PL15913B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy elektrycznych lamp katodowych, zwlaszcza zas takich, które nadaja,sie do odbioru i wzmacniania sygna¬ lów radjoddktrycznytch.Lampy katodowe posiadaja zwykle ka¬ tode zarzona, nagrzewana przy pomocy pradu stalego, otrzymywanego z ogniwa lub akumulatora. Koszt nabycia oraz kosz¬ ty, zwiazane z utrzymywaniem w nalezy¬ tym slanie tych zródel pradu, sa dosc znaczne, dlatego tez powstala koniecznosc nagrzewania katody zarzonej lamp kato¬ dowych zapomoca pradu, odbieranego bez¬ posrednio z sieci elektrycznej. W wiekszo¬ sci jecto&k przypadków siec elektryczna zasilana jest pradem zmiennym. Wytwa¬ rzane sa juz lampy katodowe, których ka¬ toda, zwana katoda zarzona posrednio, na¬ grzewa sie przy pomocy transformatora pradem zmiennym. Przy zastosowaniu jed¬ nak katod, zarzonych bezposrednio pradem zmiennym, okresowe zmiany pradu zarze¬ nia powoduja drgania w pradzie emisyj¬ nym lampy, które zkolei sa przyczyna war¬ czenia, powstajacego w sluchawkach lub glosniku, wlaczanych do obwodu odbior¬ czego lub wzmacniajacego.Wynalazek ma na celu stworzenie lam¬ py katodowej, zaopatrzonej w katode za¬ rzona bezposrednio pradem zmiennym lecz nie posiadajacej wspomnianej wady.Wynalazek opiera sie na spostrzezonejazjawisku, ze nie wszystkie czynniki, powo¬ dujace zmiany w pradzie emisyjnym lam¬ py i katoda„zarzoiSa; bezposrednio pradem zmiennym, dzialaja jednoczesnie w tym samym kierunku, lecz ze czesc ich prze¬ ciwdziala sobie* Lampa wedlug niniejszego wynalazku posiada taka budowe, ze w zwyklych wa¬ runkach pracy czynniki, wywolujace zmia¬ ny pradu emisyjnego, znosza sie wzajem¬ nie, praktycznie biorac calkowicie. Wedlug wynalazku osiaga sie to przez zaopatrzenie lampy w katode zarowa o szczególnym ksztalcie. Lampa moze byc w ten sposób wykonana, ze zmiany pradu emisyjnego, powstajace wskutek zmiany pola elektrycz¬ nego pomiedzy czesciami katody zarzonej znosza sie ze zmianami pradu emisyjnego, przyczyna powstania których sa okresowe zmiany napiecia pomiedzy: anoda a konca¬ mi katody zarzonej. W lampie tak zbudo¬ wanej okresowo zmienny ruch elektronów od jednego do drugiego konca katody za¬ rowej wywoluje, praktycznie biorac, ta¬ kie same co do wielkosci, lecz przeciwnie skierowane oddzialywanie na prad emi¬ syjny, jak i okresowa zmiana róznicy po¬ tencjalów pomiedzy' dowolnym puinktem katody i anody. Szczególnie odpowiednie wykonanie lampy katodowej, opartej na zasadzie niniejszego wynalazku, osiaga sie, jezeli lampa zaopatrzona zostanie w kato¬ de zarowa z drutu, napietego w ksztalcie litery „V", która ta katode powleka sie warstwa czynna, skladajaca sie z miesza¬ niny tlenku baru i tlenku strontu, przy- czem dlugosc tej katody wynosi mniej wie¬ cej 5 cm, oddalenie zas jej konców okolo 1 cm.Wynalazek jest wyjasniony dokladniej przy pomocy rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pionowy przekrój lampy ka¬ todowej wedlug niniejszego wynalazku, cas fig. 2 — schemat, przy którego pomo¬ cy wyjasnione beda blizej zjawiska zacho¬ dzace w lampie.Badania wykazaly, ze powstawanie zmian pradu emisyjnego zalezy od naste¬ pujacych przyczyn. 1. Wskutek spadku napiecia, zacho¬ dzacego na calej dlugosci wlókna zarowe¬ go, nastepuje ruch elektronów z jednej czesci katody do drugiej. Jezeli katoda zarowa zasilana jest pradem zmiennym, to ruch elektronów jest okresowo zmien¬ ny. Wskutek tego pewna zmienna okreso¬ wo liczba elektronów jest odciagana od strumienia elektronów, plynacego od kato¬ dy do anody. 