DE835169C - Entladungsgefaess - Google Patents

Description

• Entladungsgefäß Die Erfindung betrifft Gasentladungsgefäße mit 1?lektronen- und jonenladungstransport und bezieht sich insbesondere auf Gasentladungsgleic'hriChter, besonders gittergesteuerte Gasentladungsgefäße mit (-#lühkathoden.
• Ein gittergesteuertes Gasentladungsgefäß enthält eine Kathode, ein Gitter und eine Anode und besitzt eine äußerst geringe Füllung von Dampf oder Edelgas, die den Strom- oder Ladungstransport im Entladungsgefäß in Form eines Lichtbogens unterhält. Die Zündung eines solchen Entladungsgefäßes wird vom Gitter geregelt, wobei das Gitter nach dem Zünden nicht mehr weiter zur Modulation und zur Löschung des Bogens dient. Der Bogen selbst wird periodisch ,durch die Umkehrung der Anodenspannung unterbrochen. Der der Betriebsfrequenz entsprechende Rhythmus des Ein- und Ausschaltens verursacht in derRöhre eine intermittierendeBogenentladung und, eignet sich zur Regelung starker Ströme. Eine Entladung vom Gitter ist im Betrieb nachteilig, weil sie zu einem vorzeitigen Einsetzen der Entladung führt. Nach der Erfindung soll eine Gitteremission und damit ein vorzeitiges Zünden oder eine Verschlechterung der Regelung verhindert werden.
• Da sich die Gitteremission mit steigender Erwärmung des Gitters verstärkt, soll nach der Erfindung eine ausreichende Wärmeableitung vom Gitter er- reicht werden, um das Gitter auf einer möglichst tiefen Temperatur zu halten.
• Die bisher verwendeten gittergesteuerten. Gasentladungsgefäße haben,die Eigenschaft, daß das heiße Gitter zu einem Zeitpunkt,. in dem die Anode gegenüber der Kathode negativ ist, eine Ionisation in der Röhre liervurruft, wodurch eine Rückzündung entsteht. Auch dieser Nachbeil wird durch die Ausfii'hrungsform nach der Erfindung behoben.
• Bei dem Gasentladungsgefäß nach der Erfindung sind weiter eine feste Halterung des Gitters, geeignete Vorrichtungen für die Festlegung und Einhaltung derAbStände und Zuführungen durch einen Quetschfuß und Haltestifte an Stelle durch die Kolbenwand vorgesehen. Ferner werden nach der Erfindung geeignete Vorrichtungen für die Wärme-und elektrostatische Abschirmung und für eine Regelung des Elektronenflusses und des Einsetzens der lonisation angebracht und eine vereinfachte Bauart und Herstellungsweise erreicht.
• 1n ,den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch ein Gasentladungsgefäß nach der Erfindung, Fig.2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der 1# i g. i, und zwar längs der Linie 11-1I der Fig. 3, und 3 eine Draufsicht auf den Schnitt 111-11I cier Fig. i.
• In den Zeichnungen ist mit io ein Glas- od. dgl. geeigneter Kolben eines Gasentladungsgefäßes bezeichnet, der bies auf eine geringe Edelgasfüllung evakuiert ist. Als Füllung können beispielsweise Quecksilberdampf, Helium, Neon, Argon, lenon od. dgl. dienen. Der Kolben ist mit einem Quetschfuß i i versehen, durch den die Zuführungen von den Außensteckern 12 am Fuße des Kolbensockels 13 führen. Das entgegengesetzte Ende des Kolbens weist eine Einschnürung 14 auf und ist mit einer Kappe 15 abgeschlossen. Diese ist mit einem Stäbchen 16 verbunden, -das durch einen in der =lchse und am oberen Ende des Kolbens angebrachten Quetschfuß 17 führt. Das untere Ende des Stäbchens trägt quer dazu eine koaxial angeordnete Elektrode, die die Anode 18 bildet.
• Gegenüber der Anode und durch Drähte 2o durch den Quetschfuß am unteren Ende des Kolbens geeignet gestützt, liegt eine Kathode 21, die bei Erhitzung Elektronen emittiert. Zwischen Kathode und Atiode befindet sich ein Gitter 22. Es muß bei dieser Gelegenheit erwähnt werden, daß die Regelcharakteristik eines Gitters in einem solchen Entladungsgefäß hauptsächlich durch die Abmcssungen der im Gitter befindlidhen Öffnung bestimmt wird. Das in den Zeichnungen dargestellte Regelgitter 22 zeigt demgemäß eine einzige kreisförmige Öffnung für den Durchtritt der Elektronen.. Diese Öffnung ist koaxial mit Kathode und Anode angeordnet. Das Gitter besteht im allgemeinen aus einer flachen, ringförmigen Platte 22', die an ihrem inneren Rand mit einem Flansch 24 und an ihrem äußeren Rand mit einem Flansch 25 versehen ist. Beide Flansche zeigen von der Gitterplatte aus gesehen nach unten. Der innere Flansch 24 bestimmt die Gitteröffnung 23 und legt den Teil des Gitters fest, der direkten l:influß auf den Elektronenstrom hat. Die Fläche des Gitters längs zur Kolbenachse, die durch die innere Oberfläche des Flansdhes 24 gebildet wird, ist möglichst klein gehalten. Infolgedessen ist die

