Pierwszenstwo: 27 stycznia 1936 (Stany Zjednoczone Ameryki Pólnocnej) Wynalazek dotyczy powielacza elektro¬ nów, a w szczególnosci zastosowania tego rodzaju lamp elektronowych w roli gene¬ ratora drgan, wzmacniacza, modulatora i przyrzadów podobnych.Znane juz sa konstrukcje powielacza elektronów, który zawiera pare lezacych na wprost siebie elektrod esmisji wtórnej i anode miedzy tymi elektrodami, Lampy te wspólpracuja z obwodem drgan, dostro¬ jonym w przyblizeniu do czestotliwosci, z jaka przebiegaja wtórne elektrony.- W takich powielaczach elektronów na¬ daje sie elektrodom emisji wtórnej jedna¬ kowe potencjaly. Wynalazek niniejszy mo¬ ze byc uwazany jako dalsze ulepszenie te¬ go rodzaju ukladów.Wedlug wynalazku w celu wytwarza¬ nia drgan do wzmacniania lub modulowa¬ nia, miedzy anoda a elektroda emisji wtór¬ nej lampy oprócz napiecia stalego zalacza sie jeszcze napiecie zmienne, którego okres drgan jest dlugi w porównaniu z czasem przebiegu wtórnych elektronów w lampie.W tym celu uzywa sie lampy, zawieraja¬ cej tylko dwie elektrody, z których jedna np. obejmuje druga. Korzystne jest wyko¬ nanie zewnetrznej elektrody jako elektro¬ dy emisji wtórnej, przy zaopatrzeniu jej w powierzchnie wewnetrzna, która przy bombardowaniu elektronami wydziela wie¬ cej elektronów wtórnych niz pada na nia elektronów pierwotnych, gdy te ostatnie posiadaja dostateczna szybkosc. Wewnetrz-na elektroda, posiadajaca dodatni poten¬ cjal, jest uwazana za anode. Pod dzialaniem potencjalu, przylozonego do elektrod, w przestrzeni miedzy elektrodami drga pew¬ na liczba elektronów, padajac na elektrode emisji wtórnej z szybkoscia, wystarczaja¬ ca aby liczba wtórnych elektronów wyzwa¬ lanych byla wieksza od liczby elektronów pierwotnych. Wynika z powyzszego, ze po¬ plynie prad ze zródla pradu stalego, leza¬ cego miedzy elektrodami. Spadek napiecia, jaki wytwarza ten prad, jest wyzyskany do udzielenia elektronom drgajacym odpo¬ wiedniej szybkosci padania. W ten sposób podtrzymuje sie samoczynnie przebieg drgan, wskutek czego z obwodu moze byc pobierany prad zmienny o stosunkowo du¬ zej energii. Energia tego pradu pochodzi ze zródla pradu stalego, którego napiecie dobrano dostatecznie duze, aby mozna by¬ lo wyzwalac wtórne elektrony.Aby drgania mogly powstawac samo¬ czynnie, nalezy zmienic nieco warunki pra¬ cy lampy. Nie jest jednak konieczne, aby praca wyjsciowa elektronów z powierzchni katody byla szczególnie mala. Stwierdzo¬ no, ze przy zastosowaniu miedzi na katode powierzchnia bedzie dostatecznie czula dla osiagniecia pozadanej emisji elektronów do „uruchomienia lampy", gdy powierzch¬ nia ta bedzie zaopatrzona np. w powloke glinowa, osadzona na niej droga napyla¬ nia katodowego. Oczywiscie, ze prace wyj¬ scia na powierzchni elektrody emisji wtór¬ nej mozna obnizyc jeszcze bardziej dzieki zastosowaniu powloki z metali alkalicz¬ nych, np. z cezu lub tlenku cezu. Powierz¬ chnia ta bedzie jednak posiadala wlasno¬ sci bardziej ustalone i bedzie bardziej je¬ dnolita, gdy beda zastosowane metale o wyzszym punkcie topliwosci, jak np. alu¬ minium. Lampe mozna stosowac