Elektrodenanordnung für Gas- oder Dampfentladungsstrecken Die Erfindung
bietriffteine Elektrodena -nordnun g für Gas- oder Dampfen@tladungsstrecken, die
insbesondere für Hochspannungsstromrichter von Bedeutung ist und den Zweck hat,
die Rückzündungssicherheit während der Sperrzeit der Entladungsstrecke zu erhöhen.
Die Erfahrung lehrt, d:aß Rückzündungen besonders häufig an solchen Stellen der
Anodenoberfläche ansetzen, ;an, denen während der Sperrzeit Ionen in größerer Dichte
auftreffen. Eine solche Ionenkonzentrnion auf bestimmte Punkte der Anodenoberflüche
hat häufig ihren Grund darin, daß das der Anode vorgelagerte Gitter eine Sammellinsenwirkunig
auf die durch seine öffnungen in Richtung auf die Anode hindurchtretenden Ionen
ausübt. Allgemeine überlegungen Sam lon@enlinsen zeigen, daß eine zwischen zwei
planparallelen Elektroden befindliche Lochblende .als Ionensammelli:nse wirkt, wenn
die elektrische Feldstärke auf der einen Sexte der Lochblende größer ist als auf
der :anderen und die Ionen beim Durchtritt durch die Lochblende aus einem Gebiet
geringerer in ein G-eb@et 'höherer Feldstärke fliegen. Umgekehrt übt die Lochblende
eine zerstre@nende Wirkung aus, wenn die Ionen aus einem $ereich 'höherer in. einen
Bereich n@edri,ger Feldstärlzi,e wandern. Die Feldstärke auf jeder Seite der Lochblende
wird dabei durch den Abstand der Lochblende vorn der auf dieser Seite liegenden
äußeren Elektrode und en gegenseitigen Abstand, bestimmt. Um bei einer Entladungsstrecke
zu verhindern, daß das Steuergitter als Sammellinse in, bezug auf die Ionienbewegung
zur Anode hin wirkt,
muß man also dafür sorgen, daß die zwischen
denn Gitter ;und der Anode vorhandene Feldstärke geringer ist als die Feldstärke
zwischen diesem Gitter und der Kathode, bzw, der nach der Kathodenseite hin dem
Gitter benachbarten Elektroide. Sind die Elektroden im wesentlichen eben aus;gebildeit
rund ist nur ein Steuergitter vor der Anode vorhanden, so ist ies prakt;sch unimöglich,
die ,angegebene Feldstärkenverteilwng zu erreichen. Denn während der Sperrzeit unterscheidet
sich das Gitterpotentiial von dem Kathodenpütential nur um die im Verhältnis zu
der zu sperrenden negativen, Anodenspamnunig kleine negative Steuerpannung. Eis
tritt ,also praktisch die ganze Spierrspanmumg zwischen: dein Gitter und der Anode
auf. Foilglicli wird die Feldstärke ;auf der der. Anode zugekehrtem Seite des Gitters
stets. wesentlich höher sein . als auf der Käthödenseite. Main kann eine fokussierende
Wirkung des. Steuergitters zwar verhindern, wenn man zwischen Stenemgitter :und
Anode ein weiteres, meist als Schirmgitter bezeichnetes Gitter ierrnbaut. Dann läßt
@es sich jedoch nicht vermeiden, daß nun, das. Schirmgitter seinerseits fokussierendwirkt,
Die Erfindung geht .nun von der Erkenntnis aus, daß eirue fokussierende Wirkung
der in der Entladungsstrecke liegenden Gitterelektroden unter bestimmten. Voraussetzungen
verhindert werden kann, wenn, diese Gitterelektroden in an sich bekannter Weise
den Abschluß vorn aus leitendeim Material bestehenden Rohren bilden und sich jedes
dieser Rohre in. Richtung .nach der Anode zu bis in die Nähe der dort benachbarten
Elektrode ,erstnackt bzw. diese umschließt. Gegebenenfalls kann auch dze Kathode
am Endeines solchen Rohres angeordnet sein. Während bei planparallelen, ,ebenen
Elektroden die Potentialflächen des, sich zwischen dein, Elektroden ausbildenden
elektrischen Feldas ebenfalls eben, sind und ,gleichen, Abstand voneinander haben,
bildet sich zwischen zwei Elektroden, von denen die eine ,als Hohlzylinder d;Q andere
umschließt bzw. dicht vor deren Stirnfläche endet, ein Feld wesentlich ;anderer
Form aus. -1h der Achse des Hohlzylinders beträgt in einer Entfernuung von der ;anderen,
Elektrode , die gleich dem Zylinderradius ist, das. Potential bereits 85% des Rohrpotentials,
so. .daß das Potential in -weiterer Entfemung mit dem Rohrpotential praktisich gleichgesetzt
werden kann. Befindet sich also die den: Abschlwß des Hohlzylinders, bzw. des Rohres
bildende Gitterelektrode in genügendem Abstand von, der anderen Elektrode, so. ist
die Feldstärke auf dieser Seite der Gitterelektrode verhältnismäßig -niedrig. Wird
diese Gitterelektrö,de ihrerseits wieder von einer weiteren rohrförmigen Elektrode
umschlossen, die sich mach der Kathode hin erstreckt und :ein dem Kathodenpotential
näheres Potential biesitzt, so wird ;auf der der Kathode zugekehrten. Seite des.
