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Publication number: DEI0007101MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 4. April 1953 Bekanntgemacht am 24. Mai 1956Registration date: April 4, 1953. Advertised on May 24, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung befaßt sich mit einer Gasentladungsröhre und ihrer Verwendung als Hoch- - frequenzübertragungselement.The invention relates to a gas discharge tube and its use as a high- - frequency transmission element.

Gemäß einem früheren Vorschlag wurde ein sich in einer Gasentladungsröhre ausbildendes Gasplasma verwandt, um die hochfrequente Energie zwischen den sich im Gas befindlichen Elektroden zu leiten. Wenn jedoch in diesem Fall die Elektroden der Röhre durch einen niederfrequenten Strom oder durch einen Gleichstrom erregt werden, so ist die Hochfrequenzleitfähigkeit des Gasplasmas vielfach nicht genügend groß.According to a previous proposal, a gas plasma forming in a gas discharge tube has been proposed related to the high-frequency energy between the electrodes in the gas to direct. However, if in this case the electrodes of the tube through a low frequency Electricity or a direct current are excited, so is the high-frequency conductivity of the gas plasma often not big enough.

Wird ein ioniisierbares Medium, etwa ein in einem Kolben oder einer Umhüllung befindliches Gas, einer geeigneten Ionisationsspannung unterworfen, so bildet sich in diesem Medium bekanntlich ein Plasma aus bzw. ein Raum, der neben den Gasmolekülen etwa die gleiche Anzahl von positiven Ionen und Elektronen enthält. Es ist bekannt, daß sich in einem solchen Gasentladungspiasina eine erhebliche Emission von Photonen bzw. Licht quanten ausbildet, und daß ein starker »doppelpolarer Diffusionsstrom« entsteht, der von der Diffusion der Elektronen an der Umhüllung der RöhreIf an ionizable medium, such as a gas in a flask or envelope, When subjected to a suitable ionization voltage, it is known to form in this medium Plasma from or a space, which in addition to the gas molecules about the same number of positive Contains ions and electrons. It is known that In such a gas discharge piasina there is a considerable emission of photons or light quanta develops, and that a strong "double-polar diffusion current" arises from the diffusion of the electrons on the envelope of the tube

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bewirkt wird. Da diese Diffusion normalerweise einen Elektronenverlust zur Folge hat, wird die Leitfähigkeit des Plasmas als Hochfrequenzüber-is effected. Since this diffusion usually results in a loss of electrons, the Conductivity of the plasma as high frequency over-

'.: tragungsglied entsprechend verringert.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird bei einer '.: supporting link reduced accordingly.
In order to eliminate this disadvantage, a

⁽- Gasentladungsröhre .mit einer mit einem ionisier baren Medium gefüllten Umhüllung sowie zwei Elektroden zur Aufrechterhaltung eines Gasentladungsplasmas erfindungsgemäß die innere und/oder die ⁽ - Gas discharge tube .with an envelope filled with an ionizable medium and two electrodes for maintaining a gas discharge plasma according to the invention, the inner and / or the

ίο äußere Seite der Röhrenumhüllung mit licht-. empfindlichem Stoff, der entweder bei Lichteinwirkung Elektronen aussendet oder seine Leitfähigkeit vergrößert und/oder mit Sekundärelektronen emittierendem. Stoff bedeckt. Entsprechend der Erfindung wird das Anwachsen der Elektronenemission oder der elektrischen Leitfähigkeit der Bedeckung durch die Photonen'und Elektronen gesteuert, die von dem Gasentladungsplasma selbst emittiert werden.ίο outer side of the tube casing with light. sensitive substance that either emits electrons when exposed to light or its conductivity enlarged and / or with secondary electron emitting. Fabric covered. According to the invention becomes the increase in electron emission or the electrical conductivity of the covering controlled by the photons and electrons emitted by the gas discharge plasma itself will.

Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn das Gasentladungsplasma einen Teil des Mittelleiters einer koaxialen Übertragungsleitung bildet, wenn sich auch ihre Anwendungsmöglichkeiten nicht hierauf beschränken..The invention is particularly useful when the gas discharge plasma is part of the center conductor a coaxial transmission line, even if its possible applications do not depend on it restrict..

