DE953629C - Schaltroehre fuer hohe Leistungen - Google Patents

Schaltroehre fuer hohe Leistungen

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DE953629C
DE953629C DES10689D DES0010689D DE953629C DE 953629 C DE953629 C DE 953629C DE S10689 D DES10689 D DE S10689D DE S0010689 D DES0010689 D DE S0010689D DE 953629 C DE953629 C DE 953629C
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DE
Germany
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electrodes
auxiliary electrodes
cathode
anode
electrons
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Expired
Application number
DES10689D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Helmut Katz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of DE953629C publication Critical patent/DE953629C/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/02Cathode ray tubes; Electron beam tubes having one or more output electrodes which may be impacted selectively by the ray or beam, and onto, from, or over which the ray or beam may be deflected or de-focused
    • H01J31/04Cathode ray tubes; Electron beam tubes having one or more output electrodes which may be impacted selectively by the ray or beam, and onto, from, or over which the ray or beam may be deflected or de-focused with only one or two output electrodes with only two electrically independant groups or electrodes

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Schaltröhre für hohe Leistungen Das Prinzip der heute gebräuchlichen und bekannten Elektronenstrahlschalter besteht darin, daß ein scharf gebündelter Elektronenstrahl in zeitlicher Aufeinanderfolge über mehrere Elektroden läuft und die Spannungsabfälle, die beim Vermeiden des Elektronenstrahls an den Ableitungswid:erständen der Elektrodenentstehen, über Verstärkerzwischenglieder zu Schaltungen benutzt werden. Je nach der Frequenz .des Hin- und Her= gangs oder Umlaufs und der Zahl der Elektroden kann auf diese Weise eine sehr hohe Zahl von Schaltungen pro Sekunde vorgenommen werden.
  • So ist z. B. bereits ein Elektronenstrahlschalter bekanntgeworden, bei dem der Elektronenstrahl von einer verhältnismäßig kleinflächigen Kathode ausgeht und auf seinem Weg zu den Abnahmeelektroden durch Ablenkplatten gesteuert wird. Eine solche Anordnung hat aber den Nachteil einer kleineren Schaltleistung.
  • Im Gegensatz hierzu betrifft die vorliegende Erfindung keine Schaltröhre für .eine beliebig häufige Zahl der Ein- und Ausschaltungen einer im allgemeinen kleinen Leistung, sondern eine Schaltröhre für die einmalige Ab- bzw. Einschaltung einer sehr hohen Leistung, wobei zur Vermeidung von überspannungen der Schaltvorgang in kurzer Zeit kontinuierlich erfolgen soll. Es handelt sich dabei beispielsweise um Stromstärken von Zoo A, die bei Spannungen von 2ooooo Volt geschaltet werden sollen. Würde man nun versuchen, für .diesen Zweck an Stelle der beschriebenen Schaltröhren die für größere Leistungen gebräuchlichen Großsenderöhren zu verwenden, dann würde sich eine Reihe von Schwierigkeiten ergeben, welche die praktische Durchführung dieses Gedankens verhindert. Will man aus der Kathode einer gebräuchlichen Großsenderöhre so große EmissIoausströme gewinnen, wie sie für den vorliegenden Zweck notwendig sind; dann muß man die Röhre mit stark positivem Gitter betreiben; dadurch käme es aber bei den bekannten Senderöhren zu einer überlastung des Gitters. Auch die Spannungsfestigkeit der gebräuchlichen Röhren würde nicht ausreichen, und die Anodenverlustleistung bei vollem Strom und hoher Spannung wäre viel zu groß.
  • Diese Schwierigkeiten werden durch die Verwendung der Schaltröhre nach der Erfindung vermieden. Die erfindungsgemäße Schaltröhre ist gekennzeichnet durch eine großflächige Kathode, die einen _ Vorrat an emissionsfähigen, insbesondere barium- oder thoriumhaltigen Stoffen besitzt, der mit Drähten, Bändern oder porösen Blechen aus Wolfram oder Molybdän überdeckt ist, und eine oder mehrere zwischen .der Kathode und Anode angebrachte Hilfselektroden, welche so ausgebildet sind, daß sie, gegebenenfalls zusammen mit einer oder beiden Hauptelektroden, eine elektrische Linse bilden, welche die Elektronenbahnen derart konzentriert, daß die Elektronen nicht oder nur in geringer :Menge auf die Hilfselektroden auftreffen, während sich das Elektronenstrahlbündel nach seinem Durchtritt durch die Hilfselektroden wieder so verbreitert, daß sich die auf die Anode auftreffenden Elektronen auf eine große Fläche verteilen.
