DE865763C - Generator-Glimmlampe fuer Feldstaerkemessungen - Google Patents

Generator-Glimmlampe fuer Feldstaerkemessungen

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DE865763C
DE865763C DEH10021A DEH0010021A DE865763C DE 865763 C DE865763 C DE 865763C DE H10021 A DEH10021 A DE H10021A DE H0010021 A DEH0010021 A DE H0010021A DE 865763 C DE865763 C DE 865763C
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Application number
DEH10021A
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English (en)
Inventor
Josef Heitz
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0064Tubes with cold main electrodes (including cold cathodes)

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  • Discharge Lamp (AREA)

Description

  • Es ist bekannt, leinen Glimmgleichrichter, ein Drehspulinstrument und eine Hochfrequenzdrossel als in sich geschlossenen Meßkreis für Feldstärkemessungen hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder zu verurenden. Von den unsymlmetrischen Elektroden dieses Glimmgleichrichters übt der Diraht- oder Kohlestift die Funktion der Anode aus, während die Funktion der Kathode der zylinderförmige Metallmantel übernimmt, welcher die Anode umgibt. Die Hochfrequenzdrossel in diesem Meßkreis hat die Aufgabe, im Beneich der Anfangsionisation ein Abfließen von Hochfrequenz von der Kathode zu verhindern. Ohne Hochfrequenzdrossel kann sich bei schwachen Feldstärken kein negatives Potential auf der mantelförmigen Kathode ausbilden, und der Ausschlag des Instrumentes geht bei Herausnahme der Hochfrequenzdrossel auf Null zurück. Ein Nachteil des bekannten Glimimglei'chrichters bei Verwendung in dem genannten Meßkreis liegt bei schwacher Ionisation in der Abhängigkeit der Anzeige von einer Hochfrequenzdrossel. Außerdem ist, da die Ionisation nicht durch eine angelegte Spannung zwischen den Elektroden hervorgerufen wird, sondern mittelbar durch Einwirkung elektromagnetischer Felder durch den Glaskörper auf das Füllgas, die Ausbreitung und Bewegung des ionisierten Gases im Innern des Kathodenzylinders nicht immer gleich gut gewährleistet.
  • Durch die nachstehend als Erfindung beschriebeine Generator-Glimmlampe entfällt in dem Mießkreis die Abhäng.mgkieit von einer Hochfrequenz- drossel, auch die Forderung nach ungehemmter Ausbreitung des ionisierten Gases zwischen den Elektroden wird einer Lösung zugeführt.
  • Bevor der Erfindungsgedanke näher erläutert wird, sei auf die Entstehung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des felderregten Glimmgleichrichters nochmals eingegangen. Bei der Ionisation des Füllgases durch ein elektromagnetisches Wechselfeld werden aus dem Verband der Gastaome und Moleküle positive Ionen und freie negative Elektronen gebildet. Die Elektronen bewegen sich wegen ihrer viel kleineren Masse etwa hundertmal schneller als die Ionen und treffen auf die Elektroden mit Vorsprung und größerer Energie auf. Die Folge davon ist eine negative Ladung der Elektroden. Diese negative Ladung steht wiederum in Wechselwirkung mit den positiven Raumladungsionen, sie bleibt daher an die Elektroden gebunden und wird in ihrer Höhe durch die momentane Stärke der Ionisation bestimmt. Durch die unsymmetrische Elektrodengestaltung innerhalb des Glimmgleichrichters erhält die räumlich große Mantelelektrode eine höhene negative Ladung als die stiftförmige Innenelektrode, wodurch eine Potentialdifferenz zwischen beiden Elektroden zustande kommt. Es kommt zwischen den Elektroden zu einer gerichteten Elektronenbewegung des Teils der Elektronen, welche nicht zur Aufrechterhaltung des Ladungs- und Potentialgefälles in Anspruch genommen werden. Es kann angenommen werden, daß während einer Halbperiode des erregenden Feldes sich