  Gitterfläche, die der von der Kathode emittierten

  und vom Lichtbogen stammenden Wärme direkt

  ausgesetzt ist, sehr klein und damit die Wärme-

  absorption durch das Gitter auf ein Minimum her-

  abgesetzt.

  Zusätzlich verringert die lkleinc, wirksame Flächc

  den positiven Gitterstrom, der vom Bombardement

  durch die positiven jonen licri-iilirt, während das

  Gitter negativ ist. So wird nicht nur die Tempe-

  ratur, sondern auch der Gitterleistungsbedarf der

  Gitterspannungsquelle Herabgesetzt, was im 1# alle

  eines Gitterkreises niedriger Innpedanz von Bedeu-

  tung ist.

  Das Regelgitter besteht vorzugsweise aus einem

  Material hoher Wärmeleitfähigkeit, hoher Wärme-

  abstrahlung und hat einen verhältnismäßig hohen

  Schmelzpunkt. Es soll ferner eine Oberfläche be-

  sitzen, die eine sog. Vergiftungswirkung auf die

  sich auf ihm ablagernden emissionsfähigen Belage

  ausübt. Als Beispiele für solche Oberflächen seien

  genannt: karbonisiertes _N ickel, Graphit oder oxy-

  diertes Wolfram und Chroni. Die in den Zeichnun-

  geti dargestellte Bauart erlaubt ebenfalls, das Gitter

  aus verhältnismäßig dickem Material Herzustellen,

  wodurch der Wärinefluß senkrecht zur äußeren 1ie-

  randung des Regelgitters ansteigt.

  Der äußere Rand des Regelgitters 22 Besteht aus

  einem Kühler 26. Er ist in deii Zeichnungen als ein

  Metallzylinder dargestellt, in dessenl@litte und senk-

  recht zu seiner Längsachse sich das Gitter befindet.

  Der Außenflansch 25 der Gitterplatte sichert durch

  festen Sitz und Verscliweißung die Gitterplatte und

  den Kühler in ihrer Lage zueinander. Der Kühler

  zeigt zur Kolbenwand, so daß die von der Gitter-

  platte auf ihn übertragene \\'ärme leicht abgestrahlt

  und abgeleitet werden kann.

