-
Metalldampfentladungsgefäß für hohe Betriebsspannungen Der Erfindung
liegt die Aufgabe, zugrunde, ein Metalld ampfentladunigsgefäß zu schaffzn, welches
auch für hohe und höchste Betriebsspannungen hinreichend rückzündungssicher ist.
Für das Entstehen von Rückzündungen sind bekanntlich im wesentlichen drei verschiedene
Ursachen verantwortlich zu machen. So können Rückzündungen dadurch entstehen, d'aß
Fremdkörper, z. B. Quecksilbertröpfchen, auf die, Anode oder in ihre Nähe gelangen
und durch ihre katalytische Wirkung die Anodenoberfläche aktivieren, d. h. zur Emission
von Elekt'rünen befähigen. Eine weitere Rückzündungsursache ist dann. gcgeban, wenn
an der abgelösten Anode, die: wiederkehrende Spannung bereits nennenswerte Beiträge
erreicht, l@°n-ar das von, der vorangehenden Entladung stammendie Restp-lasrna weit
genug abgeklungen ist. Alps. dritte Rückzündungsursache, die insbesondere bei EntladUngsgefäßen
fü'r hohe Betriebsspannungen zu Schwierigkeiten. führen kann, kommt das Eindringen;
von Quexksilberd:ampf oder Ladungsträgern in dien mit Sperrspannung beanspruchten
Anodenarm in Betracht.
-
Die! Erfindung hat sich. zum Ziel gesetzt, diese letztgenannte Rückzündungsursache
wirksam zu bekämpfen. Dabei bezieht sich die Erfindung auf solche Entladungsgefäße,
bei denen, wie an sich bekannt, in dem Anodenrohr bzw. dem Anodenarm mehrere Hilfsanoden
angeordnet sind, deren Potentiale so gesteuert werden, daß durch sie die Gesamtspannung
zwischen
der betreffenden Hauptanad° und d,r Kathode nach einer veirgegel,°il:n Gesetzmäß-igke:i.t
unterteilt wird. 1lanerreicht dies bekanntlich dadurch, daß man die, Hilfsanoden
an einen zwischen die Hauptanode und die Ka,thod-e geschalteten Spannungsteiler
anschließt. der entweder aus rein:ii Ohmschen Wide,rständ:en, aus Kapazitäten oder
aus Kombinationen beider zusammengeseitzt sein. kann. Die: Riickzündungsgefahr ist
offenbar um so größer, je höher während der Sperrphase diel Trägerkonzentration
in der L`mgebu.ng der der Kathodie am nächsten liegenden Hilfsanode ist. Es kommt
deshalb, um diie Rückzünd.ungssicherheit des Gefäßeis zu erhöhen, zunächst darauf
an, an dieser St;:lle, die,Trägerkonzentration möglichst herabzusetzen. Die Erfindung
geht nun von der Erkenntnis aus, daß die TrägerkGn7,entratien in einem im Verhältnis
zu seinem Durchmesser la.ngein Rohr, die an der Mündung einen 1>estimmt.cn festen
cderzeitlich veränderlichen Wert haben möge, von der Mündung aus gerechnet längs
des Rohres nach einem Exponentialge-setz abnimmt. Der Grund hierfür ist in der Diffusion
der Ladungsträger an die Wandungen dies Rohres zu se@lien. Dabei ist allerdings
Voraussetzung, daß in dem Rohr nur verhältnismäßig niedrige elektrische Felder vorhanden:
sind, d. h. mit anderen Wo,rt.en, daß nicht durch die Anwesenheit größerer Felder
wieder zusätzliche, Ladungsträgeir in das Rohr hineingezogen werden. Unterliegt
die Trägerkonzentra:tion an der Mündung des Rohreis raschen zeitlichen Änderungen,
so sind in von derMündung entfernten Teilen des Rohres die zeitlichen Änderungen
der Trägerkonzentration stark gedämpft, und zwar noch wesentlich stärker, als es
allein durch die längs des Rohres abn°.hmend.e Trägerkonzentration der Fall wäre.
Die Abnahme der Trägerkonzentration im Rohr hängt dabei nur von dem Verhältnis der
Länge des Rohres zu seinem Radius ab.
-
Gemäß der Erfindung wird nun in Ausnutzung dieser Erkenntnis das Entladungsgefäß
so, ausebildet, daß sich, von der Kathode her gesehen, vor g 2
der -der Kathode
am nächsten liegenden Hilfsanodeein Stück des @nodianrohre,s befindet, welches wesentlich
länger ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Hilfsanoden. Auf diese Weise
wird erreicht, daß die Trägerkonzentration. an der ersten Hilfsanode gegenübeir
dem an der Rohrmündung vorhandenen Wert stark heraligc,setzt ist.
-
.NIan wird bestrebt sein, auch die sonst bekannten Hilfsmaßnahmen
zusätzlich zu ergreifen, die den Zweck haben, ein Eintreten. des von der Kathode:
ausgehenden Dampfstrahls in das Anoidenrohr möglichst zti unterbinden. Hierzu gehört
es beispielsweise, die Kühlung des Entladungsgefäßes so auszugestalten, .daß zwar
die, Kathode und der Kondensationsraum stark gekühlt werden, daß aber der Entladungsraum
in der C mgeibung der :Mündung der Anodenarme auf höherer Temperatur gehalten wird.
Dann bleibt nämlich ein Dampfstrahl, der in diesen Rautn eintritt, geschlossen.
Es gelingt also auf diese Weise, den von der Kathode ausgehenden Dampfstrahl geschlossen
an der Anodenrohrmündung vorbei in den Kc.nden.saticnisraum zu führen.
-
Zusätzlich kann man di-°--seWirkung noch dadurch unterstützen, daß
man in der Nähe der Anodenrohrmündung, zweckmäßig in dem Anodenrohr selbst, eine
Erregeranode unterbringt, die durch die an ihr ansetzende Entladung dein Raum vor
der Anodenrohrrnündun g ständig heizt. Vorteilhaft wird diese Errt-g.e,rano,dle;
mit Gleichstrom gespeist, damit durch sie die Trägeirlco-nzentratio@n vor der Anodenrohrmündung
während der Sperrzeit einen wohldeifinierten Wert besitzt.
-
Um die Zündung in der positiven AnodenspannungshaIbwe:lle zu erleichtern,
kann man in den Teil des Anodenrohreis vor der ersten kathodenseitigen Hilfsanode
noch Steiuergitter unterbringen, die zweckmäßig gleichzeitig mit einem positiven
Spannungsimpuls bzaufschlagt werden. Die Steuerwirkung wird verbessert, wenn. die
den einzelnen Steuerel.ej"trod@in zugeführten Spannungsimpulse der Höhe, nach derart
abgestuft sind, daß das der ersten Hilfsanode, am nächsten liegende Steuergitter,
den. höchsten 'Impuls erhält.
-
Lc-i den bisher bekannten: Gefäßkonstruktionen mit mehreren an einem
Spannungsteiler angeschlossenen Hi.lfsano!den zwischen d.etr Hauptanode und der
Kathode war man bestrebt, das Potentialgefälle längs des Entladungsweges in der
Sperrph.asei, d. h. nach Ablauf der Entionisierungsze-it, möglichst gl,eiichmäßig
zu gestalten. Bei einem Entladungsgefäß gemäß der Erfindung wird dagegen zweckmäßig
die, gesamte Poten :tialdiffo-renz ungleichmäßig aufgeteilt, und zwar derart, daß
zwischen der Kathode und der ihr am. nächstem liegenden Hilfsanod'e ein kleinerer
Teil.l@e@trag der Gesamtspannung li.eigt als zwischen zwei einander benachbarten
Hilfsanoden. Durch entspi"e:ch-nda Ausgestaltung des Spannungsteilers. bzw. Wahl
der Anz.apfun:g an diesem kann man eine solche Spannungsaufteilung leicht erreichen.
