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Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre.
Feinere Untersuchungen an elektrischen Entladungsröhren üblicher Ausbildung, u. zw. an
Entladungsröhren mit Kathode, Anode und einem oder mehreren Gittern, haben ergeben, dass in diesen
Röhren nicht, wie man früher angenommen hat, in einiger Entfernung von den Gittern die Elektronen ziemlich gleichmässig im Entladungsraum verteilt sind, sondern dass die wirksamen Teile der Gitter- elektrbden kleine Elektronenlinsen bilden und auf diese Weise entsprechend der Spannung des Gitters in stärkerem oder geringerem Masse eine Bündelung der Elektronen herbeiführen. Diese Bündelung kann zur Steuerung des Anodenstromes verwendet werden. So kann man z.
B. von einer Entladungsröhre mit einer Kathode, einer Anode und zwei oder mehreren andern Elektroden ausgehen, wobei eine dieser letztgenannten Elektroden, vorzugsweise die der Kathode am nächsten liegende, nur aus einigen stab-oder plattenförmigen Teilen besteht. Die aus der Kathode austretenden Elektronen werden dann zu einer Anzahl von Bündeln vereinigt, welche unter dem Einfluss der an diese platten-oder stabförmigen Teile angelegten Spannung breiter oder schmäler werden. Wenn man nun z.
B. knapp vor der Anode eine Elektrode (Auffangelektrode) anordnet, welche mit einer oder mehreren Öffnungen versehen ist, so kann man durch die Wahl der Konfiguration der Anode und der Auffangselektrode dafür sorgen, dass bei einer bestimmten Spannung der zweckmässig als Steuerelektrode dienenden Stäbe oder Platten ein Teil des Elektronenbündels nicht auf die Anode, sondern auf die vorerwähnte Auffangelektrode gelangt.
Daraus ergibt sich, dass man durch die Wahl der Form und der Anordnung der Elektroden in bezug aufeinander eine Entladungsröhre (Bündelröhre) bauen kann, welche eine Steuerung des Anodenstromes als Funktion der Spannung der Steuerelektrode gestattet.
Dabei erweist es sich allerdings als sehr schwierig, im voraus zu bestimmen, mit welchen Elektrodenformen und-anordnungen eine bestimmte Kennlinie erzielbar ist. Man kann selbstverständlich durch Herstellung einer ganzen Reihe von sukzessive baulich wenig verschiedenen Modellen ausfindig zu machen suchen, mit welcher Elektrodenkonstruktion eine bestimmte Charakteristik erhalten wird ; dies wäre aber sehr unwirtschaftlich.
Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit durch Verwendung einer Bündelröhre vermieden, welche eine zylindrische Kathode und eine oder mehrere Hilfselektroden enthält, die im wesentlichen aus zur Kathodenachse parallelen Elementen (Stäben oder Platten) bestehen, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Form des Elektronenbündels auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode zu beeinflussen. Unter einer zylindrischen Kathode ist hiebei eine direkt oder indirekt heizbare Kathode mit rohrförmigem Kathodenkörper zu verstehen, dessen Querschnitt eine beliebige Form hat, z. B. die eines Kreises, eines Rechtecks oder einer Ellipse.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man bei einer Bündelröhre mit parallel zu der Kathode angeordneten Hilfselektroden nur dann eine Kennlinie von vorher zu bestimmender Gestalt erhält, wenn man die Verteilung der Elektronen über die Anode, also die Form des Querschnittes des Bündels beim Auftreffen auf die Anode, im folgenden Anodenfleck genannt, genau kennt und ausserdem bei der Bildung dieses Anodenfleckes Zufälligkeiten im Laufe der aus der Kathode austretenden Elektronen möglichst ausschliesst bzw. sie kompensiert.
Dies alles ist nun möglich, wenn man nach der vorliegenden Erfindung die aus der Kathode austretenden Elektronen nicht nur mittels parallel zu der Längsrichtung der Kathode angeordneter stab-oder plattenförmiger Teile beeinflusst,
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sondern auch Mittel vorsieht, durch welche die Elektronenbahnen in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode beeinflusst werden. Besonders geeignete derartige Mittel sind Elektroden, die in der Nähe der Enden der Kathode angebracht sind, insbesonders solche, deren Haupterstreckung in Ebenen senkrecht zur Kathodenachse liegt.
Auf diese Weise kann der Anodenfleck beliebig gestaltet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Kennlinien zu erzielen, die mit den üblichen Raumladesteuerungsröhren nicht verwirklicht werden können, z. B. vollkommen geradlinige Kennlinien oder solche nach einer vorgegebenen Funktion, z. B. einer Exponentialfunktion, verlaufen.
Nach einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird knapp vor der Anode eine Auffangelektrode angeordnet, welche derart ausgestaltet ist, dass in Kombination mit der durch die zusätzliche Beeinflussung erzielte Bündelform eine Charakteristik der in einem bestimmten Fall gewünschten Form erhalten wird. Hiebei kann man die Funktionen der Anode und der Auffangelektrode auch umkehren.
Bei einer Vorrichtung und einer Entladungsröhre nach der vorliegenden Erfindung kann man die Beeinflussung der Elektronenbahnen in einer Richtung parallel zu der Kathode verschiedenartig verwirklichen. Nach einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man an den Enden des Elektrodensystems stabförmige Elektroden anbringen, die in der Hauptsache in einer Ebene senkrecht zu der Kathode liegen. An Stelle von stabförmigen Elektroden kann man aber auch plattenförmige Elektroden oder z. B. einen Ring verwenden. Diese Elektroden können an einen Punkt von gleichbleibendem Potential angelegt werden, wozu man z. B. die Kathode wählen kann.