Zur Veranschaulichung dieser Anwendung ist in Fig. ι eine koaxiale Übertragungsleitung dargestellt, bei welcher die Erfindung angewendet wird. In dieser Darstellung wird eine Hoehfrequenzenergiequelle bekannter Ausführung durch den Block 1 und eine Höchfrequenzbelastung oder einen Hochfrequenzabschluß, zu welcher die Hochfrequenz-, energie von der-Quelle 1 übertragen wird, durch einen Block 2 angedeutet. Die Quelle 1 ist mit der Einrichtung 2 ■ durch eine koaxiale Übertragungsleitung mit einem Außenleiter 3 und einem Innenleiter 4 verbunden. Es ist vorteilhaft, aber nicht notwendig, daß auch der Innenleiter 4 als HoMrohr ausgebildet ist. Das Rohr 4 weist zwischen seinen Enden eine Strecke auf, die von einer Gasentladungsröhre 5 überbrückt wird. Die Röhre besteht aus Glas. Ihr Außendurchmesser entspricht etwa dem Innendurchmesser'des Rohrleiters 4. In das linke Ende der Röhre 5 ist ein Eingangsleiter 6 eingeschmolzen, der zu einer tassenf örmigen Kathode 7 führt. Das rechte Ende der Röhre 5 ist mit einer metallischen Kappenanode8 verschmolzen. Nachdem die Röhre 5 hinreichend evakuiert und in bei Gasentladungsröhren üblicher Weise vorbereitet worden ist, wird sie mit einer Füllung eines geeigneten ionisierbaren Mediums, wie Gas oder Dampf, versehen. Diese Füllung besteht vorzugsweise aus einem Edelgas, wie -Neon, Argon, Krypton, Helium od. dgl., oder einer Mischung von: diesen Gasen bei einem geeigneten vorbestimmten Druck. Das linke Ende der Röhre 5 ist außen mit einer metallischen oder aus anderem leitendem Stoff .bestehenden Bedeckung 9 versehen, _vdie das Gebiet der Kathode 7 umgibt. Dieses linke Ende der Röhre kann teleskopartig in das offene:■; Ende des Leiters 4 eingeführt werden, der zu die&gm Zweck, an dieser Stelle aus einem dünnwandigen flexiblen Stoff 14 bestehen kann, so daß ein guter elektrischer Kontakt mit der Bedeckung 9 erzielt ,wird. In ähnlicher Weise kann die Kappe 8 teleskopartig in den entsprechenden rechten Teil des Leiters 4 eingeführt' werden, so daß auch dort ein guter elektrischer Kontakt erzielt wird. .-■...To illustrate this application, FIG. 1 shows a coaxial transmission line in which the invention is applied. In this illustration, a high-frequency energy source of known design is indicated by block 1 and a high-frequency load or high-frequency termination to which the high-frequency energy is transmitted from source 1 is indicated by block 2. The source 1 is connected to the device 2 by a coaxial transmission line with an outer conductor 3 and an inner conductor 4. It is advantageous, but not necessary, that the inner conductor 4 is also designed as a HoM tube. The tube 4 has a section between its ends which is bridged by a gas discharge tube 5. The tube is made of glass. Its outside diameter corresponds approximately to the inside diameter of the pipe 4. An input conductor 6, which leads to a cup-shaped cathode 7, is melted into the left end of the pipe 5. The right end of the tube 5 is fused to a metallic cap anode8. After the tube 5 has been sufficiently evacuated and prepared in the manner customary for gas discharge tubes, it is filled with a suitable ionizable medium, such as gas or steam. This filling preferably consists of a noble gas such as -neon, argon, krypton, helium or the like, or a mixture of: these gases at a suitable predetermined pressure. The left end of the tube 5 is externally provided with a metallic conductive or of another material .bestehenden cover 9, _v is the area surrounding the cathode 7. This left end of the tube can telescope into the open: ■; End of the conductor 4 are introduced, which for the & gm purpose, can consist of a thin-walled flexible material 14 at this point, so that a good electrical contact with the cover 9 is achieved. In a similar way, the cap 8 can be inserted telescopically into the corresponding right-hand part of the conductor 4, so that a good electrical contact is also achieved there. .- ■ ...

