DE941558C

DE941558C - Electrical discharge vessel

Info

Publication number: DE941558C
Application number: DED17321A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Daellenbach
Original assignee: WALTER DAELLENBACH DR ING
Current assignee: WALTER DAELLENBACH DR ING
Priority date: 1953-03-20
Filing date: 1954-03-16
Publication date: 1956-04-12

Description

Elektrisches'Entladungsgefäß Entnimmt man der Glühkathode eines elektrischen Entladungsgefäßes eine Entladungsstromstärke, so verdampfen pro Zeiteinheit aus der Glühkathode eine entsprechende Menge von Elek= tronen. Die dafür erforderliche Verdampfungswärme hat eine Abkühlung der Glühkathode zur Folge. Diese Abkühlung macht sich so lange praktisch nicht bemerkbar, als die erforderliche Verdampfungswärme gegenüber der Heizleistung hinreichend klein ist oder wenn durch entsprechende Wärmeisolierung der Gefäßwandung bzw. durch Schaffung eines Wärmepuffers für die Glühkathode -ein Wärmeausgleich geschaffen wird. Bei elektrischen Entladungsgefäßen mit Cäsiumdampffüllung und Glühkathode führte man bisher meist zur Erreichung einer wesentlichen spezifischen Emissionssteigerung und einer besseren Haftung vorher eine Oxydation der vorwiegend verwendeten Wolframunterlage mit Hilfe einer Wärmebehandlung durch, wobei bei entsprechend leicht oxydierbarem Material der Anode ähnlich eine ebenfalls niedrige und für den Entladungsvorgang günstige Anodenaustrittsarbeit eintritt. Bei Glühkathoden mit derart zusammengesetzten, also nicht reinen Metallfilmschichten wird die pro z Amp. erforderliche Heizleistung so niedrig, nämlich nur etwa i Watt, .daß der durch die Elektronenverdampfung verursachte Abkühlungseffekt sich störend bemerkbar macht. Heizt man die Glühkathode im Leerlauf auf "die für optimale Emission erforderliche .Temperatur und belastet sie dann mit einer Stromstärke unterhalb, aber in der Nähe ihrer optimalen Emission, so kühlt sie sich, wenn auch durch ihre Wärmekapazität mehr oder weniger verzögert, auf Temperaturen weit unterhalb der Temperatur für optimale Emission ab. Die Folgen sind ein zeitlich entsprechendes Absinken der Emission und ein ebensolches Ansteigen der Brennspannung bis zur Zerstörung der Kathode. Dieser Vorgang läßt sich dadurch vermeiden, daß man mit Einschalten der belastenden Stromstärke i die Heizleistung um ui erhöht. u in Volt ist die Austrittsarbeit dei Elektronen. aus der Glühkathode, welche in der Regel zwischen o,5 und i V liegt. Schaltet man die Stromstärke i ab, ohne die um ui erhöhte Heizleistung zu ändern, so steigt die Temperatur der Glühkathode auf Werte weit oberhalb - der Temperatur für optimale Emission. Die Folgen sind Abdampfen des Cäsiumfilms und Verschwinden der Fähigkeit zur Elektronenemission. Dieser Nachteil läßt sich wieder nur dadurch vermeiden, daß man mit Abschalten der Stromstärke i die Heizleistung auf ihren Leerlauf reduziert. Es ergibt sich - also die Notwendigkeit die der Glühkathode von außen zugeführte Heizleistung automatisch durch die der Glühkathode entnommene Entladungsstromstärke zu beeinflussen.Electrical discharge vessel If a discharge current is taken from the hot cathode of an electrical discharge vessel, a corresponding amount of electrons evaporate from the hot cathode per unit of time. The evaporation heat required for this causes the hot cathode to cool down. This cooling is practically not noticeable as long as the required heat of evaporation is sufficiently small compared to the heating power or if a heat balance is created by appropriate thermal insulation of the vessel wall or by creating a heat buffer for the hot cathode. In the case of electrical discharge vessels filled with cesium vapor and a hot cathode, in order to achieve a significant increase in specific emissions and better adhesion, the predominantly used tungsten base was previously oxidized with the help of a heat treatment, with a similarly low anode and for the discharge process if the material was easily oxidizable favorable anode work function occurs. In the case of hot cathodes with such composite, i.e. not pure, metal film layers, the heating power required per z amp. Is so low, namely only about 1 watt, that the cooling effect caused by the electron evaporation is noticeable in a disturbing manner. If the hot cathode is heated while idling to the temperature required for optimal emission and then loaded with a current strength below, but in the vicinity of its optimal emission, it cools down to temperatures far, albeit more or less delayed due to its heat capacity Below the temperature for optimal emission. The consequences are a corresponding decrease in emission and a similar increase in the operating voltage up to the destruction of the cathode. This process can be avoided by increasing the heating power by ui when switching on the stressful current i . u in volts is the work function of the electrons from the hot cathode, which is usually between 0.5 and i V. If the current i is switched off without changing the heating output, which is increased by ui , the temperature of the hot cathode rises to values far above - the temperature for optimal emission. The consequences are evaporation of the cesium film and the disappearance of the capability time for electron emission. Again, this disadvantage can only be avoided by switching off the current i, reducing the heating power to its idle state. This results in the need to automatically influence the heating power supplied to the hot cathode from the outside by the discharge current strength drawn from the hot cathode.

Erfindungsgegenstand ist also ein elektrisches Entladungsgefäß mit Cäsiumdampffüllung und einer Glühkathode bei welchem erfindungsgemäß die der Glühkathode-- entnommene Entladungsstromstärke die der Glühkathode von außen zugeführte Heizleistung derart_ beeinflußt, daß mit zunehmender Entladungsstromstärke. auch die Heizleistung zunimmt.The subject of the invention is therefore an electrical discharge vessel with Cesium vapor filling and a hot cathode in which, according to the invention, the hot cathode-- Discharge amperage drawn is the heating power supplied from the outside to the hot cathode Such_ influenced that with increasing discharge current strength. also the heating power increases.

Die Fig. i und, 2 zeigen - zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. i ' ist ein Cäsiumdampfgleichrichter mit der Anode 2 und der indirekt geheizten Kathode 3. Der Heizstrom _ wird den Klemmen q. zugeführt und passiert bei der Schaltung nach Fig, i einen Regler 5,: bei der 'Schaltung nach Fig. 2 den Transformator. 7. Regler 5 und Transformator 7 werden außerdem vom Entladungsstrom des Gleichrichters durchflossen, der aus der Kathode austritt, zwischen den Klemmen 6 über die äußere, nicht dargestellte Belastung fließt-und nach der Anode des Gleichrichters zurückkehrt.FIGS. 1 and 2 show two exemplary embodiments of the invention. i 'is a cesium vapor rectifier with the anode 2 and the indirectly heated one Cathode 3. The heating current _ is applied to terminals q. fed and happens at the circuit according to Fig, i a controller 5, in the 'circuit of Fig. 2, the transformer. 7th Regulator 5 and transformer 7 are also from the discharge current of the rectifier flowing through, which emerges from the cathode, between the terminals 6 via the outer, The load, not shown, flows and returns to the anode of the rectifier.

Bei der Schaltung nach .Fis. r kann die Kathode mit Gleich- oder Wechselstrom geheizt werden. Der Regler 5 kann einer der bekannten Schnellregler sein, z, B. ein Widerstandsregler mit Kontaktbahn nach dem Abwälzverfahren oder ein -Kohledruckregler mit einer Säule von Kohlescheiben als Widerstand: Bei der Schaltung nach Figg. 2 wird die Kathode mit Wec-i1selstroin geheizt. Der Transformator 7 besteht aus drei Säulen, auf denen die vom Heizstrom durchflossenen Wicklungen 8 und, die vom Entladungsstrom durchflossene Wicklung 9 angeordnet.sind.When switching to .Fis. r can the cathode with direct or alternating current be heated. The regulator 5 can be one of the known fast regulators, e.g. a resistance regulator with contact track according to the hobbing process or a carbon pressure regulator with a column of carbon disks as resistance: In the circuit according to Figg. 2 the cathode is heated with alternating current. The transformer 7 consists of three Columns on which the windings 8 and through which the heating current flows, those of the discharge current winding 9 through which the flow passes.

Mit zunehmendem Entladungsstrom über 9 wird durch dessen Gleichstromkomponente der Weg für den durch den Heizstrom in den' Wicklungen 8 erzeugten magnetischen Wechselfluß in zunehmendem Maße vormagnetisiert. Dadurch nimmt die Impedanz der Wicklungen 8 ab. Mit zunehmendem Entladungsstrom nimmt also auch der Heizstrom für die Kathode zu.As the discharge current increases above 9, its direct current component the path for the magnetic generated by the heating current in the 'windings 8 Alternating flux is increasingly premagnetized. This increases the impedance of the Windings 8 from. As the discharge current increases, so does the heating current for the cathode too.

In gleicher Art wie der Transformator 7 wirkt auch der Regler 5.The regulator 5 also acts in the same way as the transformer 7.

Sowähil. der Regler 5 wie der Transformator 7 können so ausgelegt und bemessen werden, daß die Zunahme der Heizleistung etwa der Zunahme der Entladungsstromstärke proportional ist.So well. the controller 5 and the transformer 7 can be designed in this way and be measured so that the increase in the heating power approximately the increase in the discharge current is proportional.

Die indirekt geheizte. Kathode ist vorzugsweise von der Art der Wolfram-Sauerstoff-Cäsium-Kathoden, bei denen auf einer schwammartig aufgelockerten und leicht oxydierten' Unterlage aus Wolfram ein Film von Cäsium adsorbiert ist.The indirectly heated. Cathode is preferably of the type of tungsten-oxygen-cesium cathode, those on a spongy, loosened and slightly oxidized surface a film of cesium is adsorbed from tungsten.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric discharge vessel filled with cesium vapor and a hot cathode, characterized in that the discharge current taken from the hot cathode influences the heating power supplied from the outside to the hot cathode in such a way that the higher the discharge current, the higher the heating power.

2. Electrical discharge vessel according to claim i, characterized in that the Amount of heat extracted from the hot cathode by the electrons of the discharge current is compensated by the increase in heating power.

3. Electrical discharge vessel according to claim i, characterized in that the increase in heating power is approximately Increase in the discharge current is proportional.

4. Electrical discharge vessel according to claim i, characterized in that the hot cathode is a cesium-oxygen-tungsten cathode is.

5. Electrical discharge vessel according to claim i, characterized in that -the hot cathode from a- current source influenced by the discharge current Controller is heated.

6. Electrical discharge vessel according to claim 5, characterized in that the hot cathode is heated from an alternating current source via a transformer influenced by the discharge current. , Referred publications: German Patent No. 604 129; U.S. Patent No. 2 doo 246.