DE898332C - Gas- oder dampfgefuellte elektrische Entladungsroehre - Google Patents

Description

• Gas- oder dampfgefüllte elektrische Entladungsröhre Es ist bekannt, die Entladungsbahn von gasgefüllten Entladungsröhren durch Zwischenelektroden zu unterteilen. Die Zwischenelektroden werden meistens innerhalb oder außerhalb des: Entladungsgefäßes durch Kondensatoren oder hochohmige Widerstände miteinander verbunden, um auf diese Weisse eine bestimmte Potentialverteilung längs der Entladungsbahn zu erhalten. Als. Füllung wird zweckmäß:i:gerweisie Quecksilberdampf Vera wenden. Derartige Entladungsröhren finden.. heispielswei,se in der Röntgentechnik zur Gleichrichtung hoher Spannungen Verwendung.
• Durch die Verwendung von. Zwischenelektroden wird erreicht, daß die Entladung von äußeren Feldern unabhängig ist und der Zündeinsatz regelmäßig erfolgt. Außerdem werden durch die Zwischenelektroden Rückzündungen weitgehend vermieden. Die Vermeidung von Rückzündungen durch die Zwischenelektroden liegt darin begründest, daß in der Sperrphase, in der also, an der Anode negative Spannung liegt, die Ionisierung der Entladungsstrecke durch die positiv geladenen Quecksilberdampfionen erfolgt. Diese Ionen besitzen aber nur geringes Ionisierungsvermögen, da sie wegen ihrer großen Masse nur wenig beschleunigt werden. Gelingt es aber trotzdem einem Quecksilberdampfion, ein anderes Molekül zu ionisieren, d. h. ein Elektron abzulösen, so kann dieses Elektron nur dann durch die an der Röhre liegende Spannung beschleunigt werden und so weiter ionisieren, wenn die Ionisierung gerade in dem Zwischenraum zwischen zwei Elektroden stattgefunden hat. In der Zwischenelektrode selbst herrscht bekanntlich kein Beschleunigungspotential. Man macht deshalb in der Praxis bei Röhren mit unterteilter Entiladungsbahn den Zwischenraum von j e zwei Elektroden möglichst klein und die Elektroden selbst möglichst lang.
• Den Vorteilen der Zwischenelektroden standen bei den bisherigen gasgefüllten Entladungsröhren für hohe Spannungen jedoch mehrere Nachteile entgegen. Die Zwischenelektroden bewirken nämlich eine Verschiebung der Zündspannung zu höheren Werten hin. Die Folge davon ist, daß solche Entladungsröhren erst bei einer verhältnismäßig hohen Anodenspannung sicher und regelmäßig zünden, während bei darunterliegenden Spannungen nur ein intermittierendes Zünden zu beobachten ist. Bei noch weiterer Senkung der Spannung hört die Entladungsröhre überhaupt auf zu arbeiten. Die hohe Zündspannung, die eine natürliche Folge der zur Vermeidung der Rückzündung notwendigen großen Zahl von Zwischenelektroden ist, bewirkt, daß an der Entladungsröhre hohe Zündspitzen entstehen, die deshalb äußerse unerwünscht sind, weil sie eine starke Zerstäubung des Elektrodenmaterials bewirken und so, eine Verkürzung der Lebensdauer verursachen. Die, Ursache für diese Zündschwierigkeiten. kann in folgendem gesehen werden:: Bei. Beginn der Durchgangsphase sind Ouecksilberdampfionen in einer zurAufhebung der Raumladungewirkung ausreichenden Zahl noch nicht vorhanden. Es, besteht daher einerseits vor der Kathode eine starke negative Raumladung, die erst bei hohen Spannungen überwunden wird, andererseits wird ein Teil der Elektronen, die bereits in der ersten Stufe zu einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit beschleunigt werden, ohne Zusammenstöße mit Ouecksilberdampfatomen zu erleiden., auf die Glaswände des Entiladiungsgefäßeis gelangen und diese negativ aufladen., wodurch die sperrende Rückwirkung auf die Kathode nur noch erhöht wird.
