DE658480C - Entladungsroehre mit zwei Gasen, von denen das eine leichter ionisierbar ist als das andere, und mit Hohlkathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gasgefüllte Entladungsröhren mit Hohlkathode aus Metall, z. B. Wolfram, welche nur eine zum Durchtritt der Entladung zur Anode dienende enge Öffnung aufweist. Die Erfindung bezweckt die Steigerung" des Wirkungsgrades solcher K Öhren sowie der Entladungsstromstärke unter Verringerung der Entladungsspannung, was besonders für die Verwendung als Gleiehrichterröhren erwünscht ist.

Erfindungsgemäß ist die Hohlkathode in kurzem Abstand von einem ebenfalls eine Öffnung aufweisenden metallischen Schutzorgan umschlossen, so daß die Entladung durch beide Öffnungen zur Anode hin durchtritt, und wird im Innern der Hohlkathode die zum Zünden notwendige Ionisierung der Gase durch ein elektrisch beheiztes Heizelement bewirkt. Um störende Einwirkungen von elektrostatischen Ladungen auf den Hindurchtritt der Entladung zu vermeiden, ist erfinduingsgemäß das die Kathode umschließende Schutzorgan mit ihr elektrisch leitend verbunden. Gemäß eimern weiteren Erfindungsmerkmal ist der Abstand des Schutzorgans von der Anode und der Abstand der . Seitenwände des Schutz organs von der zylindrischen Glaswandung so gering, daß sich eine Entladung zwischen diesen Teilen nicht ausbilden kann. Das Heizelement kann auch zur Unterstützung der Kathode während des Betriebes dienen und von der Kathode und dem Kathodenstromkreis völlig· isoliert sein.

Zur Füllung· der Entladungsröhre werden vorteilhaft zwei Gase oder Dämpfe benutzt, von welchen eines atis Erdalkalimetall oder Cäsium besteht und leicht ionisierbar ist, während das andere, z. B. aus Helium bestehende, nur eine geringe Elektronienaffinität aufweist und chemisch indifferent ist.

Es ist bekannt, bei Vakuumentladungsröhren den als Kathode dienendem Glühdraht mit einem Schutzmantel zu umgeben., durch dessen Öffnung die Entladung hindurehtritt. Abgesehen davon, daß es sich bei dieser bekannten Anordnung nicht um Gasentladungsröhren mit Hohlkathode handelt, dient der Schutzmantel einzig und allein dem Zweck, die Temperatur gleichmäßig zu machen. Eine elektrische Verbindung· mit der Glühdrahtkathode ist bei dieser bekannten Anordnung weder vorgesehen noch irgendwie wirksam, zumal der Wärmeschutzmantel im wesentlichen aus nichtleitendem feuerfestem Material besteht. Gegenüber den ebenfalls bekannten Gasentladungsröhren mit

Hohlkathode bietet die Anordnung eines diese umgebenden Schutzorgans dien wesentlichen Vorteil, daß die Entladung auf einfachere Weise und mit größerer Sicherheit ins Innereder Hohlkathode gezwungen wird. Es jsf, ferner bei Gasentladungsröhren mit kath indischem Glimmlicht bekannt, zur Erhöhung der Flächenhelligkeit die Kathodenfläehe bis auf ein kleines Stück durch Isolatoren ab·

to zudecken.

Schließlich ist es bei Gasen tladungsglcichrichterröhren bekannt, die Enden des Ka· thodiengiühdrahtes gegen den. Aufprall der ■positiven Ionen durch Schirme aus hochschmelzendem Metall zu schützen. In beiden Fällen handelt es- sich um völlig andersartige Anordnungen, die mangels einer Hohlkathode auch zur Lösung einer anderen Aufgabe dienen. ' .

Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens soll an Hand beiliegender Zeichnung eine Gleichrichterröhre beschrieben werden.

In einer geeigneten Röhre, vorzugsweise aus Glas, befindet sich die hohle Kathode C, die Anode A₁ ein Metallschild X und der Glühdraht/⁷. P stellt die Primärwicldung eines Transformators dar, 5 eine Sekundärwicklung·, welche in Reihe geschaltet ist mit der Kathode, Anode und Belastungswiderstiaind, z. B. Akkumulatorenbatterie,· die Sekundärwicklung H dient zur Speisung des Glühdrahtes F. Die Teile A, C und X haben vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt.

