DE911764C

DE911764C - Ring-shaped discharge vessel for generating rapidly flying charge carriers

Info

Publication number: DE911764C
Application number: DES9982D
Authority: DE
Inventors: Dr Max Steenbeck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1944-03-15
Filing date: 1944-03-15
Publication date: 1954-05-20

Description

Ringförmiges Entladungsgefäß zur Erzeugung rasch fliegender Ladungsträger Im Patent 905 763 ist ein ringförmiges Entladungsgefäß zur Erzeugung rasch fliegender Ladungsträger beschrieben, bei dem der Entladungsraum die einzige Sekundärwindung eines Transformators darstellt, dessen Primärwicklung aus einer einzigen, das Entla.dungszohr umhüllenden Windung besteht. Um das Eindringen von Störfeldern in den Entladungsraum möglichst zu verm *den, wird im Hauptpatent der Vorschlag gemacht, die Enden der Primärwindung in Flanschen enden zu lassen, die zu beiden Seiten eines das Ent-Ladungsrohr umgebenden Ringwulstes liegen. Die vorliegende Erfindung befa.ßt sich mit einer weiteren Verminderung des Einflusses von Störfeldern. Gemäß der Erfindung wird die Verbindung zwischen den Enden der Primärwindung und der Stromquelle mit Hilfe einer konzentrischen Leitung hergestellt, deren Mittelleiter den Ringwulst durchdringt. Auf diese Weise gelingt es, den Strom zu den Enden der Primärwindung auf außerordentlich dicht benachbarten Bahnen heranzuführen, so daß die entstehenden magnetischen und elektrischen Felder nur eine sehr geringe Ausdehnung haben können. Auch lassen sich Unsy mmetrien weitgehend vermeiden.Ring-shaped discharge vessel for generating rapidly flying charge carriers In the patent 905 763 a ring-shaped discharge vessel for generating rapidly flying charge carriers is described, in which the discharge space is the only secondary winding of a transformer, the primary winding of which consists of a single turn enveloping the discharge tube. In order to avoid the penetration of interference fields into the discharge space as much as possible, the main patent suggests that the ends of the primary winding should end in flanges that lie on both sides of an annular bead surrounding the discharge tube. The present invention is concerned with a further reduction in the influence of interference fields. According to the invention, the connection between the ends of the primary winding and the power source is established with the aid of a concentric line, the center conductor of which penetrates the annular bead. In this way it is possible to bring the current to the ends of the primary winding on extremely closely spaced paths, so that the magnetic and electrical fields that arise can only have a very small extent. Unsymmetries can also be largely avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. i zeigt den mit dem Ringwulst versehenen Teil des Entladungsgefäßes. Die mit dem Hauptpatent übereinstimmenden Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. i ist das Entladungsgefäß, 2 der aus Isoliermaterial bestehende Ringwulst. 3 und 4 sind die Enden der Primärwindung, welche in den Flanschen 5 und 6 enden. Sowohl die Primärwicklung als auch die Flansche können entsprechend den Angaben des Hauptpatents durch Aufspritzen, Aufdampfen oder auf elektrolytischem Wege hergestellt sein. Mit 7 ist der Mittelleiter einer konzentrischen Leitring bezeichnet, deren Außenleiter das Bezugszeichen 8 trägt. 