• Gemäß der Erfindung wird durch eine Ionenhilfsentladung, die in. unmittelbarer Nähe der- Kathode in demselben Gasraum wie die Hauptentladung stattfindet, dafür gesorgt, daß im kritischen Augenblick, d. h. bei Beginn. der Du.rchlaßphasle, vor der Kathode bereits ein Entladungsplasma, bestehend aus einem nach außen hin neutralen Gemisch von Ionen und Elektronen, vorhanden ist, aus dem schon bei niedrigen Spannungen mit Leichtigkei@i die zum Durchionisieren der übrigen, Entladungsistrecke notwendigen. Elektronen herausgezogen werden können. Es hat sich gezeigt, daß man die Hilfsentladung schon bei einer außerordentlich niedrigen Zündspannung betreiben kann, da die Elektronen schon bei Spannungen bis zu ioo Volt den vorhandenen Quecksilberdampf ausgezeichnet zu ionisieren vermögen. Die gemäß der Erfindung mit einer Hilfsentladung versehene EntladungsröhrE weist ein einwandfreies. Zünden schon bei niedriger Anodenspannungen auf. Die bei Betrieb ohne Hilfsentladung beobachtete. Zündspitzen fehlen bei Einschalten der Hilfsentladung vollständig, eine Tatsache, die stark fördernd auf die Lebensidauer der Entladungsröhre wirkt, da jede Zerstäubung der Metallteile vermieden wird.
• Die Verwendung von Hilfsentladungen in gasgefüllten elektrischen Entladungsröhren ist an und für sich bekannt. Bei diesen Entladungsröhren handelt es. sich jedoch entweder um solche zur Erzeugung oder Verstärkung von elektrischen Schwingungen oder um solche zur Gleichrichtung großer Ströme bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen (Stromtore, Hochstromquecksilberdampfglei.chrichter). Bei, diesen Entladungsgefäßen. ist die Entladungsbahn nicht durch Zwischenelektroden unterteilt, weshalb die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei ihnen nicht auftreten.
• Die Hilfsentladung findet zweckmäßigerweise zwischen der Kathode und der benachbarten Zwischenelektrode statt. Man. kann. ferner die Hilfselektrode ($ilfsanode) innerhalb des Kathodenzylinders anordnen. Diese Anordnung hat den Vorteil, d:aß die, Oxydlcathodesehr weit in den Kathodenzylinder hineinverlegt und so, vor der Ein-%virkung der sehr hohen Hauptanodenspannung geschützt werden kann.
• Ein weiterer Vorteil der Hilfsentladung besteht darin, daß man den Zündeinsatz der Entladungsröhre auf einfache Weise dadurch beliebig steuern kann., daß man die Phase der Hilfsentladungsspannung gegenüber der Phase der an der Entladungsröhre liegenden Hauptspannung mit an sich b@ekannten Mitteln verschiebt. Es, zeigt sich, daß man mit Hilfe einer solchen Phaseuverschiehung die Hauptspannung bequem regeln kann.. Die Entladungsröhre gemäß der Erfindung arbeitet auch dann noch einwandfrei, wenn die Hilfsspannung und Hauptspannung im Gegentakt sind, d. h. die Hilfsentladung gerade nur während der Sperrphasebrennt. Die Entladungsröhre sperrt in diesem Fall den Stromdurchgang in beiden Richtungen vollständig, und zwar wird diese Sperrung schon bei einer Hilfsentladungsspannung erreicht, die nur einen sehr kleinen Bruchteil der Hauptspannung beträgt.
• In den Abbildungen; sind Ausführungsbeispiele der neuen Entladungsröhre dargestellt.
• Die Entladungsröhre gemäß der Abb. i besteht aus einem Glasrohr i, das am Anodenende :2 eine und am Kathodenende 3 drei, Durchführungen aufweist. Die Röhre ist mit Quecksilberdampf gefüllt. Die Kathode q. und. die Anode S haben, die Form eines Hoh lzylnnders. Die Entladungsstirecke ist durch die Zwischenelektroden 6 und 7 unterteilt. Die Elektroden sind mit den Zwischenelektroden und diese untereinander durch innerhalb der Entladungsröhre befindliche Kapazitäten verbunden, und zwar werden, diesle Kapazitäten durch je zwei benachbarte Elektroden zusammen mit den auf der Innenwand der Entladungsröhre i angebrachten leitenden Belägen 8 gebildet. Damit diese Kapazitäten eine zur Steuerung der Entladung ausreichende Größe haben, ist zwischen den Metallbelägen und den. Elektroden ein Dielektrikum großer Düelektrizitätskoinstante und gleichzeitig hoher Durchschlagsfestigkeit vorgesehen. Das: Dielektrikurn besteht ein diesem Fall aufs, Porzellanringen 9, die; mit dem Glasrohr i an dessen Innensaite blasenfrei verschmolzen sind. Innerhalb des Kathodenzylinders, befindet sich die Glühkathode io, die aus, Wolfram- oder Nickeldraht besteht und mit einem stark elektronenaussendenden Stoff, beispielsweiise Er'dalkalioxyd, überzogen ist. Die Glühkathode wird aus einem besonderen Heiztransformator gespeist. Es ist jedoch auch möglich, die Oxydkathode durch die Entladung aufheizen zu lassen. Der Glühkathode gegenüber ist eine Hilfselektrode (Hilfsanode) angebracht, die aus einem Metallring i i besteht, der gegen das Kathodengehäuse durch einen nichtleitenden Ring i2 elektrisch isoliert -ist:. Zwischen dem Metallring i i und der Glühkathode io wird eine elektrische Span: nung, die etwa ioo Volt beträgt, angelegt. Die dann einsetzende Hilfsentladung hat die bereits oben. beschriebenen Vorteile.
