DE831422C - Schwingungsroehre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium - Google Patents

Schwingungsroehre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium

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DE831422C
DE831422C DEK1721A DEK0001721A DE831422C DE 831422 C DE831422 C DE 831422C DE K1721 A DEK1721 A DE K1721A DE K0001721 A DEK0001721 A DE K0001721A DE 831422 C DE831422 C DE 831422C
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discharge
tube
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ions
electrodes
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DEK1721A
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Siegfried Klein
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/38Cold-cathode tubes
    • H01J17/48Cold-cathode tubes with more than one cathode or anode, e.g. sequence-discharge tube, counting tube, dekatron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/007Sequential discharge tubes

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

  • Schwingungsröhre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schwingungsröhre mit elektrischer Entladung in gasarmem Medium, bei welcher die angelegte Spannung kleiner ist als die Entladungsspannung und die Entladung eine rasche Ausbreitung der Ionen bewirkt, die in einem gewissen Abstand von der Entstehungszone und mit einer zeitlichen Verlegung dazu dienen, in der Röhre eine neue Entladung zu bewirken, usw.
  • Bei einer ersten Ausführungsart wird durch die Entladung in einer ersten Röhre eine zweite Röhre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium ionisiert, an deren Elektroden eine Spannung angelegt wird, die kleiner ist als die Entladungsspannung, wobei in dieser zweiten Röhre mit einer zeitlichen Verlegung eine weitere Entladung entsteht. Die gleiche Erscheinung wiederholt sich von der zweiten zur ersten Röhre, usw. Zu diesem Zweck sind die beiden Entladungsröhren durch ein Rohr miteinander verbunden, dessen Länge derart gewählt ist, daß es in der der gewünschten Phasenverschiebung entsprechenden Zeit von Ionen durchlaufen wird.
  • Unter Entladungsröhre soll -selbstverständlich das aus zwei Elektroden in einem Gefäß beliebiger Gestalt gebildete Ganze verstanden werden, das insbesondere auch nicht röhrenförmig ausgebildet sein kann. Das oder jedes aus zwei Elektroden gebildete Ganze kann in jeder geeigneten Weise im Innern des Gefäßes angeordnet sein.
  • Ferner kann die rasche Ausbreitung der durch die Entladung in der Röhre entstehenden Ionen in jeder anderen Weise dazu benutzt werden, um mit einer zeitlichen Verlegung eine neue Entladung in der Röhre zu bewirken, usw. So kann z. B. die rasche Ausbreitung der Ionen dazu dienen, das Arbeiten einer Vorrichtung zum Ingangsetzen der Entladungsröhre zu bewirken.
  • Zum besseren, Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Fig. i ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsart; Fig. 2 zeigt die Spannungsänderungen während des Betriebes; Fig.3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsart der Erfindung; Fig.4 zeigt die entgprechenden Spannungsänderungen während des Betriebes; Fig.5 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsart; Fig.6 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsart; Fig. 7 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsart; Fig.8 veranschaulicht schematisch eine Abänderung dieser letzten Ausführungsart.
  • Die Ausführung gemäß Fig. i besteht aus zwei Quarzröhren i und 2, die durch ein ebenfalls aus Quarz bestehendes Rohr 3 miteinander verbunden sind. In jeder Röhre sind jeweils zwei Elektroden 4, 5 und 6, 7 einander gegenüber angeordnet. In der Röhre i ist ferner eine Anregungselektrode 8 vorgesehen, die in einem sehr kleinen Abstand von etwa i mm von der Elektrode 4 angeordnet ist.
  • Die Elektroden 4 und 5 sind jeweils mit den Polen 9 und io verbunden, zwischen denen ein geeigneter Spannungsunterschied herrscht. In den Leiter der Elektrode 4 ist ein Widerstand i i eingeschaltet. Ein Kondensator 12 ist mit der Röhre i parallelgeschaltet.
  • Die Elektroden 6 und 7 sind ebenfalls jeweils mit Polen 13 und 14 verbunden, zwischen denen ein geeigneter Spannungsunterschied herrscht, und in den Stromleiter der Elektrode 6 ist ein Widerstand 15 eingeschaltet. Mit der Röhre 2 ist ein Kondensator 16 parallelgeschaltet.
  • Wird vorausgesetzt, daß für die Erzeugung von Entladungen in den Röhren i und 2 ein Spannungsunterschied von i 5oo Volt erforderlich ist, so kann man in geeigneter Weise einen Spannungsunterschied von i ioo Volt an die Pole 9, 1o und 13, 14 anlegen. Der Strom fließt dann weder durch die Röhre i noch durch die Röhre 2.
  • Es wird zunächst angenommen, daß das Rohr 3 in der Mitte zugeschmolzen ist.
