Elektrische Glimmentladungsröhre mit Kathode, Steuerelektrode, Anode
und zusätzlicher Hilfselektrode für eine Hilfsentladung Die Erfindung betrifft eine
elektrische Glimmentladungsröhre mit mehr als zwei Elektroden. Bei solchen Röhren
liegt bekanntlich häufig die Aufgabe vor, mit Hilfe einer Steuerspannung, z. B.
eines kurzzeitigen Spannungsimpulses, eine Entladung zwischen zwei Elektroden ,auszulösen,
die über die Form der Glimmentladung in ,die einer lichtbogenartigen Entladung übergeht.
Der Zündeinsatz einer steuerbaren Glimmentladun.gsröh.re ist sowohl von der Spannung
zwischen der Kathode und derAnode als auch von der Spannung zwischen der Steuerelektrode
und den übrigen Elektroden abhängig. Für die meisten Anwendungszwecke besteht ein
großes Interesse daran, die Röhre so zu konstruieren und zu betreiben, daß bei einer
verhältnismäßig kleinen Änderung :der Steuerspannung die Auslösung der Hauptentladung
erreicht wird, J. h. :die Glimmröhre soll möglichst empfindlich arbeiten können.
Da nun nicht nur die Steuerspannung allein, sondern auch die Anodenspannung in die
Zündbedingung mit eingeht und -diese außerdem vom Gasdruck im Rohr und verschiedenen
anderen nicht immer klar übersehbaren Faktoren, z. B. .den Kathodeneigenschaften,
abhängig sind, ist es notwendig, die Verhältnisse, insbesondere die Spannungen,
so zu wählen, @daß das Rohr bei einer gewissen; Inkonstanz der Anodenspannung bei
schwankendem Gasdruck usw. stets mit Sicherheit noch nicht ,gezündet wird. Dies
läßt sich aber nur dadurch erreichen, .daß man mit der Anodenspannung verhältnismäßig
weit unterhalb der Zündspannung bleibt, was wiederum die Notwendigkeit mit sich
bringt, zum Zwecke der Zündung an die Zündelektrode eine verhältnismäßig große Steuerspannung
anzulegen.
Nur dann hat man die Sicherheit, .daß .das Rohr nicht in unerwünschter Weise selbst
zündet, @daß aber in dem erwünschten Zündzeitpunkt die Zündung mit Sicherheit erreicht
wird. Die Erfindung verfolgt nun den Zweck, den Betrieb .der Glimmröhre günstiger
zu gestalten und vor allem eine wesentlich höhere Empfindlichkeit der Steuerung
bei absoluter Sicherheit gegen unerwünschte Zündungen und gleichzeitig Sicherstellung
des Zündeinsatzes in dem gewünschten Zündzeitpunkt zu schaffen. Besonders wird das
Bestreben darauf gerichtet, von der Inkonstanz der Anodenspannung unabhängig zu
werden und zu erreichen, daß .durch einen kleinen Steuerimpuls, der praktisch konstant
ist, unabhängig von der jeweiligen Höhe der Anodenspannung die Zündung der Entladung
erreicht wird. Erfindungsgemäß kann man dies mit Hilfe einer Glimmentladungsröhre
erreichen, welche aus einer Kathode, einer Steuerelektrode, einerAnode und einer
zusätzlichen Hilfselektrode besteht, welche dazu dient, eine dauernde Hilfsentladung
zur Anode oder zur Kathode hin zu führen. Die Erfindung läßt sich am besten an Hand
der Figur erläutern, in welcher auch die bevorzugte Ausführungsform der Röhre nach
der Erfindung dargestellt ist. In der Figur bedeutet i .das :Glasgefäß für die Glimmentladungsstrecke,
2 die Kathode, 3 .die ,Steuerelektrode, q. die Anode, 5 die Hilfselektrode. Die
Kathode wird vorzugsweise in Form einer Scheibe oder einer gewölbten Kappe ausgeführt
und kann vorteilhafterweise an ihrer Oberfläche mit die Emission erleichternden
Stoffen versehen sein, wie dies in der Technik der Glimmentladungsröhren bekannt
ist. Die Steuerelektrode ragt vorzugsweise über -die Anode und die Hilfselektrode
hinaus, so daß das Ende der Steuerelektrode sich näher an der Kathode befindet als
,die Enden der übrigen Elektroden. Im übrigen können .die drei letztgenannten Elektroden
einfach als metallische Stifte ausgebildet sein. Für die Hilfselektrode 5 empfiehlt
es sich, die Ausführungsform der Fig. i zu wählen, bei welcher das Ende der Hilfselektrode
der Anode stark genähert ist, wodurch man erreicht, daß die Entladung zwischen Anode
und Hilfselektrode mit Sicherheit auf .dem Endpunkt der Hilfselektrode konzentriert
wird. Anstatt die Hilfselektrode mit der Anode zusammenarbeiten zu lassen, kann
man sie auch der Kathode verhältnismäßig nahe bringen und die Hilfsentladung zwischen
der Kathode und der Hilfselektrode erzeugen. Die Abstände zwischen denjenigen Elektroden,
zwischen denen die erwähnte Hilfsentladung erzeugt wird, müssen kleiner sein als
der Abstand zwischen Anode und Kathode bzw. Steuerelektrode und Kathode. Diese Elektrodenanordnung
bietet eine Reihe von wesentlichen Vorteilen. Durch die ständig zwischen zwei Elektroden
übergehende Hilfsentladung wird zunächst, gleichgültig in welcher Betriebsweise
das Rohr verwendet wird, der Zündverzug beseitigt. Man erzielt aber noch einen wesentlich
größeren Fortschritt, welcher aus dem Schaltbild der Fig. i zu erkennen ist. Die
Spannungsquelle, aus der das Rohr gespeist wird, ist mit 6 bezeichnet. Sie liegt
zwischen der Anode ¢ und der Kathode 2. Die Hilfselektrode 5 erhält ihre Spannung
über einen hochohmigen Widerstand 7 von der Kathode her. Zwischen der Anode und
der Steuerelektrode 3 liegt ein Kondensator 8 und parallel zu diesem ein Widerstand
g. Eine Einrichtung io, welche den Steuerimpuls liefert, ist in der Figur angedeutet.Electric glow discharge tube with cathode, control electrode, anode
and additional auxiliary electrode for an auxiliary discharge. The invention relates to a
electric glow discharge tube with more than two electrodes. With such tubes
is known to be often the task with the help of a control voltage, z. B.
a brief voltage pulse to trigger a discharge between two electrodes,
the shape of the glow discharge into an arc-like discharge.
The ignition start of a controllable glow discharge tube is both from the voltage
between the cathode and the anode and from the voltage between the control electrode
and the rest of the electrodes. For most purposes there is a
great interest in designing and operating the tube in such a way that one
relatively small change: the control voltage triggering the main discharge
is achieved, J. h. : the glow tube should be able to work as sensitively as possible.
Since now not only the control voltage alone, but also the anode voltage in the
Ignition condition is included and this also depends on the gas pressure in the pipe and various
other factors that cannot always be clearly assessed, e.g. B. the cathode properties,
are dependent, it is necessary to determine the conditions, in particular the tensions,
so to choose @ that the pipe at a certain; Inconsistency of the anode voltage
fluctuating gas pressure etc. is always certainly not yet ignited. this
but can only be achieved by using the anode voltage proportionally
remains far below the ignition voltage, which in turn entails the need
brings a relatively large control voltage to the ignition electrode for the purpose of ignition
to put on.
Only then can you be sure that the pipe is not itself undesirably
ignites, @ that, however, the ignition will be reached with certainty at the desired ignition point
will. The invention now has the purpose of making the operation of the glow tube cheaper
to design and above all a much higher sensitivity of the control
with absolute security against unwanted ignitions and at the same time security
of the ignition insert at the desired ignition point. It will be special
The aim is to be independent of the inconsistency of the anode voltage
and to achieve that .by a small control pulse that is practically constant
is the ignition of the discharge, regardless of the respective level of the anode voltage
is achieved. According to the invention, this can be done with the aid of a glow discharge tube
achieve, which consists of a cathode, a control electrode, an anode and a
There is an additional auxiliary electrode, which serves to ensure a permanent auxiliary discharge
to lead to the anode or the cathode. The invention is best illustrated by hand
explain the figure, in which also the preferred embodiment of the tube according to
of the invention is shown. In the figure i. That means: glass vessel for the glow discharge path,
2 the cathode, 3 .the, control electrode, q. the anode, 5 the auxiliary electrode. the
The cathode is preferably designed in the form of a disk or a domed cap
and can advantageously facilitate the emission on its surface
Substances be provided, as is known in the art of glow discharge tubes
is. The control electrode preferably protrudes over the anode and the auxiliary electrode
so that the end of the control electrode is closer to the cathode than
, the ends of the remaining electrodes. In addition, the three last-mentioned electrodes
be designed simply as metallic pins. Recommended for the auxiliary electrode 5
it is a matter of choosing the embodiment of FIG. i, in which the end of the auxiliary electrode
the anode is closely approximated, whereby one achieves that the discharge between the anode
and auxiliary electrode with certainty concentrated on the end point of the auxiliary electrode
will. Instead of letting the auxiliary electrode work together with the anode, you can
you also bring them relatively close to the cathode and the auxiliary discharge between
the cathode and the auxiliary electrode. The distances between those electrodes
between which the mentioned auxiliary discharge is generated must be smaller than
the distance between anode and cathode or control electrode and cathode. This electrode arrangement
offers a number of key advantages. By being constantly between two electrodes
temporary auxiliary discharge is initially, regardless of the operating mode
the pipe is used, the ignition delay is eliminated. But one more thing is achieved significantly
greater progress, which can be seen from the circuit diagram of FIG. the
The voltage source from which the pipe is fed is denoted by 6. she lies
between the anode and the cathode 2. The auxiliary electrode 5 receives its voltage
