspannung der Steuerelektrode 22 abnimmt. Diesen Verlauf der Abstimmanzeige kann man z. B. verwenden bei einer normalen Lautstärkeregelschaltung, in

60- die der Widerstand 31 eingeschaltet werden kann.

In der in der Abb. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Steuerelektrode 27 aus zwei zylindrischen Teilen, die die Kathoden 13 umgeben und die hinter der Anode 19 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung bildet einen Hintergrund, vor dem die Anode 19 erscheint. Die Steuerelektrode 27 besteht demnach aus einein röhrenförmigen Teil mit besonderen Kammern rings um jede Kathode 13, wobei jede Kammer einen Längsschlitz parallel und gegenüber der Anode 19 besitzt für den Elektronendurc'hgang und eine längliche öffnung in der Vorderseite, durch die die Anode 19 gesehen werden kann.

Eine andere Ausführungsform einer Abstimmanzeigeröhre ist in der Abb. 5 dargestellt. Die Röhre besteht wieder aus einem evakuierten Gefäß 10 mit einem normalen Quetschfuß 11 und einem Sockel 12. Der Quetschfuß trägt eine Kathode 13, vorzugsweise eine indirekt geheizte Äquipotentialkathode, ein Gitter 33 und eine Anode 34, die um die Kathode 13 herum angeordnet sind.

Im Domteil des evakuierten Gefäßes 10, das die zu Verstärkerzwecken dienende Entladungsstrecke besitzt, ist in an sich bekannter Weise zusätzlich eine optische Anzeigevorrichtung angeordnet, die- aus einer Kathode, einer stabförmigen Steuerelektrode und einer Anode in Form eines offenen Zylinders aus Metallblech, der die Kathode und die Steuerelektrode umgibt, besteht. Gemäß der Erfindung besitzt die Anode ein Fenster aus sehr dünnem Metallblech, welches auf helle Weißglut erhitzt wird, wenn es mit Elektronen beschossen wird. Man kann zwar die ganze Anode aus einem sehr dünnen Material herstellen, welches sich auf Weißglut erhitzt. Vorzugsweise macht man aber die Anode aus dickerem Blech und ordnet ein Fenster darin an, welches mit einem sehr dünnen Blech oder einer Folie überdeckt wird. Unter dem Einfluß aufprallender Elektronen wird dieses Fenster weißglühend. ><>5

Bei der in der Abb. S dargestellten Ausfü'hrungsform erstreckt sich die Kathode 13 bis in den Dom des Gefäßes· und besitzt dort einen zweiten emittierenden Teil 35, der die Elektronen für die Anzeigevorrichtung liefert. Dieser emittierende Teil bedeckt vorzugsweise nur einen kleinen Winkel auf der Kathodenoberfläche gegenüber - dem Fenster" in der Anode. Eine Steuerelektrode 36, welche aus einem Stab oder aus einem mit der Kante zur Kathode gerichteten Streifen bestehen kann, wird von einer Querstrebe 37 getragen und elektrisch mit den Seitenstreben 3®.'der Anode 39 verbunden. Diese Steuerelektrode36 bestimmt die Breite des hellglühenden Teiles auf der Anode 39, die ein dünnes Metallfenster 51 besitzt. Getragen wird die Anode

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von den Seitenstreben 38, die unmittelbar in die im Quetschfuß befestigten Streben 52 übergehen. Die Metallfolie für das Metallfenster 51 kann aus 0,00125 bis 0,00625 mm starkem Nickel bestehen. Die Metallfolien kann man z. B. dadurch herstellen, daß man Molybdän oder Nickelchrom mit Nickel plattiert und dann die Nickelschicht abzieht. Das dünne Metallblech kann aiber auch aus einer gewalzten Tantalfolie von 0,00075 Ks 0,00125 mm Stärke bestehen.

Betriebsmäßig wird in an sich bekannter Weise die Spannung der Anode 34 gleichzeitig auch der Steuerelektrode 36 zugeführt, welche die Breite des Lichtflecks auf dem Metallfenster 51 bestimmt, wobei die Höhe des Lichtflecks gleichbleibt und durch die Höhe des Fensters in der Anode 39 bestimmt ist.

In der Abb. 6a ist eine Draufsicht des Abstimmanzeigeteiles der in der Abb. 5 dargestellten Rohre gezeigt. Die Steuerelektrode 36 ist so vorgespannt, daß ohne Signal die Spannungsdifferenz zwischen ihr und der Anode 39 so groß ist, daß der Teil des Metallfensters 51 in der Anode 39 zwischen den Linien d, wie es in der Abb. 6 b dargestellt ist, die eine Ansicht von der Seite des im Domteil des Gefäßes 10 zusätzlich angebrachten Anzeigesystems zeigt, von Elektronen nicht erreicht wird und dunkel bleibt, während der Teil zwischen den Linien Elektronen erhält und auf dunkle Rotglut erhitzt wird. Wenn das Rundfunkempfangsgerät auf Resorianz abgestimmt wird, wird die Spannungsdifferenz zwischen der Anode 39 und der Steuerelektrode 36 kleiner, so daß die Drosselwirkung der Steuerelektrode 36 auf die die Kathode 35 verlassenden Elektronen geringer wird und mehr Elektronen das dünne Metallfenster 51 der Anode erreichen können. Wenn das Rundfunkempfangsgerät genau auf Resonanz abgestimmt ist, ist die Steuerelektrode 36 so positiv vorgespannt, daß sich die Ränder der von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahlen überlappen, wie es an der Stelle / in den Abb. 7a und 7b dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß das dünne Metallblech an der Stelle der Überlappung auf helle Weißglüt erhitzt wird, so daß dieser Teil wesentlich ' stärker leuchtet als der Rest, der sich auf dunkler Rotglut hält. Die übrigen Teile der Anode 39 bleiben natürlich zu allen Zeiten dunkel. Das menschliche Auge kann Temperaturänderungen im Metall gerade oberhalb von dunkler Rotglut wahrnehmen. Der Zustand der Abstimmung hebt sich demnach durch das Überlappen der Elektronenstrahlen und die daraus folgende Weißglut der Zone /· deutlich ab. Die Schaltelemente des Gerätes, in dem die Röhre gebraucht wird, können so gewählt werden, daß die größte Überlappung bei Resonanz eine bestimmte Breite innerhalb bestimmter Grenzen annimmt, d. h. die Resonanz kann sowohl duroh eine sehr feine weißglühende Linie wie auch durch einen ziemlich breiten Teil des dünnen Metallfensters 51 angezeigt werden.

Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Röhre in einer Empfangsschaltung ist in der Abb. 8 dargestellt. Die Anode 34 des Triodenteiles · der Röhre ist elektrisch über einen Widerstand 40 mit einer Spannungsquelle 41 verbunden. ' Die Anode 39 des Anzeigeteils ist mit der Spannungsquelle 41 unmittelbar verbunden. Ohne Spannung am Gitter 33 fließt ein bestimmter Strom durch den Triodenteil der Röhre und verursacht am Wider- i stand'40. einen Spannungsabfall. Die Spannungsdifferenz zwischen der Anode 34 und der Abstimmanzeigeanode 39 hat ihren größten Wert, wobei die Anode 34 das niedrigere Potential besitzt. Die Spannung an der Anode 39 verändert sich nicht, während die der Anode 34 infolge des Spannungsabfalles am Widerstand 40 abnimmt. Dadurch wird die Steuerelektrode 36 negativ gegenüber der Anode 39 und verhindert dadurch ein Überlappen oder ein Weißglühen des Metallfensters 51 der Anode 39. Wenn die Spannung der Steuerelektrode 33 in negativer Richtung zunimmt, dann nimmt der Strom der Anode 34 ab, so daß der Spannungsabfall am Widerstand 40 kleiner wird. Dadurch nimmt auch die Spannungsdifferenz zwischen der Anode 34 und der Anzeigeanode 39 ab, so daß die Steuerelektrode 36 weniger negativ gegenüber der Anode 39 wird. Dadurch kann die Breite des rotglühenden Teiles zunehmen. Die Breite des rotglühenden Teiles nimmt mit Zunahme der negativen Vorspannung des Steuergitters 33 zu, bis sich die Bereiche überlappen und Weißglut entsteht. Dieser Anzeigeverlauf läßt sich in einer automatischen Lautstärkeregelschaltung verwenden. Die Gleichrichterröhre 42 besitzt eine Anode 43, die mit der einen Seite eines Hoch- oder Zwischenf requenztransf ormators 44 verbunden ist, der mit dem nicht dargestellten Empfangskreis gekoppelt ist. Die Kathode 45 ist über einen Gitterableitewiderstand 46 und einen Parallelkondensator 47 mit der anderen Seite des Transformators 44 verbunden. Die Kathodenseite des Transformators 44 ist über einen Widerstand 48 mit dem Steuergitter 33 der Abstimmanzeigeröhre verbunden. Ein Ableitekondensator 49 für Hochfrequenz verbindet das Gitter mit Erde; die Leitung 50 kann mit anderen Teilen der Schaltung für die automatische Lautstärkeregelung verbunden werden. Wenn der Empfangskreis auf Resonanz abgestimmt ist und in der Gleich-

richterröhre 42 Gleichrichtung stattfindet, wird die Kathodenseite des Transformators 44 negativ gegenüber. Erde wegen des durch den Widerstand 46 fließenden Stromes. Diese negative Spannung wird dem Gitter 33 zugeführtv was zur Folge hat, daß der Strom im Triodenteil der Röhre sich verringert, so daß die Breite des leuchtenden Teiles auf der Anode 39 zunimmt, wie oben auseinandergesetzt ist. Bei dieser Anordnung ist die Steuerelektrode positiv gegenüber der Kathode. Die Grenzen der Elektronenstrahlen sind scharf und wohl definiert. An den Rändern der weißglühenden Stellen kann die Elektronenkonzentration sehr groß gemacht werden, so daß die Leuchtdichte gleichförmig wird. Die zum weißglühenden Teile des Metallfensters fließenden höhen Ströme können schon bei geringen Spannungen erreicht werden, so daß sich eine sehr helle Weißglut erreichen läßt. Eine positive Steuerelektrode läßt sich unmittelbar an einen Verstärker anschließen, d.h. sie kann unmittelbar mit der Anode einer Verstärkerröhre verbunden wer-■ den, wie es in der in der Abb. 5 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Die erfindungsgemäße Röhre ist gegenüber Schwankungen der Kathodentemperatur wenig empfindlich. Die Kathode läßt sich sowohl mit Wechselwie mit Gleichstrom betreiben.

Außer den dargestellten Beispielen lassen sich unter Verwendung des ' Erfindungsgedankens selbstverständlich auch noch wei-, tere Ausführungsformen finden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Optische Spannungsanzeigeröhre mit einer Glühkathode und einer Steuerelektrode, zwischen die die anzuzeigenden Spannungen gelegt sind, und einer Anode, insbesondere für die Abstimmanzeige, in ■ Rundfunkempfangsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode oder ein Teil von ihr so kleine Maße besitzt, daß sie unter dem Aufprall der Elektronen bis auf helle Weißglut erhitzt wird und dadurch die Spannungen optisch anzeigt.

2. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem dünnen Draht oder Band, vorzugsweise aus Wolfram, besteht.

3. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode ganz oder teilweise aus einer Metallfolie besteht.

4. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Metallblech mit Fenstern oder · Öffnungen besteht, die von einer dünnen Metallfolie überdeckt sind.

5. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektronenquelle eine fadenförmige, parallel zur Anode vef lauf ende und ihr gegenüber angeordnete Glühkathode dient.

6. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei fadenförmige Glühkathoden an gegenüberliegenden Seiten der Anode angeordnet sind.

7. Spannungsanzeigeröhre nach. Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fadenförmige Kathode oder Kathoden von je einer zylinderförmigen Steuerelektrode aus Volllblech umgeben ist oder sind, die nach der zur Anode hin gelegenen Seite einen Längsspalt für den Elektronendurchtritt besitzen.

8. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei

« zwei-fadenförmigen Glühkathoden die beiden Steuerzylinder auf nur einer Seite der

: Anode durch ein Zwischenstück miteinander verbunden sind, so daß ein Hintergrund für die Anode entsteht.

9. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode die Kathode zylindrisch umgibt und an einer Stelle ein rechteckiges, von 90' einer Metallfolie überdecktes Fenster besitzt und-daß die Steuerelektrode in Form eines Stabes zwischen Fenster und Kathode angeordnet ist.

ίο. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode nur auf dem dem Fenster gegenüberliegenden Winkelbereich mit emissionsfä'higem Werkstoff bekleidet ist.

11. Spannungsanzeigeröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre außerdem noch eine, zweite, zu Verstärkerzwecken geeignete Entladungsstrecke besitzt.

ί2. Spannungsanzeigeröhre nach An- 105' spruch ι oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode mit der Anode des Verstärkerteiles verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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