Kathode, Anode und Schild können aus Wolfram oder einem andienen geeigneten Material hergestellt sein. Wie aus der Zeichnung· hervorgeht, wird der Glühdraht vorzugsweise nicht mit dem Belastüngsstromkneis des Gleichrichters verbunden, so daß seine Thermionenemission kleinen Anteil an dem Hauptstromfluß hat. Der Zweck des Glühdrahtes besteht lediglich in der Emission von Licht und Wärme. Die Anode A ist auf eimern Halter am oberen Ende und der Schild X an einem anderen Halter der Röhre befestigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird die Kathode von dem Schild X getragen. Der Zwischenraum zwischen Anode und Schild und auch jener zwischen Röhrenwandung und Außenflächen von Anode und ScMId wird vorzugsweise so schmal gehalten, daß Elektronen, welche direkt durch einen dieser Zwischenräume fliegen, dort keine merkliche Ionisierung des Gases bewirken können.

Die obengenannten zwei Gase können auf verschiedene Weise in die Röhre eingebracht werden. Bei Vierwendung von Cäsium und Helium ist folgender Arbeitsgang, empfehlenswert. Nach der Evakuierung der Röhre werden die Elektroden durch weiteres Auspumpen und Erhitzen durch Gas befreit, so-'dann destilliert man eine geringe Menge ,jrciraes Cäsium in die Röhre; schließlich läßt }iöe.n Helium bis zu dem gewünschten Druck, ;-·<ζξφ. ι on, einströmen. In der Zeichnung ist * das Cäsium durch den Buchstaben/ gekennzeichnet.

Bei Gebrauch der Röhre wird der Glühdraht F auf die geeignete Temperatur erhitzt, welche für den gewünschten Ionisationsgrad nötig ist. Wenn der Glühdraht z. B. auf nahezu 2200⁰ C erhitzt wird, so findet eine beträchtliche Emission von langwelligen Wärmestrahlen statt, welche eine Ionisierung der Cäsiumatome bewirken. Die Elektronen dieser Atome werden also durch die Strahlung (entsprechend 1,45 Volt) in einen energiereicheren Zustand gebracht, so daß eine größere Anzahl von Cäsiumatomen jederzeit sich in einem angeregten Zustand befindet. Solche angeregten Atome werden nun durch den vergleichsweise gieringen Betrag an kurzwelliger Strahlung (Licht) des Glühdrahtes leicht ionisiert und ermöglichen so eine Gasentladung bei niedriger Spannung. Das besondere Kennzeichen vorliegender Erfindung besteht also darin, daß die Ionisierung durch den .Glühdraht hinreichend stark ist, um auf den Spannungsabfall zwischen Kathode tmd Anode direkt einzuwirken, bevor durch die dann einsetzende Gasentladung zusätzliche Ionen gebildet werden. Nach Einsetzung der Entladung kann die Stromstärke im Glühdraht verringert oder gänzlich unterbrochen werden; es ist jedoch empfehlenswert, den Glühdraht weiter zu erhitzen, damit er bei der Ionisierung in der Nähe der Kathode mitwirken kann.

Die Entladung findet zwischen der Anode und dem Inneren der Kathode durch deren Öffnung und Schild X hindurch· statt. Wenn ■diese Öffnungen klein gemacht werden und eine verhältnismäßig kräftige Entladung stattfindet, dann wird der ionisierte Cäsiuimdampf in das Innere der höhlen Kathode hineingetrieben, so daß dort ein höherer Druck an Cäsiumdampf besteht als außerhalb der Kathode. Um diese Druckdifferenz aufrechtzuerhalten, ist die Öffnung zur Durchführung der Zuleitungen zum Glühdraht am Boden der Kathode durch einen isolierenden Stopfen B verschlossen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Entladungsröhre mit zwei Gasen, von denen das eine leichter ionisierbar ist als das andere, z. B. Cäsium und Helium, und mit Hohlkathode aus Metall, z. B. Wolfram, welche nur eine zum Durchtritt der Entladung dienende enge Öffnung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode

   in kurzem. Abstand van einem ebenfalls eine Öffnung· aufweisenden metallischen »Schutzorgan umschlossen ist, so daß die Entladung durch beide Öffnungen zur Anode hindurchtritt, und daß im Innern der Hohlkathode die zum Zünden notwendige Ionisierung der Gase durch ein elektrisch geheiztee Heizelement erfolgt.
2. 2. Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kathode umschließende Schutzorgan mit ihr elektrisch leitend verbunden ist.
3. 3. