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Entladungsröhre Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre
mit einer Kathode, einer Steuerelektrode, einer darauffolgenden, für den Anschluß
an ein positives Potential geeigneten Schirmelektrode und einer Anode. Es ist im
allgemeinen üblich, die Gitterelektroden von Elektronenröhren aus gewendelten Drähten
herzustellen. Eine genaue Beobachtung des von der Kathode zur Anode übergehenden
Elektronenstromes zeigt, daß die von der Kathode ausgehende Elektronenströmung durch
die Gitterwindungen in Elektronenstrahlen zerlegt wird, deren Form und Querschnitt
von der räumlichen Anordnung der Elektroden und ihren Potentialen abhängt. Man kann
dieses Verhalten damit erklären, daß sich in den Gitterlücken Potentialflächen ausbilden,
die als elektronenoptische Linsen wirken. In dieser Erkenntnis hat man bereits Elektronenröhren
mit drei Gittern derart ausgebildet; daß sämtliche Gitter auf Deckung gewickelt
wurden, damit das mittlere, auf positivem Potential gehaltene Schirmgitter möglichst
wenig Strom aufnimmt. Aus demselben Grund hat man das Steuergitter einer Elektronenröhre
und das darauffolgende Schirmgitter reusenförmig ausgebildet und die Schirmgitterstäbe
im Elektronenschatten der Steuerstäbe angeordnet. Alle diese Röhren weisen im Betriebe
das sogenannte Stromverteilungsrauschen auf, welches durch die statistischen Schwankungen
der Verteilung des Elektronenstromes auf das Schirmgitter und die Anode verursacht
wird.
Die Schwankungsmöglichkeit und damit auch das Rauschen ist um so größer, je mehr
Kanten das in der Elektronenströmung befindliche Schirmgitter aufweist, da es sich
an diesen Kanten entscheidet, ob die Elektronen zum Schirmgitter oder zur Anode
übergehen. Da die Zahl dieser Kanten bei den beschriebenen Röhren groß ist, nimmt
auch das Stromverteilungsrauschen eine störende Stärke an.
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Es sind auch Verstärkerröhren bekannt, in denen die Entladung wie
bei Kathodenstrahloszillographenröhren durch elektronenoptische Konzentrationsmittel
und durch Blenden zu einem dünnen Strahl zusammengefaßt wird, der entweder hinsichtlich
seiner Richtung oder seiner Stromstärke gesteuert wird. Röhren dieser Art können
jedoch nur mit Strahlstromstärken, die im Vergleich mit der Entladungsstromstärke
gewöhnlicher Röhren mit ungebündelter Entladung klein sind, betrieben werden. Sie
weisen große Innenwiderstände auf und erfordern höhere Betriebsspannungen, so daß
sie als Ersatz für die üblichen Verstärkerröhren nicht ohne weiteres geeignet sind.
Es ist ferner eine Elektronenröhre bekannt, deren Steuerelektrode eine der Kathodenform
entsprechende Aussparung aufweist und deren Entladungsstrom durch ein in der Entladungsrichtung
verlaufendes Magnetfeld gebündelt wird; diese Art der Bündelung erfordert für die
Erzeugung des Magnetfeldes einen zusätzlichen Aufwand. Die Erfindung bezweckt, bei
einer mit einer Schirmelektrode versehenen Röhre nicht bloß die Stromaufnahme der
Schirmelektrode, sondern auch das Stromverteilungsrauschen klein zu halten.