9 ist ein zwischen beiden Leitungen liegendes Rohr aus Isoliermaterial, das auf irgendeine Weise elektrisch dicht in eine Bohrung des Ringwulstes 2 eingesetzt ist. Der Mittelleiter 7 durchdringt eben-falls den Ringwulst und ist mit dem Flansch 6 z. B. durch Löten verbunden. In ähnlicher Weise ist auch der rohrförmige Leiter 8 mit dem Flansch 5 elektrisch gut leitend verbunden.An embodiment of the invention is shown in the drawing. FIG. I shows the part of the discharge vessel provided with the annular bead. The parts that correspond to the main patent have the same reference numerals. i is the discharge vessel, 2 is the annular bead made of insulating material. 3 and 4 are the ends of the primary turn which terminate in flanges 5 and 6. Both the primary winding and the flanges can be produced in accordance with the information in the main patent by spraying on, vapor deposition or by electrolytic means. The center conductor of a concentric guide ring is designated by 7, the outer conductor of which bears the reference number 8. 9 is a tube made of insulating material, lying between the two lines, which is inserted in some way in an electrically sealed manner into a bore in the annular bead 2. The center conductor 7 penetrates likewise f alls the annular bead and is, with the flange. 6 B. connected by soldering. In a similar way, the tubular conductor 8 is also connected to the flange 5 in an electrically conductive manner.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Einwirkung magnetischer Störfelder auf das Innere des Entladungsraumes noch weiter vermindert ist, zeigt Fig.2. Hier sind sowohl der Ringwulst :2 als auch die Flansche 5 und 6 glockenförmig ausgebildet. Die konzentrische Leitung 7, 8, 9 ist in der in Fig. i dargestellten Art angeschlossen. Durch genügend weite Verlagerung der Anschlußstelle der konzentrischen Leitung gegenüber der Ansatzstelle des Ringwulstes 2 am Entladungsrohr i läßt sich erzielen, daß der Stromeintritt in die Windungsenden 3 und 4 ziemlich symmetrisch um die Achse des Entladungsrohres verteilt stattfindet. Für die Verbindung der konzentrischen Leitung mit den zylindrischen Teilen der Flansche 5 und 6 gelten die schon bei Fig. i gemachten Angaben. , Die erfindungsgemäße Art der Stromzuführung führt zu einer Herabsetzung der Induktivitäten. Das ist eine für den Betrieb des Entladungsgefäßes erwünschte Wirkung, weil es dadurch möglich wird, hohe Momentanleistungen dem Entladungsgefäß zuzuführen. Die Verminderung der Induktivitäten kann sich aber erst dann voll auswirken, wenn zwischen der Stromquelle selbst und der konzentrischen. Leitung keine nennenswerten Induktiv itäten liegen, um auch hier einen möglichst induktionsfreien Aufbau zu erhalten.An embodiment of the invention in which the action of magnetic Interference fields on the interior of the discharge space is even further reduced, shows Fig. 2. Here both the ring bead: 2 and the flanges 5 and 6 are bell-shaped educated. The concentric line 7, 8, 9 is shown in FIG Kind of connected. By moving the connection point of the concentric Line opposite the attachment point of the annular bead 2 on the discharge tube i can be achieve that the current entry into the winding ends 3 and 4 is fairly symmetrical takes place distributed around the axis of the discharge tube. For connecting the concentric Line with the cylindrical parts of the flanges 5 and 6 are the same as in Fig. i information provided. , The inventive type of power supply leads to a Reduction of the inductances. That is one for the operation of the discharge vessel Desired effect because it makes it possible to provide high instantaneous power to the discharge vessel to feed. The reduction in inductance can only have its full effect, however, if between the power source itself and the concentric. No noteworthy line Inductivities lie in order to achieve a structure that is as induction-free as possible obtain.

Gemäß der Erfindung werden bei der Verwendung von Kondensatoren als Stromquellen diese Kondensatoren an dem dem Entladungsgefäß abgewandten Ende der konzentrischen Leitung symmetrisch angeschlossen. Zu diesem Zweck verwendet Man vorzugsweise dicht benachbarte, zweckmäßig durch Isoliermaterial getrennte Metallplatten, deren Mitte mit den Enden der konzentrischen Leitung verbunden sind. Die Anschlüsse für die als Stromquelle dienenden Kondensatoren werden über den Umfang der Metallplatte verteilt. Dabei empfiehlt es sich, eine große Anzahl von Einzelkondensatoren; zu verwenden, weil sich durch die Aufteilung eine kleine Gesamtinduktivität der Zuleitungen ergibt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dieser Art im Verein mit dem Anschluß der konzentrischen Leitungen nach Art der Fig. 2 zeigt die Fig. 3. Soweit die Teile mit Fig. 2 übereinstimmen, tragen sie die gleichen Bezugszeichen und sind nicht mehr im einzelnen beschrieben. Der obere Teil der konzentrischen Leitung endet in den beispielsweise aus Kupfer bestehenden Metallplatten io und i i. Sie können kreisförmig sein. Die Platten io und ii sind dicht benachbart und durch die Isolierplatte 12 getrennt. An ihrem Umfang sind die als Stromquelle dienenden. Kondensatoren 13 angeschlossen. Sie werden in der schon früher beschriebenen Weise, beispielsweise über hochohmigen Widerständen, aufgeladen. Zum plötzlichen Anschluß dieser Kondensatoren an, die Primärwindung des Entladungsrohres dient eine Funkenstrecke 14, die zwischen dem Mittelleiter 7 und der Platte ii liegt. Es kann sich als notwendig erweisen, auf die Platte i i eine Kappe 15 aufzusetzen, innerhalb der sich die Funkenstreele befindet. An Stelle einer Funkenstrecke kann auch eine andere Entladungsstrecke treten, die imstande ist, genügend hohe Ströme zu führen. Zu diesem Zwecke kommen z. B. Vakuumentladungsgefäße mit Zündstift in Betracht.According to the invention, when capacitors are used as current sources, these capacitors are symmetrically connected to the end of the concentric line facing away from the discharge vessel. For this purpose, one preferably uses closely spaced metal plates, suitably separated by insulating material, the center of which is connected to the ends of the concentric line. The connections for the capacitors used as a power source are distributed over the circumference of the metal plate. It is advisable to use a large number of individual capacitors; to be used because the division results in a small total inductance of the supply lines. An embodiment of the invention of this type in combination with the connection of the concentric lines in the manner of FIG. 2 is shown in FIG. 3. As far as the parts correspond to FIG. 2, they have the same reference numerals and are no longer described in detail. The upper part of the concentric line ends in the metal plates io and i i, made for example of copper. They can be circular. The plates io and ii are closely adjacent and separated by the insulating plate 12. At their extent are those used as a power source. Capacitors 13 connected. They are charged in the manner already described, for example via high-value resistors. For the sudden connection of these capacitors to the primary winding of the discharge tube, a spark gap 14 is used, which lies between the center conductor 7 and the plate ii. It may prove necessary to place a cap 15 on the plate ii, inside which the spark strip is located. Instead of a spark gap, another discharge gap can be used that is capable of carrying sufficiently high currents. For this purpose come z. B. Vacuum discharge vessels with ignition pin into consideration.

