DE569580C - Glimmverstaerkerroehre - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Glimmverstärkerröhren, bei denen zwischen zwei
Elektroden (den sogenannten Entladungselektroden) eine Glimmentladung stattfindet,
und bei denen außerdem eine Verstärkeranode vorgesehen ist, die zwischen sich und der
Glimmentladungsstrecke den Verstärkerstrom erzeugt, welcher durch eine Steuerelektrode
beeinflußt wird. Im Zusammenhang mit der-
xo artigen Anordnungen ist es bereits bekannt geworden, die Röhrendaten so zu bemessen,
daß sich der Faradaysche Dunkelraum bis zu der gitterförmigen Entladungsanode
erstreckt, so daß nur negative Entladungsteilchen dieses Gitter durchdringen und nach
der Entladungsanode zu wandern.
Es ist indessen bisher nicht gelungen, mit derartigen Röhren praktisch brauchbare Ergebnisse
zu erzielen. Die Ursache hierfür dürfte vermutlich folgender Art sein: Die Elektronen, die zwischen den beiden Entladungselektroden
k und CS1 (s. Abb. 1) erzeugt
werden, durchfliegen die Öffnungen der Entladungsanode mit einer bestimmten Geschwindigkeit
und werden von der Verstärkeranode angezogen. So erstrebenswert es nun auch an sich ist, den Verstärkerstrom
nach a2 möglichst groß zu machen, so darf
jedoch nicht außer acht gelassen werden, daß dieser Strom auch nach Möglichkeit eine
starke Abhängigkeit von der an der Verstärkeranode liegenden Spannung bzw. bei Vorhandensein eines Steuergitters von dessen
Steuerspannung besitzen muß. Wenn aber die durch O1 tretenden Elektronen infolge des zwisehen
k und % herrschenden Feldes eine gewisse Geschwindigkeit besitzen, so ist dieser
Elektronenstrom naturgemäß sehr wenig abhängig von der außerhalb des Entladungsfeldes liegenden Spannung; die Steilheit der
Spannungsstromcharakteristik wird also sehr gering, so daß eine brauchbare Verstärkerwirkung
nicht auftritt.
Es ist daher im Hauptpatent bereits vorgeschlagen worden, die Entladungsanode
plattenartig auszubilden bzw. aus einzelnen flächenförmigen Teilen herzustellen und die
Anordnung derartig zu treffen, daß eine Abschirmung der Glimmentladung gegenüber
den Verstärkerelektroden (Steuerelektrode und Verstärkeranode) stattfindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Abschirmung weiter zu
vervollkommnen.
Der folgende Versuch zeigt den zur Durchführung des Erfindungsgedankens einzuschlagenden
Weg: Es wurde gemäß Abb. 2 in einem mit Neon von 6 mm Druck gefüllten Rohre eine Kathode k, eine Entladungsanode O1 und eine zweite Anode a2 angeordnet.
Die Elektroden k und Ct1 bestanden aus
Streifen λόπ S mm Breite in U-Form, die
Elektrode ag aus einem U-förmig gebogenen
Draht. Der Elektrodenabstand betrug 5 mm. Legte man nun zwischen k und Ci1 eine Spannung
von 200 Volt (Strom etwa i6m/A), so zeigte sich die überraschende Wirkung, daß
schon bei einer ganz geringen Überspannung von a2 gegen U1 zwischen % und Ct2 em b
trächtlicher Elektronenstrom auftrat, der bereits bei einer Spannungsdifferenz von etwa
ι Volt eine Sättigung bei etwa io m/A zeigte. Die Stromspannungskurve verlief bis zu
dieser Sättigungsspannung äußerst steil, so wie es Abb. 3 erkennen läßt. Es war somit
eine äußerst geringe Raumladung vorhanden. Mit der richtigen Bemessung von Spannung
und Gasdruck muß eine geeignete Wahl der Elektrodenform Hand in Hand gehen. Auch
hierdurch muß vermieden werden, daß Elektronen, die im Glimmentladungsfeld entstehen
und die durch dieses bedingte hohe Geschwindigkeit besitzen, ungehindert nach der Verstärkeranode
fliegen. Würde man dies nicht tun, so entstünde zwar ein starker Strom nach der Verstärkeranode a2, aber dessen Abhängigkeit
von der Spannung an a2 wäre sehr gering, da ja die Beschleunigung der
diesen Strom bildenden Elektronen weniger von der Spannung an a2, sondern hauptsächlich
von der Spannung zwischen k und % herrühren würde.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, das Gitter so anzuordnen,
daß es selbst bei größerer Unterteilung der Glimmelektroden nicht von geradlinig
von der Kathode wegfliegenden Entladungsteilchen getroffen werden kann. Zu diesem
Zwecke ist das Steuergitter in ähnlicher Weise 4.0 unterteilt wie die Entladungsanode und derart
angeordnet, daß sich die einzelnen Teile des Gitters in der Feldrichtung hinter den
einzelnen massiven Teilen ,der Entladungsanode befinden.