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Erfindungsgemäß wird eine Entladungsröhre mit einer Kathode, einer
Steuerelektrode, einer darauffolgenden Schirmelektrode und einer Anode in der Weise
ausgebildet, daß die Steuerelektrode aus einem von zwei Haltestreben getragenen
Wickelgitter besteht und die Haltestreben Bleche tragen, welche der Gitterform angepaßt
sind und zwei gegenüberliegende Schlitze frei lassen, und daß die Schirmelektrode
ebenfalls mit zwei gegenüberliegenden Schlitzen versehen ist, die mit den Schlitzen
des Steuergitters ausgerichtet sind. Infolge der Bündelung des Entladungsstromes
durch das hierzu geeignet geformte Steuergitter und die besondere Ausbildung der
Schirmelektrode ist der zur Schirmelektrode übergehende Stromanteil klein; infolge
der geringen Kantenzahl der Schirmelektrode ist aber auch das Stromverteilungsrauschen
der gekennzeichneten Entladungsröhre kleiner, als es bei Verwendung anders ausgebildeter
Elektroden wäre.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt. Abb. i zeigt schematisch einen Ouerschnitt durch das Elektrodensystem
einer Entladungsröhre, deren Kennlinie eine ziemlich große Steilheit aufweist. Zur
Erzeugung einer gebündelten Elektronenströmung dient ein die Kathode 35 umschließendes
Wendelgitter 45 mit elliptischem Querschnitt, an dessen seitlichen Haltestegen ein
Blechzylinder 46 mit zwei Schlitzen befestigt ist, die um go° gegen die durch die
Haltestege gehende Ebene versetzt sind, und eine koaxial angeordnete und dieses
Gitter umschließende Beschleunigungselektrode 47. Diese Strahlerzeugungsanordnung
zerlegt praktisch die ganze von der Kathode ausgehende Entladung in zwei ziemlich
schlanke Bandstrahlen, welche die Kathode in einander entgegengesetzten Richtungen
verlassen. Eine weitere Elektrode in Form eines geschlitzten Zylinders 48, dessen
Schlitze mit den Schlitzen des Zylinders 47 ausgerichtet sind, umschließt die Strahlerzeügungsanordnung
und ist ihrerseits mit einer undurchlässigen rohrförmigen Anode .1.g umgeben. Versuche
mit einer Röhre dieser Art, deren Elektroden 48 und 49 miteinander verbunden waren
und deren Elektrode 47 eine Schattenfläche von 74°/o- aufwies und eine hohe positive
Spannung führte, ergaben die in Abb:2 dargestellten Stromspannungskennlinien. Der
zur Elektrode 47 fließende Strom war sehr schwach, während die Steilheit der Entladungskennlinie
bei einem Vergleich mit einer Röhre üblicher Art günstig abschnitt.
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Abb.3 zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einer kapazitätsarmen
Röhre mit großer Steilheit, in welcher die Elektronenstrahlenbündel durch eine Strahlerzeugungsanordnung,
wie sie in Abb. z dargestellt ist, gebildet werden und sowohl eine Zusammendrängung
des Entladungsstromes als auch eine Steuerung seiner Stärke erzielt werden kann.
Die Strahlerzeugungsanordnung ist koaxial zu einer Schirmelektrode 5o angeordnet,
welche zwei Schlitze oder Durchlässe enthält, die mit den Schlitzen der Strahlerzeugungsanordnung
ausgerichtet sind. Da die Elektrode 5o mit ihren beiden diametral gegenüberliegenden
und parallel zur Kathode sowie in .einer zur Ebene der Haltestege des Gitters 45
senkrecht stehenden Ebene verlaufenden Schlitzen das Potential Null erhält, wirkt
sie sowohl als Bremselektrode zur Unterdrückung der Sekundäremission als auch als
weitere Sammelelektrode für .die aus den Schlitzen der Strahlerzeugungsanordnung
austretenden Elektronenstrahlen. - Die Anode besteht aus zwei Metallplatten 51,
deren jede einem Elektronenstrahlbündel zugeordnet ist und die nur wenig breiter
als der Querschnitt des auftreffenden Elektronenstrahls sind; daher kann die Anodenkapazität
im Vergleich zu den üblichen Röhren nachdrücklich verkleinert und die Fokussierung
der Elektronenstrahlbündel auf diese Anoden so gut gemacht werden, daß nur wenige
Elektronen um sie herum entweichen können und infolgedessen eine Sekundäremission
der Glaswand vermieden wird. Zweckmäßig werden die miteinander verbundenen Anoden
als enge Tröge mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet und so angeordnet, daß praktisch
alle Elektronenstrahlen nur auf den Böden der Tröge fallen, wodurch die Sekundäremission
der Anode klein gehalten wird. Mit einer Röhre von ungefähr dieser Bauart, deren
Steuergitter eine negative Vorspannung von etwa 2 Volt erhielt, wurde bei 5 mA Entladungsstromstärke
eine Steilheit
von ungefähr 1q:00 y AN erzielt. Dabei nahm die
Schirmelektrode sogar dann nur etwa o,1 mA auf, wenn sie beinahe ebenso positiv
war wie die Anode.