  Die Kennzeichen des oben beschriebenen Regel-

  gitters sind wichtige Erfordernisse für ein ver-

  bessertes Entladungsgefäß der hier in Frage stehen-

  den Art. Die hohe Wärmeleitfähigkeit sichert einc

  möglichst schnelle Ableitung der Wärme, die durch

  die Glülikatliodenenergie und die Lichtbogenenergic

  erzeugt wird, von den in der Nähe der Öffnung

  liegenden Teilen des Gitters. Durch den hohen

  Schmelzpunkt des verwendeten Materials bleibt das

  Gitter unversehrt und gleichzeitig wird verhindert,

  daß die sich sonst ablösenden Teilchen die anderen

  Bestandteile des Kolbens verunreinigen. Die hohe

  Wärmeabstrahlung fördert die schnelle Ableitung

  der von der Glühkathode und <lein Lichtbogen er-

  zeugten Wärme. Der sogenatinte Vergiftungseffekt

  tritt bei gewissen Elementen ant, die als Unterlage

  für emissionsfähige l#lrei-züge dienen, und vermin-

  dert deren Emissionsfähigkeit, Bei der Herstellung

  eines Gitters nach der l@_rtinduug wird deshalb die

  Verwendung eines Materials besonders vorteilhaft

  sein, das die Hinission (ler atif (las Gitter aufge-

  dampften, eniissionsfäliigen Schichten verringert

  oder gar verhindert.

  Die Entladung wird durch eiii zylindrisches

  Se'liutzscliil(1 weitgelieircl auf den Raum zwischen

  Kathode und Anode beschränkt. Die Befestigung

  tuid isolierte Anordnung (les Schirmgitters und des

  Regelgitters, wobei sich (las Regelgitter innen und

  (las Schirmgitter außen befinden und beide Gitter

  koaxial angebracht sind, ist ein weiteres Merkmal

  einer Ausführungsform nach der Erfindung. Das

  Sc.liirnigitter ist fürgewisseZwecke sehrwünschens-

  wert; es soll beispielsweise eine elektrostatische

  M)schirmung bilden, die Menge des emissions-

  fähigen Niederschlages von der Kathode auf das

  Regelgitter und die Gitterisolation 'herabsetzen, die

  vom Gitter absorbierte, von der Kathode, der Anode

  tind dein Lichtbogen stammende Erwärmung ver-

  inindern und ein zusätzliches Regelelement bilden.

  Ferner soll es die der Entladung ausgesetzte Glas-

  des Kolbens auf ein Minimum herab-

  setzen. Zur 1?rliititerting der eben aufgestellten For-

  dertingen ist zti erwähnen, daß in einer nicht abge-

  scliii-inteti Röhre die _lnodenstoßspannung eine vor-

  übergehende Änderung der Gittervorspannungs-

  cliarakteristik und im Extremfall ein Aussetzen der

  1Zegelting verursachen kann. Der Einbau eines

  . Sclurnigitters verhindert diese Nachteile durch die

  1 ler.ilisetzuiig (lei-.1iio(len-(iitter-hapazität,wodurcll

  die Gittervorspannutigsänderungen verringert wer-

  den. Der schädliche Einfluß eines emissionsfähigen

  Niederschlages auf (lein Gitter wurde bereits oben

  erwähnt; ein solcher Niederschlag ermöglicht vor

  allem die Entstehung einer Emission am Gitter.

  Eine Gitteremission ist auch noch von der Tempe-

  ratur abhängig, so daß eine steigende Temperatur

  die Gitteremission fördert. So wird nach der Er-

  tindting durch die Verhinderung eines emissions-

  fähigen \ ie(lerschlages und durch die Herabsetzung

  der eine Emission begünstigenden Temperatur eine

  größere Betriebssicherheit des Entladungsgefäßes

  erreicht. Das Schirmgitter gibt ferner bei Ver-

  wendung als zusätzliches Regelorgan in der Röhre

  Gelegenheiten, uin ein Signal oder eine feste Span-

  nung aufzubringen, die die Regelgittercharakte-

  ristik auf den gewünschten Wert ändert. Ein

  weiterer Vorteil des Schirmgitters besteht in der

  Verkleinerung der der Entladung ausgesetzten Glas-

  oberfläche, wodurch die durch eine elektrostatische

  .\tifladting derRö lirenwände verursachten Instabili-

  täten vermieden werden.

