-
Schaltröhre Die Erfindung betrifft eine Schaltröhre nach Art eines
Kopf- oder Wandstromverstärkers, welcher ermöglicht, eine praktisch beliebige Anzahl
von Schaltverbindungen über Kontaktelektroden herzustellen, welche außerhalb einer
Plasmaentladung angebracht sind, aber infolge der von dem Plasma abgesonderten Elektronen
elektrische Verbindungen herstellen, welche bei gezündetem Plasma nach Art von leitenden
Diodenstrecken wirken.
-
Bei einer gemäß der Erfindung sind über der teilweise durchbrochenen
Anode einer Plasmaentladung mindestens zwei gegeneinander abgeschirmte Hilfsanoden
derart benachbart angeordnet, daß die Herstellung der elektrischen Leitung zwischen
diesen als Schaltpole wirkenden Hilfsanoden zunl überwiegenden Teil durch Elektronen
erfolgt, welche aus dem brennenden Plasma abgesondert werden.
-
Im Gegensatz zu bisher bekanntgewordenen Schaltröhren erlaubt die
durch die Erfindung vorgeschlagene Schaltröhre eine relativ niederohmige Schaltverbindung,
bei der die Elektroden gegeneinander räumlich von der Entladungsstrecke weitgehend
getrennt sind und deren Rückwirkung aufeinander durch weitere Ausgestaltung dieser
Schaltröhre praktisch völlig aufgehoben ist.
-
Die Erfindung sei an Hand der Fig. r bis g erläutert. Die Fig. z zeigt
eine schematische Darstellung des Erfindungsprinzips. In einem gasgefüllten Entladungsgefäß
r befindet sich eine Kathode a, an welcher eine Plasmaentladung zu der Anode 3 aufrechterhalten
wird und durch -eine Elektrode 4 gezündet
oder gesteuert
wird. Die Anode 3 ist -nach dem Vorschlag der Erfindung als teilweise durchbrochene
Fläche ausgestaltet. In dem der Anode 3 benachbarten, der Plasmaentladung abgewandten
inneren Teil des Vakuumgefäßes sind die als Pole der Schaltkontakte wirkenden Hilfselektroden
5 und 6 in derartigem Abstand voneinander angeordnet, daß diese, auf höherem Potential
liegend als die Anode 3, weder aufeinander rückwirken noch an der Plasmaentladung
teilnehmen. Die Abstände der Hilfselektroden 5 und'6 werden aber bezüglich der Anode
3 so gering gewählt und hinsichtlich ihrer geometrischen Gestaltung ,so dimensioniert,
daß jeweils zwischen 3 und 5 bzw. 3 und 6 bei gezündetem Plasma zwischen 1,:2 und
3 ein Zustand sich einstellt, der physikalisch als eine behinderte Entladung interpretiert
werden kann. Durch das Potentialgefälle zwischen den Hilfselektroden 5 bzw. 6 einerseits
und der Anode 3 andererseits werden aus dem praktisch in elektrischem Gleichgewicht
befindlichen Plasmaschlauch Elektronen ausgesondert, welche den Abstand Hilfselektroden
5 bzw. 6 und Anode 3 nach Art von Dioden leitend überbrücken; über diese und über
einen Teil der Plasmaentladung werden dann bei gezündeter Entladungsstrecke über
die Kondensatoren 9 und io Signale, beispielsweise solche der Telephonie oder.Telegraphie,
geleitet. -Durch geeignete Wahl der zwischen den Hilfselektroden und ihren Spannungsquellen
liegenden Widerstände 7 und 8 ist es möglich, den in Fig. 2 gezei.gtenArbeitspunkt
16 der Diodensitrecke 5 nach 3 bzw. 6 nach 3 in das AnlaufAr-o2ngebiet, zu legen
und dadurch eine sehr hohe Steilheit dieser Dioden zu erreichen. Die Fig. 2 zeigt
diese Verhältnisse in einem Diagramm, die grundsätzliche, nach einem Exponentialgesetz
ansteigende Stromspannungskennliniceiner der.artigenDiodenstrecke, welches den durch
die aus der Anode ausgesonderten Elektronen gebildeten Strom 15 in Abhängigkeit
von der Diodenspannung 14 zeigt, welch letztere gleich der Potentialdifferenz zwischen
einer Hilfselektrode und der allen Hilfselektroden gemeinsamen Anode 3 ist, die
ihrerseits über einen Vorwiderstand i i an eine positive Spannungsquelle gelegt
ist.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht aber darin, daß man, wie
in Fig. i gezeigt ist, als Ionenquelle eine unbeheizte Kathode 2 verwenden kann
und es durch geeignete Wahl der Gasfüllung der Schaltröhre in der Hand hat, mit
außergewöhnlich niedrigen Anoden- bzw. Hilfselektrodenspannungen auszukommen. Als
eine in diesem Sinne besonders günstige Maßnahme hat sich die Verwendung einer Kaliumkathode
bei Krypton- oder Argonfüllung herausgestellt. Die Vorteile solcher- Anordnungen
fallen besonders beim Aufbau elektronischer Wählämter, Zählanlagen und Relaisstationen
ins Gewicht, wo' der günstige Innenwiderstand und die rückwirkungsfreie Anordnung
durch Fortfall der Notwendigkeit von Heizströmen- erhebliche Vorteile wirtschaftlicher
und schaltungstechnischer Art ergeben. Ist man aber gezwungen, relativ !hohe Signalströme
führende Leitungen herzustellen, so lassen sich derartige Aufgaben in einfacher
und herkömmlicher Form auch durch Verwendung von Schaltröhren nach der Erfindung,
welche thermische Kathoden besitzen, lösen.
