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Einrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einer elektrischen Entladung-röhre, insbesondere mit einer Röhre mit negativer Steilheit oder negativem Widerstand, d. h. eine Röhre, deren Anoden- strom abnimmt, wenn die Steuergitterspanmulg erhöht wird.
In einer elektrischen Entladungsröhre mit einer Kathode, einem Gitter und einer Anode, in welcher der Abstand zwischen dem Gitter und der Anode gross im Vergleich zum Abstand zwischen dem Gitter und der Kathode ist und das Gitter ein höheres Potential als die Anode hat, kann eine virtuelle Kathode zwischen dem Gitter und der Anode gebildet werden. Der zu einer hinter der vir- tuellen Kathode liegenden positiven Elektrode fliessende Strom wird durch den Abstand zwischen der virtuellen Kathode und der positiven Elektrode sowie durch das Potential der letzteren bedingt.
Die grundsätzliche Wirkungsweise einer solchen, wenigstens die drei erwähnten Elektroden enthaltenden Röhre sei an Hand der Fig. 1-3 der Zeichnung näher erläutert.
Die Entladungsröhre 1 nach Fig. 1 enthält eine Kathode 2, ein Gitter 3 mit in bezug auf die
Kathode positiver Vorspannung und eine Anode 4. Wenn der Abstand zwischen den Elektroden J und 4 hinreichend gross ist, kann z. B. bei 5 eine virtuelle Kathode gebildet werden. Bei der Anordnung nach Fig. 1 kann die virtuelle Kathode nicht in einem geringeren Abstand vom positiven Gitter 3 gebildet werden, als der Abstand zwischen dem Gitter 3 und der Kathode 2 beträgt. Wenn der Kathodenstrom nur durch die Raumladung begrenzt ist, so ist die Stelle der virtuellen Kathode geradezu unabhängig vom Potential des Gitters 3, so dass in diesem Falle der Anodenstrom ausschliesslich durch das Anodenpotential bedingt wird.
Wenn nun in einer ansonsten der Fig. 1 entsprechenden Rohre gemäss Fig. 2 ein Gitter 6 zwischen dem positiven Gitter 3 und der Kathode 2 auf Raumladungspotential angeordnet wird, so bleibt die Stelle der virtuellen Kathode ungeändert. Wenn aber das Gitter 6 mehr negativ gemacht wird, verschiebt sich die virtuelle Kathode 5 vom Gitter 3 gegen die Anode 4 zu, so dass der Anodenstrom wächst ; in diesem Falle ergibt sich somit eine fallende Kennlinie oder eine Kennlinie mit negativer Steilheit für die Beziehung zwischen der Spannung am Gitter 6 und dem Strom zur Anode 4.
Da es aber erwünscht ist, an das Gitter 6, das als Steuergitter wirken soll, ein negatives Potential anzulegen, so ist zur Bildung einer virtuellen Kathode ein verhältnismässig sehr grosser Abstand zwischen dem Gitter 3 und der Anode 4 erforderlich. Dieser Abstand kann nun beträchtlich verringert werden, wenn zwischen diesen Elektroden entsprechend Fig. 3 ein Gitter 7 mit etwa Nullpotential angeordnet wird. Falls das Gitter 7 sich in der gleichen Entfernung vom Gitter 3 wie das Gitter 6 befindet, wird die virtuelle Kathode sich etwa in gleicher Entfernung vom Gitter 3 wie die Kathode 2 befinden. Die Anordnung nach Fig. 3 hat immer noch den Nachteil, dass der Anodenwiderstand und der Verstärkung- grad ziemlich klein sind.
Um diesen Nachteil zu vermeiden und die Vorteile einer solchen Anordnung vollständig auszunutzen, wird gemäss der Erfindung eine Einrichtung verwendet, die mit einer elektrischen Entladungröhre ausgestattet ist, in der sich mindestens vier Gitterelektroden zwischen der Kathode und der Anode befinden, u. zw. hintereinander ein Steuergitter, ein auf positivem Potential gehaltenes Gitter und zwei weitere Gitter, deren Spannung die der Kathode nicht übersteigt, wobei die verschiedenen an die Elektroden gelegten Spannungen und die Abstände der Elektroden voneinander derart gewählt sind, dass zwischen den beiden letztgenannten Gittern eine virtuelle Kathode gebildet wird.
