DE421581C

DE421581C - Als Relais, Schwingungserzeuger o. dgl. arbeitende Gluehkathodenroehre

Info

Publication number: DE421581C
Application number: DES50101D
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Braeuer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1919-05-06
Filing date: 1919-05-06
Publication date: 1925-11-13

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 13. N OVElM B ER 1925

REICHSPATENTAMT ,

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 11

(S 50101 Vlll\2ig)

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*).

Als Relais, Schwingungserzeuger 0. dgl. arbeitende Glühkathodenröhre. Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Mai 1919 ab.

Es ist bekannt, daß durch das Aufprallen von Elektronen auf feste Körper Sekundärelektronen ausgelöst werden, deren Anzahl die der aufprallenden Elektronen übersteigen kann. Diese Erscheinung ist schon in Entladungsröhren zur Schaffung eines negativen Widerstandes ausgenutzt worden, indem zwischen der mit dem Verbraucherkreise verbundenen Elektrode und der Kathode eine durchlochte, an eine hohe positive Spannung

*J Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Ernst Bräuer in Voigtsdorf i. R.

gelegte Hilfselektrode angeordnet worden ist. Die mit dem Verbraucherkreise verbundene Elektrode wird von einem Teil der von, der Kathode ausgehenden. Elektronen getroffen, und es werden dabei an ihr Sekundärelektronen ausgelöst, die unter gewissen Spannungsverhältnissen zur Hilfselektrode zurückfließen, und deren Anzahl einen derartigen Betrag erreichen kann, daß mit zunehmender

ίο Spannung der mit dem Verbraucherkreise verbundenen Elektrode der Strom im Verbraucherkreise innerhalb gewisser Spannungsgrenzen abnimmt, d.h. die Röhre als negativer Widerstand arbeitet.

Die Erfindung betrifft eine weitere technische Verwertung dieser Erscheinung bei Entladungsrohren, die darin besteht, daß der von einer Hilfsglühkathode ausgebende Elektranenstrom durch geeignete Maßnahmen auf die den Arbeitsstrom liefernde Glühkathode gelenkt wird und dort beim Aufprallen Sekundärelektronen auslöst, die den Arbeitsstrom verstärken.

Da die Zahl der ausgelösten Elektronen ein Vielfaches der auf die Kathode aufprallendem betragen kann, wird es durch die Erfindung möglich, einen erheblich stärkeren Gebrauchsstrom zu erzielen, als dies auf unmittelbarem Wege erreichbar ist.

Versuche haben ergeben, daß man bei Verwendung einer Wolframglühkathode als Arbeitskathode in dem Temperaturbereich, in dem das Wolfram beginnt, selbsttätig Elektronen abzugeben, durch die Sekundärelektronen einen bis zum ioofachen gesteigerten Arbeitsstrom erhält.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 eine Entladungsröhre veranschaulicht. In den Abbildungen bedeutet α die mit dem Verbrauchskreise verbundene Elektrode, g· das Gitter, k die Kathode, e die Hilfsglühkathode und h eine Elektrode zur Richtung des Elektronenstrahles von dieser Elektronenquelle auf die Hauptkathode.

Mit B ist die Heizbatterie für die Kathode bezeichnet, mit B₁ die Batterie zwischen Kathode und Hilfskathode, mit B_s die Batterie, durch welche eine Richtelektrode A eine geringe negative Spannung gegenüber den Kathoden erhält, und mit B₂ die Batterie, die in Reihe mit dem Verbraucher V im Verbrauchskreise liegt. U bezeichnet die Sekundärwicklung eines Übertragers im Gitterstromkreise und B_A die Batterie, durch welche das Gitter eine bestimmte Vorspannung erhält.

Der Glühdraht k wird durch die Stromquelle B auf eine gewünschte Temperatur erhitzt, die im allgemeinen so hoch ist, daß der Draht einen Elektronenstrom abgibt. Zu diesem Elektronenstrom addiert sich der, welcher durch das Aufprallen der von der Hilfsglühkathode e ausgehenden Elektronen auf die Kathode ausgelöst wird und dessen Größe von der Zahl und Geschwindigkeit der aufprallenden Elektronen abhängt. Die notwendige Beschleunigung der von der Hilfsglühkathode zur Kathode gehenden Elektronen wird durch die Wahl einer geeigneten Spannungsdifferenz zwischen Kathode k und Hilfsglühkathode e erreicht. Die Elektronen werden von der Hilfsglühkathode aus durch die Hilfselektrode fi auf die Glühkathode k gerichtet, und der durch die primären Elektronen und die ausgelösten sekundären Elektronen gebildete Gesamtstrom fließt in der üblichen Weise der mit dem Verbraucherkreis verbundenen Elektrode α zu.

Es wird auf diese Weise möglich, bei Verwendung der gleichen Heizenergie einen vielmal größeren Sättigungsstrom zu erzielen, als mit der Arbeitsglühkathode allein, so daß eine erhebliche Heizstromerspamis erreichbar ist. Dies ist von. besonderer Bedeutung für Röhren, durch die große Energiemengen gesteuert werden, wie z. B. Gleichrichter, Schwingungsröhren, insbesondere auch Röntgenröhren.

