DE1008832B - Elektrisches Entladungsgefaess zum Steuern von Stroemen mit Hilfe eines zur Richtung der Entladung senkrechten magnetischen Wechselfeldes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß mit heißer oder kalter Elektronenquelle zum Steuern von elektrischen Strömen. Die Steuerung der Elektronen- oder Ionenströmung wird mit Hilfe elektromagnetischer Wechselfelder, die zur Richtung der Entladung senkrecht stehen, vorgenommen.

Es ist bekannt, elektrische Ladungsträger in einem Entladungsgefäß mit Hilfe permanenter oder wechselnder Magnetfelder so zu beeinflussen, daß sie in bestimmte Bahnen gezwungen wenden, sei es, um dadurch ein selektives Auftreffen auf eine oder mehrere Auffangelektroden zu erzielen, sei es, um überhaupt für bestimmte Zeitabschnitte ein Auftreffen von Elektronen zu verhindern, sei es schließlich, um dein auftreffenden Strom eine gewünschte Spannungscharakteristik zu geben. Diese Anordnungen verbinden elektrostatische Steuerwirkung mit magnetischer für die freien Ladungsträger, die sich im Entladungsraum befinden. Man hat damit aber immer noch die Rückwirkung der Raumladungen auf die Steuerkennlinie, ferner die Gefahr der Rückzündung und die Neutralisierung der Steuerpotentiale durch positive lonenraumlädungen bei verschiedenen Anwendungen in gasgefüllten Röhren.

Demgegenüber durchsetzen bei der im folgenden l>eschriebenen Erfindung zeitlich veränderliche, magnetische Kraftlinien einen von elektrostatischen Steuerpotentialen freien, aber mit einer Elektronenoder Ionenquelle versehenen hochevakuierten oder gasgefüllten Entladungsraum. Im Steuerraum erzeugen die magnetischen Kraftlinien an jedem Punkt ein ihrer Änderung proportionales, elektrisches Feld, das auf jeden dort anwesenden Ladungsträger beschleunigend wirkt.

In der beispieIsweisen Anordnung nach Abb. 1 sendet die Glühkathode 1 Elektronen aus, die gemäß ihrer Anlaufspannung eine Raumladung oder ein Plasma um die Kathode herum aufbauen. Der ganze Raum mit Ausnahme des Teiles innerhalb der Äquipotentialelektrode 2 ist nur diesem Raumladungspotential unterworfen. Da ruhende Ladungen kein Magnetfeld erzeugen, ist somit keine Rückwirkung auf das steuernde Magnetfeld vorhanden. Damit ein Strom fließen kann, müssen Ladungsträger durch die Elektrode 2, die beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Drahtgitter bestehen kann, in diesen eigentlichen Entladungsraum zur Anode 3 geschleust werden. Das geschieht erfindungsgemäß mit Hilfe des die Röhre in Richtung der Längsachse der Kathode durchsetzenden, magnetischen Wechselfeldes, das von der das Glasgefäß 4 umschließenden Magnetspule 5 erzeugt wird. Die hierdurch erzeugte Induktionsfeldstärke führt die Elektronen und die Ionen während der einen Wechselhalbperiode beispielsweise von links, Elektrisches Entladungsgefäß

zum Steuern von Strömen

mit Hilfe eines zur Richtung der Entladung senkrechten magnetischen Wechselfeldes

4 Anmelder:

Dr.-Ing. Paul Namur,
Darmstadt-Eberstadt, Damaschkestr. 25

Dr.-Ing. Paul Namur, Darmstadt-Eberstadt,
ist als Erfinder genannt worden

während der anderen von rechts um die Kathode herum an die Elektrode 2 und je nach Konstruktion in die eigentliche Entladungsstrecke 2-3. Da das Magnetfeld in seiner Größe beliebig geregelt werden kann, wirkt die Anordnung wie eine regelbare, kalte Kathode mit großer Emissionsfläche.

Die den Entladungsraum 2-3 abgrenzenden Elektroden sind vorzugsweise so auszubilden, daß zwischen ihnen keine selbständige Entladung auftreten kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Abstand Gitter—Anode so klein gehalten wird, daß nur mehr eine begrenzte Ionisierung auftreten kann. Der die Röhre durchfließende Strom ist dann nur von dem mit Hilfe der Induktion durch die Äquipotentialelektrode 2 geschleusten Ladungsträgern abhängig. So· wird eine von den zu beeinflussenden Strömen oder Spannungen unabhängige Steuerung erzielt. Das ist besonders bei Gasentladungsröhren wichtig, da hier durch positive Raumladungen die elektrostatische Wirkung der Steuerelektroden neutralisiert wird. Die Steuerung nach der vorgeschlagenen. Art ist von dieser Art Rückwirkung frei, auch wenn, insgesamt gesehen, die bewegten Elektronen ein dem steuernden Magnetfeld entgegengesetztes Feld erzeugen und hierfür ein bestimmter Betrag an Steuerleistung aufgebracht werden muß.