2. Wskutek ciaglej zmiany spadku na¬ piecia we wlóknie zarowem zachodzi usta¬ wicznie zmiana róznicy potencjalów pomie¬ dzy jakimkolwiek punktem ^katody zaro¬ wej i anoda, co powoduje równiez, jak to bedzie ponizej blizej omówione, nieustaja¬ ca zmiane liczby elektronów, plynacych od katody do anody. 3. Zmienne pole magnetyczne, wytwa¬ rzane przez prad zmienny, zasilajacy kato¬ de zarowa, zmusza wyslane elektrony do okresowego zbaczania z drogi, po której plynelyby one pomiedzy obydwiema elek¬ trodami.Wspomniane powyzej czynniki przeja¬ wiaja sie nie zawsze w jednakowej mierze i czesto jeden lub kilka z nich nie posiada¬ ja zadnego znaczenia. Mozna jednak po¬ wiedziec, ze pierwsze dwa czynniki posia¬ daja w lampach katodowych najwieksze znaczenie. Stwierdzono, ze wahania, po¬ wstajace wskutek dzialania pierwszego i trzeciego czynnika, znajduja sie w fazie przeciwnej w stosunku do wahan, za¬ wdzieczajacych swe powstawanie czynniko¬ wi wymienionemu w punkcie 2, czyli, inne- mi slowy, w tym samym czasie, kiedy ten ostatni czynnik powodowalby zwiekszanie sie wzglednie zmniejszanie pradu anodo¬ wego, pierwszy z dwóch wspomnianych wywiera oddzialywanie przeciwne. Umo¬ zliwione jest wskutek tego wzajemne ni¬ weczenie sie tych czynników: w sprzyjaja* - 2 -cych warunkach i ta wlasnie zasada jest podstawa, na której opiera sie budowa lam¬ py wedlug niniejszego wynalazku.Wahania temperatury wlókna zarowe¬ go, które sa równiez zjawiskiem okreso- wem tej samej czestotliwosci, co i czynni¬ ki, wymienione w punktach 1— 3f wyka¬ zuja z reguly wieksze lub mniejsze przesu¬ niecie iazowe w stosunku, do kazdego z po¬ zostalych czynników, czyli nie zawsze mo¬ ga byc wyrównywane przez te ostatnie, acz¬ kolwiek w pewnych warunkach moze to byc osiagniete. Stwierdzono, ze wogóle wielkosc wahan pradu emisyjnego lampy, powstajacych wskutek wahan temperatu¬ ry katody zarowej, moze byc zazwyczaj nie brana pod uwage, natomiast nalezy baczyc na pozostale czynniki, zwlaszcza czynniki, wymienione w punktach 1 i 2, któ¬ rych wplyw mozna np. usunac zapomoca prawidlowego dobrania srednicy, dlugosci, ksztaltu, opornosci i roboczej temperatury katody zarowe}.Na fig. 1 przedstawiona jest lampa z taka wlasnie katoda zarowa. Cyfra 1 ozna¬ czono banke lampy, której wnetrze badz jest pozbawione powietrza, badz tez wy¬ pelnione gazem o malej preznosci i która jest zamknieta zapomoca zwyklego ksztal¬ tu rurki kolnierzowej, w miejscu splaszcze¬ nia 2 której wtopiona jest pewna liczba podpórek, dzwigajacych elektrody lampy.Temi elektrodami sa anoda 3, siatka 4 i ka¬ toda zarowa 5. Mozna zastosowac równiez w takiej lampie kilka elektrod pomocni¬ czych lub tez oslon. Katoda zarowa moze byc katoda tlenkowa, przyczem wykony¬ wa sie ja z drutu, rozpietego w ksztalcie litery „V". Drut ten moze byc wytworzo¬ ny w postaci niklowego rdzenia, powle¬ czonego warstwa np. o grubosci 0,002 mm, skladajaca sie z mieszaniny tlenku baru i tlenku strontu. Taka katoda zarowa moze byc zarzona pod napieciem okolo 1,5 wol¬ ta. Katode umieszcza sie_najlepiej syme¬ trycznie do anody, przyczem odleglosc po¬ miedzy temi dwiema elektrodami wynosi np. 2,2 mm. Siatka moze sie znajdowac mniej wiecej w polowie tej odleglosci. Po¬ wyzej opisana lampa przeznaczona jest do pracy przy napieciu anodowem 135 wol¬ tów. Nie jest konieczne, aby druty, dopro¬ wadzajace prad do elektrod, wchodzily do lampy po jednej i tej samej stronie. Jeden lub kilka z tych drutów moga byc wtopio¬ ne w innem miejscu zamiast w miejscu splaszczenia rurki kolnierzowej. Ponizej wyjasnione beda analitycznie rózne przy¬ czyny zmian pradu anodowego, przyczem wykorzystany bedzie tutaj schemat, przed¬ stawiony naj fig. §S. Figura ta moze byc roz¬ patrywana jako rzut zgóry elektrod lampy, uwidocznionej na fig. 1, przyczem