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Feldstärkemeßgerät, insbesondere für Sendeantennen Zusatz zum Patent
833516
Im Hauptpatent wurde zur Messung der Feldstärke, insbesondere von Sendeantennen,
ein in sich geschlossener Meßkreis, bestehend aus einem Glimmgleichrichter mit stiftförmiger
Anode und zylindrischer Mantelkathode, einer Hochfrequenzdrossel und einem Drehspulmilliamperemeter,
vorgeschlagen. Dieses Feldstärkemeßgerät wind durch die vorliegende Zuatzerfindung
weitergebildet, indem die Wirkung der Hochfrequenzdrossel durch die besondere Ausgestaltung
des Glimmgleichrichters übernommen wird, der die innere Glaswand als zusätzliche
dielektrische Kathode benutzt.
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Die Erfindung ge-hiti also von dem im Hauptpatent angeführten Glimmgleichrichter
mit zylindrischer Mantelkathode und Stiftanode aus, entwickeit diese Form aber für
den genannten Zweck weiter. Außerdem wird eine Unterscheidung gemacht zwischen der
Messung in einem homogenen Felde und der Messung in einem inhomogenen Felde.
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Bevor näher auf den Erfindungsgegenstand eingegangen wird, sei auf
die Hauptaufgabe der Mantelkathode des Glimmgleichrichters bei seiner Verwendung
als Generator in dem Feldstärkemeßgerät hingewiesen. Im Entladungsraum des Glimmgleichrichters
bilden sich als Folge der durch das hochfrequente Feld bewirkten Ioniisation des
Füllgases freie negative Elektronen und positive Ionen.
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Auf Grund ihrer etwa hundertmal größeren Geschwindigkeit als die positiven
Ionen treffen die freien Elektronen mit Vorsprung und größerer
Energie
auf die Elektroden auf und verursachen eine negative Ladung der Elektroden. Die
negative Ladung der Mantelkathode läßt sich nur dann weiter aufrechterhalten, wenn
die hochfrequenten negativen Ladungsstöße nicht über der äußeren Leiter abfließen
können, was durch die Hochfrequenzdrossel in der Kathodenleitung verhindert wird.
Die negative Ladung bleibt daher an die Kathode gebunden, wodurch eine gerichtete
Elektronenbewegung von der höheren negativen Ladung der mit größerer Oberfläche
ausgestatteten Mantelkathode zu der kleineren negativen Ladung der Stiftanode zustande
kommt.
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An Hand der Abbildungen sei nun die Erfindung im einzelnen erläutert.
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An Stelle von zwei Elektroden des Glimmgleichrichters kommen bei
der Glimmgeneratorröhre nach der Erfindung drei Elektroden zur Wirksamkeit.
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In Abb. I ist diic grundsätzliche Auslführunlgs,form dargestellt.
Die Hauptaufgabe der Kathode als negativer Ladungsträger übernimmt die innere Glaswand
als dielektrische Kathode D. Auch die innere Glaswand des zylindrischen Glaskörpers
G erhält durch die im Rhytmus der Frequenz des Feldes aufteffenden freien Elektronen
einen negative Ladung. Aus der Eigenschaft der dielektrischen Kathode als Nichtleiter
ergibt sich, daß die hochfrequenten Ladungen nicht mehr abfließen können. Die gerichtete
Elektronenebewegung vollzieht sich im Entladungsraum von der inneren Glaswand zur
Stiftanode A. Im äußeren Leiter von der Anode zum negativen Pol des Instrumentes
und vom positiven Pol des Instrumentes zur metallischen Ausgleichkathode K am Fuße
des Entladungsraumes. Eine Hochfrequenzdrossel im äußeren Leiter erübrigt sich.
Die negative Ladung der inneren Glaswand steht in Wechselwirkung und in einem bestimmten
Energieaustausch mit den positiven Ionen des Entladungsraumes. Es kann daher keine
negative Aufladung der inneren Glaswand zu immer höheren Werten erfolgen. Die statische
Ladung und die Potentialdifferenz zwischen der inneren Glaswand und der Anode bleibt
abhängig von der Feldstärke und der Stärke der Ionisation.
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Die Ausführung der Glimmgeneratorröhre nach Abb. 1 mit der Ausgleichkathode
am Fuße des Entladungsraumes ist zur Intensitätsionisation in einem homogenen Felde
bestimmt. In einem homogenen Felde, beispielsweise im starken Nahfelde einer Sendeantenne,
oder im Innern einer Hochfrequenzsendespule wird die ganze Länge des Entladungsraumes
gleichmäßig stark ionisiert. Unterschiede in der Stärke des Feldes bedingen nur
Unterschiede in der Intensität der Ionisation, nicht aber in der Länge der von der
Ionisation betroffenen Entladungsstrecke. Im homogenen Felde ist die am Fußeder
Entladungsstrecke angeordnete Ausgleichkathode immer im Raum guter innerer Leitfähigkeit,
da ja die Gassäule in ihrer ganzen Länge gleichmäßig stark ionisert ist.