Die Anzahl der im Verhältnis zu den aufprallenden Elektronen ausgelösten Sekundärelektronen hängt, wie schon erwähnt, von der Temperatur der Arbeitsglühkathode und der Beschleunigung ab, mit welcher die aufprallenden Elektronen diese Kathode treffen. Es bietet dies die Möglichkeit, in gegebenen Fällen, der Steuerwirkung des Gitters eine zweite sehr wirksame Steuerwirkung zu überlagern oder die Einstellung des Elektronenstromes ohne Gitter vorzunehmen in Fällen, in denen stets mit dem Sättigungsstrom gearbeitet wird, z. B. bei Röntgenröhren. Im allgemeinen wird 1°° eine besondere Anordnung erforderlich sein, um den von der Arbeitsglühkathode ausgehenden Elektronen die Bahn zu dar mit dem Verbraucherkreis verbundenen Elektrode frei zu halten.

Eine beispielsweise Ausführung einer derartigen Anordnung zeigt die Entladungsröhre nach Abb. 3.

In dieser Abbildung bedeutet α wieder die mit dem Verbraucherkreise verbundene Elek- no trode, k eine flächenartige Kathode, e die Hilfsglühkathode und h eine Elektrode zur Richtung der von letzterer ausgesandten Elektronen. Diese Elektrode ist in Form eines U-förmigen Bleches ausgebildet und liegt an einer wesentlich niedrigeren Spannung als die Hilfsglühkathode e. Mit B₁ ist die Heizbatterie für den Glühdrahte bezeichniet. B₂ hält die Kathode auf einer konstanten Spannung, welche höher als die der Hilfsglühkathode e ist. Durch B₃ erhält die Richtelektrode It eine niedrigere Spannung, als die der Hilfsglüh-

kathode und der Kathode ist. Mit B₁ ist die im Verbraucherkreis liegende Batterie bezeichnet.

Die von der Hüfsglü'hkat'hode ausgehenden Elektronen werden von der U-förmigen Elektrode zum großen Teil in schräger Richtung abgestoßen und prallen auf die in Form eines Bleches ausgebildete Arbeitsglühkathode auf. Sie lösen hier Sekundärstrahlen aus, die sich

ίο gegen die Anode außerhalb des Bereiches der Elektrode h bewegen. Die Bahn der Elektronen, die sich dem Felde anpaßt, ist in der Abbildung· gestrichelt angedeutet.

Ein Elektronenirohr gemäß der Erfindung läßt sich vorteilhaft als Verstärker, Gleichrichter oder als Röhre zur Schwingungserzeugung ausbilden. Gemeinsam haben diese Röhren, daß in allen Fällen durch sie Ströme übertragen werden sollten und der Endstrom durch eine primäre Energie gesteuert werden muß, welche unter Umständen einen Teil der Endenergie bilden kann.

Zur Steigerung des Elektronenstromes kann z. B. zwischen der Hilfsglühkathode und der

25" ArTSeitsglühkathode eine Spannung angelegt werdest, welche die Energie des Aufprallens der Elektronen auf die Kathode und damit die Anzahl der ausgelösten Sekundärelektronen beeinflußt. Die Zahl und Geschwindigkeit der ausgelösten Sekundärelektronen kann auch durch eine besondere Steuerelektrode geregelt werden, die zwischen, der Hilfsglühkathode und der Glühkathode angeordnet ist. Da die Zahl der ausgelösten Elektronen sich hierbei sehr stark ändert, läßt sich auf diese Weise eine äußerst empfindliche Steuerung erreichen. Die Steuerung kann ahnlich der bei Dreielektrodenröhren bekannten Art den Elek:ronenstrom mittels des Heizstromes der Glühkathode beeinflussen; ebenso kann durch Änderung der Lichtintensität gesteuert werden, falls man mit der lichtelektrischen Elektronenquelle arbeitet. Die Steuerung kann auch durch Veränderung der Temperatur der Arbeitskathode erreicht werden, da die Zahl der ausgelösten Elektronen stark von der Temperatur abhängig ist.

In allen Fällen ist eine Vereinigung verschiedener Steuerungen möglich, z. B. von zwei Steuergittern, von denen das eine die von der Hilfsglühkathode kommenden und das andere die gesamten zu der mit dem Verbraucherkreise verbundenen Elektrode fließenden Elektronen steuert, von einer Steuerung durch das Steuergkter für den Gesamtstrom und einer Steuerung durch die Temperatur der Hilfsglühkathode usw.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Als Relais, Schwingungserzeuger o. dgl. arbeitende Glühkathodenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der von der den Arbeitsstrom liefernden Glühkathode ausgehende Primärelektronenstrom verstärkt wird durch einen Sekundärelektronenstrom, der an ihr ausgelöst wird durch Aufprallen von primären Elektronen, die von einer zweiten Hilfsglühkathode herrühren.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Hilfsglühkathode umfassende Hilfselektrode vorgesehen ist, welche negativ gegenüber der Hilfskathode geladen und so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die von der Hilfskathode ausgesandten Elektronen auf die Kathode, welche den Arbeitsstrom liefert, hinlenkt.

3. Entladungsröhre nach Anspruch 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des von der Hilfsglühkathode zur Arbeitsglühkathode fließenden Elektronenstromes zwischen beiden Elektroden eine an sich bekannte Steuerelektrode vorgesehen ist.

4. Entladungsröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Elektronenstromes der Heizstrom der Hilfsglühkathode gesteuert wird.

5. Entladungsröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstrom der Arbeitsglühkathode zur Steuerung des Elektronenstromes dient.

6. Entladungsröhre nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Elektronenstromes gleichzeitig in der Bahn der von der Hilfskathode ausgehenden Primärelekfronen und in der Bahn des zu der Anode fließenden Gesamtstromes erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.