Entsprechend dem einen Merkmal· der Erfindung ist der größte Teil der Länge der Röhre 5 an der inneren Fläche mit einer Bedeckung 10 aus einem bekannten Stoff versehen, der beim Auffallen von Lichtenergie Elektronen aussendet. Hierfür können Stoffe verwendet werden, die bei der Herstellung von photoelektrischen Zellen üblicherweise angewendet werden. Die Lichtenergie wird durch die Gasfüllung innerhalb der Röhre 5 erzeugt. Zu diesem Zweck kann die Kathode 7 mit dem negativen und die Anode 8 mit dem positiven Ende einer Gleichspannungsquelle verbunden werden.According to one feature of the invention, most of the length of the tube 5 is at the inner surface with a covering 10 of a known substance that emits electrons when light energy is incident. For this you can Substances are used that are commonly used in the manufacture of photoelectric cells will. The light energy is generated by the gas filling inside the tube 5. to for this purpose, the cathode 7 with the negative and the anode 8 with the positive end of a DC voltage source are connected.

Beim Anlegen einer geeigneten Spannung an die Elektroden 7 und 8 bildet sich innerhalb der Röhre 5 ein Gasentladungsplasma aus, das eine große Menge von Photonen bzw. Lichtquanten enthält. Die lichtempfin dliche elektronenemittierende Bedeckung gemäß der Erfindung bewirkt jedoch, daß die Lichtenergie aus dem Plasma, die auf diese Bedeckung auftrifft, absorbiert wird, und daß aus dieser Bedeckung Elektronen in Richtung auf die Achse der Röhre frei werden und so die Hochfrequenzleitfähigkeit des Plasmas vergrößern. Der Vorgang ist dadurch zu erklären, daß die Elektronen, die normalerweise in dem Bedeckungsstoff atomar gebunden sind, durch die Liichtenergie vom Gasentladungsplasma angeregt werden und sich sodann mit sehr hoher Geschwindigkeit frei durch das Plasma in Richtung auf die Anode bewegen und auf diese Weise die Leitfähigkeit der Röhre steigern. Während das Plasma normalerweise selbst eine bestimmte Leitfähigkeit aufweist, wird seine Leitfähigkeit durch die Elektronen von der Bedeckungs- too fläche 5 in starkem Maße vergrößert, die durch die Lichtenergie aus dem Plasma erzeugt werden.When a suitable voltage is applied to the electrodes 7 and 8, it forms inside the tube 5 a gas discharge plasma containing a large amount of photons or light quanta. the light-sensitive electron-emitting covering according to the invention, however, causes the light energy is absorbed from the plasma impinging on this covering, and that from this covering Electrons are released in the direction of the axis of the tube and so increase the high frequency conductivity of the plasma. The process can be explained by the fact that the electrons, the normally bound atomically in the covering material by the light energy from the gas discharge plasma are excited and then move freely through the plasma towards the anode at a very high speed and on in this way increase the conductivity of the tube. While the plasma itself usually has a certain Has conductivity, its conductivity is determined by the electrons from the covering too area 5 greatly enlarged, which are generated by the light energy from the plasma.

Zwischen der Kathode 7 und der die Ionisation bewirkenden niederfrequenten oder Gleichspannungsquelle ist vorzugsweise eine Hochfrequenzdrosselspule 11 geschaltet, so daß die Hochfrequenzenergie von der Quelle 1 über den Leiter 4 und die Bedeckung 9 und dann durch kapazitive Ankopplung zur Kathode 7 gelangt. Infolge der obenerwähnten gesteigerten Leitfähigkeit der Röhre 5 wird die Hochfrequenzenergie durch das Gasplasma in dieser Röhre zur Anode 8 und sodann zur Hochfrequenzlast 2 geleitet.Between the cathode 7 and the low-frequency or DC voltage source causing the ionization is preferably a high frequency choke coil 11 connected so that the high frequency energy from source 1 via conductor 4 and cover 9 and then by capacitive coupling reaches cathode 7. As a result of the above-mentioned increased conductivity of the tube 5 the high frequency energy through the gas plasma in this tube becomes the anode 8 and then the high frequency load 2 headed.