die Ladung an den Elektroden aufbaut und während der folgenden Halbperiode sich die gerichtete Elektronenbewegung zwischen den Elektroden vollzieht. Diese in einer Richtung bewegten Elektronen werden von der höheren negativen Ladung der räumlich größeren Elektrode, der Kathode, abgestoßen und fliegen zur stiftförmigen Anode. Da die Ionisation dem Rhythmus des erregenden hochfrequenten Feldes unterworfen ist, so geht die negative Ladung der Elektroden in hochfrequenten Intervallen vor sich. Aus diesem Grunde ist im Bereich der schwachen Anfangsionisation, wo die positive Raumladung noch nicht genügend Stärke aufweist, um die negative Ladung an die Elektroden zu binden, eine Hochfrequenzdrossel in der Kathodenleitung des Glimmgleichrichters notwendig, um ein Abfließen der hochfrequenten Ladungen von der Kathode zu verhindern und die negative Ladung an der -Kathode dadurch zwangsläufig aufrechtzuerhalten. Die Notwendigkeit einer Hochfrequenzdrossel während der Anfangsionisation ist demnach auch abhängig von der räumlich großen Oberfläche der Kathode.
  • Wenn es gelingt, die Kathode räumlich zu verkleineren, so wird in demselben Maße die Abhängigkeit des Ausschlages während der Anfangsionisation von einer Hochfrequenzdrossel abnehmen.
  • Eine solche Glimmlampe nach der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt. An Hand der Abbildungen sei nun die Erfindung im einzelnen erläutert. Vorausgeschickt sei, daß bei der Definition von Kathode und Anode von der Vakuumelektronenröhre ausgegangen wird. Gleich wie bei der Elektronenröhre der Minuspol leines Anodenstrominstrumentes an der Anode liegt, so liegt auch bei der Generator-Glimmlampe, welche für Feldstärkemessungen Verwendung findet, der Minusplol ,des anzeigenden Milliamperemeters an der Anode. Bei der in Abb. 1 gezeigten Generator-Glimmlampe besteht die Kathode lediglich aus einem Drahtstift, welcher einer flächenförmigen Anode gegenübersteht. Es entsteht die Frage, wie kommt eine Ab. stoßung der Elektronen von der Drahtkathode K mit geringer negativer Ladung zu der flächenförmigen Anode A mit doch offenbar höherer negativer Ladung zustande? Der Grund liegt darin, daß die der Anode und Kathode gegenüberliegende innere Glasv'and D als dielektrische Kathode in Erscheinung tritt. Auch die innere Glaswand erhält durch die Ionisation des Füllgases leine negative Ladung.
  • Die innere Glaswand übernimmt die Hauptfunktion der Kathode als negativer Ladungsträger gegenüber der weniger negativen Anode. Aws der Eigenschaft der dielektrischen Kathode als Nichtleiter ergibt sich, daß keine Hochfrequenz mehr abfließen kann. Daraus folgt, daß auch ohne Hochfrequenzdrossel im äußeren Leiter die innere Potentialdifferenz schon bei der Anfangsionisation unter sich gleichbleibenden Vorzeichen erhalten bleibt.
  • Die freien Elektronen werden von der verhältnismäßig hohen negativen Ladung der inneren Glaswand abgestoßen und in der großen Mehrzahl von der Anode aufgefangen. Von der Anode erfolgt der Ausgleich der Elektronenbewegung über den äußeren Leiter zur Drahtkathode. Mit E ist die hochfrequente Felderregung bezeichnet, welche aus einer Induktivität, einer Kapazität, einer Antenne, dem äußeren Feld einer Senderöhne oder einem sonstigen hochfrequenten Felderreger bestehen kann, sofern die Feldspannung zur Zündung des Füllgases ausreicht. Als Füllgas werden die bekannten Edelgase, wie Argon, Neon, Krypton, Xenon, Radon oder Helium, verwendet. Die Ionisation des Füllgases erfolgt durch den Glaskörper G der Generator-Glimmlampe hindurch. Das Anzeigeinstrument J, ein Milliamperemeter mit einem Anfangsbereich von 0,1 mA bei Endausschlag, welcher durch Nebenwiderstände bis auf 2 mA erweitert wird, liegt im äußeren Leiter und mit ,dem Minuspol an der Anode und dem Pluspol an der Kathode. Da aus der Feldstärke auf die Leiterspannung geschlossen werden kann, so kann die Anzeige in Hochfrequenzspannung angegeben werden. Entsprechend der Höhe der zu messenden Hochfrequenzspannungen können Generator-Glimmlampen verschiedenen Gasdrucks, also mit niedriger und höherer Zündspannung, Verwendung finden.
