DE708726C - Gas- oder dampfgefuellte Entladungsroehre - Google Patents

Gas- oder dampfgefuellte Entladungsroehre

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Publication number
DE708726C
DE708726C DET47675D DET0047675D DE708726C DE 708726 C DE708726 C DE 708726C DE T47675 D DET47675 D DE T47675D DE T0047675 D DET0047675 D DE T0047675D DE 708726 C DE708726 C DE 708726C
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DE
Germany
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anode
discharge
useful
insulating
tube according
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Expired
Application number
DET47675D
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Fischer
Albert Knabner
Georg Liebich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02Electron guns
    • H01J3/025Electron guns using a discharge in a gas or a vapour as electron source
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0061Tubes with discharge used as electron source

Landscapes

  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Description

  • Gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhre -Die Erfindung bezieht sich auf gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhren mit sogenannten Gaskathoden. Das sind Röhren, bei denen eine Hilfsgasentladung die Funktion einer Elektronenquelle, also einer Kathode, für eine zweite zur Erzeugung, Verstärkung oder Gleichrichtung elektrischer Schwingungen benutzte Entladungsstrecke ausübt. Die Gasentladungsstreckehat im allgemeinen eine Glühkathode und eine durchbrochene, z. B. netzartige Anode, die im Hinblick auf die zweite Entladungsstrecke Emissionsgitter genannt wird.
  • Die zweite Entladungsstrecke enthält mindestens noch ein Steuergitter und die eigentliche Nutzanode. Zwischen diesen Elektroden und dem Emissionsgitter muß der Abstand kleiner als die freie Elektronenweglänge beim Betriebsdruck des Füllgases oder -dampfeß gemacht werden, damit sich hier keine Ionen bilden können, die eine stetige Steuerung der Entladung vereiteln werden. Gleichzeitig müssen die beiden Elektroden vollkommen von der Kathode der Hilfsentladung abgeschirmt, also nur durch das Emissionsgitter erreichbar sein, da sich sonst Nebenentladungen ausbilden könnten, die unbedingt vermieden werden müssen.
  • Diese Forderungen haben gewisse technische und bauliche Schwierigkeiten zur Folge. Es ist bekannt, diese Schwierigkeiten dadurch zu bekämpfen, daß die Anode vollständig vom Steuergitter, das Steuergitter vollständig vom Emissionsgitter umgeben und die Zuleitungen isoliert herausgeführt werden. Weiterhin ist es bekannt, Steuergitter und Anode durch elektrisch isolierendes Material räumlich so abzuschließen, daß die Anode nur vom Steuergitter her, das Steuergitter nur vom Emissionsgitter für Ladungsträger zugänglich ist. Anordnungen dieser Art sind aber sehr schwer herzustellen und bedingen einen komplizierten Aufbau. Das zeigt sich insbesondere dann, wenn die Elektroden mit den geringen Abständen größer" Ausdehnung besitzen sollen.
  • Es hat sich ferner gezeigt, daß es ungiiri=', stig ist, in der Hauptentladung oder in del:;i unmittelbarer- Niihe Isoliermassen anzillli-i@: gen. Besonders LIIl@llllstl wirkt es sich aus.
  • wenn die heiße Nutzanode finit Isolierkörpern in Berührung kommt. I?s ist niöglicli, daß - Isolierkörper die zum Teil recht hohen Betriebstemperaturen in der l?ltladting nicht aushalten und sich entweder dabei zersetzen oder Gas abgehen oder beides triel. Es kan:i aber auch sein, dafi sich auf den Isolatoroberfl,ichen Niederschläge bilden, die Anlaß zti schädlichen Kriechströmen und damit zu örtlichen Überhitzungen, Gasausbrüchen o. dgl. geben. Auf diese Weise erklärt es sich wahrscheinlich, weshalb die üblichen Gaskathodenröhren nur finit verliiiltnismäßig niedrigen Anodenspannungen betrieben werden können. ]in allgemeinen sind nämlich Gaskathodenröhren nur bis etwa @oo Volt betriebssicher, wenn auch einzelne Röhren finit höheren Spannungen betrieben werden konnten.
