DE809220C

DE809220C - Vorrichtung zur Verstaerkung kleiner Spannungen mit einer elektrischen Entladungsroehre

Info

Publication number: DE809220C
Application number: DEP19560A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Johannes Wil Overbeek
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1944-08-22
Filing date: 1948-10-26
Publication date: 1951-07-26
Also published as: BE467095A; GB639659A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verstärkung kleiner Spannungen mit Hilfe einer elektrischen Entladungsröhre, in der zwei Elektronenbündel sich innerhalb einer Elektrode kreuzen und in der die Anordnung der beiden Entladungsstrecken in bezug aufeinander derart gewählt ist, daß das gesteuerte Bündel vom Potentialminimum des steuernden Bündels beeinflußt wird.

Die obenerwähnten Vorrichtungen sind bereits beschrieben worden. Ein Vorteil derselben besteht darin, daß sie große Verstärkungen, d. h. relative Stromänderungen je Volt, gestatten. Eine Schwierigkeit ist aber, daß die Raumladung, welche das gesteuerte Bündel innerhalb der Elektrode, in der die Beeinflussung stattfindet, bildet, nicht zu groß sein darf, da sonst eine störende Rückwirkung auf das steuernde Bündel eintreten kann.

Es ist bereits bekannt, daß bei Röhren, die im Anlaufstromgebiet oder in dessen Nähe arbeiten, große Verstärkungen erzielbar sind. Unter Anlauf Stromgebiet ao ist derjenige Teil der Kathodenstromsteuerspannungs-

charakteristik zu verstehen, in dem gilt: / = I_oe^~-,

wobei E = Steuerspannung und E, = mittlere Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen ist. Die relative Stromänderung je Volt oder die Modulationsleistung M, die in diesem Teil der Charakteristik erreichbar ist,

ist ^- Bei neuzeitlichen Oxydkathoden beträgt E,

etwa 0,1 V, so daß die Modulationsleistung M 10 V"¹ betragen kann. Bei Dioden wird dieser Wert von M tatsächlich erreicht. Bei Trioden hingegen beträgt M

meistens nicht mehr als 3 bis 4 V³. Dies dürfte der Tatsache zuzuschreiben sein, daß die Steuerspannung in einer Triode nicht überall in der Gitterebene den gleichen Wert hat. In der Mitte zwischen den Gitterdrähten ist der Einfluß der Gitterspannung geringer als in der unmittelbaren Nähe der Gitterdrähte. Es leuchtet ein, daß infolgedessen der Wert von M wesentlich herabgesetzt werden kann.

Die Erfindung vereinigt nun die Vorteile der Steuerung mit Hilfe eines kreuzenden Bündels mit denen der Steuerung im Anlauf Stromgebiet.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung enthält eine elektrische Entladungsröhre, in der zwei Elektronenbündel sich innerhalb einer Elektrode kreuzen und in der die Anordnung der beiden Entladungsstrecken in bezug aufeinander derart gewählt ist, daß das gesteuerte Bündel vom Potentialminimum des steuernden Bündels beeinflußt wird. Hierbei arbeitet das gesteuerte Bündel und/oder das Steuerbündel im Anlaufstromgebiet.

Im allgemeinen wird das Steuerbündel selbst von einem Gitter gesteuert.

Wenn das gesteuerte Bündel nicht zu breit ist, so ist die das gesteuerte Bündel beeinflussende Steuerspannung über den ganzen Schnitt praktisch gleichbleibend, da im Potentialminimum das Potential nur wenig vom Ort abhängt. Das gesteuerte Bündel wird also von einer einzigen Steuerspannung beeinflußt, so daß die Modulationsleistung den gleichen Wert wie bei einer Diode erreichen kann, da in diesem Fall für den

Strom auch gilt: I = Io^-p—

Wie bei jeder Steuerung mit Hilfe eines kreuzenden Bündels soll dafür gesorgt werden, daß das gesteuerte Bündel keine Elektronen aus der Raumladung des Steuerbündels wegfangen kann. Dies ist erzielbar, wenn in erster Linie dafür gesorgt wird, daß die Elektronengeschwindigkeit des Steuerbündels in der Raumladung groß ist, z. B. indem zwischen der Kathode, von der das Steuerbündel ausgeht, und der Elektrode, in der die Beeinflussung stattfindet, eine Elektrode mit positivem Potential angeordnet wird, oder indem die erstgenannte Elektrode selbst auf ein hohes Potential gebracht wird. Weiter soll das gesteuerte Bündel mit der zugehörigen Elektrode in der Richtung, in der sich das Steuerbündel bewegt, keine großenAbmessungenhaben.

