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Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäss.
Die Erfindung betrifft ein gas-oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsgefäss mit einem oder mehreren Steuergitter, insbesondere ein Gefäss, das zum Betriebe bei hohen Spannungen geeignet ist.
Solange die Spannungen, welche in einem elektrischen Entladungsgefäss verarbeitet werden, eine gewisse
Grösse nicht überschreiten, ist es verhältnismässig leicht, die Verhältnisse zu beherrschen. Geht man aber zu höheren Spannungen über, dann bestehen grosse Schwierigkeiten, ein verlässliches Arbeiten der Einrichtung zu erzielen, denn dann ist die Gefahr sehr gross, dass Rückzündungen oder Dureh- zündungen auftreten. Daneben wirken sich insbesondere die Wandladungen ungünstig aus, welche zu unerwünschten Entladungen, beispielsweise Gleitentladungen, führen können.
Durch die Gleit- entladungen werden Gase aus der Glaswand frei gemacht, welche sehr störend wirken und unter Uni- ständen den Betrieb des Entladungsgefässes unmöglich machen. Gleitentladungen suchte man bisher dadurch zu verhindern, dass man das Elektrodensystem so ausbildete, dass die Konfiguration des elektrischen Feldes das Auftreten derartiger Entladungen nicht begünstigt. Ferner behalf man sich bei bekannten Anordnungen damit, dass man die gesamte Entladungsbahn einschliesslich der Elektroden mit einem gegebenenfalls zur Steuerung dienenden Schirm umgab bzw. die Elektroden so ausbildete, dass sie einander umschlossen.
Bei derartiger Anordnung bleiben aber immer noch Zwischenräume, durch welche die rasch fliegenden Elektronen unschwer aus dem eigentlichen Entladungsraum an die
Gefässwand gelangen und dort störende Aufladungen bewirken können. Ferner kann die an den Elektroden erzeugte Wärme infolge der thermischen Abschirmung durch den Schirm (Steuergitter) bzw. infolge der Ineinanderschachtelung der Elektroden nur schwer oder gar nicht abgeführt werden.
Dadurch werden aber wieder unerwünschte Entladungen, insbesondere Rüekzündungen, begünstigt.
Die Erfindung betrifft nun die Ausbildung eines Elektrodensystems für ein gas-oder dampfgefülltes gittergesteuertes Entladungsgefäss, bei welchem die erwähnten Nachteile vermieden sind.
Erfindungsgemäss sind bei einem Entladungsgefäss, in welchem die Anode und die Steuerelektroden in bekannter Weise einander mit im wesentlichen ebenen Flächen frei gegenüberstehen, ohne dass irgendein Teil einer Elektrode eine andere von aussen umgreift, die einander gegenüberliegenden Elektroden so profiliert, dass der zwischen den Elektroden liegende Entladungsraum nur noch einen schmalen, mehrfach gekrümmten Spalt mit der Umgebung in Verbindung steht.
Das Wesen der Erfindung wird am besten an Hand der Figuren klar. Fig. 1 zeigt ein gemäss der Erfindung aufgebautes Entladungsgefäss. Innerhalb der Glaswand 1 befindet sich ein aus einer Kathode 2, einer Anode 3 und einem Steuergitter 4 bestehendes Elektrodensystem. Die Kathode 2 ist mittels der Haltestäbe 5, welche gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, an dem Quetschfuss 6 gehaltert. In dem dargestellten Beispiel ist die Kathode als Hohlkathode ausgebildet. Es kommt natürlich jede andere Art von Elektronenquellen ebenfalls für den vorliegenden Zweck in Frage. Der Entladungsraum 7 ist von einem Schirm 8 umgeben, welcher an seinem einen Ende das Steuergitter- trägt.
Dieses Steuergitter ist ebenso wie die Anode vorzugsweise aus Graphit hergestellt, wodurch man zwei Vorteile gewinnt : Es wird nämlich sowohl Sekundärelektronenemission durch die Wahl des Materials praktisch unterbunden als auch eine gute Wärmeableitung und Wärmeabstrahlung gewährleistet. Zu diesem Zwecke wird auch vorteilhafterweise die Dicke des Graphitgitters verhältnismässig stark gewählt, wobei es insbesondere darauf ankommt, die wärmeabstrahlende Fläche 9 des Gitters
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möglichst gross zu machen.
Die Verwendung des Åals Baustoff für Elektroden an sich bekannten
Graphites für die Herstellung der Steuerelektrode hat neben der guten Wärmeleitung im vorliegenden
Falle noch den weiteren Vorteil, dass die Steuerelektrode trotz ihrer massiven Bauart nur ein geringes
Gewicht besitzt und in der Röhre keine grossen Metallmassen vorhanden sind, die nur schwer entgast werden können. Es erwies sich z. B. als vorteilhaft, die Dicke des Gitters nicht kleiner als ein Zehntel des Gitterdurchmessers zu wählen. In der Figur ist deutlich zu erkennen, welcher Gesichtpunkt bei der Wahl des Profils der einander gegenüberstehenden Elektroden wesentlich ist. Die Erhöhung 10 des
Steuergitter muss derart in die Rille 11 der Anode eingreifen, dass zwischen den beiden Flächen 12 und 13 nur ein schmaler Spalt von z. B. 1-2 mm Breite frei bleibt.
Elektronen, welche etwa eine
Geschwindigkeitskomponente nach aussen besitzen, müssten dann durch diesen Spalt hindurchtreten und mehrmals ihre Flugrichtung ändern. Dadurch werden sie in ihrer Bewegung so behindert, dass praktisch gar keine Elektronen aus dem Entladungsraum heraus und an die Glaswand gelangen können.
Der Raum 14 ist also entladungstechnisch vollkommen abgeschlossen, ein Vorteil, dem aber bei der
Röhre nach der Erfindung nicht wie bei den bekannten Anordnungen der Nachteil einer schlechten
Wärmeabfuhr gegenübersteht. Der Abstand zwischen der Fläche 15 der Anode und der Fläche 76 des Gitters wird zwecks Vermeidung von Rückzündungen etwa in der Grössenordnung der freien
Elektronenweglänge gewählt. Das Steuergitter 4 wird mit einer Anzahl dünner Kanäle 17 für den
Durchtritt der Entladung versehen. Auch Durchzündungen von auf Kathoden-bzw. Gitterpotential befindlichen Teilen nach der Anode werden durch die Anordnung nach der Erfindung weitgehend unter- bunden.
Durch die Anbringung des beschriebenen Schirmes, welcher die Entladungsbahn zwischen
Kathode und Gitter umschliesst, werden die Massnahmen nach der Erfindung in dieser Richtung noch wirksam unterstützt.
Ein Entladungsgefäss mit einem in der beschriebenen Weise aufgebauten Elektrodensystem zeigt selbst dann keine unerwünschten Entladungen, wenn bei Spannungen zwischen 20 und 30 kV gearbeitet wird.
Die Profilierung der einander gegenüberstehenden Elektroden kann im Sinne der Erfindung verschieden ausgeführt werden. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass der Entladungsraum zwischen den Elektroden durch einen mehrfach gekrümmten Spalt von der Umgebung getrennt ist. Man kann z. B. die Rille auch im Steuergitter anordnen und der Anode eine Erhöhung geben, welche in die Rille des Steuergitter eingreift. Dies ist beispielsweise in Fig. 2 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Anode 18 einen Wulst 19, welcher in die Rille 20 des Steuergitter 21 eingreift.
Wenn in den Ausführungsbeispielen Graphit als besonders vorteilhaftes Material für die einander gegenüberstehenden Elektroden gewählt ist, ist es trotzdem im Sinne der Erfindung durchaus möglich, diese Elektroden aus andern geeigneten Materialien herzustellen, insbesondere aus solchen, welche gut wärmeleitend sind. Besonders bei Verwendung von Elektroden aus Blech wird es sich vielfach empfehlen, diese zwecks besserer Wärmeabfuhr noch mit zusätzlichen wärmeabstrahlenden Flächen zu versehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gas-oder dampfgefülltes Entladungsgefäss mit einer oder mehreren Steuerelektroden, in dem die Anode und die Steuerelektroden einander mit im wesentlichen ebenen Flächen frei gegenüberstehen, ohne dass irgendein Teil einer Elektrode eine andere von aussen umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Elektrodenfläehen so profiliert sind, dass der zwischen den Elektroden liegende Entladungsraum nur durch einen schmalen, mehrfach gekrümmten Spalt mit der Umgebung in Verbindung steht. 0.
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Gas or vapor filled discharge vessel.
The invention relates to a gas or vapor-filled electrical discharge vessel with one or more control grids, in particular a vessel which is suitable for operation at high voltages.
As long as the voltages that are processed in an electrical discharge vessel remain at a certain level
Do not exceed the size, it is relatively easy to control the situation. If, however, one goes over to higher voltages, then there are great difficulties in achieving reliable operation of the device, because then the risk is very great that re-ignition or re-ignition will occur. In addition, the wall charges in particular have an unfavorable effect, which can lead to undesirable discharges, for example sliding discharges.