  • Zur Berücksichtigung dieses Sachverhalts wird erfindungsgemäß ineinergas-oderdannpfgefüllten Entladungsröhre, hei der die Anode einer als Elektronenquelle dienenden Hilfsentladung zugleich die Kathode der Nutzentladung ist und von den Elektroden dieser Nutzentladung einen Abstand besitzt, dür kleiner als die freie Elektronenweglänge ist, die Anode der Nutzentladung (Nutzanode) so angeordnet, daß zum mindesten der betriebsmäßig sich erhitzende Teil der Anode vollkommen frei liegt und finit keinem Isolator in Berührung kommt, und im Entladungsgefäß ein Isolierhohlkörper vorgesehen, der die Hilfsentladungsstrecke gegen die Nutzanode abschließt und eine von der Anode der Hilfsentladung (Einissionsgitter) abgedeckte Offnuiig besitzt. Es hat sich gezeigt, daß inaii in diesem Falle die Nutzanode im richtigen Abstand frei vor (lern Einissions- und Steuergitter anordnen kann. Ein Umgreifen der Entladung findet nicht statt. Es ])rauchen auch keine besonderere Abschirnineaßnahm; n für die an der Entladung uribeteiligten Teile der Anode und für die Zuleitungen ergriffen zu werden. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Abschirmung gegen das Steuergitter nicht vollständig zu sein braucht. Es ist durchaus möglich, den Hilfsentladungsraurn an einer vorn Steuergitter abgekehrten und entfernten Stelle offen zu lassen, ohne daß überschläge befürchtet werden müssen. Eine solche Maßnahme empfiehlt sich in vielen Fällen, wei? dadurch eine bessere Gleichmäßigkeit (fies Gasdrucks gewährleistet ist. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind i21 Abb. 1 und 2 zwei typische Ausführungsformen von Gaskathodenröhren dargestellt, wie sie bisher gebaut wurden. In i bedeutet 1 die Glühkathode, 2 das 3 das Steuergitter und 4 die ',-:eutzanocle. Zwischen diesen Elektroden befinden sich Isolierkörper, die für= die Aufrechterhaltung des richtigen Abstandes sorgen. Diese Isolierki>rller sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Ferner müssen bei dieser Ausführungsform die Zuführungen und 6 zu Anode und Steuergitter gegen den Gasentladungsrauni besonders abgeschirmt, also beispielsweise finit einem isolierenden Überzug versehen werden. Auch für die Zuführung 7 des Emissionsgitters hat man im allgemeinen eine solche Abschirmung vorgesehen, uni eine überflüssige und energieverzehrende Stromaufnahme durch diese Metallfl;iclieii zu vermeiden.
  • Abb. 2 stellt eine andere Ausführungsform einer bekannten Gaskatliodenröhre dar. Die einzelnen Ziffern haben dieselbe Bedeutung wie in Alb. i. Der UIlterscliietl besteht lediglich in denn gemeinsamen Isolierkörper 8, in dein die r@lektroden wie in einen Rahmen eingebettet sind. Die übrigen Verhältnisse entsI1i-ecIlen denen in Alb. i.
  • Die beiden Beispiele lassen erkennen, «-elche ScInvierigkeiten sowohl in mechanischer Hinsicht bei der Herstellung der Elektroden und ihrer. Anordnung im Isolierteil wie bezüglich der Entgasung des Isolierteiles auftreten. Die Isolierteile bestehen im allgemeinen aus keramischem Material, da eine große Maßgenauigkeit eingehalten werden muß. Bekanntlich lassen sich aber keramische :\-laterialien an sich schon schwer entgasen, so daß es verstiindlich wird, daß derartige Röhren erfalirungsgeiniiß sehr unzuverlässig anleiten und zu Gasausbrüchen u. dgl. neigen. Außerdem muß man sich vor- Augen halten, daß die Isolierteile die Anodenverluste mehr oder weniger nnit aufzunehmen und fortzuleiten haben und deshalb diese holten Temperaturen ti:ihedingt vertragen müssen.
  • In den folgenden Abb.3 bis 6 sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. i Minen allen ist gemeinsam, daß die Nutzanode in ihrem von Elektronen getroffenen Teil vollkommen frei liegt und mit keinem Isolator in, Berührung steht, daß weiter der Isolationsweg zwischen Anode und Emis- 1 sionsgitter möglichst lang gemacht ist und daß trotzdem eine vollkommene Abschirmung zwischen der Glühkathode der Hilfsentladung und der Nutzanode besteht.
