DE701030C

DE701030C - Unloading tubes with bundled discharge

Info

Publication number: DE701030C
Application number: DE1937R0098302
Authority: DE
Inventors: Clarence W Hansell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1936-01-14
Filing date: 1937-01-15
Publication date: 1941-01-07

Description

Entladungsröhre mit gebündelter Entladung Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühkathodenrähre mit gebündelter Entladung zur Schwingungserzeugung, Gleichrichtung, Verstärkung, Frequenzvervielfachung, Demodulation und Modulation von Wechselströmen und zu Relaiszwecken.Focused Discharge Tube The invention relates on a hot cathode tube with bundled discharge to generate vibrations, rectification, Amplification, frequency multiplication, demodulation and modulation of alternating currents and for relay purposes.

Die neue Röhre ist besonders geeignet, ultrahochfrequente Ströme zu erzeugen, zu steuern, zu verstärken, in ihrer Frequenz zu vervielfachen, zu demodulieren oder zu modulieren und eine Frequenz in eine andere modulierte oder unmodulierte zu verwandeln. Die Röhre soll aber auch praktisch allen anderen Zwecken dienen können, für welche die bisher bekannten Glühkathodenröhren verwendbar sind. Darüber hinaus kann die neue Röhre aber weitere Aufgaben lösen, für die die bisher bekannten Röhren ungeeignet wären.The new tube is particularly suitable for ultra-high frequency currents generate, control, amplify, multiply in frequency, demodulate or to modulate and one frequency into another modulated or unmodulated to transform. The tube should also be able to serve practically all other purposes, for which the previously known hot cathode tubes can be used. Furthermore However, the new tube can solve other tasks for which the previously known tubes would be unsuitable.

Die bekannten Röhren sind im allgemeinen in ihrer Anwendbarkeit in verschiedener Hinsicht beschränkt. Sie haben eine feste obere Frequenzgrenze, bei der die Elektrodenkapazitäten einen Nebenschluß mit geringem Blindwiderstand für die Eingangsimpedanz darstellen und dadurch verhindern, daß sich zwischen der Kathode und dem Gitter oder der Anode. und dem Gitter nennenswerte Spannungsunterschiede aufbauen können. Darüber hinaus kehrt bei Betrieb im ultrahochfrequenten Gebiet das Gitterpotential in einer Zeitspanne um, die viel kürzer ist als die Zeit, die die Elektronen von der Kathode bis zum Gitter benötigen. Infolgedessen ist eine solche Röhre praktisch auf Frequenzen beschränkt, deren Halbperiode größer als die Elektronenlaufzeit zwischen Kathode und Steuergitter ist.The known tubes are generally applicable in limited in various ways. You have a fixed upper frequency limit at the electrode capacitance for a shunt with low reactance represent the input impedance and thereby prevent it from getting between the cathode and the grid or anode. and the grid significant voltage differences can build up. It also returns when operating in the ultra-high frequency area the grid potential in a period of time that is much shorter than the time it takes the electrons need from the cathode to the grid. As a result, is a such tube is practically limited to frequencies whose half-cycle is greater than that Electron transit time between cathode and control grid is.

Es sind auch bereits Entladungsröhren mit gebündelter Entladung bekannt, welche die obengenannten Schwierigkeiten beseitigen sollen. In einer besonderen Ausführungsform wird ein Elektronenstrahl seitlich abgelenkt und dadurch veranlaßt, wechselweise auf eine oder mehrere Anoden aufzuprallen. Dadurch hängt die Arbeitsfähigkeit der Röhre nicht mehr von der Elektronenlaufzeit zwischen Kathode und Steuerelektrode ab. Bei dieser Röhre ergibt sich aber aus der Art der Kathode und ihrer Anordnung bezüglich der anderen Elektroden eine geringe Stromergiebigkeit. Der letztgenannte Mangel tritt im allgemeinen bei fast allen anderen bekannten Entladungsröhren mit gebündelter Entladung auf.There are also already known discharge tubes with focused discharge, which eliminate the above difficulties should. In a special embodiment, an electron beam is deflected laterally and thereby caused to impact alternately on one or more anodes. This hangs the working capacity of the tube no longer depends on the electron transit time between the cathode and control electrode. In this tube, however, depends on the type of cathode and their arrangement with respect to the other electrodes have a low current yield. The latter defect generally occurs in almost all other known discharge tubes with concentrated discharge.

Man hat versucht, bei einer Querfeldsteuerröhre die Ausnutzung der Kathode dadurch zu verbessern, daß man zu einem Scheiben-oder kegelstumpfmantelförinigen Strahl überging; jedoch konnten auch dann nur verhältnismäßig kleine Kathodenoberflächen ausgenutzt werden. Wegen der äußerlichen Ähnlichkeit der Entladungsröhre vorliegender Art soll noch auf die Außensteuerröhre hingewiesen werden, deren Entladungsgefäß in der Mitte eine die Kathode umschließende Einschnürung hat, während die Anode in dem einen die Außensteuerelektrode auf der anderen Erweiterung angeordnet sind.Attempts have been made to utilize the The cathode can be improved by forming a shell or a truncated cone Beam passed; however, even then, only relatively small cathode surfaces could be used be exploited. Because of the external similarity of the discharge tube, the present one Art should also be referred to the external control tube, its discharge vessel in the middle has a constriction surrounding the cathode, while the anode in one the external control electrode are arranged on the other extension.

Erfindungsgemäß ist eine Entladungsröhre mit gebündelter Entladung, einer Steuerelektrode und mindestens zwei weiteren Elektroden, auf die sich die Entladung gemäß dem Potential der Steuerelektrode verteilt, so ausgebildet, daß vor der einen Stirnseite einer in der gemeinsamen Symmetrieachse der Elektroden verlaufenden geraden Glühkathode eine die Glühkathode zum Teil umfassende Steuerelektrode in Form eines Hohlschirmes und vor der anderen Stirnseite der Glühkathode eine Schirmelektrode in Form eines Ringwulstes oder einer Scheibe mit einem Ringspalt und eine hinter der Schirmelektrode liegende ringförmige Anode angeordnet ist. Bei dieser Entladungsröhre wird die zulässige Betriebsfrequenz nicht durch die Elektronenlaufzeit zwischen Kathode und Steuergitter beschränkt, und außerdem wird die Kathode sehr günstig ausgenutzt.According to the invention, a discharge tube with bundled discharge, a control electrode and at least two further electrodes on which the Discharge distributed according to the potential of the control electrode, formed so that in front of one end face one in the common axis of symmetry of the electrodes running straight hot cathode has a control electrode that partially encompasses the hot cathode in the form of a hollow screen and a screen electrode in front of the other end face of the hot cathode in the form of an annular bead or a disc with an annular gap and one behind the shield electrode lying annular anode is arranged. With this discharge tube the permissible operating frequency is not determined by the electron transit time between Cathode and control grid are limited, and besides, the cathode becomes very cheap exploited.

Das Wesen der neuen Röhre und ihre Arbeitsweise werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen deutlicher liervorg@lien. Die Abb. i, 2, 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen der neuen Röhre. Abb.3 zeigt eine die Arbeitsweise der Röhre erläuternde Kurve.The essence of the new tube and how it works will be derived from the next Description and drawings are clearer. Figs. I, 2, 4 and 5 show different embodiments of the new tube. Fig.3 shows how it works the tube explanatory curve.

In Abb. i stellt 2 eine Kathode für niedrige Spannungen und hohe Ströme dar. Sie ist axial bezüglich einer Beschleunigungs- und Steuerelektrode 4 angeordnet, die in der Abbildung einen verhältnismäßig dicht an dem einen Ende der Kathode liegenden Rand und einen äußeren Rand besitzt, der von der Kathode 2 einen verhältnismäßig großen Abstand hat. Die dazwischenliegenden Teile der Beschleunigungs- oder Steuerelektrode 4 sind hohl gegen die Kathode gewölbt. Der Kathode :2 wird durch die dicken koaxial mit der Kathode verlaufenden Zuleitungen, die mit einer Heizspannungsquelle verbunden werden, ein starker Heizstrom zugeführt. Die Anode 6 ist koaxial zu den Heizleitungen der Kathode angeordnet und von der emittierenden Fläche der Kathode durch eine Scheibe 7 getrennt.In Fig. I, 2 represents a cathode for low voltages and high currents It is arranged axially with respect to an acceleration and control electrode 4, the one lying relatively close to one end of the cathode in the figure Edge and an outer edge, which of the cathode 2 has a relatively has a great distance. The intermediate parts of the acceleration or control electrode 4 are arched hollow against the cathode. The cathode: 2 is coaxial through the thick leads running to the cathode and connected to a heating voltage source are supplied with a strong heating current. The anode 6 is coaxial with the heating lines the cathode arranged and from the emitting surface of the cathode by a disc 7 separated.

In der dargestellten Anordnung werden die an verschiedenen Punkten der Kathode austretenden Elektronen in verschiedenem Maße durch die Steuerelektrode 4 beschleunigt und erreichen auf ihrem Wege zur Anode verschiedene Geschwindigkeiten. Diejenigen Elektronen, die das bei A liegende Kathodenende verlassen, erreichen eine höhere Geschwindigkeit als die in der Nähe des Punktes B austretenden. Die Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen nimmt vom Punkt A zum Punkt B fortschreitend ab, und zwar in verschiedenem Maße, je nach der Form der Beschleunigungselektrode 4.In the arrangement shown, the electrons emerging at different points on the cathode are accelerated to different degrees by the control electrode 4 and reach different speeds on their way to the anode. Those electrons that leave the cathode end at A reach a higher speed than those exiting near point B. The exit speed of the electrons progressively decreases from point A to point B , to a different extent, depending on the shape of the accelerating electrode 4.