  • Durch die Verwendung einer großflächigen Kathode wird der für gnoäe Schaltleistungen benötigte Elektronenstrom sichergestellt. Dadurch besteht aber die Gefahr, daß erhebliche Teile des Elektronenstromes auf die Hilfselektroden auftreffen. Um dies zu verhindern, sind die Hilfselektroden so ausgebildet, daß sie, gegebenenfalls zusammen mit einer oder beiden Hauptelektroden, eine elektrische Linse bilden, welche die Elektronenbahnen derart konzentriert, .daß die Elektronen nicht oder nur in geringer Menge auf die Hilfselektroden auftreffen. Dieses Problem tritt bei der oben beschriebenen bekannten Anordnung mit kleinflächiger Kathode aber überhaupt nicht auf. Durch die Bündelung des Elektronenstrahles entsteht nunmehr aber die weitere Gefahr einer unzulässig hohen Flächenbelastung der Anode.
  • Deshalb wird gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen, die elektrische Linse so auszubilden, daß sich :das Elektronenstrahlbündel nach seinem Durchtritt durch die Hilfselektroden weder so verbreitert, @daß sich die auf die Anode auftreffenden Elektronen auf eine große Fläche verteilen.
  • Durch diese Maßnahmen wird einerseits die Überlastung der Hilfselektroden vermieden, andererseits aber auch die Flächenbelastung der Anode wesentlich verkleinert. Die Aufprallfläche der Anode kann ohne weiteres ein Mehrfaches der Oberfläche der Kathode betragen. Eine Änderung der Spannung an den Hilfselektroden von negativen nach positiven Werten erlaubt eine Regelung des Röhrenstromes von Null bis zu seinem Höchstwert.
  • Ein Ausführungsbeispiel für eine Röhre nach der Erfindung ist in Fig. i dargestellt.
  • Das Elektrodensystem der Röhre besteht aus einer vorzugsweise nach zwei Seiten emittierenden, vorzugsweise indirekt geheizten Flächenkathode i, zwei Hilfselektroden 2 und 3 und der z. B. wassergekühlten Anode 4. Die Teile der Kathode, die emittieren sollen, sind durch Pfeile gekennzeichnet. Durch Anlegen von verschiedenen Spannungen an die Hilfselektroden 2 und 3 und auch durch Mitwirken der Anode entsteht nun vor der Kathode eine .elektrische Zylinderlinse, die die Elektronen zunächst in einen scharfen Strich S konzentriert. Die Folge davon ist, daß weder auf die Elektrode 2 noch auf die Elektrode 3 Elektronen auftreffen. Hinter dem Konzentrationsstrich 5 laufen die Elektronen auseinander und treffen dann in der Fläche F auf die Anode auf. Durch weiteres Entfernen der Anode,4 von .der Kathode i kann die Fläche F leicht vergrößert und demgemäß die Flächenbelastung der Anode bis zum zugelassenen Wert verkleinert werden. Durch Regeln der Spannung an 2den Elektroden 2 oder 3 oder an beiden kann nun der Emissionsstrom von Null bis zum Höchstwert geändert werden. Da die Elektroden 2 und 3 keinen Strom aufnehmen, erfolgt die Regelung leistungslos, und die Hilfselektroden werden nicht erwärmt.
  • Natürlich könnte eine Zylinderlinse vor der Kathode auch durch idie Elektroden 2 und 4 unter Weglassung der Elektroden 3 zustande kommen. Bei großer Entfernung von der Anode- muß die Spannung an 2 sehr groß sein, um dien notwendigen Emissionsstrom zu erzielen. Dadurch kann @es vorkommen, daß ein Teil des Emissionsstromes auf die Hilfselektrode auftrifft und d,aß außerdem die spez.i.fischeFlächenbelastung@der Anode verhältnismäßig groß wird. Man wird daher von -einer solchen Anordnung im allgemeinen nur bei mittleren und kleinerenLestungenGebrauch machen.