jako ge¬ nerator drgan lub jako wzmacniacz mocy lub modulator.Na figurach rysunków uwidoczniono przyklady wykonania. Na fig. 1 podano przekrój podluzny przez lampe wielkiej mocy z chlodzeniem wodnym. Na fig. 2 podano przekrój poprzeczny lampy. Na fig. 3 przedstawiono lampe w widoku z bo¬ ku. Na fig. 4 podano zasadniczy uklad po¬ laczen, a na fig. 5 — przeciwsobny uklad polaczen.Lampa wedlug fig. 1 jest w szczegól¬ nosci przeznaczona do wytwarzania drgan wielkiej czestotliwosci duzej mocy. Lampa ta zawiera metalowa elektrode emisji wtór¬ nej 1 w ksztalcie cylindra, którego jeden koniec 2 jest zamkniety, a drugi S otwar¬ ty. Cylinder ten jest spojony na obrzezu ze stopka szklana lub kwarcowa U tak, iz elektroda emisji wtórnej tworzy soba czesc banki lampy. Konstrukcje te wybra¬ no dlatego, aby mozna bylo lepiej chlodzic elektrode emisji wtórnej. W przypadku mniejszych lamp lepiej bedzie umiescic elektrode emisji wtórnej calkowicie we wnetrzu banki szklanej wedlug fig. 3. Po¬ niewaz elektroda emisji wtórnej i jest wy¬ konana celowo z miedzi, przeto jest pola¬ czona z czescia szklana U za pomoca spo¬ jenia 5. Czesc szklana zawiera nózke po¬ dwójna 5. W zewnetrzny pierscien 7 nózki sa wpojone podpórki 9, poprowadzone we¬ wnatrz elektrody emisji wtórnej (wzdluz tej elektrody) i podtrzymujace spirale ano¬ dowa 10, wykonana ze stosunkowo cienkie¬ go drutu. Spirala jest umieszczona celo¬ wo tak, aby lezala wspólosiowo wzgledem elektrody emisji wtórnej. Anoda posiada wyprowadzenie 11.Srodkowa czesc 12 nózki 6 podtrzymu¬ je katode zarowa 14, nagrzewana za po¬ srednictwem drutów 15, oraz podtrzymu¬ je elektrode rozrzadcza 16, znajdujaca sie badz w poblizu, badz bezposrednio na dro¬ dze elektronów, wychodzacych z katody 14.W niniejszym przypadku elektroda roz¬ rzadcza 16 jest wykonana w postaci kap¬ turka, posiadajacego na linii osi otwór 17 do przepuszczania elektronów. Równiez i elektroda rozrzadcza posiada wyprowa- — 2 —dzenie 19. Podpórki 9 podtrzymuja tarcze anodowa 20, równiez posiadajaca w srod¬ ku otwór, przy czym otwory w tarczy ano¬ dowej i w elektrodzie rozrzadczej leza na wspólnej osi. Tarcza anodowa 20, elektro¬ da rozrzadcza 16 i katoda 14 tworza ra¬ zem uklad, wyrzucajacy elektrony w prze¬ strzen objeta dzialaniem elektrody emisji wtórnej 1 wzglednie anody 10. Do tego ce¬ lu potrzebny jest nadzwyczaj slaby stru¬ mien elektronowy. W lampie o mocy 10 KW wystarcza np. strumien elektronowy od 2 do 4 mA. W czasie zabiegu usuwa¬ nia powietrza z lampy wewnetrzna po- , wierzchnie 23 katody emisji wtórnej po¬ krywa sie glinem za pomoca parowania, po czym usuwa sie z lampy pozostale jesz¬ cze resztki gazów oraz zatapia sie ja.Na fig. 4 uwidoczniono uklad polaczen lampy. Anoda 9, 10, 20 jest dolaczona do dodatniego konca zródla napiecia anodowe¬ go 21 o napieciu np. 50 000 woltów, któ¬ rego ujemny koniec jest uziemiony, zródlo napiecia moze byc zabocznikowane kon¬ densatorem 22. Elektroda 1 jest polaczo¬ na z obwodem strojonym, zlozonym z cew¬ ki 24 i kondensatora zmiennego 25. Dru¬ gi przeciwny koniec obwodu rezonansowe¬ go jest uziemiony