DE954626C - Gasentladungsroehre mit kalter Kathode - Google Patents

Gasentladungsroehre mit kalter Kathode

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DE954626C
DE954626C DEN5349A DEN0005349A DE954626C DE 954626 C DE954626 C DE 954626C DE N5349 A DEN5349 A DE N5349A DE N0005349 A DEN0005349 A DE N0005349A DE 954626 C DE954626 C DE 954626C
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DE
Germany
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cathode
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anode
discharge
tube
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Expired
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DEN5349A
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English (en)
Inventor
Christopher Haly Tosswill
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

  • Gasentladungsröhre mit kalter Kathode Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsröhre mit kalter Kathode, bei welcher der Strom zwischen der Hauptkathode und der Anode durch Anlegen von Spannungen an eine oder mehrere Hilfseliektroden gesteuert wird. Es ist bekannt, daß diese Röhren eine Anode, eine Kathode und ein Steuergitter haben, das kein Gitter in mechanischem Sinne zu sein braucht, und daB Ionisierung im Gitter-Kathoden-Raum zur Ionisierung im Anoden-Kathoden-Raum führt. Der Aufschwung, den Schaltungsanordnungen mit solchen Röhren, z. B. zum Zählen und zum Schalten, genommen haben, macht es jedoch notwendig, die Kennlinien und insbesondere die Konstanz der Kennlinien während der Lebensdauer einer Röhre sowie die Gleichförmigkeit der Kennlinien der Röhren untereinander zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Gasentladungsröhre mit kalter Kathode mit in vorstehendem Sinne verbesserten Kennlinien zu schaffen.
  • Die Erfindung geht aus von einer Gasentladungsröhre mit kalter Kathode und einer von der Hauptentladung abgeschirmten Hilfsentladung, welche Röhre eine Hauptanode, eine Hauptkathode, eine Steuerelektrode und eine Zündelektrode enthält, zwischen welchen zwei letzten Elektroden eine Hilfsentladung aufrechterhalten werden kann in einem Raum, der völlig von der Hauptanoden-Hauptkathoden-Entladungsbahn getrennt ist. Gemäß der Erfindung biildet die Hauptkathode den Schirm, und die Hilfsentladung erstreckt sich während einer Übergangsperiode.durch eine Öffnung in der Hauptkathode und kann durch Erhöhung des Spannungsunterschiedes zwischen Steuerelektrode und Übergangskathode entlang der Übergangskathode bis zur Hauptentladungsbahn ausgebreitet werden, so daß die Hauptentladung zündet.
  • Bei einer gewissen Ausführungsform der Erfindung, bei der diese Bauart angewendet wird, ist die Hauptkathode zylindrisch und mit ihrer Achse gegen die Anode gerichtet angebracht, und sie ist an dem der Anode zugewendeten Ende durch eine kreisförmige Scheibe mit einer Öffnung verschlossen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die .ähnlich wie bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform als Schirm wirkende Kathode aus drei ebenen Flächen, und zwar einer der Anode zugewendeten, mit einer Öffnung versehenen Stirnfläche sowie zwei Seitenflächen, die derart rückwärts verlaufen, daß sie das Gebiet der Entladung zwischen der Zündkathode und dem Gitter umfassen. Bei dieser Bauart kann die Kathode aus dünnem Metallblech oder auch aus feinem Metallgewebe hergestellt sein.
  • Eine solche Gasentladungsröhre hat vor den bekannten Arten den Vorzug einer niedrigeren und einheitlicheren »Gitter«-Zündspannung, weil letztere praktisch der Gitterbrennspannung entspricht, und bekanntlich ist die Brennspannung einer Entladung zwischen zwei Elektroden in einem Gas unter niedrigem Druck während der Lebensdauer einer Röhre verhältnismäßig konstant und auch bei mehreren Röhren derselben Art weniger verschieden.
