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Elektronenröhre, in der die Anode und ein oder mehrere Gitter koaxial
zur Kathode angeordnet sind 'Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre, die gegenüber
den bekannten Röhren eine Verbesserung des Kennlinienverlaufs und insbesondere :eine
größere Gleichmäßigkeit des Verstärkungsfaktors ergibt.
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Es gibt bereits Vorschläge und Veröffentlichungen betreffs Verwendung
von Gitterelektroden mit elliptischem Querschnitt. Es ist bekannt, dem eine unmittelbar
geheizte Drahtkathode umschließenden Gitter einen ovalen Querschnitt zu geben, damit
es sich dem Durchhang des Glühdrahtes anpasse; in entsprechender Weise erhielten
auch die weiter außenliegenden Elektroden ovale Querschnitte. Es sind andere Röhren
bekannt mit zwei ineinandergreifenden' Gittern elliptischen Querschnitts, die von
je einer am Ende der großen Achse des Gitterquerschnitts befestigten Haltestrebe
getragen werden und von einer gleichfalls elliptischen Anode umgeben sind, deren
große Querschnittsachse dieselbe Lage wie die der Gitter hat. Da. der Abstand zwischen
Gitter und Anode in der durch die große Achse der Ellipsen gelegten Ebene größer
ist als in der dazu lotrechten Ebene, ergibt sich eine merkliche Ungleichmäßigkeit
des Yerstärkungsfaktors der Röhre. Ferner wurde vorgeschlagen, bei der Gestaltung
der ein von zwei Haltestreben getragenes Steuergitter umschließenden Elektroden
der durch die Haltestreben verursachten Feldverzerrungen Rechnung zu tragen, indem
der Abstand zwischen der Kathodenoberfläche und der auf das Steuergitter folgenden
Elektrode (Schutznetz, Fanggitter, Anode) in der Ebene der Haltestreben geringer
gemacht wird ,als in der dazu senkrechten Ebene. Demgegenüber gibt die Erfindung
eine besondere Vorschrift auch für die Form des innersten Gitters selbst. Es sind
ferner Röhren mit einem elliptischen Gitter und einer kreiszylindrischen Anode bekannt,
bei denen die Gitterwicklung von zwei an den Enden der kleinen Achse des Gitterquerschnitts
befestigten Haltestreben getragen wird. Infolgedessen ist der Abstand der` Anodenfläche
von den Haltestreben größer als der Abstand zwischen der Anode und den zwischen
den Haltestreben befindlichen Teilender Gitterwicklung. Dies bedingt aber eine Ungleichmäßigkeit
des Verstärkungsfaktors.
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Erfindungsgemäß soll eine Elektronenröhre, in der die Anode und ein
oder mehrere Gitter koaxial zur Kathode .angeordnet sind und bei
der
das Gitter oder, beim Vorhandensein sichrerer Gitter, zumindest das der Kathode
zunächst liegende Gitter einen elliptischen Querschnitt besitzt, so ausgebildet
sein, da(.) das, oder die Gitter von je zwei in der den grc ten Durchmesser und
die Systemachse eiit-. haltenden Ebene angeordneten Haltestreben betragen wird und
daß der Querschnitt der Anode entweder ein Kreis oder ein,- Ellipse ist, deren große
Achse auf der des erwähnten Gitters senkrecht steht. Bei dieser EIktrodenanordnung
ist der Abstand der Anode von den Haltestreben des Gitters kleiner als vom mittleren
"feil der Gittert%@ickltuig, und dieser Umstand wirkt sich in einer besonders "uzen
Gleichtnäfigkeit des Verstärkungsfaktors aus.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert ,tverden.
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Alb. i zeigt eine Röhre geinäl') der Erfindung im Längsschnitt; Abb.
2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Abb. i ; Abb. 3 zeigt einen Querschnitt
durch eine andere Ausführungsforti; Abb..l ist eine schematische Darstellung zum
Vergleich einer Röhre gemäß der Erfindung mit den bisher üblichen Röhren.