  • Erzeugt man, z. B. durch Anlegen eines Spannungsunterschiedes von i ioo Volt, eine sehr kurze Entladung zwischen der Elektrode 4 und der Anregungselektrode 8, so wird dadurch der Raum zwischen den beiden Elektroden stark ionisiert, und die Ionen breiten sich im Hohlkörper i und naturgemäß auch im Rohr 8 aus. Es ergibt sich daraus, daß selbst bei der ungenügenden Spannung von i i oo Volt zwischen den Elektroden 4 und 5 in der Röhre eine Entladung entsteht. Dadurch entsteht an den Polen des Widerstandes i i ein Spannungsgefälle bis zu 700 Volt, das dem Löschen des Lichtbogens entspricht. Die gegenseitigen Werte des Widerstandes i i und des Kondensators 12 sind derart gewählt, daß die Zeitkonstante bei der Entladung sehr klein ausfällt.
  • Nach dem Löschen geht die Spannung zwischen den beiden Elektroden wieder auf den ursprünglichen Wert von i ioo Volt zurück, d. 1i. sie wird kleiner als die Anregungsspannung, und es entstellt deshalb auch keine weitere Anregung.
  • Untersucht man nun die bei der Entladung zwischen den Elektroden 4 und 5 auftretenden Erscheinungen, so stellt man folgendes fest: i. Die vor der Entladung im IZauin zwischen den Elektroden 4 und 5 befindlichen Moleküle werden teilweise in positive und negative Ionen unigewandelt; 2. der Raum zwischen den beiden Elektroden wird dadurch sehr gut stromleitend; 3. die Entladung wird von einer sehr wesentlichen Temperaturerhöhung des Gases begleitet; 4. diese Temperaturerhöhung bewirkt die Dehnung des ionisierten Gases. Im Augenblick der Entladung besteht somit in den verschiedenen Teilen der Röhre ein Druckunterschied, der sich rasch auszugleichen sucht. Die Ionen breiten sich also nach allen Seiten in der Röhre i und im zugänglichen Teil des Rohres 3 aus.
  • Untersucht man nun die Vorgänge in der Röhre so, wie sie tatsächlich benutzt wird, -,wobei also das Rohr 3 nicht in der Mitte geschlossen ist und dadurch eine freie Verbindung zwischen den Rohren i und 2 herstellt, so stellt man folgendes fest: Bei einer Entladung zwischen den Elektroden 4 und 5 der Röhre i entsteht wie vorstehend erwähnt eine starke Dehnung des ionisierten Gases und eine Ausbreitung der Ionen. Gewisse dieser Ionen gelangen durch das Rohr 3 in die Röhre 2. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Menge dieser Ionen verhältnismäßig sehr groß ist und daß diese Ionen unter gewissen Verhältnissen eine Entladung zwischen den Elektroden 6 und 7 der Röhre 2 bewirken können. Die Zeitspanne zwischen der Entladung in der Röhre i und derjenigen in der Röhre 2 ist hauptsächlich von der Entladungsstärke in der Röhre i, von der Zimmertemperatur und von der Länge des die beiden Röhren i und 2 verbindenden Rohres 3 abhängig. Für eine gegebene Röhre ist diese Stärke selbstverständlich im Augenblick der Entladung vom Widerstand i i und vom Innenwiderstand derRöhre abhängig. Da die beiden Stromkreise einander gleich sind, treten auch in den beiden Röhren i und 2 die gleichen Vorgänge auf. Die Werte des Widerstandes i i und des Kondensators 12 sind derart gewählt, daß die Zeitkonstante, in welcher die Spannung an den Polen der Elektroden ,4 und 5 wieder auf den Anfangswert zurückgeht, kleiner ist als die "Leitspanne, in welcher die Ionen das Rohr 3 zVischen den lZöliren i und 2 durchlaufen.
  • Es ergibt sich daraus, claß im Augenblick, wo die durch eine Entladung in der Röhre 2 ausgelösten Ionen in die Röhre i gelangen, die Spannung wieder den Anfangswert von 700 Volt erreicht hat. Diese Erscheinung wiederholt sich. Fig. 2 zeigt die Verteilung der Spannungen an den Polen der Elektroden 4, 5 einerseits und 6, 7 anderseits sowie deren von der Zeit abhängige Verschiebung. Die Spannungen sind als Ordinaten und die Zeit als Abszissen eingetragen.