Wenn das Steuerbündel von einer Kathode ausgeht,

die im Anlaufstromgebiet arbeitet, kann in diesem Fall eine Einstellung genügen, die nur eine verhältnismäßig kleine Modulationsleistung hat, da die Steuerung mit sich kreuzenden Bündeln einen günstigen Einfluß auf die Modulationsleistung hat. Es hat besondere Vorteile, den Strom des Steuerbündels um wenigstens eine Größenordnung größer als den Strom des gesteuerten Bündels zu wählen. Ein Mittel zu diesem Zweck ist die Anordnung eines Elektronenvervielfachers zwischen einer Kathode, von der das Steuerbündel ausgeht, und der Elektrode, innerhalb deren die Steuerung erfolgt.

Der Ausgangsstrom dieses Vervielfachers kann leicht so groß werden, daß auch bei sehr kurzen Abständen eine hinreichende Raumladung entsteht. Da die Kathode im Anlaufstromgebiet arbeitet, hat man hier trotzdem eine hohe Modulationsleistung, da diese durch die Vervielfachung nicht verlorengeht. ·

Wenn das gesteuerte Bündel von einer Kathode ausgeht, die im Anlaufstromgebiet arbeitet, so ist es vorteilhaft, den Strom nach der Steuerung mit Hilfe eines Elektronenvervielfachers zu vervielfachen.

Mit einer Röhre, die sowohl für den Steuerstrom als auch für den gesteuerten Strom mit einem Elektronenvervielfacher versehen ist, können, wie aus dem Obengeschilderten klar sein wird, ganz beträchtliche Verstärkungen erzielt werden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der das Elektrodensystem einer für die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung bestimmten Röhre schematisch dargestellt ist.

Die Kathode 1 ist teilweise von einem Schirm 2 umgeben, der als Steuergitter dient. Eine gitterförmige Elektrode 3 mit einer schirmförmigen Verlängerung dient als Schirmgitter. Die hohle Elektrode 4 ist die Anode dieses Systems. Am auffangenden Teil der Elektrode 4 sind Wände 5 angebracht, um etwaige Sekundäremission zu verhüten. Neben der Anode 4 befindet sich wieder eine Kathode 6, die von zwei Elektroden 7 und 8 umgeben ist. Die Anode 4 hat eine Eintrittsöffnung 9 und eine Austrittsöffnung 10. Hinter der Austrittsöffnung 10 sind die Sekundäremissionselektroden 11, 12 und 13 und eine Auffangelektrode 14 angeordnet. Von der Kathode 1 geht ein großer Strom aus, der innerhalb des Gitters 4 eine Raumladung bildet. Dieses Elektronenbündel wird mit Hilfe der Elektrode 2 gesteuert. Von der Kathode 6 geht nur ein kleiner Strom aus, und dieser Strom wird von der Raumladung innerhalb der Elektrode 4 gesteuert. Das aus der öffnung 10 tretende Elektronenbündel, das von der Kathode 6 herrührt, wird an den Sekundäremissionselektroden ii, 12 und 13 vervielfacht und schließlich bei 14 an der Ausgangselektrode aufgefangen. Der von der Kathode 1 ausgehende Strom kann sich z. B. bei einer Änderung der Steuerspannung des Gitters 2 von nur 1 V zwischen 30 und 40 mA ändern. Die Änderung im Minimum des Potentials der Raumladung kann bei passender Wahl der Abmessungen der Elektrode 4 sogar 10 V betragen. Der von der Kathode 6 ausgehende Strom kann sich bei einer Änderung im Steuerpotentialminimum von etwa 0,1 V z.B. von 10 bis 20 A ändern. Um also letztere Änderung hervorzurufen, ist am Gitter 2 nur eine Spannungsänderung von 0,01 V erforderlich. Die relative Steilheit dieses Systems beträgt also annäherungsweise

dla_ _Ί 10^JO₁ ⁶

dvj " _Ö,01 = 67 V 1,

S/I_a— 15 - 10 6

ein Wert, der also wesentlich höher ist, als mit normalen Verstärkerröhren erzielbar ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Vorrichtung zur Verstärkung von kleinen Spannungen mit einer elektrischen Entladungsröhre, in der zwei Elektronenbündel sich innerhalb einer Elektrode kreuzen und die Anordnung der

beiden Entladungsstrecken in bezug aufeinander derart gewählt ist, daß das gesteuerte Bündel vom Potentialminimum des Steuerbündels beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode, von der das gesteuerte Bündel ausgeht, und/oder die Kathode, von der das Steuerbündel ausgeht, im Anlauf Stromgebiet arbeiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des Steuerbündels um wenigstens eine Ordnung größer als die des gesteuerten Bündels ist.

3. Röhre für eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode, in der sich die Bündel kreuzen, und der Kathode, von der das gesteuerte Bündel ausgeht, ein Elektronenvervielfacher angeordnet ist.

4. Röhre für eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vervielfacher zwischen der Elektrode, in der die Bündel sich kreuzen, und der Anode des gesteuerten Bündels angeordnet ist.

5. Röhre für eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zwischen der Kathode, von der das Steuerbündel ausgeht, und der Elektrode, in der die Bündel sich kreuzen, als auch zwischen der letztgenannten Elektrode und der Anode des gesteuerten Bündels ein Elektronenvervielfacher angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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