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In Abb. i sind: 9 der Kolben, i o der Quetschfuß. i i der Sockel,
12 die Kathode mit dem Heizkörper 13, 14 die Gitterwendel, getragen von den
Stegen 15 und 16, 17 die Anode, getragen von den Stegen
i c), die an den Rippen i S der Anode befestigt sind; 2o und 22 eine obere
bzw. untere. Glimmerplatte, die mit den @:letallstreife n 2 i bzw. 2 -in der Anode
befestigt ist.
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Bei der ersten Ausführun"sform hat das Gitter i4., wie man aus Abb.
2 erkennt, einen elliptischen Querschnitt, während die Apode 17 den üblichen
kreisrunden Querschnitt besitzt. Bei der Ausführungsform gemäß Alb. 3 haben Gitter
26 und Anode 27 elliptischen Querschnitt und sind derart zueinander angeordnet,
daß die großen Achsen der Ellipsen aufeinander senkrecht stehen. In jedem Fall ist
der Abstand zwischen Gitter und Anode am kleinsten in der Nähe der Gitterstege.
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Abb. a. zeigt zum Vergleich eine Röhre mit elliptischem Gitter und
kreisrunder Anode @ bezeichnet mit A) und eine übliche Möhre, deren Gitter und 'Anode
kreisrunden Querschnitt haben ("bezeichnet mit B). Hier bedeutet 12 die Kathode.
i 7 die Anode und 1a bzw. 2.1. die Gitter mit den Gitterstegen 15
und
16.
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Der Elektronenül:ergang von der Kathode zur Anode wird durch die Gitterstege
und die sich in ihrer Umgebung ausbildenden elektrostatischen Felder gehindert;
daher nehmen die im Elektronenschatten der Gitterstege lie-"enden Teile der Anode
weniger Strom auf als die übrigen Teile. In Abb. q stellen die punktierten Kreise
um die Stege 15 eine Äqui-@.potentiallinie dar, wenn dem Gitter eine ge-Enge negative
Spannung zugeführt wird. Der hinter dem Gittersteg liegende Teil der Anode befindet
sich im Elektronenschatten dieses Feldes. Daher wird der Elektronenübergang von
den darunter befindlichen Teilen der Kathode verhindert und die für die Emission
ausgenutzte Fläche der Kathode verringert. Der Elektronenschatten auf der Anode
17 erstreckt sich über den Bereich zwischen den punktiert eingezeichneten
gemeinsamen Tangenten an die Kathode und die die Gitterstege umschließenden Äquipotentiallinien.
Wenn die Gitterspannung und damit die Feldstärke in der Nähe der Stege zunimmt,
was die punktierten Kreise um die Stege 1 6 andeuten, breitet sich auch der Elektronenschatten
auf der Anode entsprechend aus. Dies hat zur Folge, daß der Verstärkungsfaktor der
Röhre für verschiedene Gitterspannungen verschieden groß ist. Bei der üblichen Röhre
mit kreisrundem Gitter- und Anodenquerschnitt ist dieser Faktor für verschiedene
Abschnitte des Gitterumfanges verschieden groß, und zwar am größten in der Nähe
der Gitterstege, da diese im Vergleich zum Gitterdraht dicken Seitenstege eine größere
Steuerwirkung auf den Elektronenstrom ausüben als der diitiine Gitterdraht. Der
wirksame Verstärkungsfaktor ist ein Durchschnittswert der Faktoren für die verschiedenen
Abschnitte. Wenn das Gitter negativer wirf, nimmt die Schattenwirkung zu und die
ausgenutzte Kathodenoberfläche ab, bis bei einer bestimmten negativen Vorspannung
die von dem den Gitterstegen zunächst liegenden Teil der Kathode ausgehenden Elektronen
die Anode nicht mehr erreichen können und die betreffenden Teile des Gitters nicht
mehr an der Steuerung des Elektronenstromes teilnehmen. Diese Sperrwirkung tritt
zuerst bei den Seitenstegen und den diesen zunächst liegenden Teilen der Gitterwicklung
ein; da der Steuereinfluß gerade für diese Teile des Gitters am größten ist, wird
der wirksame Verstärkungsfaktor des Gitters kleiner. Dieses Verhalten ist besonders
störend bei Verstärkern, insbesondere bei \ iederfreqwenzverstärkern, bei denen
ein konstanter Verstärkungsfaktor vorausgesetzt wird, da diese in ihrem Ausgang
möglichst formgetreu die dem Eingang zugeführten Spannungsänderungen wiedergeben
sollen. Wenn die stärker negativen Eingangsspannungen weniger verstärkt werden als
die weniger negativen, wie es bei der üblichen Röhre der Fall ist, erhält man Verzerr@@''ungen
im Ausgang der Röhre, so daß die Röhre nicht voll ausgesteuert werden darf. -
Die
Erfindung setzt diese unerwünschte Schattenwirkung ,auf einen Mindestwert herab
und macht den Verstärkungsfaktor nahezu konstant, wie man ,aus dem Teil A von Abb.