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Eine solche Röhre gemäss der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, in der die Röhrenwand mit 1, die Kathode mit 2, ein positives Gitter mit 3, die Anode mit 4, die virtuelle Kathode mit 5, das Steuergitter mit 6 und ein auf Kathodenpotential befindliches Gitter, das auf das Gitter 3 folgt, mit 7 bezeichnet ist ; weiters ist zwischen der virtuellen Kathode 5 und der Anode 4 ein zweites, zweckmässig auch auf Kathodenpotential gehaltenes Gitter 8 angeordnet.
Zur Erzielung des gewünschten Zustandes müssen die verschiedenen Abstände und Spannungen passend gewählt werden. Wenn eine planparallele Elektrodenanordnung gewählt ist und die Gitter 7 und 8 sieh auf Kathodenpotential befinden, wird eine virtuelle Kathode zwischen diesen Gittern gebildet werden, wenn der Abstand zwischen den Gittern 6 und 3 dem Abstand zwischen den Gittern. 3 und 7 entspricht und der Abstand zwischen den Gittern 7 und 8 gleich gross oder grösser als der Abstand zwischen der Kathode 2 und dem Gitter 3 ist, wobei weiters die Gitter 6 und 7 die gleiche Struktur haben und das Gitter 8 sehr enge Öffnungen besitzt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung verhalten sich die Abstände zwischen den Elektroden
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abzuschirmen, dass eine hohe Anodenspannung Anwendung finden kann. Zweckmässig sind die Spannungen an den Gittern 6, 7 und 8 Null oder negativ in bezug auf die Kathode. Man kann eines dieser Gitter als Steuergitter verwenden, wobei dann im Falle der Verwendung der Gitter 7 und 8 als Steuergitter die Röhre eine positive Steilheit hätte.
Eine Röhre nach der Erfindung kann beispielsweise eine Kathode enthalten, deren Durchmesser etwa 1 mm beträgt, und darauffolgend ein elliptisches Gitter, dessen kleine Achse etwa 2.5 mm und dessen grosse Achse etwa 3. 1111m misst und das mit einer Steigung von etwa 1 mm aus einem Draht von 0. 1 mm Durehmesser gewunden ist. Das zweite Gitter kann dann ebenfalls ellipsenförmig sein,
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bzw. 1.4 und 0.12 mm betragen, während die (zylindrische) Anode einen Durchmesser von etwa 15 mM aufweisen kann.
In Fig. 4 sind ferner schematisch ein Eingangskreis 9 und ein Ausgangskreis 10 sowie zwei Spannungsquellen und 12 dargestellt.
Fig. 5 zeigt schliesslich zur Veranschaulichung der Wirkung der Röhre eine Kurve, die den
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Oszillator verwendet werden, bei dem eine direkte Kopplung zwischen der Anode und dem Gitter stattfinden kann, da in einer Röhre nach der Erfindung die Anodenspannung mit der Gitterspannung in Phase ist. Bei einer Röhre nach der Erfindung ist schliesslich auch die Verwendung des positiven Gitters als Ausgangselektrode möglich ; da der Gesamtanodenstrom wächst, wenn die Spannung am Gitter 3 stärker positiv wird, so nimmt auch der positive Gitterstrom schnell zu, so dass sich in diesem Fall eine grosse Steilheit erzielen lässt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung mit einer elektrischen Entladungsröhre, die eine Kathode, eine Anode und
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auf die Kathode folgende Gitter eine negative oder keine Vorspannung besitzt, das darauffolgende Gitter positives Potential hat und zwei weitere Gitter keine oder eine kleine negative Spannung erhalten, wobei die verschiedenen an die Elektroden gelegten Spannungen und die Abstände der Elektroden voneinander derart gewählt sind, dass zwischen den beiden letztgenannten Gittern eine virtuelle Kathode gebildet wird.