  • . Abb.3 stellt eine erste Ausführungsform eileer erfindungsgemiißen Röhre dar. Die Kennziffern i bis 7 haben die gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Abbildungen. Um die Glühkathode i ist ein topfförmiges Gefäß aus Glas, Quarz o. dgl. angeordnet, welches oben durch das Emissionsgitter 2 abgedeckt wird. Die Hilfsentladung ist infolge dieser Ausbildung auf den Raum innerhalb des Isolierkörpers 8 beschränkt. Das hät zur Folge, daß sowohl das Steuergitter 3 wie die Anode 4. in der dargestellten Weise frei angeordnet werden können, ohne daß sie selbst oder die Zuleitungen 5," 6 und 7 zu Anode, Steuergitter und Emissionsgitter irgendwie abgeschirmt werden müßten. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß :ich .die einzelnen Elektroden frei ausdehnen können, so daß sie bei Erhitzung auf Betriebstemperatur keine Verwerfungen erleiden.
  • Die Anordnung in Abb.4 unterscheidet sich durch die Form des Isolierkörpers 8, der für die Trennung der beiden Entladungsstrecken sorgt. Bei dieser Ausführungsform ragt die Anode in ein oben geschlossenes Gefäß aus Glas, Quarz oder Keramik hinein, ohne die Seitenwände dieses Gefäßes zu berühren. Das Emissionsgitter 2 und das Steuergitter 3 sind mit Hilfe eines isolierenden Ringes 9 zwischen der Anode 4 und der Kathode i angeordnet und füllen den ganzen Querschnitt des Gefäßes 8 aus. Die beiden Ausführungsformen zeichnen sich, wie ohne weiteres zu erkennen ist, durch einen besonders langen Isolationsweg zwischen Anode und Emissionsgitter aus.
  • Bei der Röhre in Abb. 5 ist an Stelle der planparallelen Anordnung der einzelnen Elektroden eine koaxial zylindrische getreten. Auf diese Weise erhält man eine sehr viel größere Anodenfläche und damit eine größere Leistungskapazität, ohne daß sich die linearen Ausdehnungen wesentlich vergrößert haben. Auf diese Weise ist es möglich geworden, großflächige Elektroden so gegeneinander anzuordnen, daß i. die Anode wieder bezüglich der beiden"anderen Elektroden frei liegt und trotzdem der notwendige geringe Abstand gewahrt bleibt. Der Isolierkörper, der für die Halterung des Emissionsgitters 2 und des Steuergitters 3 sorgt, besteht bei dieser Ausfülirungsform aus einem kappenförmigen Teil 8 und einem mit dem einen Quetschfuß der Röhre verschmolzenen zylindrischen Teil 8'. Die Elektroden liegen innen und außen auf, so daß ihr Abstand gleich der Materialstärke der beiden Isolierkörper wird. Die Anode umgibt die beiden Elektroden zylindrisch und koaxial und ist mit Hilfe besonderer .Klammern an den beiden Ouetschfüßen festgelagert. Am oberen Isolier_körper 8 sitzt ein Kreuz io aus Metallstreben, an denen die Anode mit Hilfe von vier Streben aus Metall i i befestigt ist. Das Kreuz seinerseits ist über Streben 12 mit einem Ring 13 verbunden, welcher den oberen Quetschfuß eng umfaßt. Das Tellerrohr des unteren Quetschfußes wird in gleicher `'eise von einem Ring 13' um.faßt, von dem aus Streben i i' zur Anode führen und diese auch von unten her abstützen. Die Anode ist also nach allen Richtungen gegen Lageänderungen. gesichert.
  • Das Kreuz io, welches den Hals des oberen Isolierkörpers 8 umfaßt, ist in Abb. 5 a im Querschnitt dargestellt.
  • Die Röhre in Abb.6 stellt eine Weiterentwicklung der eben beschriebenen Röhre mit zylindrischer Anode dar. Die zylindrische Anode -t ist in diesem " Falle gleichzeitig als Vakuumgefäß ausgebildet worden, wodurch sich eine noch größere Leistungskapazität infolge der Luftkühlung ergibt. Selbstverständlich lassen sich auch noch künstliche Kühlmittel verwenden, die eine weitere Leistungsvergrößerung gestatten. Der obere Isolierkörper 8, an dem, wie in Abb. 5, die Elektroden 2 und 3 befestigt sind, besteht aus einem zylindrischen Teil aus Quarz, Glas o. dgL; welches durch eine mittlere Trennwand abgeschlossen ist. Der untere Isolierkörper 8' ist ähnlich wie oben mit dein Glasgefäß verschmolzen. Die Zuleitung zum Emissionsgitter 7 und die Zuleitung 6 zum Steuergitter können, wie übrigens auch im Beispiel der Abb. 5, isolierende Überzüge besitzen, so daß die Gefahr von schädlichen Nebenentladungen gänzlich ausgeschaltet ist.