  • Die äußere und innere Form der Generator-Glimmlampe, wie sie in Abb. 1 im Querschnitt dargestellt ist und durch die angeführten elektrischen Vorteile bedingt wird, ist indessen in der pr,aktischen Handhabung bei den Feldstärkemessungen nicht für alle Fälle - zweckmäßig, da nur eine bestimmte Seite dem erregen den Feld zugewandt werden kann. Eine Erweiterung des Anwendungs- bereiches wird erzielt, wenn die Anode in der Mitte des Entladungsraumes und die D'rahtkathode zu beiden Seiten der Anode angeordnet wird. Diese zweiseitige, flache, nahezu rechteckige Form der Generator-Glimmlampe kann z. B. dazu dienen, das Feld zwischen den Platten eines Sendekondensators auszumessen.
  • Einle Gestaltung der Generator-Glimmlampe, welche die elektrischen Vorteile mit einer zweckmäßigen äußeren und inneren Form vereinigt, zeigen die Abb. 2 bis 5. Die Generato'r-Glim'm;-lampen sind in Abb. z und 3 im Längsschnitt gezeigt. Als Anode dient in Abb. 2 ein zylindrischer, allseits geschlossener länglicher Metallkörper, dessen Umfang in einigem Abstand von einzelnen in Längsrichtung gezogenen dünnen Drähten als Kathode K umgeben ist. Auch der Glaskörper G ist in zylindrischer Form ausgeführt. Die innere Glaswand D -dient als dielektrische Kathode. Die dünnen Kathodendrähte, etwa 3 bis 4 Stück am Umfang verteilt, werden oberhalb der Anode an einem Drahtring befestigt, welcher durch einen isolienenden Hilfssteg von der Anode getragen werden kann.
  • An Stelle der in Längsrichtung verlaufenden Kathodendrähte kann die Kathode auch als Dr,ahtspirale um die Anode angeordnet werden.
  • Da die Kathodendrähte nur den Ausgleich der Elektronenbewegung ZU vollziehen haben, während die eigentliche Kathodenarbeit von der inneren Glaswand ausgeht, so genügt es, wenn ein einzelner Kathodendraht in nur geringem Maße an geeigneter Stelle in den Entladungsraum hineinragt. Die konstruktive Lösung dieses Gedankens wird in den Abb. 3, 4 iund 5 dargestellt. Die Anode wird mit leiner durchgehenden Bohrung versehen, in die ein einzelner Kathodendraht isolierend hindurchgeführt wird, um dann über der Anode in geringem Ausmaße leitend in den Entladungsraum hineinzuragen. In Abb. 3 trägt der durchgeführte Kathodendraht noch leinen Dr,ahtring übler der Anode. Macht man den Auß;endurchmesser der Anode noch kleiner, so genügt es, wir Abb. 4 zeigt, den Kathodendraht nur wenige Millimeter über der Anode herauszuführen. Dlurch den nur in geringem Maße über der Anode herausragenden Kathodendraht wird leine gut ausgeprägte Unsymmetrie zwischien Kathode und Anode erreicht. Es treffen Elektronen, von der inneren Glaswand kommend, auch auf die Drahtkathode auf. Das ierhebliche Übergewicht der Elektronen wird indessen von der räumlich größeren und längeren Anode aufgenommlen. Dler Ausgleich der Elektronenbewegung, den der nur gering über der Anode herausragende Kathodendraht zu übernehmen hat, geht an dieser Stelle des Entladungsraumes ohne Schwierigkeiten vonstatten, denn über der Anode ist die Stelle der jeweils kräftigsten Ionisation und guten inneren Leitfähigkeit, da ja die zylindrische Genenator-Glimmlampe mit der Stirnseite dem erregenden Feld nahegebracht wird und die Ionisation sich von oben nach unten ausbreitet.
  • Der Durchmesser der Anode ist unkritisch. Um aber eine optimale Stromausbeute vom Füllgas der Generator-Glimmlampe zu erzielen, soll der Durchmesser der Anode verhältnisgleich zum Innendurchmesser des Glaskörpers in Beziehung stehen. Günstige Ergebnisse werden erreicht, wenn -der Dlurchmesser der Anode den vierten Teil des Innendurchmlessers vom Glaskörpler aufweist. Beträgt z. B. der Innendurchmesser des Glaskörpers I 6 mm, so wird der Durchmesser der Anode 4 mm. Die durchgehende Bohrung der Anode nimmt einen Kathodendraht von der Hälfte des Anodendurchmessers, im vorliegenden Fall von 2 mm Stärke auf, welcher in geringem Ausmaß in den Entladungsraum hineinragt.
  • Bei der Messung nabe beieinanderliegender Felderreger kann les von Vorteil sein, den Glaskörner zum Teil abzuschirmen, um den Einfluß, von Nachbarfeldern auf das Meßergebnis zu verringen oder auszuschalten. Eine äußere Abschirmung des Glaskörpers ist unzwleckmäßig. Es wird für diese Sonderfälle vorgeschlagen, die innere Glaswand der zylindrischen Generator-Glimmlampe mit einem Metallbelag zu versehen, ohne irgendeine Verbindung zu einem Anschlußstift. Diese Ausführung zeigt Abb. 5. Auf die innere Glaswand ist zu zwei Drittel ihrer Höhe ein Metallbelag S niedergeschlagen. Diese Niederschlagung geschieht am besten durch das Metallbledampfungsverfahren. Dem inneren statischen Metallbelag ohne Ableiter fallen außer der Abschirmung die gleichen Aufgaben zu wie der inneren Glaswand als dielektrischer Kathode.
  • Die Generator-Glimmlampe mit dem beschriebenen Dreielektrodensystem, mit der inneren Glaswand als dielektrischer Kathode, einer gegenüberliegenden Anode und einer im Gegensatz zur Anode mit kleiner Oberfläche ausgebildeten drahtförmigen Kathode verfüllt schon biei der Anfangsionisation die Voraussetzungen, die an einen Generator gestellt werden müssen. Dier Stromverlauf setzt nach der Zündung mit seiner sichtbar nur sehr gering ausgeprägten Intensität der Glimmerscheinung schon bei 20,uA ein, um dann mit fortschreitender Ionisation stetig bis auf etwa 2 mA anzuwachsen. Eine Hochfrequenzdrossel im äußeren Leiter erübrigt sich.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Generator-Glimmlampe für Feldstärkemessungen hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder mit unsymmetrischer Elektrodengestaltung, gekennzeichnet durch ein dreifaches Elektrodensystem, weiches unterteilt ist in die innere Glaswand als dielektrische Kathode, eine gegenüberliegende Anode und leine im Gegensatz zur Anode mit kleiner Oberfläche ausgebildete drahtförmige Kathode.
  2. 2. Generator-Glimmlampe 1 nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaskörper und die Anode in zylindrischer Form ausgeführt sind und die Anode mit reiner durchgehenden Bohrung versehen ist, in die der Kathodendraht isolierend hindurchgeführt wird und über der Anode in geringem Ausmaß leitend in den Entladungsraum hineinragt.
  3. 3. Generator-Glimmlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmige Kathode in Form von in Längsrichtung gezogenen Drähten oder als Drahtspirale um die Anode angeordnet ist.
  4. 4. Generator-Glimmlampe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mes sung nahe beieinanderliegender Felderreger die innere Glaswand zu zwei Drittel ihrer Höhe mit leinem statischen Metallbelag versehen wird.
DEH10021A 1951-10-11 1951-10-11 Generator-Glimmlampe fuer Feldstaerkemessungen Expired DE865763C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3115301A1 (de) * 1981-04-15 1982-11-04 Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner Dielektrischer stahler

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3115301A1 (de) * 1981-04-15 1982-11-04 Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8152 Feldkirchen-Westerham Spinner Dielektrischer stahler

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