Es ist aber auch möglich, diese Elektroden mit einem andern Punkt von gleichbleibendem positiven oder negativen Potential zu verbinden. In diesen beiden Fällen wird durch diese Elektroden eine Begrenzung des Elektronenbündels in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode herbeigeführt. Es ist aber auch möglich, die erwähnten Elektroden an eine veränderliche Spannung, z. B. an das Steuergitter anzulegen. Hiebei ändert sich bei Änderung der Steuergitterspannung auch die Form des Bündels bzw. des Anodenfleckes in einer Richtung parallel zu der Kathode.
Nach einer andern Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich zwischen der Steuerelektrode und der Auffangelektrode ein oder mehrere Gitterelektroden, von denen eine z. B. als Schutzgitter dienen kann. Es ist aber auch möglich, die Funktionen der Auffangelektrode und des Schutzgitters in einer Elektrode zu vereinigen. Auch kann die Erfindung z. B. bei Penthoden und Oktoden Anwendung finden, bei denen zwischen der Auffangelektrode und der Anode noch ein Penthodenfanggitter angeordnet ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung stellen die Fig. l, 2,4, 5,7, 8 und 10 Ausführungsformen einer Entladungsröhre für eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar, während in den Fig. 3,6, 9 und 11 die Form des den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2,4 und 5 bzw. 7 und 8 und 10 entsprechenden Anodenfleeks veranschaulicht ist. Schliesslich sind in den Fig. 12 und 13 Formen eines Schirmgitters dargestellt, mittels deren eine Charakteristik bestimmter Form erhalten werden kann, während in Fig. 14 eine Anode einer Röhre nach Fig. 10 abgewickelt dargestellt ist.
In den Fig. 1, 2,4, 5,7, 8 und 10 trägt die Quetschstelle 1 einer elektrischen Entladungsröhre ein Elektrodensystem, mit einer Kathode 2, einer aus einer Anzahl von Stäben bestehenden Steuerelektrode 3 und einer Anode 4. Die aus der Kathode austretenden Elektronen werden unter dem Einfluss der Steuerspannung zu Bündeln vereinigt und durchlaufen die Röhre in dieser Bündelform in radialer Richtung. Auf beiden Seiten des Elektrodensystems in der Nähe der Enden der Kathode sind Leiter vorgesehen, welche die Bündelform auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode beeinflussen. Diese Leiter werden bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 durch Platten 5 und Stäbe 6, nach Fig. 4 und 5 durch Stäbe 7, nach Fig. 7,8 und 10 durch Platten 8 gebildet.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2,4, 5,7 und 8 ist es zweckmässig, die Platten bzw. Stäbe mit dem Steuergitter zu verbinden, während diese Platten bei einer Röhre nach Fig. 10 in leitende Verbindung mit der Kathode zu bringen sind. Diese Verbindungen können gegebenenfalls innerhalb der Röhre erfolgen. Die Anode 4 der Röhre nach Fig. 10 ist mit einer Anzahl von Öffnungen versehen und weist abgewickelt die aus Fig. 14 ersichtliche Gestalt 9 auf. Hinter dieser durchbrochenen Anode befindet
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halber nicht dargestellt.
In den Fig. 3,6, 9 und 11 sind verschiedene Anodenfleeke abgebildet, wobei man aus der Figur ersehen kann, wie diese Flecke bei Änderung der Steuergitterspannung ihre Form ändern. Die Form solcher Anodenfleeke kann experimentell leicht dadurch ermittelt werden, dass die Anode oder die Auffangelektrode mit einem fluoreszierenden Stoff, z. B. Willemit od. dgl., überzogen wird. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass der Fleck bei höherer Spannung der Steuerelektrode die Gestalt 11 besitzt, welche dann bei kleineren Spannungen bis zur Form 12 und 13 einschrumpft.
In den Fig. 12 und 13 sind schliesslich Schirmgitter 14 in abgewickelter Form dargestellt, deren jedes aus einem vollen Blech besteht, das eine mit einem Drahtnetz verschlossene Öffnung 15 bzw. 16
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aufweist. Die Form der Öffnung 15 (Fig. 12) ergibt eine gerade Kennlinie, während die Öffnung 16 (Fig. 13) eine Exponential-oder Schwanzcharakteristik liefert.
Um bei der oben beschriebenen Vorrichtung und Röhre eine möglichst grosse Steilheit zu erreichen, kann man ausserdem eine Sekundäremissionselektrode verwenden, wobei die in den Figuren dargestellte volle Anode durch eine gazeförmige Anode ersetzt werden kann, auf deren Rückseite eine sogenannte Sekundäremissionselektrode angeordnet wird. Es kann in diesem Falle die Anode derart ausgestaltet werden, dass durch sie die Kennlinie zusammen mit der Bündelform bedingt wird, während die vorerwähnte Auffangelektrode entbehrt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre, welche eine zylindrische Kathode, eine Anode und zwei oder mehrere andere Elektroden enthält von denen eine nur aus einigen Stäben oder Platten besteht, welche praktisch parallel zu der Längsrichtung der Kathode angeordnet sind und mittels deren die aus der Kathode austretenden Elektronen zu Bündeln vereinigt werden, wobei an den Enden des Elektrodensystems Steuerorgane vorgesehen sind, um eine Querschnittssteuerung des Elektronenbündels, auch in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode, zu ermöglichen.