tak, iz obwód strojony lezy w polaczeniu szeregowym z anoda i elektroda emisji wtórnej.Katoda 14 jest nagrzewana w dowolny sposób, elektroda zas rozrzadcza posiada odpowiedni potencjal dzieki przylaczeniu do zródla napiecia poczatkowego 26. Po nastawieniu lampa zaczyna drgac samo¬ czynnie oraz moze byc uzyta jako lampa nadawcza, gdy bedzie sprzezona z antena np. przy pomocy cewki 27. Drgania w ob¬ wodzie wyjsciowym mozna modulowac w dowolny sposób, przy czym wiazka elektro¬ nów powoduje szybkie powstanie drgan.Dwie takie lampy mozna uzyc w ukla¬ dzie przeciwsobnym w roli wzmacniacza wedlug fig. 5. Elektrody emisji wtórnej 1 obu lamp sa sprzezone ze soba za posred¬ nictwem obwodu rezonansowego 32, któ¬ rego punkt srodkowy 34 jest uziemiony.W uwidocznionym tu przypadku obwód re¬ zonansowy jest utworzony z cewki sprze¬ gajacej 32 i z pojemnosci lampy. Z obwo¬ dem tym jest sprzezony obwód wyjsciowy 35. Polaczone ze soba anody obu lamp sa dolaczone do zródla napiecia anodowego 21. Elektrody rozrzadcze 16 sa polaczone ze soba za posrednictwem dwóch dlawików wielkiej czestotliwosci 36, których punkt wspólny jest uziemiony poprzez uklad 37, dostarczajacy napiecia poczatkowego. Na¬ piecie wejsciowe jest doprowadzane po¬ przez kondensator 39. Prócz tego obie siat¬ ki sa jeszcze zasilane wielka czestotliwoscia z generatora drgan 40 poprzez kondensa¬ tory 41. Katody zarowe, polaczone ze so¬ ba, sa uziemione w ich punkcie srodko¬ wym. W roli oscylatora 40 mozna zastoso¬ wac równiez generator drgan z lampa po¬ wielajaca.Powielacz tego rodzaju wymaga w za¬ sadzie tylko umieszczonej wzdluz osi lampy anody o niewielkiej srednicy i elektrody emisji wtórnej, otaczajacej te anode; po doprowadzeniu napiecia wzbudza sie drga¬ nia w powielaczu. Jest tylko rzecza ko¬ nieczna dobrac w taki sposób badz poten¬ cjal anody, badz dostrojenie obwodu rezo¬ nansowego miedzy anoda a elektroda emi¬ sji wtórnej, aby czas przebiegu elektronu z jednej do drugiej strony elektrody emi¬ sji wtórnej wynosil jeden lub kilka okre¬ sów calkowitych. Zazwyczaj potencjal ano¬ dy i obwód rezonansowy nastawia sie tak, aby caly okres byl równy w przyblizeniu czasowi przebiegu elektronu. Lampa mo¬ ze równiez pracowac samoczynnie bez wzbudzenia jej wiazka elektronów pier¬ wotnych.Zaklada sie, ze kilka elektronów wy¬ chodzi z jakiegokolwiek punktu elektrody emisji wtórnej, np. wskutek uderzenia swo¬ bodnego elektronu. Elektrony te, przyspie¬ szane w kierunku anody, wymagaja np. — 3 -czasu polowy okresu drgania, aby osiagnac ten punkt. Jezeli jest prawidlowa faza spadku napiecia, wytwarzanego w obwo¬ dzie drgan, wówczas napiecie zmienia swój znak, gdy elektrony przeplynely przez spi¬ rale anodowa tak, iz równiez i w czasie pozostalej czesci swej drogi elektrony sa przyspieszane, a padajac na przeciwna po¬ wierzchnie elektrody, wyzwola elektrony wtórne. Elektrony te, których liczba jest wieksza od liczby elektronów padajacych, poruszaja sie znów po drodze przez sro¬ dek lampy w kierunku przeciwnej strony.W przedstawionej lampie anoda zajmu¬ je znaczna przestrzen we wnetrzu elektro¬ dy