The sliding discharges release gases from the glass wall, which have a very disruptive effect and make the operation of the discharge vessel impossible under conditions. Up to now, attempts have been made to prevent sliding discharges by designing the electrode system in such a way that the configuration of the electrical field does not favor the occurrence of such discharges. Furthermore, in known arrangements, one made do with surrounding the entire discharge path including the electrodes with a screen, possibly used for control, or designing the electrodes in such a way that they surrounded one another.
With such an arrangement, however, there are still gaps through which the rapidly flying electrons can easily escape from the actual discharge space to the
Reach the vessel wall and cause disruptive charges there. Furthermore, the heat generated at the electrodes can only be dissipated with difficulty or not at all due to the thermal shielding by the screen (control grid) or due to the nesting of the electrodes.
However, this again promotes undesired discharges, in particular re-ignitions.
The invention now relates to the design of an electrode system for a gas or vapor-filled grid-controlled discharge vessel in which the disadvantages mentioned are avoided.
According to the invention, in a discharge vessel in which the anode and the control electrodes are freely opposite one another in a known manner with essentially flat surfaces, without any part of an electrode encompassing another from the outside, the opposing electrodes are profiled so that the one between the electrodes Discharge space is only a narrow, multiple curved gap in connection with the environment.
The essence of the invention is best understood from the figures. 1 shows a discharge vessel constructed according to the invention. Inside the glass wall 1 there is an electrode system consisting of a cathode 2, an anode 3 and a control grid 4. The cathode 2 is held on the pinch foot 6 by means of the holding rods 5, which also serve to supply power. In the example shown, the cathode is designed as a hollow cathode. Of course, any other type of electron source can also be used for the present purpose. The discharge space 7 is surrounded by a screen 8 which carries the control grid at one end.
Like the anode, this control grid is preferably made of graphite, which gives two advantages: the choice of material practically prevents secondary electron emission and ensures good heat dissipation and radiation. For this purpose, the thickness of the graphite grid is advantageously selected to be relatively large, the heat-radiating surface 9 of the grid being particularly important
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to make it as big as possible.
The use of Å as a building material for electrodes is known per se
Graphites for the production of the control electrode has in addition to the good heat conduction in the present
Case still has the further advantage that the control electrode, despite its massive design, only has a small
Has weight and there are no large masses of metal in the tube that are difficult to degas. It turned out e.g. B. advantageous to choose the thickness of the grid not less than a tenth of the grid diameter. The figure clearly shows which aspect is essential when choosing the profile of the electrodes facing one another. The increase 10 des
The control grid must engage in the groove 11 of the anode in such a way that between the two surfaces 12 and 13 only a narrow gap of, for. B. 1-2 mm width remains free.
Electrons, which are about a
Have a speed component to the outside, would then have to pass through this gap and change their flight direction several times. This hinders their movement in such a way that practically no electrons at all can get out of the discharge space and onto the glass wall.
The space 14 is completely closed off from a discharge point of view, an advantage, however, with the
Tube according to the invention does not have the disadvantage of a bad one, as in the known arrangements
Opposes heat dissipation. The distance between the surface 15 of the anode and the surface 76 of the grid is, in order to avoid backfiring, approximately in the order of magnitude of the free
Electron path length selected. The control grid 4 is provided with a number of thin channels 17 for the
Provided passage of the discharge. Also through ignitions of cathode or. Parts after the anode which are at grid potential are largely prevented by the arrangement according to the invention.
By attaching the screen described, which the discharge path between
Enclosing the cathode and grid, the measures according to the invention are still effectively supported in this direction.
A discharge vessel with an electrode system constructed in the manner described does not show any undesirable discharges even when working at voltages between 20 and 30 kV.
The profiling of the opposing electrodes can be carried out differently in the context of the invention. It only has to be ensured that the discharge space between the electrodes is separated from the environment by a multiple curved gap. You can z. B. arrange the groove in the control grid and give the anode an increase that engages in the groove of the control grid. This is illustrated in FIG. 2, for example. In this exemplary embodiment, the anode 18 has a bead 19 which engages in the groove 20 of the control grid 21.
If graphite is selected as a particularly advantageous material for the electrodes facing one another in the exemplary embodiments, it is nevertheless entirely possible within the meaning of the invention to produce these electrodes from other suitable materials, in particular from those which have good thermal conductivity. Especially when using electrodes made of sheet metal, it will often be advisable to provide these with additional heat-radiating surfaces for the purpose of better heat dissipation.
PATENT CLAIMS:
1. Gas or vapor-filled discharge vessel with one or more control electrodes, in which the anode and the control electrodes are freely opposite one another with essentially flat surfaces, without any part of an electrode encompassing another from the outside, characterized in that the opposing electrode surfaces so are profiled so that the discharge space between the electrodes is only connected to the environment through a narrow, multiple curved gap. 0.