  Das Schirmgitter zerfällt in zwei Teile, der untere

  Teil 27 umgibt (lic Kathode und reicht bis zur

  Gitterplatte 22' des Regelgitters 22, während sich

  der olr,re Teil 28 von dieser Gitterplatte bis über

  die :\tiode erstreckt. Beide Teile haben eine gemein-

  same Achse und den gleichen Durchmesser. Jeder

  Schinngitterteil besitzt ein(luer liegendes ringförmi-

  ges Prallblech; das obere Prall.blech 29 befindet

  sich zwischen dem Gitter und der Anode und ist

  parallel zuni Gitter. Das Prallblech 3o des unteren

  Teils liegt zwischen Gitter und Kathode und ist

  ebenfalls parallel zum Gitter. Jedes Prallblech be-

  sitzt eine Offnung, die in der Zeichnung willkürlich

  ebenso groß -,vie die des Regelgitters gezeichnet ist.

  Während die Regelgitterplatte und die Schirm-

  gitterprallbleclie hier eine einzige Öffnung auf-

  weisen, können die Größe, die Anzahl und die Lage

  der Öffnungen in Übereinstimmung mit dem ge-

  wünschten Steuerzweck beliebig abgeändert wer-

  den. Im allgemeinen ist es jedoch üblich, daß die öffnungen der Prallbleche gleich groß und koaxial mit den entsprechenden Öffnungen der Regelgitterplatte angeordnet sind..
• Die zylindrischen Schirmgitterteile werden durch eine Anzahl Stifte oder Trageglieder 31 getragen, die verteilt an einem Bügel 4o auf dem Quetschfuß i i sitzen. Im allgemeinen klemmt man den Bügel so fest auf den Quetschfuß auf, als es ohne Bruch des Glases möglich ist. Die Stifte erstrecken sich vom Bügel nach oben an der Außenseite der Schirmgitterteile 27, 28, berühren deren Oberfläche und sind mit ihnen verschweißt oder anderweitig fest montiert. Die Stifte reichen vorzugsweise bis zum oberen Ende des oberen Schirmgitterteils, wobei der Endteil jedes Stiftes urverschweißt mit dem Schirmgitterteil bleibt. So können die Endteile der Stifte frei nach außen gebogen werden. Die Stifte sind aus geeignetem elastischem Metall hergestellt. Am oberen Ende jedes Stiftes sitzt eine ovale Isolierperle 32. Die Isolierperlen haben eine !hohe elektrische und thermische Widerstandsfähigkeit. Im oberen Schirmgitterteil befindet sich in Übereinstimmung mit jeder Isolierperle ein Schlitz 33 von geeigneter Größe und Form; um den durch den Schlitz in das Innere des Schirmgitters ragenden Teil der Isolierperle aufzunehmen. So wird jede Perle durch einen Schlitz gehalten und am Heruntergleiten längs des Stiftes gehindert. Der Außenteil jeder Isolierperle liegt am Glas des K.uppelteils des Kolbens, und infolge des von den Stiften ausgeübten elastischen Druckes wird die Schirmgitter-Stifte-Anordnung seitlich befestigt und im Kolben zentriert gehalten.
• Außerdem befinden sich an jedem Stift noch Isoliermittel zur festen Anbr@ingun,g des Regelgitters. jedes dieser Mittel enthält eine Muffe 34 aus keramischemIsoliermaterial,wiebeispielsweise aus Lava oder Speckstein, die in einem geeigneten Loch in der Gitterplatte 22' stecken. Über die Enden jeder Muffe und mit ihren Enden gegen die Gitterplatte gedrückt sind Isolationsknöpfe 35 geschoben, deren äußere Oberfläche vorzugsweise mit Einfräsungen 36 zur Erzielung einer großen Oberfläche versehen sind, um Stromverluste entlang der Knöpfe zu verhindern. Diese Knöpfe werden von Einschnitten 37 in den Kanten der Sc'hirmgitterteile,aufgenommen, wobei sie die Schirmgitterkanten parallel zum flachen Teil der Regelgitterplatte ausrichten. Durch die Dazwischenschaltung der Isolierknöpfe zwischen dieScliirtilgitterteile und dieRegelgitterplatte werden eine koaxiale Anordnung und eine feste Lagerung der Regelgitterplatte geschaffen. Ferner wird die Regelgitterplatte parallel zu den anstoßenden Kanten der Schirmgitterteile gehalten--und das Regel-Bitter elektrisch vom Schirmgitter getrennt; es kann aber durch das Schirmgitter hindurchgreifen und die Kühlplatte als äußersten Teil der Regelgitteranordnungund in guterwärmeabstra'hlenderAnordnung innerhalb der Glaswände des Kolbens tragen.