Aus der vorangegangenen Beschreibung geht hervor, daß die Röhre 5 mit ihrem Gasplasma tatsächlieh eine Fortsetzung des Mittelleiters 4 der koaxialen Übertragungsleitung bildet. Selbstverständlich kann eine derartige Röhre auch in anderen Systemen verwendet werden, dn denen eine Steigerung der Leitfähigkeit der Röhre zwischen den Elektroden erwünscht ist.From the foregoing description it can be seen that the tube 5 with its gas plasma is actually forms a continuation of the central conductor 4 of the coaxial transmission line. Of course you can Such a tube can also be used in other systems which require an increase in conductivity of the tube between the electrodes is desired.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Bauelemente, die in den Fig. ι und 2 nach Aufbau und Wirkung .die gleichen, sind, sind mit den gleichen Bezeichnungen versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen derAnother embodiment of the invention is shown in FIG. The components included in the Fig. Ι and 2 according to structure and effect .the same, are given the same designations. The main difference between the

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Einrichtung nach Fig. 2 gegenüber der nach Fig. 1 besteht darin, daß gemäß Fig. 2 die lichtempfindliche Bedeckung 12 im Innern der Röhre S beim Auftreffen von Lichtenergie nicht Elektronen emittiert, sondern ihre eigene Leitfähigkeit steigert. Derartige Eigenschaften weist beispielsweise Selen auf. Bei der Anordnung nach Fig. 2, wie auch bei der nach Fig. 1, dehnt sich die Bedeckung entlang des größeren Teiles der Länge der Innenfläche der Röhre 5 aus. Die Lichtenergie vo'n dem Plasma bewirkt ein Ansteigen der Leitfähigkeit der inneren Bedeckung 12 und der äußeren Bedeckung 13 und damit eine Steigerung der Hoehfrequenzleitfähigkeit zwischen den Abschnitten des Innenlaiters 4.Device according to FIG. 2 compared to that according to FIG. 1 is that, as shown in FIG. 2, the photosensitive covering 12 inside the tube S at The impact of light energy does not emit electrons, but increases its own conductivity. Such Selenium, for example, has properties. In the arrangement of FIG. 2, as well as in the 1, the covering stretches along the greater part of the length of the inner surface of the Tube 5 out. The light energy from the plasma causes an increase in the conductivity of the inner Cover 12 and the outer cover 13 and thus an increase in the high frequency conductivity between the sections of the inner conductor 4.

Natürlich kann die Bedeckung, die dem Zweck der Vergrößerung der Hochfrequenzenergieleitfähigkeit dient, auch aus einer Vereinigung eines lichtempfindlichen elektronenemittierenden Stoffes und eines lichtempfindlichen Stoffes, der bei Lichteinwirkung seine Leitfähigkeit steigert, verwendet werden.Of course, the covering can have the purpose of increasing the radio frequency energy conductivity serves, also from a combination of a light-sensitive electron-emitting substance and a photosensitive substance that increases its conductivity when exposed to light will.

Claims

Patent claims:

ι. Gas discharge tube with an envelope filled with an ionizable medium as well as two electrodes for maintaining a gas discharge plasma, characterized in that, that the envelope surface of the tube with photosensitive material, which is either at Exposure to light emits electrons or increases its conductivity, to increase the High frequency conductivity of the plasma as a function of the Lichu energy in it Plasma and / or substance emitting secondary electrons to increase the high-frequency conductivity of the plasma depending on the electrons emerging from the plasma and striking the substance is.

2. Gas discharge tube according to claim 1, characterized in that the cover of light-sensitive or secondary electron-emitting substance on the inner and / or outer surface of the envelope is located.

3. Gas discharge tube according to claims 1 and 2, characterized in that the covering is insulated from the electrodes.

4. High frequency transmission device with a gas discharge tube according to claims 1 to 3, characterized in that the discharge in the tube by applying a DC voltage or a low frequency AC voltage is maintained.

5. High frequency transmission device according to claim 4, characterized in that the Tube is formed as part of a conductor of a transmission line in such a way that the electrodes can be connected to the conductor connections.

6. High frequency transmission device according to claim 5, characterized in that the Tube is designed as part of a preferably hollow inner conductor of a coaxial line.

7. High-frequency transmission device according to claims 4 to 6, characterized in that that the circuits for the supply of the ionizing voltage on the one hand and the high frequency Voltage on the other hand are electrically isolated at least on the cathode side by using known means.

8. High-frequency transmission device according to claims 4 to 7, characterized in that that the high-frequency energy is capacitively fed to or removed from at least one of the electrodes will.

9. High frequency transmission device according to claim 6, characterized in that the Tube is elongated and its diameter is approximately the inner diameter of the inner conductor is equal to.

ι o. High frequency transmission device according to claim 9, characterized in that the Ends of the inner conductors are dimensioned and preferably flexible, designed so that the Tube can be partially inserted into the ends of the inner conductor.

Please refer to the sheet of drawings