Es wird dadurch die Rückzündun:gssicherheit weiter erhöht, da ja. die Neigung zur
Ausbildung einer Rückzündung nicht nur die Träaglerkonzeneration vo,r der der Kathode,
am nächsten. liegenden Hilfsanode, sondern auch die Po,te-nitial,d.iff@erenz dieser
Hilfsanode gegenüber der Kotheide maßgebend ist. Auch die Poten,tiald.ifterenz zwischen
der Hauptanode und der dieser am nächsten liegenden Hilfsanode kann anders gewählt
werden als d:ie Pefiqnti.aldift-,-renz zwischen zwei benachbarten Hilfsanciden.
Der Abstand zwischen de Hauptanode und der dieser am nächsten liegenden Hilfsanode
kann, zweckmäßig etwas größer gemacht werden als der Abstand zwischen benachbarten
Hilfsanoden, um eine gute Kühlung der Hauptanoide zu erzielen.
-
Als Auisführungsbeispieil der Erfindung ist in der Zeichnung ein:
Erntlad'ungsgefäß mit metallischem Gehäuse da!i@ges-tellt. Die Kathoide, ist mit
1,4, den Kondie.nsatio,nsra:uim mit 13 bezeichnet. j ist eine Hauptanode, die an
dem Ende eines gekrümmten Anodenarmes untergebracht ist. Di:ser Anodenarm besteht
aus zwei Stücken, von denen das obere Stück 8 aus Isoliermaterial und das
untere Stück 2
aus Metall hergestellt ist. In de mArmteil 8 befindet
sich eine Reihe von Hilfsanoden 6, die an verschiedene Anzapfpunkte eines zwischen
die Anode 7 und die Kathode, 14 geschalteten Ohmschen od,e-r kapazitivenSpannungsteilens
9, io, ii angeschlossen sind. Um eine Beeinflussung der Spannungsverteilung auf
die Hi:lfsanod-en 6 durch die fortschreitende Zündung möglichst klein zu halten,
sind noch Querwiderstände, 12 zwischen den einzelnen Hilfsanoden und deren Anschlußpunkten,
an den Spa.nn;ungsteiter vorgesehen. Der Widerstandswert der Glieder 12 muß dabei
wesentlich höheIr sein als der der Glieder i i. Diese Widerstände 12 können gegebenenfalls
auch fortgelassen werden. Die, Glieder qund io des Spannungsteilers haben einen.
von den Gliedern i i abweichenden Wert, um die oben geschilderte Aufteilung der
Gesamtspannung zu erreichen, vor allem, um den Spannungsbeitrag, .der, auf die Strecke
zwischen der der Kathode am nächsten liegenden Hilfsanode und der Kathode entfällt,
klein zu halten.
-
Wesentlich für d:ie Erfindung ist nun, daß vor der der Kathode am
nächsten liegenden Hilfsanode noch ein veirhäl:tnismäßig langer Rohrteil 2 liegt.
Die Länge dieses Rohrteils wird unter Berücksichtigung des Durchmessers so gewählt,
daß die Trägerkonzentration an der ersten Hilfsanode nach Ablauf der Entionisieru.agszeit
nicht mehr zu eineu Rückzündung führen: kann. In der Nähe der Mündung des Anoden
armeis ist eine Erregerelektrode i in diesem angeordnet, welche mit Gleichstrom
gespeist wird und vor der Mündung eine definierte: Trägerkonzentration schafft.
Innerhalb des Rohrbeils 2 sind außerdem noch mehrere! Steuergitte;r 5, im vorliegenden
Fall deren zwei, vorgesehen, die, die Zündung nach der Hauptanode hin erleichtern
sollen. Diese Steuergitter werden, wie schon oben erwähnt, zweckmäßig jeweils im.
gleichen Augenblick mit positiven Spannungsimpu sen beaufschlagt.
-
Das Entladungsgefäß kann eina.nodig sein oder mehrere Anoden enthalten,
die ihrerseits entweder je in, einem besonderen Stromkreis liegen oder zwecks Leistungserhöhung
alle bzw. gruppenweise parallel geschaltet sein können.