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Elektrisches Entladungsgefäß mit Gasfüllung und n-#indestens zwei
Steuerelektroden Es ist bekannt, die Leistung eines Wechselstromkreises mit Hilfe
steuerbarer Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung zu regeln. Die Regelung
geschieht dabei meist in der Weise, daß man den Zeitpunkt der Zündung der Entladung
in der positiven Halbwelle einer am Entladungsgefäß liegenden Wechselspannung verändert.
Diese Veränderung geschieht meist mit Hilfe einer am Gitterliegenden Wechselspannung,
deren Größe oder Phasenlage willkürlich verändert werden kann. Zur Erreichung großer
Steuergenauigkeiten ist es zweckmäßig, mit verhältnismäßig großen Gitterspannungen
zu arbeiten, weil dann der Durchgang der Gitterspannung durch den für die Zündung
des Entladungsgefäßes notwendigen Wert zeitlich genau definiert ist. Es ist ferner
bekannt, Dampfentladungsgefäße mit mehr als einem Steuergitter auszurüsten. In diesem
Falle hängt die Zündung des Entladungsgefäßes von der Summe der Wirkungen. -der
beiden Gitter ab. Es kann dabei vorkommen, daß die Entladung noch nicht gezündet
wird, obwohl das eine Gitter starkpositive Spannungen aufweist, weil das andere
Gitter noch stark negativ ist und so die Wirkung des ersten Gitters ganz oder teilweise
aufhebt. Ein s.olcher Fall kann beispielsweise auftreten, wenn man den Zündzeitpunkt
des Entladungsgefäßes bei Verwendung zweier Steuergitter dadurch regelt, daß man
den Steuerelektroden phasenverschobene, z. B. um go° verschobene Spannungen aufdrückt
und die Größe dieser Spannungen verändert. Auf diese Weise kann man erreichen, daß
das resultierende, für die Zündung der Entladung maßgebende elektrische Feld der
beiden Steuergitter .seine Phasenlage ändert.
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Bei Gasentla-dungsgefäßen mit mehreren Steuergittern, bei welchen,
wie oben erwähnt, vor der Zündung des Entladungsgefäßes eine Steuerelektrode ein
stark positives Potential annehmen kann, besteht die Gefahr, daß zu diesem positiven
Steuergitter störende Ströme übergehen, .die sogar zu einem vorzeitigen Einsatz
einer Entladung führen können. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion eines Gasentladungsgefäßes
läßt sich diese störende Erscheinung vermeiden.
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Gemäß der Erfindung werden bei einem Entladungsgefäß mit Gasfüllung
und mindestens zwei im Innern des Entladungsgefäßes liegenden und unabhängig voneinander
steuerbaren, . den gleichen Entladungsweg beeinflussenden Steuerelektroden, von
welchen betriebsmäßig wenigstens eine noch vor dem Durchbruch der Entladung zeitweise
ein positives Potential erhält, die Steuerelektroden
derart angeordnet,
daß sie den Kraftlinien, die zwischen Anode und Kathode verlaufen, so viel Raum
geben, daß der Einfluß der Anode auf das Potential unmittelbar vor der Kathode größer
ist als der entsprechende Einfluh jeder der beiden Steuerelektroden für sich. Der
Ausdruck Einfluß wird dabei im Sinne dies Aufsatzes von S c h o t t k y im Archiv
für Elektrotechnik, igig, VIII. Bd., S. 12 bis 2o, »Über Hochvakuumverstärker, Il.
Teil«, verwendet. Die Bedeutung des Ausdruckes Einfluß geht insbesondere aus der
Gleichung 1 7 auf S. 15 dieses Aufsatzes hervor. Diese Gleichung gibt das Effektivpotential
an, welches für die Elektronenemission von der Kathode maßgebend ist, und zwar in
Form einer Summe der Einzelpotentiale der Elektroden. Jedes Einzelpotential wird
dabei mit einem Koeffizienten multipliziert, welcher allein von den geometrischen
Eigenschaften der Elektroden abhängt. Dieser Koeffizient ist von S c h o t t k y
mit Einfluß bezeichnet worden.
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Die Größe des Einflusses der einzelnen Elektroden läßt sich bei einer
vorgegebenen Elektrodenanordnung auf rechnerischem Wege aus den gegenseitigen Kapazitäten
der Elektro.den ermitteln. Mit Rücksicht auf die Schwierigkeiten der Berechnung
der gegenseitigen Kapazitäten komplizierter Leitergebilde kommt man praktisch im
allgemeinen rascher zum Ziele, wenn man auf Grund von Versuchsausführungen den Einfluß
der einzelnen Elektroden meßtechnisch bestimmt. Beim Aufbau der Elektrodensysteme
ist es zur Erreichung eines großen Anodeneinflusses im Sinne der Erfindung erforderlich,
darauf zu achten, daß die Anode von der Kathode aus durch wenige große Öffnungen
hindurch sichtbar ist und daß sich die Steuerelektroden gegenseitig nicht abschirmen.