• Die elektrische Verbindung des Regelgitters wird durch den Ansc'hluß eines Drahtes 38 an die Kühlplatte und durch einen Zuführungsdraht 39 im Quetschfuß i i vollzogen; wobei die Zuleitung durch einen am Sockel des Kolbens befestigten Stecker vervollständigt wird. Durch die oben beschriebene feste Montage des Regelgitters braucht man nicht wie bei früheren Entladungsgefäßen dieser Art das Gitter von der Zuleitungsverbindung tragen zu lassen. Es ist ferner nicht notwendig, eine seitliche Einschmelzstelle vorzusehen, die schwer herzustellen, mechanisch schwach oder sonstwie mangelhaft ist. Die Bauart nach der Erfindung überwindet gleichfalls die Schwierigkeiten, die früher bei der Ausrichtung des Regelgitters auftraten.
• Die Ausführungsform nach der Erfindung eignet sich gut für die Herstellung eines gittergesteuerten Entladungsgefäßes, das eine gesteigerte Festigkeit und Dauerhaftigkeit seiner physikalischen und elektrischen Eigenschaften besitzt und eine leicht einzustellende und zu erhaltende Elektrodenanordnung aufweist. Der größte Vorteil besteht darin, daß die Energie, die das Regelgitter in Form von Wärme oder durch Umwandlung in Wärme aufnimmt, leicht durch das verhältnismäßig dicke und gut wärmeleitende Gitterplattenrnaterial zu der außerhalb aller Teile liegenden Kühlplatte abgeleitet wird, wobei die Wärme durch die nach außen gerichtete Oberfläche der Kühlplatte abgestrahlt wird. Durch die weitere Abstrahlung von den Kolbenwänden wird die Temperatur des Regelgitters auf einem sehr tiefen Wert gehalten. Das Ergebnis ist eine Verringerung des Gitterstromes und eine verbesserte Zündregelung für den Lichtbogen des Entladungsgefäßes.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasentladungsgefäß, in dessen Kolben sich auf einer gemeinsamen Achse Kathode, und Anode gegenüberliegen soNvie sich Abschirmglieder um Kathode und Anode und ein zwischen Kathode und Anode liegendes, durch die Abschirmglieder radial nach außen ragendes Gitter befinden, wobei an dein außerhalb der Abschirmglieder liegenden Rand des Gitters eine Kühlplatte befestigt ist.
2. 2. Gasentladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, <laß die Abschirmglieder Längsteile enthalten, deren einer Teil die Kathode und deren anderer Teil die Anode umgibt, und daß die beiden Schirmgitterteile in ihrer Längsrichtung durch einen Spalt am Umfang des Schirmgitters getrennt sind, wobei der Rand des Gitters durch diesen Zwischenraum zwischen den Schirmgitterteilen hindurchnagt und außer Kontakt mit dem Schirmgitter bleibt.
3. 3. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kühlplatte sowohl nach unten als auch nach oben erstreckt und so einen Schirm um den Spalt bildet. q..
4. Gasentladungsgefäß nach den Ansprüchen i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte in der Nähe der Kolbenwand und zu ihr hingerichtet ist.
5. 5. Gasentladungsgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Glieder, die sich in der Längsrichtung des Schirmgitters erstrecken und zur Befestigung des Regelgitters und des Schirmgitters dienen.
6. 6. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragglieder zwischen den Abschirmgliedern und dem Regelgitter sitzende Isolatoren und sich durch diese Isolatoren erstreckende und an den Schirmgliedern befestigte Stifte aufweisen.