  • Ohne sich auf eine bestimmte Theorie zu beschränken, scheinen die mit den erfindungsgemäßen Röhren erzielbaren ausgezeichneten Ergebnisse darauf zu beruhen, daß die Entladung von allen störenden Nebeneffekten frei gehalten wird. Die Hauptquelle solcher störenden Nebeneffekte- sind die Isolierkörper, die man bisher unbederiklich in oder neben der Nutzentladung angeordnet hat. Bei Betriebsbedingungen erhitzten sich diese Isolierkörper und wurden dadurch entweder leitend oder zersetzten sich oder bekamen einen Überzug von leitendem Material. Es ist vielfach festgestellt worden, daß sich auf den Isolatoren oder in deren Nähe besondere Entladungsnester ausbildeten, die zu einer Verschmutzung der Isolatoren führten. Bei fertig abgeschmolzenen Röhren führt -eine derartige Verschmutzung zu einer dauernden Verschlechterung der Entladungsbedingungen. .
  • Die Bedeutung der Erfindung erkennt man am besten an den mit ihr erzielten Ergebnissen. Erfindungsgemäße Röhren erwiesen sich nämlich bis 25oo Volt als absolut spannungssicher, ohne daß dieser Wert eine obere Grenze darzustellen braucht. Als Verstärkerröhre für normale Radiofrequenzen wurde bei 12oo Volt Anodenspannung ein Wirkungsgrad bis zu 8o°% erzielt. Ferner wurden erfindungsgemäße Röhren bis zu Wellenlängen von 5,7 m untersucht und erwiesen sich sowohl als fremderregte wie als selbsterregte Stufe in jeder Hinsicht als brauchbar und hatten bei diesen kurzen Wellen noch einen Wirkungsgrad von mindestens 31'/o.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhre, bei der die Anode einer als Elektronenquelle dienenden Hilfsentladung zugleich die Kathode der Nutzentladung ist und von den Elektroden dieser Nutzentladung einen Abstand besitzt, der kleiner als die freie Elektronenweglänge ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Nutzentladung (Nutzanode) so angeordnet ist, daß zum mindesten der betriebsmäßig sich erhitzende Teil der Anode vollkommen frei liegt und mit keinem Isolator in Berührung steht, und daß im Entladungsgefäß ein Isolierhohlkörper vorhanden ist, der die Hilfsentladungsstrecke gegen die Nutzanode abschließt und eine von der Anode der Hilfsentladung (Emissionsgitter) abgedeckte Öffnung besitzt.
  2. 2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierhohlkörper eine topfförmige Gestalt hat und das Emissionsgitter auf dem oberen Rand aufliegt (Abb. 3).
  3. 3. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierhohlkörper ein einseitig geschlossener Zylinder ist, durch dessen geschlossenes Ende die Nutzanode geführt ist, während Steuer- und Emissionsgitter mittels eines Isolierringes zwischen der Nutzanode und der Kathode der Hilfsentladung angeordnet sind und den Querschnitt des Zylinders ausfüllen (Abb.4).
  4. 4. Entladungsröhre nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode der Hilfsentladung von den übrigen zylindrisch ausgebildeten und vorzugsweise koaxial zu ihr angeordneten Elektroden umgeben ist und der Isolierhohlkörper aus zwei die Stirnseiten des durch das Emissionsgitter definierten Zylinders abdeckenden Teilen besteht.
  5. 5. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des Isolierhohlkörpers aus Zylinderringen bestehen und daß die Stirnseite des eineu von einem Teil der Gefäßwand, die des anderen durch einen Teil des Isolierringes selbst abgedeckt ist (Abb. 5).
  6. 6. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Nuizanode einen Teil des Vakuumgefäßes bildet (Abb. 6).
DET47675D 1936-10-29 1936-10-29 Gas- oder dampfgefuellte Entladungsroehre Expired DE708726C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE945274C (de) * 1952-04-04 1956-07-05 Siemens Ag Schaltroehre

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DE945274C (de) * 1952-04-04 1956-07-05 Siemens Ag Schaltroehre

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