via a high resistance 7 from the cathode. Between the anode and
the control electrode 3 is a capacitor 8 and parallel to this a resistor
G. A device io which supplies the control pulse is indicated in the figure.
Aus der Spannungsquelle 6 wird über einen Widerstand i i der Kondensator
i2 aufgeladen, und zwar so weit, daß,die Entladung in der Steuerstrecke, d. h. zwischen
der Kathode 2 und der Steuerelektrode 3, gezündetwird. Bei der.gewählten Anordnung,
bei welcher in dem Rohr ständig eine Hilfsentladung aufrechterhalten wird, hat es
sich herausgestellt, daß ihre Entladung über .die Steuerstrecke in einem Punkte
der Townsend-Charakteristik stabilisiert wird, obgleich in .dem Stromkreis .der
Kondensator 8 liegt. In Fig. 2, in welcher -die Charakteristik der Entladung der
Steuerstrecke (Abhängigkeit .der Spannung U von dem Strom I) dargestellt ist, sei
dieser stabile Betriebspunkt beispielsweise bei 13 angedeutet, wenn nun ein
kleiner Steuerimpuls auf die Steuerelektrode gegeben wird, dann hebt sich die Spannung
der Steuerelektrode etwas über die Charakteristik hinaus. Durch diesen Anstieg verkürzt
sich .die Aufbauzeit der selbständigen Entladung außerordentlich stark, so das nunmehr
der Kondensator 8 rasch entladen wird, in der Lage ist eine Glimmentladung zu unterhalten
und so damit die Durchzündung der Entladung zur Anode einleitet. Dabei ist es gleichgültig,
wie hoch im Einzelfall gerade die Anodenspannung war. Ein kleiner auch bei verhältnismäßig
starken Schwankungen der Anodenspannung konstanter Zündimpuls reicht auf alle Fälle
hin, um die Zündung der Entladung zu bewerkstelligen. Bezüglich der .Schaltelemente
der Stromkreise muß die Bedingung erfüllt sein, daß der Spannungsanstieg beim Steuerprozeß
(Zündimpuls) rascher erfolgt, als die Spannung am Kondensator 12 ansteigt. Man erreicht
also durch .dieAnordnung nach .der Erfindung und durch die geschilderte Betriebsweiseden
besonderen Vorteil, @daß,das Rohr äußerst empfindlich und trotzdem von der Streuung
-der Spannungswerte und anderen sich stets vielfach im Verlaufe der Betriebszeit
ändernden Faktoren völlig unabhängig wird. Damit ist eine der größten Schwierigkeiten
vermieden, die beim Betrieb von Glimmentladungsgefäßen, die zur Auslösung von Stromimpulsen
dienen, bisher stets vorhanden war. Die Gasfüllung des Rohres besteht vorzugsweise
in einem Edelgas. Als Gasdruck haben sich solche von einigen Millimetern bis etwa
ioo mm besonders gut bewährt. Durch den Wegfall,des Zündverzuges ist das Rohr nach
der Erfindung auch brauchbar zur Steuerung mit Wechselspannungen bis zu io ooo Hz.The capacitor i2 is charged from the voltage source 6 via a resistor ii to such an extent that the discharge in the control path, ie between the cathode 2 and the control electrode 3, is ignited. In the chosen arrangement, in which an auxiliary discharge is constantly maintained in the tube, it has been found that its discharge is stabilized over the control path in one point of the Townsend characteristic, although the capacitor 8 is in the circuit. In Fig. 2, in which the characteristic of the discharge of the control path (dependence .the voltage U on the current I) is shown, this stable operating point is indicated for example at 13 , if a small control pulse is now given to the control electrode, then lifts the voltage of the control electrode is slightly beyond the characteristic. This increase shortens the build-up time of the independent discharge extremely strongly, so that the capacitor 8 is now discharged quickly, is able to maintain a glow discharge and thus initiate the ignition of the discharge to the anode. It does not matter how high the anode voltage was in the individual case. A small ignition pulse, which is constant even with relatively strong fluctuations in the anode voltage, is sufficient in any case to initiate the discharge. With regard to the .Schaltelemente of the circuits, the condition must be met that the voltage rise during the control process (ignition pulse) occurs faster than the voltage on the capacitor 12 increases. The arrangement according to the invention and the operating mode described have the particular advantage that the pipe is extremely sensitive and nevertheless completely independent of the spread of the voltage values and other factors which constantly change in the course of the operating time. This avoids one of the greatest difficulties that have always been present in the operation of glow discharge vessels which are used to trigger current pulses. The gas filling of the tube is preferably an inert gas. Gas pressures from a few millimeters to about 100 mm have proven particularly effective. By eliminating the ignition delay, the tube according to the invention can also be used for control with alternating voltages of up to 10000 Hz.