emisji wtórnej. W takim ukladzie po¬ wielacz pracuje ze stosunkowo zla spraw¬ noscia, gdy czas przebiegu elektronów jest prawie równy okresowi drgan. Poniewaz w wiekszej czesci okresu czasu elektrony znajduja sie w przestrzeni pozbawionej dostatecznie silnego pola, przeto nie sa ko¬ rzystne warunki przyspieszania, gdyz tyl¬ ko na poczatku i na koncu drogi elektro¬ nów moze istniec przyspieszanie. Z tego powodu wedlug wynalazku jest rzecza ce¬ lowa skrócic czas przebiegu elektronów w porównaniu z okresem drgan. Zwielokrot¬ nianie zkczyria sie przeto wówczas, gdy elektroda emisji wtórnej posiada swój ma¬ ksymalny potencjal ujemny tak, iz poten¬ cjal jej rosnie w czasie kazdego nastepu¬ jacego po sobie ruchu tam i z powrotem elektronów. Zwielokrotnianie ustaje, gdy elektroda emisji wtórnej posiada swój naj¬ wiekszy potencjal. W czasie nastepujacym po tym okrasie anoda zbiera elektrony.Przy tie£tf rodzaju pracy dobra sprawnosc lampy zalezy od warunku, aby prad we¬ wnatrz lampy posiadal znaczne natezenie tylko w chwili, gdy katoda i anoda posia¬ daja: w ptiz^tólizeniu równe napiecia.W tego rodzaju lampie ze wszystkich iprzefó^tlriktów powierzchni elektrody emi¬ sji wi$rnc3 freda wyzwalane elektrony, po¬ ruszajace sie we wszystkich kierunkach po promieniowych torach w przestrzeni ano¬ dowej. Elektrony, krzyzujac sie w tej przestrzeni, poruszaja sie w kierunku prze¬ ciwleglego boku elektrody emisji wtórnej.Poniewaz jednak anoda nie jest prostoli¬ niowa, lecz w srodku cylindra obejmuje wieksza przestrzen, przeto elektrony nie beda wedrowaly dokladnie po torach pro¬ mieniowych lub diametralnych, lecz beda poruszaly sie po torach, stycznych do kola, którego promien jest równy odstepowi w tym punkcie toru od osi lampy i którego srodek lezy na osi lampy. Poniewaz ge¬ stosc oczek anody jest stosunkowo niewiel¬ ka, przeto anoda ta nie przeszkadza zasa7 dniczo przechodzeniu elektronów tak, iz osiaga sie powstawanie drgan w lampie az do punktu równowagi.Te lampy dwuelektrodowe odrózniaja sie od poprzednio znanych lamp trzyelek- trodowych tym, ze ze zródla pradu stalego pobieraja energie tylko raz w czasie kaz¬ dego drgania, podczas gdy przy lampach trzyelektrodowych energia ta jest pobie¬ rana dwukrotnie w czasie kazdego drga¬ nia.Dzieki umieszczeniu ukladu wytwarza¬ jacego wiazke elektronów w takich lam¬ pach umozliwia sie rozrzadzanie przebie¬ giem drgan i powielaniem elektronów w lampie. Jezeli lampa jest uzyta np. jako oscylator, wówczas wiazka elektronów o natezeniu 1 lub 2 mA polepsza prace i czy¬ ni ja bardziej stala, gdyz drgania sa po¬ wodowane nie tylko elektronami, istnieja¬ cymi przypadkowo we wnetrzu lampy.Anoda ukladu wytwarzajacego wiazke jest polaczona bezposrednio z anoda powiela¬ cza oraz posiada ten sam potencjal. Nie sa wymagane przeto zadne osobne doprowa¬ dzenia lub dodatkowe zródla napiecia, przy czym powielajaca czesc lampy moze posia¬ dac charakterystyke prostoliniowa, co czy¬ ni szczególnie korzystne zastosowanie tej lampy jako wzmacniacza mocy, jak to opi¬ sano przy rozpatrywaniu fig. 5. — 4 —Jezeli lampa ma pracowac jako