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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In den Abbildungen; sind Ausführungsbeispiele der neuen Entladungsröhre
dargestellt.
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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.
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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.
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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.