Gitters die Feldstärke entsprechend hoch sein. Die Erfindung besteht demgomä.ß,,darin,
daß das. Verhältnis des gegens-eitigea Abstandes zweier benachbarter Elektroden
zu dem Durchmesser dies zwischen ihnen liegenden rohrfönmigen Elektrodenteiles so
gewählt wird, daß die elektri,s,che Feldstärke auf der .der Anode zuge-, kehrten.
Sexte das Gitters kleiner ist als auf der der, Kathode zugekehrten. Seite.
Die durch die Gitteröffnungen in Richtung auf de Anode hinidurchwanderuden
Ionen ;gelangen somit aus einem Bereich höherer in ein Gebiet niiedriger Feldstärke.
infolgedessen übt das Gitter nicht mehr Beine stammelnde, sondern. eine zerstreuende
Wirkung auf die Ionen aus. Die Erfindung läßt sich sowoM beim Vorhandensein nur
eines einzigen Gitters als auch dann, ,anwenden, weinen, zwisichen Anode und Kathode
mehrere gitter-oder bleandejnförimiige Elektroden liegen. Bei der praktischen Ausführung
der Erfindung wird man außerdem noch das Verhältnis der Gitterdicke zu dem Lochnadi;us
beachten müssen, da die Ionenopti,s@che Wirkung von diesem Verhältnis ebenfalls
abhängig ist. Um bei Hoehspannungsstromrichtern keine fokussierende Wirkung des
Schirmgitters zu erhalten, iempfiehlt es, sich daher beispielsweise, den Abstand
zwischen Schirmgitter und Anode größer als das i,5fache dies Durchmessers des mit
dem Schirmgitter verbundenen Rohrteiles zu wählen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnu;n;g
gemäß der Erfindung nebst dem ihm zugehörigen Potentialverlauf schematisch dargestellt.
Mit i ist die Anode, nUt z das Schirmgitter und mit ¢ die Kathode bezeichnet. Das
Schirmgitter z bildet den Abschlußeines Hohlzyli,nders 3, welcher .die Anode umschließt,
während die Kathode q. ;am Ende eines Hohlzylinders, 5 sitzt, von welchem das Schirmgitter
z umschlössen wird. Die in der Nähe der Anode bzw. tauf der Kathodenseite des Schirmgitters.
sich einstellenden Poitential-Rächen sind mit dünnen Linden angedeutet. Man erkennt,
daß die Feldstärke auf der der Anode zugekehrten Seite des Schirmgitters z wesentlich
niedriger ist -als auf -der der Kathode zugekehrten Seite. Die auf der Kathodenseite
des Schirmgitters verlaufenden Potentialflächen sind im Bereich der Schirm;.gltteröffnung
6 ,ausgebaucht und greifen durch diese öffigung in: den hindurch. Diese Feldverteilung
setzt, wie gesagt, voraus, .daß der Abstand ,a1 zwischen Anode und Schirmgitter
im Verhältnis zu dem Durchmess:eir D1 des Schirmgitterrohres 3 genügend groß ist.
Ebenso darf das Verhältnis des Abstandes @a2 des Schirm,igitteirs von der Kathode
zu dem Durchmesser D#. des mit der Kathode verbundenen Rohrekles 5 ,nicht zu klein
stein. In dem unteren Teil der Zeichnung ist der Potentialverlauf in der Rohrachse
kurvenmäßd,g dargesteUt. Das S.chirmgitterpotential ist dabei gleich Null gesetzt.
Von dem Anodenpotential -EÄ fällt das Potential in Richtung auf die Kathode zunächst
schroff ab, um in der Nähe des Schirmgitters saufeinen. wesentlich flacheren Anstieg
überzugehen. In der Nähe der der Anode zugekehrtem Oberfläche des Schirmgitters
wird also nur eine verhältnismäßig niedrige Feldstärke vorhanden sein. Ganz ,ähnlich
nimmt das Potential in dem Raum zwischen Schlrmgittete und Kathode auf das Kathodenipatentiial
E'K zu. In diesem Ratun herrscht also unmittelbar vor dem Schirmgitter
eyne
verhältnismäßig hohe Feldstärke. Der stark ausgezogene Unienzuggibt den Potentialverlauf
unter Be.rücksrichtigung des Vorhandenseins der Schi,rmgitteröffnung an. Auf jeden
Fall müssen drye. von der Kathode her durch die Schirmgitteröffnung nach der Anode
hin wandernden Ionen beim Durchtritt durch das. Schirmgitter aus einem Bereich höherer
in einen Bereich nietdr-*ger e le#htri,scher Feldstärke übertreten, so daß das Schirmgitter
eine zerstreuende Wirkung ausübt. Beim Vorhandenseii;n mehrerer Gitter läß@t sich
die dargestellte Anordnung sinngemäß vervielfachen.