Die Abb. 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung. In Abb. 4 handelt
es sich um ein ebenes Elektrodensystem, welches aus der massiven Kathode k und der
unterteilten Entladungsanode a± besteht. Die
Steuerelektrode s besteht dabei aus einzelnen Drähten o. dgl., die in entsprechender Stellung
hinter den massiven Teilen der Entladungsanode % angeordnet sind, so daß
sämtliche Teile der Steuerelektrode gewissermaßen im Schatten der entsprechenden Teile
der Entladungsanode liegen. Nach Abb. 5 besteht die Steuerelektrode ί aus einzelnen
Bändern, deren Ebene senkrecht zur Ebene der massiven Teile der Entladungsanode O1
verläuft. Auch dabei ist die Möglichkeit, daß die Steuerelektrode von geradlinig von der
Kathode wegfliegenden Teilchen getroffen wird, sehr gering. DieKathodefc ist in diesem
Beispiel außerdem noch unterteilt. Abb. 6 zeigt die Anordnung der Abb. 5 bei einem
konzentrischen Elektrodensystem. Die Elektroden k und % bilden die beiden äußersten
Zylinder des Elektrödensystems; sie sind unterteilt, und zwar derart, daß ihre massiven
Teile, in radialer Richtung betrachtet, jeweils hintereinanderliegen. Die Steuerelektrode s
besteht aus einzelnen Bändern oder Streifen, deren Ebene radial liegt und die in ebensoviel
Teile unterteilt ist wie die Entladungsanode av
Jeder einzelne Streifen der Steuerelektrode s liegt hinter einem massiven Teil der Entladungsanode
O1. Die Verstärkeranode a2 bildet
die Achse der übrigen Elektroden.
Man muß zwischen beiden Wirkungen der Entladungsanode, nämlich ihrer Schirmwirkung
und ihrer Randwirkung ein Optimum ihrer Unterteilung verwirklichen, welches sich jeweils nach den verlangten Eigen schäften
der Röhre richten wird. Wird z. B. eine beträchtliche Steilheit, aber ein geringerer Ver-Stärkerstrom
gefordert, so bildet man die Entladungsanode mehr plattenartig, d. h. mit nicht viel Einschnitten oder Löchern aus; bei
geringerer Steilheit, aber größerem Verstärkerstrom wird die Unterteilung und somit go
die Randwirkung der Entladungsanode entsprechend vergrößert. In allen Fällen aber
ist es von Vorteil, der Kathode genau die gleiche Lage und Form zu geben wie der
Entladungsanode und diese beiden Elektroden möglichst nahe (3 bis 5 mm oder
weniger) nebeneinander anzubringen, da durch eine solche Anordnung die Schirmwirkung
der Entladungsanode verbessert wird, ohne daß die Randwirkung beeinträchtigt wird. Die Verstärkerelektroden können dann
auch eine größere Fläche besitzen als die Entladungselektroden.
Zusammenfassend ist somit zu sagen: Es muß dafür gesorgt werden, daß in dem Ver-Stärkerfeld
weder eine Glimmentladung stattfindet, noch daß die den Verstärkerstrom bildenden
Elektronen im wesentlichen nur durch das Entladungsfeld beschleunigt sind. Vielmehr
muß der Verstärkerstrom ein von der Glimmentladung unabhängiger Elektronenstrom sein, dessen Entladungsteilchen nur
mittelbar von der Glimmentladung herrühren. Erreicht wird dieses Ziel erstens durch entsprechende
Wahl der Entladungs- und Ver-Stärkerspannung, insbesondere dadurch, daß die Verstärkeranode nur wenige Volt gegen
die Entladungsanode positiv vorgespannt wird. Dabei muß Gasart und Gasdruck so gewählt sein, daß eine Glimmentladung in der
Verstärkerstrecke nicht möglich ist. Ferner müssen die Verstärkerelektroden, nämlich die
Verstärkeranode und die Steuerelektrode so gestaltet und angeordnet sein, daß sie von den
durch das Entladungsfeld unmittelbar beschleunigten Elektronen möglichst wenig beeinflußt
werden. Daher wird die Entladungsanode so ausgebildet, daß sie die Entladungsstrecke gegen die Verstärkerstrecke abschirmt.