Infolge des hohen Heizgleichstromes entsteht um die Kathode und um ihre Zuleitungen ein starkes Magnetfeld. Dieses lenkt die aus der Kathode austretenden Elektronen zur Anode hin ab, wenn der Kathodenstrom in der richtigen Richtung fließt. Die Elektronen mit der hohen Geschwindigkeit weilen eine verhältnismäßig lange Zeit in diesem Magnetfeld, während die weniger schnellen einen entsprechend kürzeren Weg haben. Das hat zur Folge, daß in dieser Röhre alle die Kathode in einem bestimmten Augenblick verlassenden Elektronen den Schirm 7 oder die Anode 6 praktisch gleichzeitig treffen. Dies gilt auch für alle Elektronen, die die Kathode an verschiedenen Punkten zwischen A und B verlassen, so daß sie zu gleicher Zeit auf der Anode oder auf der Kathodenzuleitung rechts vom Punkt B auftreffen. In der vorliegenden Röhre findet also mit anderen Worten eine starke Fokussierung des Elektronenstromes längs eines die Kathodenzuleitung einschließenden Ringes statt. Die Lage des Ringes, auf dem die Elektronen fokussiert werden, ist eine Funktion der Stärke des Elektronenstromes, des Potentials der Anode und der Spannung und Form der einzelnen Elektroden, insbesondere der Beschleunigungs- und Steuerelektrode 4. Der Elektronenfluß ist in Abb. i schematisch durch die schraffierten Flächen angedeutet. Diese Flächen zeigen im einzelnen die äußerste Grenze der möglichen Elektronenwege zwischen Kathode und Anode oder zwischen Kathode und Kathodenschirm 7. Die schraffierte Fläche io, deren scharfe Kante auf der Anode liegt, soll den von den sich bewegenden Elektronen eingenommenen Raum im Querschnitt zeigen, wenn der Anodenstrom den größten Wert hat. Diese Bedingung wird im Prinzip dadurch erreicht, daß man zwischen 2 und q. bestimmte Spannungen anlegt. Die anders schraffierte Fläche i2 mit der Brennkante auf dem Schirm 7 auf der Kathodenzuleitung soll den Querschnitt des von den Elektronen beim Anodenstrom Null eingenommenen Raumes darstellen. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn man das Potential von q. weniger positiv gegen 2 macht.As a result of the high direct heating current, a strong magnetic field arises around the cathode and its supply lines. This deflects the electrons emerging from the cathode towards the anode when the cathode current flows in the right direction. The electrons with the high speed stay in this magnetic field for a relatively long time, while the less fast ones have a correspondingly shorter path. The consequence of this is that in this tube all electrons leaving the cathode at a certain moment hit the screen 7 or the anode 6 practically at the same time. This also applies to all electrons that leave the cathode at different points between A and B , so that they hit the anode or the cathode lead to the right of point B at the same time. In other words, in the present tube there is a strong focusing of the electron flow along a ring enclosing the cathode lead. The position of the ring on which the electrons are focused is a function of the strength of the electron flow, the potential of the anode and the voltage and shape of the individual electrodes, especially the acceleration and control electrode 4. The electron flow is shown schematically in Fig the hatched areas indicated. These areas show in detail the outermost limit of the possible electron paths between cathode and anode or between cathode and cathode screen 7. The hatched area io, the sharp edge of which lies on the anode, is intended to show the cross-section of the space occupied by the moving electrons when the Anode current has the greatest value. This condition is achieved in principle by choosing between 2 and q. applies certain voltages. The differently hatched area i2 with the burning edge on the screen 7 on the cathode lead is intended to represent the cross section of the space occupied by the electrons when the anode current is zero. This condition is fulfilled if one considers the potential of q. less positive against 2 makes.

Durch Änderung des Potentials zwischen der Beschletinigungs- und Steuerelektrode q. und der Kathode :2 kann man die Stelle, an der die Elektronen auf der Anode oder auf der Kathodenzuleitung oder dem Schirm 7 auftreffen, verändern. Man kann infolgedessen dem Stromfuß zur Anode steuern, indem man das Potential zwischen Steuerelektrode und Kathode oder die Anodenspannung verändert oder beide ändert. Der Strom läßt sich auch dadurch steuern, daß man in irgendeiner Weise den Kathodenstrom und dadurch das Magnetfeld verändert; vorzugsweise wird aber das elektrische Feld verändert.By changing the potential between the acceleration and control electrodes q. and the cathode: 2 you can see the place where the electrons are on the anode or impinge on the cathode lead or the screen 7, change. As a result, one can Control the current foot to the anode by changing the potential between the control electrode and changing the cathode or the anode voltage, or changing both. The current leaves can also be controlled by the fact that in some way the cathode current and thereby changes the magnetic field; however, the electric field is preferably changed.

Indem man, wie in Abb. i zu sehen ist, zu beiden Seiten der Anode ringförmige Schirme 7 und 1q. auf die Kathodenzuleitungen aufsetzt, erreicht man, daß die Elektronen auf den größten Teil ihrer Bahn von dem durch die Anode erzeugten Feld abgeschirmt bleiben. Die Schwankungen des Anodenpotentials üben also auf den Anodenstrom nur einen geringen Einfluß aus. Dadurch ergibt sich eine hohe Anodenimpedanz ähnlich wie bei einer Schirmgitterröhre, und dadurch erhält man einen hohen Verstärkungsfaktor, ohne daß in den Anodenstromspitzen ein Stromübergang zur Steuerelektrode stattfindet.By, as can be seen in Fig. I, on both sides of the anode annular screens 7 and 1q. on the cathode leads, one achieves that the electrons are on most of their orbit from that generated by the anode Stay shielded from the field. The fluctuations in the anode potential therefore exert on the Anode current has only a slight influence. This results in a high anode impedance similar to a screen grid tube, and this gives a high gain factor, without current transfer to the control electrode taking place in the anode current peaks.

Offenbar kann man den Elektronenstrom auch auf den Schirm 1q. fallen lassen, wenn man das Potential von q. genügend positiv gegen 2 macht. Durch geeignete Abgleichung der Maßnahmen zur Veränderung der Stromübernahme durch den Schirm 1q. und die .Anode 6 kann man die Polarität des Wechsel-. stromausganges der Röhre umkehren gegenüber dem Fall, wenn sich der Strom auf 7 und die Anode verteilt.Obviously one can also see the electron flow on the screen 1q. fall let when we consider the potential of q. makes enough positive against 2. Through suitable Adjustment of the measures to change the current transfer by the screen 1q. and the .Anode 6 you can change the polarity of the. reverse the current output of the tube compared to the case when the current is distributed between 7 and the anode.

Die neue Entladungsröhre kann verschiedene Formen annehmen, z. B. die in Abb. 2 dargestellte. In Abb.2 endet die Kathode auf der einen Seite in einer leitenden Scheibe g. Die leitende Scheibe g dient nicht nur zur Zuführung des Heizstromes zur Kathode, sondern auch als Schirm- oder Trennwand zwischen zwei Kammern des Entladungsgefäßes. Die eine Kammer enthält die Eingangselektroden, die mit den Eingangskreisen verbunden sind, während die andere Kammer die mit den Ausgangskreisen verbundenen Elektroden enthält. Dadurch wird naturgemäß die Stabilität beim Betrieb besonders dann erhöht, wenn die Röhre mit hohen Frequenzen betrieben wird,. wo eine Abschirmung zwischen Ein- und Ausgang erforderlich ist. In Abb. 2 besitzt die Anode 6 einen U-förmigen Querschnitt. Dadurch wird der Stromübergang von der Anode 6 zur Elektrode g infolge von Sekundäremission, die dann auftritt, wenn im Betrieb das Anodenpotential negativ gegen die Elektrode g wird, vermindert oder ganz beseitigt.The new discharge tube can take various forms, e.g. B. the one shown in Fig. 2. In Fig.2 the cathode ends in one on one side conductive disc g. The conductive disk g not only serves to supply the heating current to the cathode, but also as a screen or partition between two chambers of the discharge vessel. One chamber contains the input electrodes, which are connected to the input circuits are, while the other chamber are the electrodes connected to the output circuits contains. This naturally increases the stability during operation, especially when when the tube is operated at high frequencies. where a shield between Entrance and exit is required. In Fig. 2, the anode 6 has a U-shaped Cross-section. This causes the current transfer from the anode 6 to the electrode g as a result of secondary emission, which occurs when the anode potential is negative during operation against the electrode g is reduced or eliminated entirely.

Es muß im Zusammenhang mit den in den Abb. i und 2 dargestellten Anordnungen besonders darauf hingewiesen werden, daß durch Einstellung des Potentials der Steuerelektrode über oder unter dem Wert, der einen maximalen Anodenstrom ergibt, eine Umkehr der Polarität des Wechselstromausganges bezüglich des Wechselstrom- oder Wechselspannungseingangs erzielt werden kann. Die üblichen Röhren besitzen diese Eigentümlichkeit nicht, obwohl in Tast- oder Signalschaltungen oft ein Bedarf dafür auftritt. Beispielsweise läßt sich ein einfacher Kreis in einen Gegentaktverstärker- oder Gegentäktgleichrichterkreis oder dergleichen verwandeln, indem man den Eingang zweier Röhren parallel, die Ausgangselektroden aber in Gegentakt schaltet, vorausgesetzt, daß die Wirkungsweise der beiden Röhren gegensinnig ist.It must be used in conjunction with the arrangements shown in Figs it should be particularly noted that by adjusting the potential of the control electrode above or below the value that gives a maximum anode current, a reversal of the Polarity of the AC output with respect to the AC or AC voltage input can be achieved. The usual tubes do not have this peculiarity, although there is often a need for it in key or signal circuits. For example a simple circuit can be converted into a push-pull amplifier or push-pull rectifier circuit or the like transform by putting the input of two tubes in parallel, the output electrodes but switches in push-pull, provided that the mode of operation of the two tubes is opposite to one another.

Würde in einer Röhre vorliegender Art ein Heizfaden von i mm Durchmesser und einer wirksamen Länge von 12,7 mm zusammen mit einer Steuerelektrode mit einem wirksamen Durchmesser von 25,¢mm verwendet werden, dann ergäbe sich im Idealfall ein Anodenspitzenstrom von o,5 Ampere. Die Gleichstromvorspannung der Steuerelektrode wäre dabei go Volt. Mit go Volt Anodenspannung erhielte man einen maximalen Wechselstromausgang von etwa 2,5 Watt. Durch Steigern der Anodenspannung würde man etwa 25 Watt bei goo Volt und 250 Watt bei gooo Volt erhalten. Die erforderliche Heizleistung würde ioo Watt betragen. Die Leistungs- und Spannungsverstärkung mit der neuen Röhre würde sehr hoch sein.If a filament with a diameter of 1 mm and an effective length of 12.7 mm were used together with a control electrode with an effective diameter of 25. [mm], then in the ideal case an anode peak current of 0.5 amps would result. The DC bias voltage of the control electrode would be go volts. With an anode voltage of go volts, a maximum alternating current output of around 2.5 watts would be obtained. By increasing the anode voltage, you would get about 25 watts at goo volts and 250 watts at gooo volts. The required heating power would be 100 watts. The power and voltage gain with the new tube would be very high.

Da starke Kathodenströme in Empfängerröhren unbequem sind, ist es wünschenswert, zur Fokussierung des Elektronenstromes auf der Anode oder den Schirmen außer dem Magnetfeld noch zusätzliche Mittel zu verwenden. Das Schema einer Vorrichtung, die Elektronen zu fokussieren und zeitlich zu vereinigen, zeigt Abb. 3. In dieser Abbildung enthält die Röhre eine Steuerelektrode q. und eine mittelbar geheizte Kathode 2, die einen radialen Endschirm 5 besitzt. Die Kathode 2 und die Steuerelektrode 4. sind von der Anode durch eine Schirm- oder Beschleunigungselektrode 9 getrennt. Der Schirm 9 enthält einen ringförmigen Spalt, der es den Elektronen erlaubt, bei geeigneter Fokussierung die Anode 6 zu erreichen. Die Anode 6 besitzt wie in Abb.2 U-förmigen Querschnitt. Diese Form der Anode vermindert den Einfluß der Sekundäremission. Sie setzt die Möglichkeit herab, daß an Stellen, wo durch den Aufprall der Primärelektronen auf der Anode Sekundärelektronen entstehen, ein Potentialgradient auftreten kann, und verhindert dadurch, daß die entstandenen Sekundärelektronen andere Elektroden erreichen können. Die durchbrochene Elektrode oder Blende 9 erhält vorzugsweise ein höheres positives Potential als die Beschleunigungs- und Steuerelektrode d.. Vorzugsweise wird die Blende 9 in der dargestellten Weise durch die Gefäßwand herausgeführt, um die Möglichkeit zu geben, eine metallische Verlängerung anzubringen, die die beiden Hälften der Röhre weiterhin abschirmt. Die Verlängerung der Blende 9 kann gleichzeitig zur Befestigung der Röhre dienen, indem man die Röhre auf dem metallischen Schirm 18 anbringt, der in wirksamer Weise die Eingangskreise gegen eine Rückkopplung aus den Ausgangskreisen abschirmt.Since strong cathode currents are inconvenient in receiver tubes, it is desirable for focusing the electron flow on the anode or the screens to use additional means besides the magnetic field. The scheme of a device, Focusing the electrons and uniting them in time is shown in Fig. 3. In this one Illustration the tube contains a control electrode q. and one indirectly heated cathode 2, which has a radial end shield 5. The cathode 2 and the Control electrode 4. are from the anode through a shield or acceleration electrode 9 separated. The screen 9 contains an annular gap that allows the electrons allows to reach the anode 6 with suitable focusing. The anode 6 has as in fig 2 U-shaped cross-section. This shape of the anode reduces the influence the secondary emission. It reduces the possibility that in places where through the impact of the primary electrons on the anode secondary electrons arise Potential gradient can occur, and thereby prevents the resulting secondary electrons can reach other electrodes. The perforated electrode or diaphragm 9 receives preferably a higher positive potential than the acceleration and control electrode d .. The diaphragm 9 is preferably passed through the vessel wall in the manner shown led out to give the option of attaching a metallic extension, which continues to shield the two halves of the tube. The extension of the aperture 9 can also be used to attach the tube by placing the tube on the attaches metallic screen 18 which effectively opposes the input circuits shields feedback from the output circuits.

Betriebsmäßig wirkt auf die den Heizfaden verlassenden Elektronen zuerst hauptsächlich ein von der Steuerelektrode q. erzeugtes elektrisches Feld. Die Feldstärke ist für die die Kathode an den von der Anode am weitesten entfernten Stellen verlassenden Elektronen am größten. Das beruht auf dem Endschirm der Kathode und hängt von der Größe, der Form, dem Abstand und den Spannungen der anderen Elektroden ab. Nachdem die Elektronen die Kathode verlassen haben, geraten sie mehr und mehr unter den Einfluß des von der Blende erzeugten elektrischen Feldes und werden dadurch in etwa der gleichen Weise abgebogen wie durch das magnetische Feld in den Röhren der Abb. i und 2. Die Elektroden erhalten eine solche Form und solche Spannungen, daß alle die Kathode verlassenden Elektronen auf der Blendenelektrode 9 in ungefähr dem gleichen radialen Abstand von der Röhrenachse auftreffen. Außerdem sollen alle die Kathode zu einem bestimmten Zeitpunkt verlassenden Elektronen auf der Blende zu gleicher Zeit auftreffen. Infolgedessen treffen sie auch auf der Anode im gleichen Zeitpunkt auf.Operationally acts on the electrons leaving the filament first mainly one from the control electrode q. generated electric field. The field strength is for the cathode at the furthest away from the anode Make leaving electrons largest. This is due to the end shield of the cathode and depends on the size, shape, spacing and voltages of the other electrodes away. After the electrons leave the cathode, they get more and more under the influence of the electric field generated by the diaphragm and are thereby bent in much the same way as by the magnetic field in the tubes of Fig. i and 2. The electrodes are given such a shape and such voltages, that all electrons leaving the cathode on the diaphragm electrode 9 in approximately meet the same radial distance from the tube axis. Besides, everyone should electrons on the diaphragm leave the cathode at a certain point in time hit at the same time. As a result, they also meet on the anode in the same way Point in time.

Die in Abb. 3 durch die punktierten Linien begrenzte Fläche 16 stellt die Elektronenwege im Falle maximalen Anodenstromes dar. Für andere als die in Abb.3 angenommenen Steuerspannungen würden die Elektronen die Öffnung im Schirm 9, der gleichzeitig als Beschleunigungselektrode wirkt, zum Teil oder ganz verfehlen und dadurch den Anodenstrom auf einen beliebigen, zwischen einem Maximum und einem Maximum liegenden Wert herabsetzen.The area 16 delimited by the dotted lines in Fig. 3 represents represent the electron paths in the case of maximum anode current. For other than those in Fig.3 Assumed control voltages, the electrons would open the screen 9, the at the same time acts as an acceleration electrode, partially or completely missing and thereby the anode current to any, between a maximum and a maximum reduce the lying value.

Durch Veränderung der Spannung einiger Elektroden kann man den Abstand von der Röhrenachse, in dem die Elektronen auf dem Schirm ankommen, verändern. Infolgedessen kann man erreichen, daß die Elektronen je nach den Elektrodenspannilngen entweder die Blende 9 oder die Öffnung treffen. Treffen sie die Öffnungen, dann gelangen sie natürlich zur Anode und erzeugen einen Anodenstrom. Folglich läßt sich der Anodenstrom steuern durch Verändern der Spannungen an der Steuerelektrode oder der Kathode bezüglich der Blende oder durch Verändern beider Spannungen. Vorzugsweise wird in den meisten Fällen nur die Steuerspannung verändert.By changing the voltage of some electrodes you can adjust the distance from the tube axis in which the electrons arrive on the screen. Consequently one can achieve that the electrons depending on the electrode voltage either meet the aperture 9 or the opening. Hit the openings, then get there they naturally go to the anode and generate an anode current. Consequently, the anode current control by changing the voltages on the control electrode or the cathode with respect to the aperture or by changing both voltages. Preferably will be in most Cases only changed the control voltage.

In Abb.3 besitzen die Öffnungen in der Blende 9 in axialer Richtung eine beträchtliche Länge, so daß in ihrem Inneren nur ein geringer Potentialgradient auftreten wird. Dadurch wird die auf die Sekundärelektronen wirkende Feldstärke herabgesetzt und gleichzeitig damit die von der Blende .zur Anode übergehende Anzahl Sekundärelektronen.In Fig.3, the openings in the aperture 9 have in the axial direction a considerable length, so that only a small potential gradient in their interior will occur. This increases the field strength acting on the secondary electrons and at the same time the number passing from the diaphragm to the anode Secondary electrons.

Die Röhre läßt sich für alle Arten Nachrichtenübermittlung einschließlich der Serr dung und des Empfanges anwenden. In den notwendigen Fällen läßt sich eine Kühlung einer oder mehrerer Elektroden vorsehen. Beispielsweise ist in Abb. q. die Anode 6 durch ein umlaufendes Kühlmittel gekühlt. Die Kathode 2 ähnelt der Kathode 2 in den Abb. i und 2. Hier endet die Kathode jedoch in einen radialen Schirm 5, der in axialer Richtung durch einen weiteren Schirm 5' verlängert wird, der die Kathode 2 und die Beschleunigungselektrode abschirmt. Dieser axiale Schirm 5' dient gleichzeitig als Zuleitung L' für den Heizstrom der Kathode. Der axiale Teil des Schirmes besitzt Öffnungen, durch die die Elektronen die Anode erreichen können. Das durch den Kathodenstrom erzeugte Magnetfeld lenkt die Elektronen wie bei den Röhren der Abb. i und 2 ab. Die punktierten Linien in der oberen Hälfte der Abb. q. zeigen den Fall maximalen Anodenstromes, während die in der unteren Hälfte den Fall des Anodenstromes Null erläutern. Eine andere Möglichkeit, den Anodenstrom zu Null zu machen, besteht darin, die positive Spannung der Steuerelektrode so weit zu steigern, daß die Elektronen den Schirm außerhalb der Öffnungen treffen.The tube can be used for all types of messaging including apply to the establishment and reception. In the necessary cases, a Provide cooling for one or more electrodes. For example, in Fig. Q. the Anode 6 cooled by a circulating coolant. The cathode 2 is similar to the cathode 2 in Figs. I and 2. Here, however, the cathode ends in a radial screen 5, which is extended in the axial direction by a further screen 5 ', which the Shields cathode 2 and the acceleration electrode. This axial screen 5 'is used at the same time as a lead L 'for the heating current of the cathode. The axial part of the The screen has openings through which the electrons can reach the anode. The magnetic field generated by the cathode current directs the electrons as in the The tubes of fig. I and 2. The dotted lines in the upper half of Fig. q. show the case of maximum anode current, while those in the lower half show the Explain the case of zero anode current. Another option, the anode current Making it zero is to make the positive voltage of the control electrode so far that increase the electrons the screen outside the openings meet.

Obwohl in der Abbildung eine Anode aus einem Metallrohr mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt ist, können selbstverständlich auch Anoden anderer Gestalt verwendet werden. Wenn das Anodenrohr einen scheiben- oder U-förmigen Querschnitt erhält, so daß Elektronen die Anode an tiefer liegenden Stellen treffen wie in Abb. a und 3, dann wird die Sekundäremission herabgesetzt, und die auf der Sekundäremission beruhenden Einflüsse werden beseitigt.Although in the picture an anode made of a metal tube with a circular Cross-section is shown, anodes of other shapes can of course also be used be used. If the anode tube has a disc or U-shaped cross-section so that electrons hit the anode at deeper points as in Fig. a and 3, then the secondary emission is decreased, and that on the secondary emission based influences are eliminated.

Zur Erzielung höchster Ergiebigkeit müssen alle in den Abbildungen dargestellten Röhren, wenn sie als Oszillator oder C-Verstärker arbeiten sollen, mit ihrer Anodenspannung bis fast auf Null heruntergehen können, wenn der Anodenstrom sein Maximum hat. Für die Fälle, in denen das Anodenpotential unterhalb der Spannung der Blende liegt, muß eine etwa von der Anode ausgehende Sekundäremission unterdrückt werden. Die Anode wird dann zweckmäßig so gestaltet, daß an den Stellen, wo die Primärelektronen auftreffen, ein sehr kleiner Potentialgradient besteht. Dadurch wird der sonst von der Anode zur Blende zurückfließende Sekundärelektronenstrom herabgesetzt. Vorzugsweise wird die Anode mit einem Kohleüberzug versehen oder aus einem anderen Material hergestellt, welches die Sekundäremission herabsetzt.In order to achieve the highest yield, all in the illustrations must tubes shown if they are to work as an oscillator or C-amplifier, with their anode voltage can go down to almost zero if the anode current has its maximum. For those cases where the anode potential is below the voltage the diaphragm, any secondary emission emanating from the anode must be suppressed will. The anode is then expediently designed so that at the points where the Primary electrons strike, there is a very small potential gradient. Through this is the secondary electron current that otherwise flows back from the anode to the diaphragm degraded. The anode is preferably provided with a carbon coating or made of made of a different material, which reduces the secondary emission.