  • Für eine bestimmte Röhre wurden die folgenden Merkmale erzielt: Anregung der Entladung bei 1500 Volt (z. B. durch Erhöhung der Spannung an den Polen der Elektroden 4 und 5 bis zur Erzeugung einer Entladung). Das Löschen des Lichtbogens geschieht bei etwa, 700 Volt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß eine Gleichspannung von i ioo Volt einerseits an die Elektroden 4, 5 und anderseits an die Elektroden 6, 7 angelegt ist. Bei einer Entladung in der Röhre i, die durch die Anregungselektrode 8 eingeleitet wird, sinkt die Spannung zwischen den Elektroden 4 und 5 bis auf die Löschungsspannung des Lichtbogens, d. h. bis auf 700 Volt, wie dies durch die Kurve a, b angedeutet ist. Sie geht wieder auf den Anfangswert nach einer sehr kurzen Zeitspanne zurück, die durch die Kurve b, c dargestellt ist, und verbleibt auf diesem Wert bis zur Rückkehr der aus der Röhre 2 kommenden Ionen, was im Diagramm durch die gerade' Strecke e-d ausgedrückt ist. Es entsteht eine neue Entladung d, e, eine neue Ladung e, f, eine neue Pause f, g usw.
  • Die Spannungsänderungen an den Polen der Elektroden 6, 7 der Röhre 2 sind in gleicher Weise durch das Diagramm a' b' c' d' e' f' g' dargestellt, das dem Diagramm a b c d e f g gleich ist, jedoch mit einer zeitlichen Verschiebung gleich der Hälfte der Zeit einer ganzen Schwingung, d. h. die Abszisse des Punktes b' ist gleich der Hälfte der Summe der Abszissen der Punkte a und d.
  • Praktisch ist es nicht erforderlich, für die Röhren 1 und 2 zwei getrennte Spannungen anzuwenden. Fig.3 zeigt ein Arbeitsschema mit nur einerGleichspannungsquelleund einem Schwingungskreis, der aus einer Spule 17 und zwei Kondensatoren 18 und ig besteht.
  • ' Die Spule 17 ist der Teil, der zur Benutzung des erzielten Schwingungsstromes dient. Sie kann z. B. durch die Spule eines Hochfrequenzofens gebildet sein.
  • Fig. 4 zeigt, wie sich unter diesen Verhältnissen die Spannungen zeitabhängig zwischen den Punkten 20 und 21 des Stromkreises verteilen, wobei jede der Sägezahnkurven a b c, d e f usw. einer Entladung in der Röhre i und jede der Sägezahnkurven a' b' c' usw. einer Entladung in der Röhre 2 entspricht. Man sieht, daß jede Entladung einen Spannungsabfall zwischen den Polen 20 und 21 bewirkt.
  • Legt man eine Spannung von i too Volt zwischen die Pole 22 und 23, so werden die Kondensatoren 18 und ig in der vorbeschriebenen Weise aufgeladen. Diese Spannung von i ioo Volt genügt nicht zur Erzeugung einer Entladung.
  • Bewirkt man eine sehr kurze Entladung zwischen der Elektrode ,4 und der Anregungselektrode 8,. so bewirkt diese Entladung die Anregung zwiscen den Elektroden 4 tuid 5, und die Kondensatoren 18 und ig werden durch die Spule 17 hindurch kurzgeschlossen. Letztere erhält dadurch einen kurzen; aber starken Stromimpuls. Die Entladung tritt als Schwingung auf.
  • Nach dem Löschen des Lichtbogens zwischen den Elektroden 4 und 5 der Röhre i gelangen die Ionen durch den bereits beschriebenen Vorgang in die Röhre z. Bevor aber die Ionen die Röhre 2 erreichen, ist die Spannung an den Polen 20 und 21 wieder auf den Anfangswert zurückgegangen. Dadurch wird die Anregung des Lichtbogens in der Röhre 2 bewirkt usw.
  • Man schafft auf diese Weise einen Schwingungserzeuger, der zahlreiche Anwendungen finden kann. Man erzielt ohne weiteres ioooo Entladungen je Sekunde. Je nach der Bauart der Röhre kann diese zur Speisung eines Hochfrequenzofens von mehreren Kilowatt dienen.
  • Selbstverständlich sollen die beschriebenen Ausführungen nur als nicht beschränkende Beispiele dienen. Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, kann man zahlreiche Änderungen treffen. Man kann z. B. die Elektroden 4, 5, 6 und 7 durch eine Flüssigkeit, etwa durch Wasser kühlen, um eine übermäßige Erhitzung zu vermeiden: Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Röhren sind in gleicher Weise ausgebildet. Nur der Hohlkörper hat eine andere Gestalt.
  • Der Hohlkörper der Röhre gemäß Fig. 5 besteht aus einem geraden Rohr, an dessen beiden Enden jeweils die Elektroden 4, 5 und 6, 7 vorgesehen sind und dessen mittlerer Teil das Verbindungsrohr 3 bildet. Die gesamte Röhre enthält ebenfalls eine Anregungselektrode 8 oder eine sonstige Vorrichtung zum Anregen.