Andererseits aber müssen die in der Umgebung des Entladungsfeldes befindlichen Elektronen, die von dem Entladungsfeld zwar erzeugt sind, aber durch dieses nicht mehr oder nicht mehr wesentlich beschleunigt werden, möglichst wirksam durch die beiden Verstärkerelektroden beeinflußt werden. Aus diesem Grunde muß dafür gesorgt werden, daß die Säule, die die Entladungsstrecke bildet, eine möglichst große Mantelfläche besitzt, was durch Löcher und Einschnitte in den Entladungselektroden, zum mindesten in der Entladungsanode, erzielt wird. Will man dabei eine Röhre mit geringem Durchgriff erhalten, so ist es ratsam. Teile der Steuerelektrode auch gegenüber den Lücken bzw. Einschnitten der Entladungsanode anzubringen. Dabei kann zwar ein Teil der Schirmwirkung der Entladungsanode verlorengehen, so daß der Gitterstrom etwas höher wird. Man muß daher auch in diesem Falle zwischen beiden Wirkungen ein geeignetes Optimum, gegebenenfalls durch Versuche, ausfindig machen, welches außer von der Gestaltung und Bemessung der Elektroden auch noch von der Art und vom Druck des Gasinhaltes abhängig ist und sich außerdem nach dem Verwendungszweck der Röhre — z. B. danach, ob ein großer oder kleiner Durchgriff gefordert wird — richtet.
Andererseits aber müssen die in der Umgebung des Entladungsfeldes befindlichen Elektronen, die von dem Entladungsfeld zwar erzeugt sind, aber durch dieses nicht mehr oder nicht mehr wesentlich beschleunigt werden, möglichst wirksam durch die beiden Verstärkerelektroden beeinflußt werden. Aus diesem Grunde muß dafür gesorgt werden, daß die Säule, die die Entladungsstrecke bildet, eine möglichst große Mantelfläche besitzt, was durch Löcher und Einschnitte in den Entladungselektroden, zum mindesten in der Entladungsanode, erzielt wird. Will man dabei eine Röhre mit geringem Durchgriff erhalten, so ist es ratsam. Teile der Steuerelektrode auch gegenüber den Lücken bzw. Einschnitten der Entladungsanode anzubringen. Dabei kann zwar ein Teil der Schirmwirkung der Entladungsanode verlorengehen, so daß der Gitterstrom etwas höher wird. Man muß daher auch in diesem Falle zwischen beiden Wirkungen ein geeignetes Optimum, gegebenenfalls durch Versuche, ausfindig machen, welches außer von der Gestaltung und Bemessung der Elektroden auch noch von der Art und vom Druck des Gasinhaltes abhängig ist und sich außerdem nach dem Verwendungszweck der Röhre — z. B. danach, ob ein großer oder kleiner Durchgriff gefordert wird — richtet.
Die Vorteile einer erfindungsgemäß ausgeführten Röhre bestehen gegenüber den bisher
bekannten Glimmverstärkerröhren darin, daß durch die sorgfältige Regelung der Entladungsvorgänge
eine verhältnismäßig große Steilheit des Verstärkerstromes sowie eine Verminderung des Gitterstromes erzielt wird.
Gegenüber den gewöhnlichen Glühkathodenröhren wrird der Vorteil einer starken Herabsetzung
der Raumladung sowie des Wegfalles der Heizung herbeigeführt.
Die Erfindung ist nicht allein auf die Anwendung zu Verstärkerzwecken beschränkt,
sondern gilt ebenso für die Erzeugung, Gleichrichtung und Modulation von Wechselströmen.
Claims (5)
1. Glimmlichtverstärkerröhre nach Patent 551 611, dadurch, gekennzeichnet, daß
die netz- oder gitterförmige Steuerelektrode derart gebaut und angeordnet ist, daß ihre einzelnen Maschen durch die einzelnen
massiven Teile der Entladungsanode gegenüber der Glimmentladungsstrecke abgeschirmt werden. e5
2. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuergitter etwa die gleiche Gestalt hat wie die Entladungsanode, jedoch so,
daß seine massiven Teile in Richtung senkrecht zur Entladung schmaler sind als die entsprechend gelegenen massiven.
Teile der Entladungsanode.
3. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergitter aus Bändern besteht, deren Fläche senkrecht zur Entladungsanode verläuft.
4. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekenn- go
zeichnet, daß durch die Entladungsanode ein um so größerer Teil der Steuerelektrode
gegenüber der Entladungsstrecke abgeschirmt ist, je größer der verlangte Durchgriff der Röhre ist.
5. Glimmlichtverstärkerröhre nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den beiden Entladungselektroden ein Abstand von nur wenigen Millimetern besteht. go
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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