Für den Fall, daß in einer Schaltung entsprechend der in Abb. i Wechselspannungen oder Gleichspannungsimpulse irgendeiner Frequenz gesteuert oder verstärkt werden sollen, werden die Impulse an den mit Eingang bezeichneten Stellen zugeführt. Sie durchfließen die Primärwicklung eines Transformators 30, dessen Sekundärwicklung in der dargestellten Schaltung zwischen der Steuer- und Beschleunigungselektrode q. und der Kathode a liegt. Die letztgenannte Verbindung kann über einen Überbrückungskondensator C erfolgen. Die Sekundärwicklung des Transformators kann auf die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen oder Impulse durch einen veränderbaren Kondensator 31 in der dargestellten Weise abgestimmt werden. Die den Eingangselektroden aufgedrückten Schwingungen werden verstärkt und erscheinen an der Anode, von der sie mit Hilfe eines Ausgangskreises abgenommen werden können. Ein solcher Kreis bestehe etwa aus einer Primärwicklung zwischen der Anode 6 und der Kathode :z in Reihe mit einem zweiten Überbrückungskondensator C'. Die Primärwicklung des Transformators 3a läßt sich durch einen veränderbaren Kondensator 33 abstimmen. Die an diesem abgestimmten Kreis erscheinenden Schwingungen werden der Sekundärwicklung aufgedrückt und von dort aus mit Hilfe von Leitungen irgendeinem Nutzkreis zugeführt.In the event that in a circuit according to the in Fig. I AC voltages or DC voltage pulses of any frequency are controlled or amplified should, the pulses are fed to the points marked with input. she flow through the primary winding of a transformer 30, its secondary winding in the circuit shown between the control and acceleration electrodes q. and the cathode a is located. The latter connection can have a bypass capacitor C. The secondary winding of the transformer can be based on the frequency of the too amplifying vibrations or pulses through a variable capacitor 31 be matched in the manner shown. The ones pressed onto the input electrodes Vibrations are amplified and appear at the anode from which they are using an output circuit can be removed. Such a circle exists about a primary winding between the anode 6 and the cathode: z in series with one second bypass capacitor C '. The primary winding of the transformer 3a can tune each other through a variable capacitor 33. The coordinated on this Oscillations appearing in a circle are pressed onto the secondary winding and released from it there from there with the help of lines some useful circuit.

Die Anode ist mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, deren negativer Pol an Erde und Kathode liegt. Die Steuerelektrode q. kann das geeignete Potential gegenüber Kathode entweder von einer besonderen Spannungsquelle oder von einem geeigneten Punkt der erstgenannten Quelle erhalten. Die Spannungsquellen können aus einer Batterie oder aus einem mit Filtern versehenen Gleichrichter bestehen.The anode is connected to the positive pole of a DC voltage source, whose negative pole is connected to earth and cathode. The control electrode q. can do the right thing Potential opposite cathode either from a special voltage source or from obtained at a suitable point from the former source. The voltage sources can consist of a battery or a rectifier fitted with filters.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Discharge tube with focused discharge, one Control electrode and at least two other electrodes on which the discharge is located distributed according to the potential of the control electrode, characterized in that before one end face of one running in the common axis of symmetry of the electrodes straight hot cathode a control electrode partially encompassing the hot cathode In the form of a hollow screen and a screen electrode in front of the other end face of the hot cathode in the form of an annular bead or a disc with an annular gap and one behind the shield electrode lying annular anode is arranged. a. Discharge tube according to claim i with a directly heated hot cathode, characterized by a such a dimensioning of the heating current that that generated by it to the heating wire running magnetic field together with the electric field of the other electrodes causes the electrons to be bundled. 3. Discharge tube according to claim z, characterized characterized in that the formed in the form of a circular disc with an annular gap The shield electrode is electrically connected to the end of the hot cathode facing it is and serves as a supply line. Discharge tube according to claim i, characterized by an indirectly heated cathode, at its end facing the shield electrode a acting as an electrostatic shield is attached disc. 5. Discharge tube according to one of claims i to q., characterized in that the shield electrode in the form of a circular disk provided with an annular gap and through the vessel wall is passed through so that it only passes through the discharge vessel in two the Annular gap divides interconnected chambers. 6. Discharge tube according to claim 3 or following, characterized in that the annular anode has a U-shaped cross-section and the open side of your annular gap in the Facing the shield electrode. 7. Discharge tube according to claim i, characterized in that - that a further collecting electrode is provided behind the anode, such that the Discharge when the voltage on the control electrode increases above a certain value begins to transition to this electrode.