DE965883C

DE965883C - Gasentladungsroehre mit kalter Kathode

Info

Publication number: DE965883C
Application number: DEH17294A
Authority: DE
Inventors: Raymond Richard Back
Original assignee: Hivac Ltd
Current assignee: Hivac Ltd
Priority date: 1952-09-11
Filing date: 1953-08-05
Publication date: 1957-06-27

Description

AUSGEGEBEN AM 27. JUNI 1957

H 17294 VIIIc j2ig

ist als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsröhre vom Relais-Typ mit kalter Kathode, einer Anode sowie einer Zündelektrode, durch welche die Entladung zwischen der Kathode und der Anode durch Anlegen einer Steuerspannung an die damit zusammenarbeitende, die Entladung zündende Elektrode eingeleitet wird.

Zweck der Erfindung bildet eine verbesserte Röhre vom. Relais-Typ, bei welcher die selbsterzeugten Rausdispannungen einen, niedrigen Wert haben, auch wenn der Entladungsstrom zwischen Kathode und Anode über einen weiten Bereich schwankt. Hierdurch wird eine Vorrichtung geschaffen, welche sich besonders zur Steuerung von Sprechstromwegen in Fernsprechschaltungen, wie z. B. elektronischen Feraisprechschaltsystemen, eignet.

Es wurde festgestellt, daß eine großer Teil der selbsterzeugteni Störgeräusche in Gasentladungsröhren mit kalter Kathode auf das Wandern der Entladung zwischen einer Anzahl verschiedener Stellen, auf den Elektroden der Kathode und/oder der Anode zurückzuführen ist. Dieses Wandern, ist besonders leicht festzustellen und auch besonders

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unangenehm, wenn der Entladungsstrom einen niedrigen Wert hat und der Entladungsfleck von entsprechend geringer Größe ist Um ein solches Wandern zu verhindern, muß der Elektrodenaufbau der Röhre derart konstruiert sein, daß nur ein Entladungsweg geringster Länge zwischen der Anode und der Kathode vorhanden ist und daß weiterhin bei Zunahme des Entladungsstromes und der Fläche des Entladungsfleckens diese ebenfalls nicht

to die Tendenz hat, von einer Stelle zur anderen der Elektrode, z. B. wegen einer Unregelmäßigkeit der aktiven Kathodenfläche, zu springen.

Gemäß der Erfindung entspricht diesen Anforderungen eine Röhre, bei welcher die Kathode eine im wesentlichen, kegelstumpfe aktive Oberfläche besitzt, dereni_ geschlossener Scheitel der dazugehörigen Anode zugekehrt ist, welche die Form eines mit der kegelförmigen Kathodenoberfläche koaxialen Stabes hat, jedoch axial von ihr entfernt

2ö ist, wobei die Zündelektrode die Form eines Radringes hat, die das Scheitelende der Kathode umgibt.

Es wurde bereits eine Relaisröhre mit einer Kathode in Hutform vorgeschlagen, welche mit einem

as damit koaxialen, aber in einem Abstand von der Kuppe der Kathode angeordneten Anodenstab zusammenarbeitet Die Zündelektrode hat bei dieser bekannten Relaisröhre jedoch die Form einer kleinen zylindrischen Kappe, welche durch eine kreisförmige öffnung in der Kuppe der Kathode ragt. Die Kathode hat deshalb kein geschlossenes Ende und besitzt ein ringförmiges, dem Anodenr stab am nächsten liegendes Gebiet, wodurch mehrere Strecken gleicher Länge für die Entladung vorhanden sind. Dies ist vom Standpunkt vorliegender Erfindung nicht wünschenswert, da der Entladungsfleck bei geringer Größe verhältnismäßig frei auf dem erwähnten ringförmigen Gebiet der Kathode herumwandern kann, das der Anode am nächsten liegt. Es ist auch eine Entladungsröhre anderer Bauweise bekannt, welche sich als Steuerfunkenstrecke zur Erzeugung von Impulsen eignet, bei welcher die Kathode die Form eines konvexen, sphärischen. Körpers hat, welcher einer röhrenförmigen Anode gegenüberliegt und axial dazu angeordnet ist, die gegenüber der Kathode eine halbkugelförmige konvexe Endwand besitzt. In diesem Fall hat aber die Zündelektrode die Form eines Stabes, der durch eine kreisförmige öffnung im Zentrum der halbkugelförmigen Anode direkt gegenüber der Kathode hinausragt. Damit ist wiederum ein ringförmiges Gebiet der Anode vorhanden, das der Kathode am nächsten liegt. Demzufolge sind wieder mehrere gleich lange Mindestentladungswege zwischen Anode und Kathode vorhanden.