-
Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der in Fig. i schematisch dargestellten
Röhre, in der aber statt einer kalten Kathode eine thermische Kathode 12 mit indirekter
Heizung i2, verwendet wird und die Beeinflussung der Plasmaentladung analog durch
eine in üblicher Weise als guter- oder stabartig ausgeführte Elektrode 13 erfolgt.
-
Die Fig.4 zeigt dagegen einen Querschnitt durch eine nach der Erfindung
als Kopfstromröhre ausgestaltete Schaltröhre. Über einer scheibenförmigenKathode
17, welche als eine durchbrochene Scheibe ausgeführt ist, um den Durchtritt einer
sie umgebenden, als Zündelektrode dienenden Drahtschleife 18 zu ermöglichen, wird
eine Plasmaentladung zu der Anode i9 aufrechterhalten. Diese im Ausführungsbeispitel
netzartig ausgebildete durchbrochene Scheibe steht mit einem die Plasmaentladung
und die Hilfsanoden umschließenden und an dem der Entladungsstrecke abgewandten
Teil abgedeckten, aus elektrisch leitendem Material arufgebauten Zylinder 2o in
Verbindung, der neben Durchtrittsöffnungen zur Zuführung der Potentiale an die als
halbkreisförmige Platten 21 und 22 ausgebildeten Hilfsanoden nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung einen mit ihm in elektrischer Verbindung stehenden Ansatz
23 trägt, der als eine die Hilfselektroden 21 und 22 voneinander abschirmende Wand.
wirkt. Zur besseren Erläuterung dieser Abschirmwirkung ist in Fig. 5 ein zwischen
Anode und Hilfselektroden senkrecht zur Achse der Anordnung gelegter Schnitt herausgezeichnet.
-
Der Einfachheit halber wurden bisher nur Ausführungen der Schaltröhre
nach der Erfindung gezeigt; welche eine zweipolige Verbindung herstellen. Durch
einfache konstruktive Maßnahmen .lassen sich aber praktisch beliebig viele Schaltpole
nach der durch die Erfindung beschriebenen Weise herstellen. Eine derartige, für
vier Verbindungspole verwendbare Röhre wird in Fig.6 dargestellt, welche eine Modifikation
der in Fig. 4 gezeigten Röhre in einer der Fig. 5 analogen Darstellung zeigt. Die
Hilfselektroden sind hier als selbständig voneinander angeordnete Kreissegmernte
24, 25, 26 und 27 dargestellt, welche durch Einfügen eines weiteren Ansatzes 28
an - die Anode 23 in der gleichen Weise wie bei der Schaltröhre der Fig. 4 abgeschirmt
werden. Über die ausgesonderten Elektronen und über einen Teil der Plasmastrecke
wird in diesem Falle eine gleichzeitige Verbindung von vier Teilnehmerleitungen
bei gezündeter Plasmaentladung hergestellt.
-
D:ie Fig. 7, 8 und 9 dagegen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung
nach Art von Wandstromverstärkern.
-
Die Fig. 7 zeigt den vollständigen- Querschnitt einer derartigen,
für zwei Pole ausgeführten Schaltröhre. Um eine stabförmige Kathode 29 sind zur
Längsachse des Gefäßes parallele, als Stäbe 30 ausgeführte Elektroden angeordnet,
welche als Zünd-und/oder Steuerelektrode wirksam sind. Die Plasmaentladung
erfolgt
radial zu der als Wendel ausgeführten Anode 3 i, welche mit dem Schirm in Verbindung
steht, der von Ansätzen 35 gebildet wird, welcher die als halbkreisförmige Platten
32 und 33 ausgebildete Hilfselektroden voneinander abschließt. Auch hier werden
die durch die abgesonderten Elektronen wirkenden Leitungsstrecken zwischen der Anode
31 und den Elektroden 32 und 33 nach Art von Dioden gebildet. Das System
der Entladungsstrecke wird an beiden Seiten durch Scheiben 34 aus Isolierstoff gehaltert
und ist in der Darstellung durch Weglassung eines Teiles der Hilfselektroden 33
bzw. 32 sichtbar gemacht. Die Schaltröhre befindet sich in einem Preßglaskolben
36, der an der einen Seite mit einer Bodenplatte 37, welche die als Systemträger
bzw. Zuleiter dienenden Stifte 38 enthält, abgeschlossen ist. Die Fig. 8 zeigt zur
besseren Übersicht einen zur Symmetrieachse der Schaltröhre senkrecht geführten
Querschnitt, während die Fig. 9 den Querschnitt gleicher Ebene durch eine zur Herstellung
einer vierpoligen Verbindung ausgeführten Modifikation der in Fig.4 gezeigten Schaltröhre
zeigt. Diese wird in einfacher Form dadurch gewonnen, daß die Hilfselektroden 32
und 33 in jeweils zwei durch einen parallel zur Symmetrieachse geführten Schnitt
aufgeteilte, zur Achse des Gefäßes-konkave Flächen 39 und 40 bzw. 41 und 42 aufgeteilt
werden. Diese Hilfselektroden werden dann durch zusätzliche Ansätze 43, welche mit
der Anode 3 i in elektrisch leitender Verbindung stehen, in einer der vorbeschriebenen
analogen Weise voneinander abgeschirmt.