siatka jest pominieta. Wtórne uzwojenie 8 trans¬ formatora, polaczone srodkiem z ujemnym biegunem baterji anodowej 9, sluzy do za¬ silania katody 5 pradem zmiennym, zarza¬ cym te katode. Os symetrji katody zaro¬ wej, posiadajacej ksztalt litery „V", nale¬ zy wyobrazic sobie jako linje prostopadla do plaszczyzny rysunku. Odleglosci pomie¬ dzy lezacemi w prawo od tej osi punktami katody zarowej i osia symetrji beda ozna¬ czone w ponizszych obliczeniach matema¬ tycznych jako dodatnie, natomiast odle¬ glosci punktów, lezacych wlewo od tej osi, jako ujemne. Odleglosc miedzy lezacym wprawo od tej osi dowolnym punktem a Ja osia oznaczona jest jako x, natomiast od¬ leglosc pomiedzy dowolnym punktem, leza¬ cym wlewo od osi, a ta osia, jako — x.Konce katody zarowej leza w odleglosciach + a wzglednie — a . Pomiedzy srodkiem katody zarowej i anoda istnieje stale na¬ piecie V n , ¦ dostarczane przez baterje 9.Konce katody zarowej otrzymuja napiecie zmienne, które moze byc przedstawione np. wzorem: Vf =. V/- Sin o / .We wzorze tym w oznacza pulsacje pradu zmiennego i równa sie 2 n f, gdzie / oznacza liczbe okresów na sekunde. Litera,/ oznacza czas wyrazony w sekundach. — 3 —Pomiedzy praeciwleglemi punktami ka¬ tody zarowej znajduje sie pole elektrycz¬ ne, którego natezenie jest jednakowe ma calej dlugosci wlókna zarowego, poniewaz zarówno odleglosc, jak i róznica potencja¬ lów pomiedzy przekrojami poprzecznemi, iezacemi w jednej plaszczyznie prostopa¬ dlej do osi .symetrji, stopniowo sie zmniej¬ szaja, liczac od konców. Dzieki istnieniu tego pola elektrycznego czesc elektronów, wysylanych przez katode zarowa odchyla sie ze swej drogi ku anodzie i odejmuje sie od strumienia, plynacego od katody do anody, która to okolicznosc wskazana jest w wyzej przytoczonym punkcie 1 jako przyczyna powstawania zmi&n pradu ano¬ dowego, iiczba tych odprowadzanych e- lektronów jest stosunkowo nieznaczna, po¬ niewaz spadek napiecia wzdluz katody za¬ rowej jest bardzo maly w porównaniu do napiecia anodowego. Mozna przyjac jako rzecz znana, ze strumien elektronów w po¬ lu elektrycznetn jest prawie proporcjonal¬ ny do kwadratu natezenia tego pola. Po¬ niewaz chodzi tutaj o wyraz korekcyjny, mozna zatem przyjac bez zastrzezen, ze liczba elektronów w ten sposób odprowa¬ dzanych jest proporcjonalna do.{— Niech liczba elektronów, która moglaby byc wyslana przez odcinek katody zarowej o dlugosci równej 1 cm, gdyby takie od- iprowadzanie nie zachodzilo, bedzie pro¬ porcjonalna do N 0 . liczba elektronów po¬ zostalych do dyspozycji moze byc propor¬ cjonalna do "gdzie K jest wspólczynnikiem proporcjo¬ nalnosci.Celem zbadania drugiej przyczyny po¬ wstawania zmian pradu anodowego mozna przyjac jako punkt wyjscia znany wuór Langmuir'a dla jnatezenia pradu emisyjne¬ go w lampie o wyladowaniu elektronowem: L = Ni Vt V* We wzorze tym i a wyraza prad emi¬ syjny, plynacy pomiedzy anoda i icatoda zarowa o dlugosci 1 cm, jezeli pomiedzy temi dwiema elektrodami istnieje napiecie V a • Wspólczynnik N jest proporcjonalny do liczby elektronów, wysylanych do ano¬ dy przez odcinek katody o dlugosci 1 cm w ciagu sekundy. Poniewaz róznica napie¬ cia pomiedzy anoda a kazdym punktem katody jest rózna, przeto do obliczenia cal¬ kowitego pradu anodowego trzeba w da¬ nym przypadku zastosowac wzór róznicz- kowy dia=Nva adZ . Jezeli rozpatrzec prad emisyjny plynacy do anody od odcin¬ ka katody* którego konce wykazuja w sto¬ sunku do osi symetrji róznice odleglosci, przedstawiona przez dix, to mozna napisac wzór nastepujacy: dl = — dx . Napie- cie pomiedzy anoda a dowolnym punktem katody mozna przedstawic raponwaca wzo¬ ru: T7 . x Vf Sin v t V~ =K+T