  • Die Spannungen an 2 und 3 werden so gewählt, daß gleichzeitig der volle Emissionsstrom fließen kann und die entstehende Linse eine kurze Brennweite hat, d. h. .der Konzentrationsstrich 5 in möglichster Nähe .der Kathode entsteht und' der Öffnungswinkel hinter 5 groß wird. Bei Vornahme einer Schaltung, also bei Verändern einer oder mehrerer Spannungen, könnte unter Umständen der Konzentrationsstrich 5 wandern und der Öffnungswinkel kleiner werden, so daß eine wenn auch kurzzeitige Überlastung der Anode auftritt. Zur Verhütung wird man zweckmäßigerweise die Spannungen an einem Potentiometer abgreifen. Dadurch bleibt .die Brennweite der Linse und damit die Lage von 5 erhalten. Für diese Röhre wird zweckmäßigerweise eine Kathode verwendet, bei der, wie in Fig.2gezeigt, ein großer Vorrat 6 von Barium- oder thoriumhaltiger Substanz durch Drähte 7 aus Wolfram oder Molybdän oder durch poröses Wolfram oder Molybdän überdeckt ist (Fig. 2). Diese indirekt geheizte Kathode hat eine große Lebensdauer, braucht eine verhältnismäßig kleine Heizleistung und kann leicht in der fürdiese Zwecke gebrauchten Form hergestellt werden. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine Anordnung zu treffen, bei der die Emission nach vier Richtungen erfolgt, ohne daßdabei .die Elektrode z oder 3 Strom aufnimmt. Dies hat bei der geforderten Stromstärke eine weitere starke Verringerung der Flächenbelastung der Anode zur Folge. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 3. Bei dieser Figur sind die entsprechenden Teile mit .den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i versehen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltröhre für hohe Leistungen, insbesondere zum Schalten in Gleichstromkraftübertragungsanlagen für hohe Spannungen mit einer Kathode, einer Anode und zwischen diesen Hauptelektroden angeordneten Hilfselektroden, gekennzeichnet durch eine großflächigeKathode,,die einenVorrat an emissionsfähigen, insbesondere Barium- oder thoriumhaltigen Stoffen besitzt, der mit Drähten, Bändern oder porösen Blechen aus Wolfram oder Molybdän überdeckt ist, und eine oder mehrere zwischen der Kathode und Anode angebrachte Hilfselektroden, welche so ausgebildet sind, .daß säe, gegebenenfalls zusammen mit einer oder beiden Hauptelektroden, eine elektrische Linse bilden, welche .die Elektronenbahnen derart konzentriert, daß .die Elektronen nicht oder nur in geringer Menge auf die Hilfselektroden auftreffen, während sich das Elektronenstrahlbün.del nach seinem Durchtritt durch die Hilfselektroden wieder so verbreitert, daß sich .die auf die Anode auftreffenden Elektronen auf eine große Fläche verteilen.
  2. 2. Röhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden aus mit Öffnungen, vorzugsweise länglichen Schlitzen, versehenen Blechen bestehen, welche miteinander bzw. mit den Hauptelektroden eine elektrische Zylinderlinst bilden.
  3. 3. Röhre nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Elektroden, daß wenigstens bei den dem vollen Betriebsstrom entsprechenden Elektrodenspannungen der Fokussierungsstrich bzw. -punkt der Elektronenbahnen wenigstens in -der Nähe der Durchtrittsöffnungen -der Hilfselektroden für die Elektronen liegt. q.. Röhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Systeme von Hilfselektroden um die Kathodenachse herum angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Buch »El.ektronengeräte« von Brüche-Recknagel, Verlag Springer, Berlin, 1941, S.275 und 295.
DES10689D 1942-08-21 1942-08-21 Schaltroehre fuer hohe Leistungen Expired DE953629C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1195808B (de) * 1958-10-16 1965-07-01 Marcel Charles Pfister Anordnung zum traegheitslosen Schalten einer elektrischen Leistung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1195808B (de) * 1958-10-16 1965-07-01 Marcel Charles Pfister Anordnung zum traegheitslosen Schalten einer elektrischen Leistung

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