Die Form und Anordnung der Elektrode 2 und der Anode 3 hängt von der Anwendung ab, für die die Röhre vorgesehen wird. Grundsätzlich sind hinsichtlich der Elektronen- bzw. Ionenströmung folgende unterschiedliche Ausführungsformen möglich:

709 510/338

Die Elektrode 2 ist erfmdungsgemäß von allen Seiten für frei liegende Ladungsträger durchlässig. Diese Anordnung erlaubt die fast leistungslose Regelung von Strömen, vor allem auch bei hohen Leistungen, ferner die regelbare Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom, von Wechselstrom in Wechselstrom anderer Frequenz sowie von Gleichstrom in Wechselstrom beliebiger Frequenz.

Eine weitere mögliche Ausführungsform besteht erfindungsgemäß darin, daß die Äquipotentialelektrade 2 nur auf einer Seite für die freien Ladungsträger durchlässig ist, womit beispielsweise eine regelbare Impulssteuerung durchgeführt werden, kann. Ein drittes Ausführungsbeispiel für die Form der Elektrode 2 und der Anode 3 ergibt sich erfmdungsgemäß dadurch, daß die von allen Seiten für Ladungsträger durchlässige Elektrode 2 zwei getrennt aus der Röhre herausgeführte Auffangelektroden 3 umgibt, wie das Beispiel der Abb. 2 zeigt. Diese Anordnung kann für Gegentaktverstärkung sowie für geregelte Dopperweggleichrichtung und Frequenzumformung benutzt werden.

Es ist auch möglich, mehr als eine der beschriebenen Ausführungen in einem Entladungsgefäß unterzubringen. Weiter kann man noch weitere Elektroden in den eigentlichen Entladungsraum setzen, um besondere Steuerwirkungen zu erzielen.

Schließlich sei noch die Möglichkeit aufgeführt, der Äquipotentialelektrode eine Vorspannung gegen die Kathode zu erteilen, um damit den Durchgriff des Potentials der Auffangelektrode in den Steuerraum zu kompensieren.

Eine besondere Ausführungsform zeigt das Beispiel der Abb. 3 bzw. 4. Hier sind in einer Röhre 2 Entladungsräume enthalten, die elektrisch durch das Blech 51 gegeneinander abgegrenzt sind. Jeder Steuerraum hat eine Kathode 1 für sich, ferner ist in dem einen Steuerraum die Elektrode 2 Äquipotentialelektrode, in dem anderen ist es die Elektrode 21. Diese Elektrode 21 ist so geformt, daß sie in Abb. 4 beispielsweise im unteren Steuerraum Auffangelektrode ist und dabei die Elektrode 41 gegen freie Elektronen abdeckt; im oberen Steuerraum aber ist sie Äquipotentialelektrode und für Elektronen durchlässig, so daß diese nun auf die Elektrode 41 auftreffen können. Dadurch erhält man eine Reihenschaltung von zwei Entladungsstrecken in einer Röhre mit gemeinsamem magnetischem Steuerfeld.

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Elektrisches Entladungsgefäß zum Steuern von Strömen mit Hilfe eines zur Richtung der Entladung senkrechten magnetischen Wechselfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kraftlinien einen von elektrostatischen Steuer- und Entladungspotentialen freien, aber mit einer Elektronen- oder Ionenquelle versehenen, hochevakuierten oder gasgefüllten Entladungsraum durchsetzen.

2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die magnetischen Kraftlinien induzierte Feldstärke die Ladungsträger in Richtung des Teiles des Entladiungsraumes oder entgegengesetzt beschleunigt, an d!eja die zu regelnde Spannung liegt.

3. Elektrisches Entladungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode(n) von einer mit der Kathode galvanisch verbundenen, für freie Ladungsträger durchlässigen Äquipotentialelektrode umgeben ist.

4. Elektrisches Entladungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Äquipotentialelektrode nur teilweise für freie Ladungsträger durchlässig ist.

5. Elektrisches Entladungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei isoliert herausgeführte Auffangelektroden von der Äquipotentialelektrode elektrisch gegen die Kathode abgegrenzt sind.

6. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Äquipotentialelektrode abgegrenzten Hauptentladungsraum außer den Auffangelektroden eine oder mehrere Steuerelektroden angeordnet sind.

7. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Äquipotentialelektrode eine negative oder positive Vorspannung gegen die Kathode erhält.

8. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hintereinandergeschaltete Entladungsstrecken von einem gemeinsamen Magnetfeld gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 510/338 5.