Endlich ist eine Entladungsröhre bekannt, bei welcher die Anode die Form eines Stabes hat, der· von einem .Rohr aus Isoliermaterial umgeben ist und axial aus ihm herausragt. In diesem Fall hat aber die Kathode die Form einer sphärischen! Platte mit einer koaxial zu dem erwähnten isolierendem Rohr liegenden und dieses umgebenden zentralen Öffnung. Auch hier ist eine große Anzahl von Entladungswegen gleicher Länge vorhanden.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung wird eine Ausführungsform an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Hierin zeigt

Fig. ι eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre,

Fig. 2 eine Querschaiittansicht nach der Linie II-II von Fig. 1 und

Fig. 3 eine schaubildliche Teilansicht der Form und der Anbringungsweise der verschiedenen Elektroden.

Bei der dargestellten Ausführungsfo>rm besteht der Mantel 10 aus einer Glasrohre, deren eines Ende mit dem üblichen flachen Quetschfuß 11 und deren anderes Ende mit einem Abschmelzstutzen 12 versehen ist.

Von dem Quetschfuß 11 nach innen erstreckt sich koaxial zum röhrenförmigen Mantel 10 ein gläserner Stützschaft 13, dessen oberes Ende zu einer Plattform bzw. einem Knopf 14 erweitert ist, der einen Träger zur Anbringung der Kathode 15 und der Zündelektrode 16 sowie eines Getterelementes 17 bildet.

Der Schaft 13 ist von der oberen Fläche der Plattform 14 nach unten auf dem größeren Teil seiner Länge mit einer Zentralbohrung 18 versehen. In dieser Bohrung 18 befindet sich eine Anode in Form eines kurzen Stabes 19, dessen obere, aktive Endfläche 20 einige Millimeter unter die Oberfläche der Plattform 14 eingesenkt ist. Das untere Ende des Anodenstabes ist mit einem Anschlußdraht 21 verbunden, der sich durch die Bohrung 18 nach unten durch den restlichen vollen Teil der Säule 13 und dann durch den Quetschfußi 11 nach außen erstreckt.

Die Kathode 15 hat die Form einer Schale aus dünnem Blech mit einer unteren Endwand 22 von geringem Durchmesser, z. B. 1 mm, die senkrecht zur Achse der Kathode und des Anodenstabes liegt. Die Außenwand 23-der Kathode ist trichterförmig geschwungen bzw. kegelstumpfförmig und ähnelt einem kleinen Exponentialhorn, dessen größerer Durchmessen 24 offen und an den Abschmelzstutzen 12 des Röhrenmantels 10 angrenzt. Diese Kathode wird von einem an einem Punkt seines äußeren Randes größeren Durchmessers angeschweißten Draht25 getragen, der sich.nach unten erstreckt und in die Plattform 14 eingeschmolzen ist. Danach, verläuft er als Anschluß draht entlang des Mittelschaftes 13 und durch den Quetschfuß 11 der Röhre nach außen. Die äußere Oberfläche der Kathode ist mit einem Material mit geringer Austrittsarbeit überzogen.

Die Steuer- oder Zündelektrode 16 besteht aus einem Metallbandring von geringem Durchmesser, der koaxial mit der gemeinsamen Achse der Ka- iao fhode 15, des Anodenstabes 19 und des Röhrenmantels 10 angeordnet ist. Dieser Ring liegt derart, daß er das unterste Ende geringen Durchmessers der Kathode 15 umgibt. Die im Querschnitt längere Seite dieses Bandes liegt parallel der Achse der gemeinsamen Kathode, der Anode und des Mantels.

Diese Zündelektrode ist mit einem Stützdraht 26 verbunden, der ebenfalls in die Glasplattform 14 eingeschmolzen ist und sich als Anschluß draht nach unten längs des Schaftes 13 und durch den Quetschfuß 11 der Röhre nach außen erstreckt. Ein weiterer Stützdraht 27 (Fig. 3), der sich, von der Plattform 14 nach unten erstreckt, trägt das Getterelement 17, das im Räume zwischen der Plattform und dem Quetschfuß 11 der Röhre angebracht ist.

Die Gasfüllung der Röhre kann aus einer Mischung von Neon, und Argon oder einer aus Helium und Argon oder aber einer Mischung von Neon, Helium und Argon bestehen.

Die verschiedenen Anschluß- und Elektrodenstützdrähte sind vorzugsweise mit einem Isoliermaterial überzogen, wie z. B. Tonerde, um Entladungserscheinungen zu verhindern.'

