DE942825C

DE942825C - Elektrische Entladungsroehre, vorwiegend mit Gasfuellung

Info

Publication number: DE942825C
Application number: DEK14307A
Authority: DE
Inventors: Alfred Knauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-05-24
Filing date: 1952-05-24
Publication date: 1956-05-09

Description

Elektrische Entladungsröhre, vorwiegend mit Gasfüllung Zusatz zum Patent &19563 Gegenstand . des Pat6nts 8z9 563 ist eine Entladungsröhre vorwiegend mit Gasfüllung, bei der der Abstand der Hauptanode von der Hilfsanode bei dem vorhandenen Gasdruck so groß gewählt ist, daß sich von der Hauptanode aus gesehen vor und neben der Hilfsanode ein Gebiet ausbildet, aus dem die Elektronen nach der Hauptanode herausdiffundieren.
Die Entladung zwischen Hilfskathode und Hilfsanode erzeugt ein sogenanntes Plasma, dessen Konzentration mit wachsendem Abstand von diesen Elektroden abnimmt. Dies ist mit einer Diffusion der Träger in Richtung des Gradienten der Konzentration und mit der Ausbildung einer virtuellen Kathode mit einem stetigen Übergang in das umgebende Plasmagebiet verbunden. In diese virtuelle Kathode hinein greift das Feld der ihr gegenüber positiv gespannten Anode, wobei die positiven Ionen zurückgehalten werden, während -die Elektronen, den Strom durch ihre eigene Raumladung begrenzend, zur Anode fliegen.
Es hat sich nun. gezeigt, daß erfindungsgemäß insbesondere bei Hochfrequenzschwingungen günstigere Verstärkereigenschaften der Röhre in Erscheinung treten, wenn man den gesamten Entladungsraum mit- einer ein- oder mehrfach unterteilten, an gleichen oder verschiedenen Potentialen liegenden Mantelelektrode umschließt, welche an Stelle des Glaskolbens mit seinen undefinierten Potentialverhältnissen tritt.
Stellt man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Mantelpotentiale, die Gitter- und Anodenspannung derartig ein, daß sich eine zusätzliche Ionisation innerhalb des Gitter-Anodenraumes ausbildet, die eine Vergrößerung der Stromdichte und eine Erhöhung der Steilheit sowie ein nichtlineares Verhalten der dynamischen Kennlinie zur Folge hat. so werden an der Grenze Plasma-Raumladung durch eine Pulsation dieser Grenzschicht Laufzeitschwingungen angeregt, die die kapazitive Wechselwirkung zwischen dem Steuergitter und dem Plasmaraum außerhalb des Gitters günstiger gestalten und damit eine größere Verstärkung und Entdämpfung eines angeschlossenen Schwingkreises hervorrufen, als es ohne diese Anregung der Fall ist.
Diese erfindungsgemäßen Anordnungen ergeben deshalb eine Erhöhung der dynamischen Steilheit, weil der durch die Nachionisation erhöhte Anodenstrom keine zusätzliche Raumladungsschwäche bedingt, da der zusätzliche Anteil durch die .gleichzeitig entstehenden positiven Ionen kompensiert wird: Die Wechselfelder wirken dabei praktisch auf die vorhandenen Elektronen, während die Ionen infolge ihrer viel größeren Masse weniger- angesprochen -werden. Infolge der kapazitiven Wechselwirkung zwischen dem Steuergitter und dem Plasmaraum und der dadurch bedingten Pulsation haben Elektronen, deren Laufzeit merklich in Erscheinung tritt, je nach dem Verhältnis der Eigenfrequenz zur Sollfrequenz induktive Rückwirkungen, so daß an der Grenzschicht zwischen Plasma-Raumladung Elektronenschwingungen angeregt werden.
In einer anderen Ausführungsform der Eifindung werden die Mantelpotentiale sowie die Gitter- und Anodenspannungen derart eingestellt, daß derjenige Teil der Mantelelektrode, welcher zwischen dem Entladungsraum und dem Verstärkerraüm angeordnet ist oder eine in diesem Teil angebrachte Steuerelektrone an einem negativen Potential gegenüber dem Plasmaraum liegt, so daß sich auch noch im Gebiet der Dezimeter-wellen Schwingungen anregen lassen, die im wesentlichen einer mittleren Plasriiaeigenschwingung entsprechen. Die Ausbildung dieser Schwingungen läßt sich wesentlich erleichtern, wenn man sie mittels Dipol- oder Lecherleitung auskoppelt, wobei das Steuergitter und die Anode einen wesentlichen .Bestandteil dieser Leitungen bilden können.
Wird z. B. die den gesamten Entladungsraum umschließende Mantelelektrode i dreifach unterteilt, so daß der die Kathode 2, die als Glüh- oder kalte Kathode ausgeführt werden kann, umschließende Raum als eigentlicher Entladungsraum 3 angesehen werden kann, dann kann man den mit einer oder mehreren Anoden q. und Steuergittern 5 versehenen, von der Mantelelektrode- umschlossenen Raum als den Verstärkerraum 6 ansehen und den zwischen diesem und dem .Entladungsraum 3 liegenden Raum als- Beschleunigungsraum 7 auffassen. Um eine Nachbeschleunigung der sonst vorwiegend durch Diffusionsvorgänge bewegten Elektronen und damit eine Vergrößerung der Stromdichte in Richtung auf den Verstärkerraum 6 zu er-" zielen, werden aus elektronenoptischen Gründen Blenden 8 an den Trennflächen der Mantelelektrode vorgesehen.
Die verschiedenen Flächen werden z. B. durch Glimmer 9 oder ähnliche Stoffe gegeneinander isoliert, die Stirnseiten der Mantelelektrode ebenfalls durch Glimmer, Keramik oder ähnliche Stoffe abgedeckt, die Mantelelektrode selbst aus Metall, geeigneter Keramik oder Glashergestellt, so daß sich die elektrischen Vorgänge fast verlustlos nur innerhalb der genannten Räume abspielen können.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung (Fig. i) dargestellt. Es kennzeichnen dabei i eine dreigeteilte Mantelelektrode, 2 die Kathode, 3 den Entladungsraum, q. die Anode, 5 das Steuergitter, 6 den Verstärkerraum, 7 den Beschleunigungsraum, 8 die elektronenoptischen Blenden, 9. Glimmerisolierung.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise in Zeichnung Fig. 2 dargestellt, und zwar die Ausführung der Röhre mit zwei Anoden und zwei Steuergittern. Die Mantelelektrode des Verstärkerraumes wird in diesem Falle zusätzlich in zwei gegenseitig isolierte Abschnitte unterteilt. Die Kennzeichnungen sind wie in Fig. i gewählt.
Die Anordnung der Röhre beispielsweise in einer Gitterbasisschaltung, die sich ebenso wie die Kathödenbasisschaltung für derartige Röhren besonders günstig- erwiesen hat, ist in Zeichnung Fig. 3 gezeigt. Die Kennzeichnungen der Fig. i und 2 sind auch hier verwendet, io und ii kennzeichnen den Eingangs- bzw. Ausgangsschwingkreis, 12 den Antennenschwingkreis, 13 den Glaskolben der Röhre.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i.. Elektrische Entladungsröhre; vorwiegend mit Gasfüllung, nach Patent 819 563, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodensystem der Röhre von einer ein- oder mehrfach unterteilten, an gleichen oder verschiedenen Potentialen liegenden Mantelelektrode umschlossen wird und daß die Mantelpotentiale sowie die Gitter- und Anodenspannungen derart eingestellt sind, daß sich eine zusätzliche Ionisation innerhalb des Gitteranodenraumes ausbildet, die eine Vergrößerung der Stromdichte und eine Erhöhung der Steilheit sowie ein nichtlineares Verhalten der. dynamischen Kennlinie zur- Folge hat, so daß. an der Grenze Plasma-Raumladung durch eine Pulsation dieser Grenzschicht Laufzeitschwingungen angeregt werden, die die kapazitive Wechselwirkung. zwischen dem Steuergitter und dem Plasmaraum außerhalb des Gitters günstiger gestalten und damit eine größere Verstärkung und Entdämpfung eines angeschlossenen Schwingungskekses hervorrufen, als ohne diese Anregung der-Fall ist. 2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelpotentiale sowie die Gitter- und Anodenspannung derart eingestellt sind, daß derjenige Teil der Mantelelektrode, der zwischen dem Entladungsraum und dem Verstärkerraum angeordnet ist oder eine in diesem Teil angebrachte Steuerelektrode an einem negativen Potential gegenüber dem Plasmaraum liegt, wodurch im Gebiet der Dezimeterwellen Schwingungen angeregt werden, die im wesentlichen einer mittleren Plasma-Eigenschwingung entsprechen und mittels einer Dipol- oder Lecherleitung ausgekoppelt-werden, wobei das Steuergitter und die Anode einen wesentlichen Bestandteil dieser Leitungen bilden können. 3. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelektrode aus Metall, geeigneter Keramik bzw. Glas oder ähnlichem besteht. q.. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelektrode in verschiedene Räume unterteilt ist. 5. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß diese Räume durch Blenden abgeteilt sind, um eine elektronenoptische Wirkung zu erzielen. 6. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelelektrode allseitig .an ihren Stirnseiten durch Glimmer, Keramik oder ähnliche Stoffe abgedeckt ist. 7. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Elektrodenräume gegeneinander durch Glimmer, Keramik oder ähnliche Stoffe isoliert sind. B. Entladungsröhre nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerraum mit einem oder mehreren Anoden-bzw. Steuersystemen ausgestattet ist, bei denen die Mantelelektrode des Verstärkerraumes entsprechend mehrfach unterteilt ist. 9. Entladungsröhre nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode als kalte Kathode oder als Glühkathode ausgebildet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 592 771; schweizerische Patentschrift Nr. 237 866.