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Wenn bei Röhren nach der Erfindung wie in dem eingangs erwähnten Fall
die Steuerung der Entladung durch mehrere phasenverschobene Wechselströme an. den
Steuerelektroden erfolgt, empfiehlt es sich, die vorhandenen Steuerelektroden untereinander
völlig gleichberechtigt in Bezug auf ihren Einfluß auszubilden und anzuordnen. Wenn
ferner im Sinne der Erfindung der Einfluß jeder einzelnen dieser Steuerelektroden
kleiner bleibt als der Einfluß der Anode, so kann die Summe der Einflüsse aller
Steuerelektroden jedoch größer sein als der Einfluß der Anode.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i dargestellt, in
welcher der Querschnitt durch ein Gas:entladungsgefäß gezeichnet ist. Innerhalb
des. Entladungsgefäßes i ist eine durch die gestrichelte Linie 2 angedeutete Kathode
angeordnet. Das eine der beiden Steuergitter besteht aus einem Halter 3, .an. dem
die Gitter q. befestigt sind, während das andere Gitter aus einem Halter 5 besteht,
welcher die Gitterstäbe 6 trägt. Damit die Anode von der Kathode aus durch wenige
große Öffnungen sichtbar ist, sind je zwei Gitterstäbe verschiedener Gitter dicht
benachbart angeordnet. Es entstehen auf diese Weise große Räume zwischen den so
gebildeten Stabpaaren, welche nicht mit Gitterstäben besetzt sind und welche den
Kraftlinien der Anode so viel Raum geben, daß der Ei,nfluß der Anode auf das Potential
unmittelbar vor der Kathode größer ist als der entsprechende Einfluß jedes der Gitter
3, q. und 5, 6. Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Anodeneinfluß
größer ist als die Summe der Einflüsse der Gitter. In diesem Falle sind jedoch zum
Sperren der Entladung verhältnismäßig hohe Steuerspannungen erforderlich.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Steuerelektroden
nicht die Entladungsbahn durchqueren, sondern seitlich von ihnen angeordnet sind
und bei dem es deshalb besonders leicht gelingt, große Anodeneinflüsse zu erhalten,
ist in Abb. 2 dargestellt. Im Entladungsgefäß i i ist die Glühkathode 12 und die
Anode 13 angeordnet. Das eine der beiden Steuergitter besteht aus einem metallenen
Ring 14, der die Gitterstäbe 15 trägt. Das andere Steuergitter besteht aus einem
Ring 16, an dem die Gitterstäbe 17 befestigt sind. Sämtliche Gitterstäbe liegen
auf einem Zylindermantel, der die Entladungshahn zwischen Anode und Kathode umschließt.
Abgesehen davon, daß mit dieser Anordnung leicht ein großer Anodeneinfluß zu erzielen
ist, wird auch noch der Vorteil erreicht, daß die Steuerelektroden dem Lichtbogen
wellig ausgesetzt sind. Die außerhalb der Entladungsbahn liegenden Steuergitter
überlassen den Kraftlinien zwischen Anode und Kathode so viel Raum, daß der Anod
-eneinfluß größer ist als der Einfluß eines jeden der Steuergitter, selbst dann,
wenn die Gitterstäbe in engem Abstand dicht nebeneinander angeordnet sind.
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Es ist .nicht erforderlich, daß die Gitterstäbe, welche gemäß Abb.2
auf einen Zylindermantel um die Entladungsbahn gelegt sind, in Richtung der Zylinderachse
verlaufen. Man kann sie auch schraubenlinienförmig auf dem Manteleines die Entladungsbahn
umgebenden Zylinders anordnen, etwa nach Art einer m@ehrggigen ä n Schraube, wie
Abb. 3 zeigt. Bei der Anordnung nach Abb. 3 besteht das eine der beiden Gitter aus
einem schraubenlinienförmig gewundenen Draht 23, der an die Stromzuführung 22 angeschlossen
ist. Das zweite Gitter wird durch den entsprechend gewunderen
Draht
23 gebildet, der mit der Stromzuführung verbunden ist. Die einzelnen Windungen der
beiden Gitterdrähte können durch besondere, nicht dargestellte isolierende Halter
gestützt werden, wie dies zur Befes,tigung von Gittern in Entladungsgefäßen allgemein
üblich ist.
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Schraubenlinienförmig gewundene Gitterstäbe kann .man auch bei dem
Ausführungsbeispiel nach Abb. i oder 2 anwenden, wenn man je zwei. benachbarte Gitterstäbe
entsprechend den Windungen einer doppelgängigen Schraube umeinanderwindet.