Der Stromkreis, über den sich die Kondensatoren entladen, besitzt nicht nur verhältnismäßig große wirksame Ouerschiritte, sondern wegen der kleinen Abstände zwischen den Leitern auch eine sehr geringe Induktivität und insbesondere praktisch keine nach außen wirkenden Felder. hlatr kann deshalb auch die Länge der konzentrischen Leitungen verhältnismäßig klein wählen, ohne befürchten zu müssen, daß Störfelder dieEntladungsbahn beeinflussen.The circuit through which the capacitors discharge has not only relatively large effective ouerschiritte, but because of the small ones Distances between conductors also have a very low inductance and in particular practically no outward-looking fields. hlatr can therefore also be the length of the choose concentric lines relatively small, without having to worry about that interference fields influence the discharge path.

Die mit der Einrichtung gemäß der Erfindung erreichbaren Momentanströme sind sehr hoch, und es hat sich gezeigt, daß die bei der Entladung der Kondensatoren auftretenden elektrodynamischen Kräfte zu einer mechanischen Zerstörung des Entladungsgefäßes führen können, wenn die Primärwindung auf diesem Rohr aufliegt. Das ist aber zweckmäßig, um die Streuung klein zu halten. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung der Querschnitt der Gefäßwandung des Entladungsrohres gegenüber den aus fabrikatorischen und vakuumtechnischen Gründen erforderlichen Stärke erhöht, und zwar soweit, daß die unter dem Einfluß elektrodynamischer Kräfte auftretenden Spannungen weit, z. B. 50 °/o, unterhalb der Bruchgrenze bleiben. Es empfiehlt sich, die Verstärkung der Wand nicht gleichmäßig vorzunehmen, sondern den Entladungsraum exzentrisch im Material der Gefäßwandungen anzuordnen, so wie dies Fig. 4 zeigt. Der Entladungsraum ist hier mit 15, die auf dem Entladungsgefäß liegende Primärwindung mit 16 bezeichnet. Der Entladungsraum 15 ist hier nach außen verlagert, weil die Entladung die Tendenz hat, sich nach außen zu bewegen. Der Entladungsraum liegt also in bezug auf die Primärwindung bereits an der Stelle, nach der er zustrebt. Der höheren Festigkeit wegen empfiehlt es sich, das Entladungsgefäß aus Quarz oder keramischen Massen hoher Festigkeit herzustellen.The instantaneous currents that can be achieved with the device according to the invention are very high, and it has been shown that the discharge of the capacitors occurring electrodynamic forces to a mechanical destruction of the discharge vessel can lead if the primary winding rests on this pipe. But that is useful to keep the spread small. In order to avoid these difficulties, according to of the invention, the cross section of the vessel wall of the discharge tube compared to the increased strength required for manufacturing and vacuum reasons, to the extent that the forces that occur under the influence of electrodynamic forces Tensions wide, e.g. B. 50%, remain below the breaking point. It is advisable, not to reinforce the wall uniformly, but rather to reinforce the discharge space to be arranged eccentrically in the material of the vessel walls, as shown in FIG. The discharge space is here with 15, the primary turn lying on the discharge vessel denoted by 16. The discharge space 15 is shifted to the outside here because the discharge has a tendency to move outward. The discharge space is therefore related on the primary turn already at the point towards which it is heading. The higher strength because it is recommended that the discharge vessel made of quartz or ceramic masses higher Establish strength.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ring-shaped discharge vessel for rapid generation flying charge carrier, which is the only secondary winding of a transformer represents, whose primary winding also consists of a single., the discharge tube enveloping winding consists, the ends of which in two an annular bead of the discharge tube inclusive. Flange ends, according to patent 905 763, characterized in that the flanges are connected to the power source by a concentric line whose central conductor penetrates the annular bead.

2. Annular discharge vessel according to claim i, characterized in that the annular bead and those enveloping it Flanges are bell-shaped and the concentric: line to which the Discharge tube enveloping part is connected.

3. Annular discharge vessel according to claim i or 2, in which capacitors are used as the current source, characterized in that the capacitors on the discharge vessel facing away from you End of the concentric line are arranged symmetrically to the line. q ..

Annular Discharge vessel according to Claim 3, characterized in that on that of the discharge vessel remote end of the concentric line two closely spaced metal plates are connected, over the scope of which the connections. the capacitors distributed are.

5. Annular discharge vessel according to claim 3 and q, characterized in that that the connection of the primary winding of the discharge vessel to the capacitors serving discharge path between the center conductor of the concentric line and the one metal plate is turned on.

6. Annular discharge vessel after Claim i or one of the following, characterized in that the wall thickness of the discharge vessel compared to that for reasons of manufacture and vacuum tightness required thickness is reinforced so far that the occurring during operation Tensions arising from electrodynamic forces remain below the breaking limit.

7. Annular discharge vessel according to claim 6, characterized in that the Discharge space is eccentric in the material of the discharge tube and preferably is shifted outwards.