  • Die Herabsetzung der Gitterzündspannung bedingt weiter eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen der Ausgangsspannungsdifferenz der Röhre, d. h. der Differenz zwischen der maximalen Anodenspannung und der Anodenbrennspannung, bei der ohne Gitterspannung noch keine Zündung eintritt, und der Gitterzündspannung.
  • Außerdem nimmt die Ionisierungszeit der Röhre gegenüber jeher der Röhren bekannter Art ab, da die Zündung der Röhre die Erweiterung einer schon bestehenden Glimmlichtentladüng mit sich bringt, was an sich schneller erfolgt als die Einleitung einer neuen Entladung.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der zwei Ausführungsformen einer Gasentladungsröhre nach der Erfindung dargestellt sind.
  • Fig. i ist ein schematischer Querschnitt durch eine einfache Ausführungsform einer Gasentladungsröhre mit einer zylindrischen, auch als Schirm wirkenden Hauptkathode; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Gasentladungsröhre, deren Kathode auch als Schirm wirksam ist und drei ebene Flächen hat, und Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung der Hilfselektroden der in Fig.2 dargestellten Röhre, wobei die Hauptkathode von der Rückseite betrachtet wird.
  • Die Röhre der Fig. i hat eine stabförmige Anode i und eine zylindrische Hauptkathode 2 mit einem Durchmesser von 1.5 cm und einer Länge von 1,5 cm, die in einer gasgefüllten Hülle 3 untergebracht sind. Die Hauptkathode 2 ist mit der Achse der Anode i zugewendet, von der sie einen Abstand von 1,8 cm hat. An dem der Anode zugewendeten Ende ist die Kathode durch eine kreisförmige, mit einer in der Achse der Elektrode liegenden 'Öffnung 5 von 2 mm Durchmesser versehene Scheibe 4. verschlossen. Eine Übergangskathode 6 ist in der Achse der Kathode 2 angeordnet und reicht von der Außenseite (Hauptentladungsbahn ) her durch die Öffnung 5 hindurch nach innen (Hilfsentladungsbalin). Außerhalb der Hauptkathode 2 ist die Übergangskathode 6 in rechtem Winkel zur Kathodenachse abgebogen und dann, mittels einer Einschmelzung in der Glashülle 3 durch die Röhrenwand nach außen geführt. In der Achse der Kathode ist in einer Entfernung von 2 mm von dem inneren Ende der Übergangskathode 6 und in einer Entfernung von 7 mm von der Öffnung 5 in der Hauptkathode eine Zündkathode 7 angebracht. Ein Steuerstift 8 (»Steuergitter«), der senkrecht zu der Achse der Kathode steht, hat am Ende einen Abstand von 2 mm von den Enden der Übergangskathode 6 und der Zündkathode 7 und ist annähernd auf halbem Wege zwischen ihnen angeordnet. Alle Elektroden sind aus Molybdän, und die Gasfüllung, die. zu 99% aus Neon und zu i "/o aus Argon besteht, hat einen Druck von 2o mm Oueclcsilbersäure. Die Hauptkathode 2 wird von einem durch die Hülle 3 der Röhre geführten starren Draht 9 getragen, der den elektrischen Anschluß für die Kathode bildet.
  • Bei der Herstellung der Röhre wird ein bekanntes Zerstäubungsverfahren durchgeführt, bei dem ein starleer Entladungsstrom wechselweise zwischen den verschiedenen Elektroden geführt wird, so daß ein Teil der Oberfläche der Elektroden zerstäubt wird und sich an der Glashülle absetzt. Dies dient zum Reinigen der Oberfläche der Elektroden und zum. Läutern des Gases. Die auf der Glashülle abgelagerte Schicht dient auch dem Festhalten von Verunreinigungen in den Poren der Glashülle.
  • Die Anode der Röhre ist über einen Widerstand an eine Quelle positiver Spannung angeschlossen, und die Hauptkathode und die Übergangskathode werden miteinander verbunden und geerdet. Die Zündkathode wird über einen Widerstand an eine Quelle negativer Spannung von annähernd ioo V und das Steuergitter über einen Widerstand an eine Gittersteuerspannungsquelle angeschlossen.