4 erkennt. Hier ist die durch das in der Umgebung der Gitterstege erzeugte Feld
verursachte Schattenwirkung nicht nur an sich kleiner als bei Röhren mit kreisrunden
Elektroden, sondern sie ändert sich auch nicht so stark mit Änderungen der Gitterspannung.
Die Stege 15 und 16 haben den kleinstmöglichen Abstand von der Anode 17 und üben
nicht einen so stark hemmenden Einfluß auf die die Kathode verlassenden Elektronen
aus wie die Stege des üblichen kreiszylindrischen Gitters. Da diese Teile des Gitters,
die den Abschnitten höherer Verstärkung des üblichen kreisrunden Gitters entsprechen,
näher an der Anode liegen als die Teile, die den Abschnitten niedrigerer Verstärkung
entsprechen, haben die verschiedenen Abschnitte im wesentlichen denselben Verstärkungsfaktor,
und außerdem ist wegen der besseren Ausnutzung der emittierenden Kathodenoberfläche
die Steilheit der Röhre größer.
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Ein elliptisches Gitter ergibt für eine gegebene Steilheit den größten
Abstand zwischen der Kathode und den Gitterstegen. Wenn man die Gitterstege weiter
von der Kathode entfernt anordnet, verringert man die Möglichkeit von Kurzschlüssen
zwischen Gitter und Kathode und außerdem die Gitteremission, da die Gittererwärmung
geringer ist; man erhält ferner einen größeren Abstand zwischen den zur Aufnahme
der Gitterstege in den Glimmerscheiben dienenden Löchern und vergrößert dadurch
die Festigkeit der Scheiben.
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Die Erfindung ist von besonderem Wert für Mehrgitterröhren, wie Raumladegitterröhren
u. dgl., bei denen das der Kathode zuriäclist liegende Gitter rin gegen die Kathode
positives Potential hat. Die Seitenstege solcher positiven Gitter mit dem üblichen
kreisrunden Querschnitt nehmen einen starken Strom .auf, der zu dem Nutzen dieses
Gitterabschnitts für die Steuerung in keinem erträglichen Verhältnis steht. Die
Seitenstege des elliptischen Raumladegitters sind viel weiter von der Kathode entfernt,
haben einen geringeren Einfluß auf die Entladung und nehmen merklich weniger Strom
auf.
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Die elliptische Form ist aber nicht nur für das der Kathode zunächst
liegende Gitter, sondern .auch für die anderen Gitter von Vorteil. Sie gestattet
!es, daß die Seitenstege der verschiedenen Gitter genügende Entfernung voneinander
bekommen, um die Erfordernisse eines guten mechanischen Aufbaues zu erfüllen, und
erlaubt gleichzeitig, daß die Drähte der verschiedenen Gitter so dicht beieinanderliegen,
wie es aus elektrischen Gründen erwünscht ist.