i— Podstawiajac dwa ostatnie wzory do wzoru rózniczkowego, otrzymuje sie^ dia = N^JV,+ — Vf Sin tti^W Napiecie Vf wlókna zarowego jest zwykle nieznaczne w porównaniu do V « .Dlatego tez wzór powyzszy mozna rozwi¬ nac w szereg, a wyrazów, zawierajacych Vf w potedze wyzszej niz druga, nie bimc zupelnie pod uwage. Otrzyma sie wówczas: du = — N Va [1 -f-~ztT7 Stn w i t- —7— Stn2 t& t dx I 4LVa 32L2 VJ — 4 ._N raofcna zastapic podana wyzej wartoscia, a mianowicie po usuniecia wts wyrazów, zawierajacych V,, w potegach wiekszych niz druga, o- trzyma sie: Zapomoca calkowania znajduje sie teraz: l = -L x. v ju + La /_L_ A) U _ Cos 2„ Al I 1.4 \8V„2 i/\ /( Na zasadzie tego wzoru mozna stwier- _L iy v ^*J27 4- ^Z ^ ^ \l dzic, ze prad anodowy sklada sie z dwóch * L ° ° \ 4 \8Va2 L )\ skladowych, a mianowicie skladowej pra¬ du stalego oraz skladowej pradu zmiennego / 3 ia zm = — No V« Li 4 \L 8VJ\ Cos 2 to / równa sie Ta ostatnia skladowa posiada dwa ra¬ zy wieksza czestotliwosc, niz czestotliwosc zastosowanego pradu zmiennego. Jezeli wyrazenie l zeru, skladowa pradu zmiennego, powodu¬ jaca warczenie, jest usunieta.Wedlug wynalazku lampa katodowa wykonana jest w taki sposób, ze wyrazy, znajdujace sie w nawiasie, znosza sie, dzieki czemu przy nagrzewaniu katody za¬ rowej pradem zmiennym nie powstaje war¬ czenie. Jak to wynika z matematycznych wyliczen, mozna wywierac pewne zmiany w dzialaniu lampy przez zmiane odleglo¬ sci 2L pomiedzy koncami katody zarowej.Stad wyciagnac mozna wniosek, ze odstep 2L moze byc dobrany w taki sposób w za¬ leznosci od zastosowanego napiecia anodo¬ wego, ze osiaga sie pozadany wynik, przy¬ najmniej odnosnie dwóch najwazniejszych czynników, powodujacych warczenie. Zmia¬ na odleglosci L pomaga w usunieciu lub zmniejszeniu wplywu zmiennego pola ma¬ gnetycznego pradu zarzenia. Jak juz wspo¬ mniano, wplyw ten posiada jednak w wiekszosci wypadków male znaczenie.Aczkolwiek nie mozna tego wplywu nie brac pod uwage, to jednak moze byc on zmniejszany zapomoca odpowiedniego do¬ brania ksztaltu katody zarowej oraz nate¬ zenia pradu zarzenia, który zalezy od o- pornosci wlókna zarowego i stosowanego napiecia zarzenia.Opierajac sie na mysli przewodniej ni¬ niejszego wynalazku mozna znalezc kilka dróg, umozliwiajacych osiagniecie pozada¬ nego rezultatu, to jest, usuniecie iróznych czynników, powodujacych warczenie. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Lampa katodowa z katoda w ksztalcie litery V, zarzona bezposrednio pradem — 5 —zmiennym, znamienna tern, ze katoda po¬ siada takie wymiary, iz wyrazenie \L 8Va*J jest równe zeru, w którem to wyrazeniu L oznacza odleglosc konców katody od jej osi symetrji, V a — napiecie anodowe lampy, a K — wspólczynnik proporcjonal¬ nosci, wynikajacy z równania: N = N,[l -KlV/fLMlJ w którem V Sin w t oznacza wartosc chwilowa spadku napiecia na katodzie, N 0 — wielkosc proporcjonalna do calko¬ witej liczby elektronów wysylanych przez katode, a N — wielkosc proporcjonalna do liczby elektronów, podazajacych od kato¬ dy do anody, stanowiacej czesc calkowitej liczby elektronów, wysylanych przez ka¬ tode, dzieki czemu wahania pradu emisyj¬ nego, powstajace wskutek okresowej zmia¬ ny pola elektrycznego pomiedzy punktami katody zarowej znosza sie ze zmianami te¬ goz pradu, powstajacemi wskutek okreso¬ wej zmiany napiecia pomiedzy anoda i po- szczególnemi punktami katody, a prad e- misyjny posiada tylko stala skladowa. Westinghouse Electric & M a n u f a c t u r i n g Company. Zastepca: K. Czempinski, rzecznik patentowy-£./. Do opisu patentowego Nr 15913. /«*•i. ^^ i^Jl-^jV—;i-j U lii ±a lJuuudtiLidr^ Druk L. Boguslawskiego 1 Ski, Warszawa, PL