  • Beim Betrieb der Röhre wird die Hilfsentladung in der Weise gezündet, daß die Gitterspannung auf annähernd 5o V positiv gegen die Kathode erhöht wird, worauf Ionisierung zwischen dem Gitter und der Zündkathode erfolgt und eine Hilfsentladung zwischen diesen beiden Elektroden übergeht. Diese Hilfsentladung wird durch den Widerstand, der die Zündkathode mit der Quelle negativer Spannung verbindet, auf wenige Mikroampere Strom beschränkt und übt keinen Einfluß auf die Bedingungen in dem Hauptentladungsraum zwischen der Anode und der Kathode aus wegen des zwischenliegenden, von der Hauptkathode gebildeten Schirms. Die Hilfsentladung übt jedoch einen steuernden Einfluß auf die Bedingungen in dem von der Hauptkathode umschlossenen Raum aus, wo insbesondere der Wert der Durchschlagsspannung zwischen dem Steuergitter und der Übergangskathode infolge der Nähe der Hilfsentladung auf die Brennspannung zwischen diesen beiden Elektroden herabgesetzt wird. Wird somit Gitterspannung von dem erwähnten Anfangswert von annähernd 5o V auf einen Wert von annähernd 9o V, d. h. die Zündspannung zwischen dem Gitter und der Übergangskathode, erhöht, so wird sich die Hilfsentladung, die bis auf diesen Augenblick ausschließlich zwischen dem Gitter und der Zündkathode verlaufen war, über die Übergangskathode erweitern und sich auf diese Weise durch die öffnung in der Hauptkathode hindurch bis in das Gebiet der Hauptentladungsbahn erstrecken. Wenn der leitende Rand der sich über die Übergangskathode vorbewegenden Hilfsentladung durch die Oftnung in der Hauptkathode hindurchtr.itt, wird die Hilfsentladung dem Einfluß des Anoden-Kathoden-Feldes ausgesetzt, so daß Ionisierung zwischen der Anode und der Übergangskathode eintritt, wodurch sogleich Icriisierung zwischen der Anode und der Hauptkathode herbeigeführt wird.
  • Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Reihenfolge der Betriebsvorgänge der Röhre nach der Erfindung durch das Vorhandensein des Schirms, beim vorbeschriebenen Beispiel der Hauptkathode. selbst, wodurch das Gebiet der Hauptentladung und das Geb'=_et der Hilfsentladung voneinander getrennt werden, sowie durch die Anordnung einer übergangselektrode ermöglicht wird, die sich von dem Hilfsentladungsgebiet in das Hauptentladungsgebiet erstreckt. Ohne die Trennung zwischen diesen beiden Gebieten würde die Hilfsentladung, welche die Durchschlagsspannung zwischen dem Gitter und der Übergangskathode herabsetzt, auch die Durchschlagsspannung zwischen der Anode und der Übergangskathode herabsetzen und auf diese Weise die Hauptentladung einleiten.
  • Es ist ferner ersichtlich, daß die beschriebene Wirkungsweise der Röhre nicht von der Trennung zwischen Hauptkathode und der Übergangskathode abhängig ist, da diese beiden Elektroden bei, der beschriebenen Schaltungsanordnung miteinander verbunden sind. Sollen jedoch eine Anzahl dieser Röhren zusammen angewendet werden, so wird es Schaltungsanordnungen geben, bei denen das Anlegen unterschiedlicher Spannungen an diese beiden Elektroden praktische Vorteile bietet. Die Zündung der beschriebenen Röhre ist von der Herstellung einer gewissen Spannungsdifferenz zwischen dem Gitter und der Übergangskathode abhängig, ungeachtet der Spannung zwischen dem Gitter und der Übergangskathode, und es ist daher möglich, die Röhre durch Anlegen -eines negativen Impulses an die Übergangskathode zu zünden,. wobei die Spannungen des Gitters und der Hauptkathode konstant bleiben.