• Die Abb. 2 zeigt eine andere Aus.fiihrungsform der Entladungsröhre gemäß der Erfindung. Die Entladungsröhre weilst die Metallans.chmelzungen 13 und 14 auf, an denen innen die Zwischenelektroden 6 und 7 befestigt sind. Die Zwisichenelektroden und die Anode 5 sind durch einen ho-chohmigen Widerstand 15 außerhalb des Entladungsgefäßes miteinander verbunden.. Innerhalb des Kathodenzylinders 4 befindet sich die Oxydkathode, die aus der Heizwicklung 16 des. hier nur mit der Sekundärseite dargestellten Heiztransformators gespeist wird. Der Heiztransformator weist noch eine zweite Wicklung 17 auf, die die Spannung für die Hilfsentladung liefert. Die :Hilfsentladung findet bei, dieser Röhre in dem Zwischenraum zwischen der Kathode io und der benachbarten Zwischenelektrode 6 statt. Diese Anordnung der Hilfsentladung eignet, sich besonders gut zur Hochspannungsregelung mit Hilfe einer Phasenverschiebung zwischen: Hilfs.- und Hauptentladung.
• Die Abb.3 zeigt eine andere Anordnung der Hilfsentladung. Die innerhalb des Kathodenzylinders 4 befindliche Oxydkathode io ilst in Form einer Wendel ausgeführt. Die Hilfsanode besteht aus einer stabförmigen Elektrode 18, die sich in der Achse der Wendel befindet.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gas- oder dampfgefüllte elektrische Entladungs,röhre für hohe Spannungen mit Glühkathode, vorzugsweise Oxydkathode, deren Entladungsstrecke durch Zwischenelektroden unterteilt eist und bei der als Elektronenquelle eine in unmittelbarer Nähe der Kathode stattfindende Ionenhilfsentladüng verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Glühkathode, gegebenenfalls aber auch die mit ihr zur Erzeugung der Ionenhilfsentladung zusämmen arbeitende Hilfsanode in. einem einen Bestandteil des Kathodenaufbaues, bildenden, nach den Zwischenelektroden zu offenen metallenen Hohlzylinder untergebracht sind.
2. 2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Ionenhilfsentiladung von dem Heiztransformator für die Kathode aus gespeist ist.
3. 3. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung je zweier benachbarter- Eleiktroden klein ist gegenüber der Länge jeder einzelnen Elektrode.
4. 4. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet" daß die Ionenhilfsentsladung zwischen der Kathode und der ihr benachbarten Zwischenelektrode stattfindet.
5. 5. Elektriische nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydkatho-d@e -als Wendel ausgebildet ist, in deren Achse seich die stabförmige Hilfsanode befindet.
6. 6. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsianode als, ein, gegen dasi Kathodengehäuse isolierter Metallring ausgebildet ist.
7. 7. Einrichtung zum Betrieb einer elektrischen Entladungsröhre nach Anspruch i, 2@, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Hilfsspannung nur einen sehr kleinen Bruchteil der Hauptspannung beträgt. B.
8. Einrichtung zum Beitrieb einer elektrischen Entladungsröhre nach Anspruch i, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung gegenüber der Hauptspannung in. der Phase verschoben ist.
9. 9. Einrichtung zum Betrieb, einer elektrischen Entladungsröhre nach Anspruch i, 2" 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelun:g der Hauptspannung durch Änderung des Phasenunterschiedes zwischen Hilfsspannung und Hauptspannung erfolgt. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 159 518, 177 051, 182 ig6, 171 154; französische Pat;entschrifb Nr: 754242; österreichische Patentschrift Nr. 144 273.