  • Die in Fig.6 dargestellte Röhre unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen nur dadurch, daß der Hohlkörper aus einem U-förmig gebogenen Rohr besteht.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig.7 enthält die Entladungsröhre wieder die beiden Elektroden 4 und 5, die mit den Polen 9 und io verbunden sind. Die Anregungselektrode 8 und die Elektrode 4 sind jeweils mit den Polen 34 32 verbunden, wischen denen ein genügender Spannungsunterschiedherrscht, um eine Entladung zwischen diesen Elektroden 4 und 8 zu bewirken, wenn der Anregungsstromkreis bei 33 geschlossen ist. In dem der Röhre i entgegengesetzten Ende des Rohres 3 sind zwei Elektroden 34, 35 vorgesehen, die jeweils mit dem Pol 32 und mit der Elektrode 4 verbunden sind.
  • Die Arbeitsweise ist folgende: Zum Anregen der Röhre werden dis Elektroden 34, 35 einen Augenblick lang durch den Schalter 33 kurzgeschlossen. Der Spannungsunterschied zwischen den Polen 31 und 32 bewirkt eine sehr kurze Entladung zwischen der Elektrode 4 und der Anregungselektrode 8: Durch diese Entladung wird der Raum zwischen den Elektroden 4 und 5 ionisiert, und es entsteht eine Entladung zwischen diesen Elektroden. Diese Entladung bewirkt ihrerseits eine Auslösung von Ionen, die sich rasch im Verbindungsrohr 3 ausbreiten und in den Raum zwischen den Elektroden 34 und 35 gelangen. Dieser Raum wird dadurch stromleitend, und der Spannungsunterschied zwischen der Elektrode 4 und der Anregungselektrode 8 des Stromkreises 8, 31, 32, 34, 35, 4 genügt, um eine neue Entladung zwischen den Elektroden 4 und 8 auszulösen. Der Vorgang wiederholt sich in der oben beschriebenen Weise.
  • Eine Röhre dieserArt eignet sich ganz vorzüglich für einen stabilen Betrieb. Sie kann mit Vorteil in Fernsehern benutzt werden.
  • Man kann auch gemäß Fig. 8 in an sich bekannter Weise die Anregungselektrode 8 durch eine Spule 36 und einen kleinen Kondensator 37 ersetzen, wodurch ähnliche Wirkungen erzielt werden.
  • Auch die zuletzt beschriebenen Ausführungen sollen nur als nicht beschränkende Beispiele dienen, und ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, kann man weitere Änderungen treffen. So kann z. B. die dargestellte Gleichstromquelle auch durch eine Wechselstromquelle ersetzt werden, weil die Röhre auch mit einer solchen Stromquelle arbeitsfähig ist.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schwingungsröhre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Spannung unterhalb der Entladungsspannung arbeitet, wobei die Entladung eine rasche Ausbreitung der Ionen bewirkt, die in einem gewissen Abstand von der Entstehungszone und mit einer zeitlichen Verlegung dazu dienen, in der Röhre eine neue Entladung zu bewirken.
  2. 2. Schwingungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei Entladungsröhren besteht, die durch ein Rohr derart miteinander verbunden sind, daß die Entladung der einen die Anregung der anderen bewirkt, und umgekehrt.
  3. 3. Schwingungsröhre nach Aiisliruch 2, dadurch gekennzeichnet, dali die beiden I?iitladungsröhren durch ein lZolir von solcher Länge miteinander verbunden sind, daß dieses Rohr von den Ionen in einer der gewünschten Phasenverschiebung entsprechenden Zeitspanne durchlaufen wird.
  4. 4. Schwingungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die rasche Ausbreitung der sich aus einer Entladung ergebenden Ionen eine Anregungsvorrichtung der Entladungsröhre in Betrieb setzt, die eine neue Entladung in der Röhre bewirkt. usw.
  5. 5. Schwingungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitung der Ionen den Raum zwischen zwei Elektroden leitend macht, der durch ein Rohr mit der Entladungsröhre verbunden ist, und den Steuerstromkreis der Anregungsvorrichtung schließt.
  6. 6. Verfahren zum Betrieb einer Schwingungsröhre mit einer Entladung in einem gasarmen Medium bei einer Spannung unterhalb der Entladungsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Entladung ausgelösten Ionen zur Erzeugung einer neuen Entladung mit einer gewissen zeitlichen Verschiebung benutzt werden, usw.
DEK1721A 1949-02-10 1950-02-10 Schwingungsroehre mit elektrischer Entladung in einem gasarmen Medium Expired DE831422C (de)

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