  • Außerdem kann die Zündkathode als eine Sperrelektrode verwendet werden, da, außer wenn die geeignete negative Spannung an die Zündkathode angelegt wird, die Röhre nicht durch die übliche Betriebsspannungsdifferenz zwischen dem Gitter und der Übergangskathode gezündet werden kann. Diese Einzelheit ermöglicht die Anwendung von Röhren nach der Erfindung in elektronischen Zähl-und Umschalteinrichtungen.
  • Die andere, in Fig. 2 und 3 dargestellte.-Ausführungsform der Röhre, bei der die gleiche-i-lz Elektroden mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i bezeichnet sind, hat einen Sockel io aus gepreßtem Glas, durch den acht Zuleitungsdrähte hindurchgeführt sind. Fünf der Zuleitungsdrähte sind in der Zeichnung dargestellt und mit i i bis 15 bezeichnet und kommen vor in denn in Fig. 2 dargestellten Schnitt. Diese Zuleitungsdrähte sind außen als Kontaktstifte für die Röhre und inneä als Halter für das Elektrodensvstem wiri_sant. dem Lampenfuß io ist durch Gi_asstumpfschwci°n eine zvlindrische Hülle 3 verbunden, und mit dem Einführungsdraht i i ist durch Schweißen eine st=;liförmige Anode i verbunden, die sich parallel zu der Achse der Hülle 3 in arnäbernd der halben L ä ge derselben erstreckt und darauf derart :unter rechtem Winkel abgebogen ist, daß sie der Mitte einer kreisförmigen Öffnung 5 in der Stirnseite der Hauptkathode 2 zugewendet ist. Die Hauptkathode 2 wird von starren Drähten 9 und dies=-wiederum von den Zuleitungsdrähten getragen. Auf diese Weise ist, wie dies in Fig. -2 dargestellt ist. einer dieser Haltedrähte mit denn Einführungsdraht 1.4 verbunden. Die Hauptkatho<@ 2 ist auch als Schirm der Röhre wirksam und 1--a@ zwei Seitenflächen, die sich gegenüber der Anode i rückwärts erstrecken und das Gebiet der jetzt zu bescbreibe=iden Hilfselektroden umschließen. Diesen Elektroden gehört eine Zündkathode 7 an, die von d-trz Einführungsdraht 15 getragen wird und sich parallel zu der Achse der Hülle bis zu der gleichet, Höhe wie die Anode i erhebt, auf welcher Höhe sie unter rechtem Winkel abgebogen ist, wobei das Ende in Form einer Schleife 6 ausgestaltet ist, die der Öffnung 5 gegenüber angeordnet ist. Der Einführungsdraht 13 trägt eine L'1>er" a,igskathode 6, die annähernd in der Achse der I-ülle 3 liegt und sich bis zu der Höhe der Öffnung 5 erhebt, wo sie unter rechtem Winkel abgebogen ist und sowohl durch die Öffnung 5 als auch durch die Schleife 16 der Zündkathode 7 hindurchreicht. Ein hinter rler Kathode 2 angeordnetes Steuergitter 8 wird vorn einem der in Fig. 2 nicht dargestellten Einführungsdrähte getragen und erstreckt sich, wie dies besonders aus Fig. 3 ersichtlich ist, bis- in die Nähe der Schleife 16 der Zündkathode 7.