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Die metallische ausgleichkathode wird zweckmäßigerweise unmittelbar
auf der inneren Glaswand angeordnet. Dies kann geschehen durch einen niederen Metallzylinder,
welcher ähnlich wie der Belag einer Leidener Flasche unmittelbar an der inneren
Glaswand angebracht wird. Die Ausgleichkathode kann aber auch durch Metallbedampfung
an der linneren Glaswand am Fuße des Entladungsraumes niedergeschlagen werden. Die
Art des Metalls der Ausgleichkathode und der Stiftanode ist für die Funktion der
Glimmgeneratorröhre von untergeordneter Bedeutung. Mit Rücksicht auf die Ionisation
des Füllgases durch hochfrequente Felder kann aber auf gute Oberflächenleitfähigkeit
Wert gelegt werden. So kann für die massive Ausgleichkathode versilbertes Kupferblech,
für die Stiftanode ein versilberter Kupferdraht genommen werden.
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Eine Ausführung der Glimmgeneratorröhre, welche zur Verwendung in
einem inhomogenen Felde bestimmt ist, wird in Abb. 2 im Längsschnitt und in Abb.
2 a im Querschnitt gezeigt. Von der Ausgleichkathode am Fuße des Entladungsraumes
ausgehend, führen am Umfang verteilt zwei bis vier schmale Metallstreifen die ganze
Länge der inneren Glaswand entlang. Wenn in einem inhomogenen Felde eine Ionisation
von der Stirnseite des Entladungsraumes ihren Anfang nimmt und sich ungleichmäßig
stark zur tiefer gelegenen Gassäule ausbreitet, wenn also eine überwiegende Bedeckungsionisation
vorliegt, dann wird durch die Metallstreifen, welche sich in der ganzen Länge an
der inneren Glaswand befinden, Ider Ausgleich der Elektronenbewegung an jeder gut
leitenden Stelle des Entladungsraumes vorgenommen. Die Metallstreifen haben nur
den Stromausgleich von im Höchstfalle 3 Milliampere zu vollziehen und können daher
schmal gehalten werden. Die Hauptkathodenarbeit wird von der Fläche der inneren
Glaswand geleistet, und eine Ableitung von Hochfrequenz durch die wenigen schmalen
Metallstreifen ist praktisch gegenstandslos. Hat die Elektronenbewegung von der
inneren Glaswand zur Stiftanode und von da über den äußeren Leiter zu den Metallstreifen
erst eingesetzt, dann ist die Elektronenbewegung von selbst und automatisch bestrebt,
die Richtung diese Kreislaufes beizubehalten. Die Metallstreifen können analog der
zylindrischen Basis am Fuße des Entladungsraumes entweder als massive Blechstreifen
an die innere Glaswand angelegt werden oder als Niederschlag durch Metallbedampfung.
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In Abb. 3 ist eine Glimmgeneratorröhre in Kugelform dargestellt.
Die Stiftanode A ist an ihrem oberen Ende ebenfalls kugelförmig gestaltet.
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Die innere Glaswand der Hohlkugel wirkt als dielektrische Kathode
D. Die metallische Ausgleichkathode K wird im Glaskolbenfuß bis zum Eingang der
Hohlkugel herangeführt. Die Glimmgeneratorröhre in Kugelform ist für Intensitätsionisation
in einem homogenen Felde vorgesehen.
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Die Glimmgeneratorröhre in der Schaltung zeigt Abb. 4. Mit F ist
hochfrequente Felderregung bezeichnet. Die Stiftanode A und die Ausgleich-
kathode
K sind unmittelbar über ein Drehspulinstrument J miteinander verbunden ohne Zwischeschaltung
einer Hochfrequenzdrossel.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen Glaskörper und Stiftanoden mit verhältnismäßig
großer Länge. Je länger bei gegebener, am Fuß liegender zylindrischer Ausgleichkathode
die freie innere Glaswand mit oder ohne Metallstreifen und die gegenüberliegende
Stiftanode gehalten sind, um so mehr kann der Generatorstrom bei entsprechender
Ionisation der Gassäule anwachsen.
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Durch das bei der beschriebenen Glimmgeneratorröhre angewandte Dreielektrodensystem
mit der inneren Glaswand als dielektrischer Kathode setzt der Generatorstrom ohne
Hochfrequenzdrossel im Bereich der schwachen Anfangsionisation schon bei 20 Mikroampere
ein, um dann mit foortschreitender Ionisation stetig bis auf etwa 3 Milliampere
anzuwachsen. Die offene Anordnung des Elektrodensystems zwischen inneren Glaswand
und Anode läßt überdies eine ungehemmte Einwirkung des erregenden Feldes auf das
Füllgas und eine ungehinderte Bewegung des Gases zwischen den Elektroden zu.