wzmac¬ niacz, wówczas czestotliwosc dostrojonego obwodu 32 nalezy dobrac tak, aby bez obec¬ nosci pradu wiazki elektronów lampy nie mogly powstawac zadne drgania, to zna¬ czy, aby w czasie polowy okresu zwielo¬ krotnianie nie wystarczalo do wytworze¬ nia w tym czasie dostatecznego pradu. W tym przypadku lampy dzialaja jako nad¬ zwyczaj czule wzmacniacze, tak iz prad wyjsciowy lampy jest wprost proporcjo¬ nalny do rozrzadzajacego pradu wiazki elektronów.Równiez wyjsciowa energia wielkiej czestotliwosci jest proporcjonalna do pra¬ du wiazki elektronów, poniewaz zas w czasie kazdego okresu prad lampy waha sie od wartosci pradu wiazki elektronów pierwotnych do okreslonej wartosci, przeto sa spelnione warunki, stawiane wzmacnia¬ czowi wielkiej czestotliwosci. Jezeli prad wiazki bedzie rozrzadzany za pomoca elek¬ trody rozrzadczej z oscylatora rozrzadcze- go, wówczas lampa moze sluzyc jako wzmacniacz mocy. Drgania wyjsciowe wzmacniacza moga byc modulowane naste¬ pnie za pomoca jednoczesnego modulowa¬ nia napiecia poczatkowego elektrody roz¬ rzadczej. Lampa moze byc uzyta np. jako generator wielkiej czestotliwosci, modulo¬ wanej impulsami o czestotliwosci fonicznej lub uzywanej w telewizji. Napiecie siatki lampy mozna równiez modulowac jakakol¬ wiek czestotliwoscia, która odbiega od cze¬ stotliwosci generatora drgan 40.Na fig. 1 zaznaczono chlodzenie elek¬ trody emisji wtórnej, gdyz przy tego ro¬ dzaju lampach nagrzewa sie tylko elektro¬ da emisji wtórnej wskutek uderzania o nia elektronów. Poniewaz wiekszosc powierz¬ chni, wyrózniajacych sie dobrym wspól¬ czynnikiem emisji wtórnej, jest stosunko¬ wo wrazliwa, przeto nalezy unikac przy pracy wysokich temperatur.Lampe przedstawiona na rysunku moz¬ na chlodzic wT sposób szczególnie prosty, umieszczajac plaszcz %2, tworzacy komore UU, przez która przepuszcza sie ciecz chlo¬ dzaca w czasie pracy lampy. Ze wzgledów konstrukcyjnych jest znacznie korzystniej chlodzic elektrode emisji wtórnej w tego rodzaju lampie, niz anode zwyklej lampy wzmacniajacej, gdyz w lampie wedlug wy¬ nalazku nie jest konieczne stosowanie izo¬ lacji ze wzgledu na wysoki potencjal ano¬ dy. Zwoje cewki strojeniowej 82 moga byc wydrazone, sluzac jako rurociagi cieczy tak, iz staje sie zbedna jakakolwiek izola¬ cja, przy czym ciecz bedzie mogla byc do¬ prowadzana i odprowadzana w uziemionym punkcie srodkowym SU.Poniewaz uklad wytwarzajacy wiazke elektronów pierwotnych jest tylko urza¬ dzeniem pomocniczym, polepszajacym spo¬ sób dzialania powielacza, przeto wynala¬ zek nie jest ograniczony do lamp, zawie¬ rajacych taki uklad. Nastreczaja sie inne liczne mozliwosci rozrzadzania energia wyjsciowa takiego ukladu katodowego; sa równiez inne mozliwosci wprowadzania elektronów-do wnetrza lampy. Przez szkla¬ na czesc banki lampy mozna wpuszczac np. swiatlo, przystosowujac uprzednio po¬ wierzchnie elektrody emisji wtórnej w ten sposób, aby wydzielala pod wplywem swia¬ tla elektrony. Elektrony te beda uzyte do rozrzadzania energia wyjsciowa lampy, pracujacej jako wzmacniacz. W tym przy¬ padku lampa sluzy jako modulator swietl¬ ny. PL