  • Bei dieser Ausführungsform hat die Kathode :2 eine Weite von io mm, und ihre Seiten ragen um io mm rückwärts; die ganze Elektrode ist 50 mm hoch. In der Stirnseite ist in der Mittellinie dieser Fläche eine kreisförmige öffnung 5 mit einem Durchmesser von 2 mnr in einer Entfernung von 2o mm von dem oberen Rand und 30 mm von dem unteren Rand vorgesehen. Die Zündkathode 7 ist ein Molybdänstab mit einem Durchmesser von o,5 mm, der aus dem Sockel emporragt, sich in einer Entfernung von annähernd io mm von der Rückseite der Kathode gegenäber dieser Rückseite abbiegt, bis er annähernd 5 mm Abstand von ihr hat, und dann in Form einer Schleife 16 mit einem Durchmesser von 2 mm ausgestaltet ist, gemessen von der Mitte des Drahtes, d. h. daß der gebildete Ring einen lichten Durchmesser von 1,5 mm hat. Die Übergangskathode 6 ist ein Molybdänstab mit einem Durchmesser von o,5 mm. Der Spielraum zwischen der Übergangskathode 6 und der Vorderfläche der Kathode 2 ist klein, aber nicht kritisch. Das Gitter 8 ist ein Molybdänstab mit einem Durchmesser von o,5 mm, der sich in einer Entfernung von 5 mm von der Stirnseite und den Seiten der Kathode erhebt. Zwischen den Enden des Gitters 6 und dem Umfang der Schleife 16 verbleibt ein Abstand von 2 mm. Die Hauptanode i ist auch ein Molybdänstab mit einem Durchmesser von o,5 mm, und der Abstand der. Stirnseite der Kathode 2 von dem Gipfel der Anode i beträgt annähernd 18 mm. Die Hülle 3 ist mit einer Gasfüllung aus 99 °/o Neon und 10/9 Argon unter einem Druck von 2o mm Quecksilbersäule gefüllt.
  • Die Kathode 2 kann aus dünnem Molybdänblech oder aus feinem Molybdängewebe hergestellt sein. Die Schaltung für die Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 ist die gleiche wie die für die Ausführungsform der Fig. i beschriebene; auch ist die Art des Betriebes die gleiche.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode und einer von der Hauptentladung abgeschirmten Hilfsentladung, welche Röhre eine Hauptanode, eine Hauptkathode, eine Steuerelektrode und eine Zündelektrode enthält, zwischen welchen zwei letzten Elektroden eine Hilfsentladung aufrechterhalten werden kann in einem Raum, der völlig von der Hauptanoden-Hauptkathoden-Entladungsbahn getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daB die Hauptkathode den Schirm bildet und die Hilfsentladung sich während einer Übergangsperiode durch eine Öffnung in der Hauptkathode erstreckt und durch Erhöhung des Spannungsunterschiedes zwischen Steuerelektrode undÜbergangskathode entlang der Übergangskathode bis zur Haupt, entladungsbahn ausgebreitet werden kann, so da$ die Hauptentladung zündet.
  2. 2. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode nach Anspruch i, bei der die Hauptkathode zylindrisch ist und mit ihrer Achse der Anode zugewendet angebracht ist, an dem Ende gegenüber der Anode durch eine kreisförmige Scheibe mit einer öffnung verschlossen ist.
  3. 3. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode nach Anspruch i, bei der die Hauptkathode aus drei ebenen Flächen besteht, und zwar einer der Anode gegenüberliegenden, mit einer !Öffnung versehenen Stirnfläche sowie zwei rückwärts verlaufenden Seitenflächen, zur Umschließung des Gebiets der Entladung zwischen der Zündkathode und der-Steuerelektrode. q..
  4. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode nach Anspruch 3, bei der die Hauptkathode aus Metallgewebe ist.
  5. 5. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zündkathode am Ende in Form einer Schleife gestaltet ist, durch die hindurch die Übergangskathode reicht. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 560 346, 2 577 809, 2 331 398; deutsche Patentschrift Nr. 67o 931.
DEN5349A 1951-04-13 1952-04-09 Gasentladungsroehre mit kalter Kathode Expired DE954626C (de)

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DEN5349A Expired DE954626C (de) 1951-04-13 1952-04-09 Gasentladungsroehre mit kalter Kathode

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DE1123396B (de) * 1958-04-04 1962-02-08 Bobinage Pour L Ind Et La Radi Vorrichtung zur Zuendung von Gasentladungslampen

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