Es ist festgestellt worden, daß eine derart gebaute Röhre bedeutend weniger Leitungsgeräusch bei der Entladung erzeugt als andere Formen von Gasentladungsröhren mit gleichen Betriebscharakteristiken, und es wird angenommen, daß dies auf die Konzentration der Glimmfläche zurückzuführen ist, die erfolgt, wenn der Entladungsstrom geringer ist als zur Erzeugung einer Glimmfläche erforderlich, welche die ganze aktive Kathodenfläche bedeckt. Unter derartigen Bedingungen beschränkt sich die Entladung auf das Ende kleineren Durchmessers der kegelförmigen Kathode, d. h. auf dasjenige, welches näher an der Anode liegt. Der auf einen gewissen Raum beschränkte Entladungsfleck hat weiterhin nicht die Tendenz zu wandern, wie es bei vielen anderen üblicheren Ausführungsformen von Röhren der Fall ist. Es ist schon erkarant worden, daß diese Tendenz, zu wandern, wohl eine der Hauptursachen der Geräuschschwankungen in einer Leitung sein kann, welche eine Entladungsröhre dieser Art enthält.

Verschiedene Änderungen können natürlich vorgenommen werden ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So kann die Kathode kegelstumpfförmig oder trichterförmig gebogen sein und merklich von der bevorzugten, dargestellten Exponentialform abweichen. Statt, wie dargestellt, durch eine flache Endwand abgeschlossen zu sein, kann das Ende kleineren Durchmessers der Kathode mit einer konvex gekrümmten, d. h. halbkugelförmigen Wand versehen sein. Die Kathode kann natürlich voll statt aus Blech hergestellt werden, während Form und Anordnung der Zündelektrode etwas geändert werden können.

Die erfindungsgemäße Bauweise ist besonders, aber nicht ausschließlich zur Herstellung von

Röhren der Miniatur- oder Sub-Miniatur-Größe geeignet.

Claims

Patentansprüche.·

i. Gasentladungsröhre vom Relais-Typ mit kalter Kathode, einer Anode sowie einer Zündelektrode, durch welche die Entladung zwischen der Kathode und der Anode durch Anlegen einer Steuerspannung an die Zündelektrode eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (15) eine im wesentlichen kegelstumpfe aktive Oberfläche (23) besitzt, deren geschlossener Scheitel der dazugehörigen Anode (19) zugekehrt ist, welche die Form eines mit der kegelförmigen Kathodenoberfläche (23) koaxialen Stabes hat, jedoch axial von ihr*entfernt ist, wobei die Zündelektrode (16) die Form eines Drahtringes hat, der das Scheiteiende der Kathode (15) umgibt.
2. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere aktive Oberfläche (23) der Kathode (15) ein sanft trichterförmig geschwungenes Profil hat, das, beginnend, vom Scheitel gerimgeren Durchmessers, sich nach oben und außen erweitert.
3. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmig geschwungene Oberfläche (23) eine im wesentlichen exponentiale Form hat.
4. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß Anspruch! 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstab (19) in einem ihn. umgebenden isolierenden Rohr (18) liegt und sein aktives, der Kathode (15) gegenüberliegendes Ende (20) etwas in dem Ende des Rohres (18) eingesenkt ist.
5. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem isolierenden Rohr, (18) eine sich radial erstreckende Plattform (14) aus Isoliermaterial befestigt ist, die zur Anbringung der Kathode (15) und der Zündelektrode (16) dient.
6. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (15) als dünner Blechbecher ausgebildet ist.
7. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende geringeren Durchmessers der Kathode (15) mit einer konvexen, z. B. halbkugelförmigen Wand verschlossen ist. u₀
8. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (16) aus einem Ring aus Metallband besteht, dessen im Querschnitt längere Seite parallel zur gemeinsamen Achse der Kathode (15) und der Anode (19) liegt.
9. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einem Mantel (10) angebracht sind, der mit einer Füllung versehen ist, welche aus einer Mischung der Gase Neon und Argon besteht.
10. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß irgendeinem der vorstehenden An-

Sprüche ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektroden umgebende Mantel· (io) mit einer Füllung versehen ist, die aus einer Mischung der Gase Helium und Argon besteht.

II. Gasentladungsröhre mit kalter Kathode gemäß irgendeinem der Ansprüche ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektroden umgebende Mantel (10) mit einer Füllung versehen ist, welche aus einer Mischung der Gase Neon, Helium und Argon besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2451556, 1 434310, 433 755. 2487437; britische Patentschrift Nr. 562 178; schweizerische Patentschrift Nr. 175 826; österreichische Patentschrift Nr. 112 533.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen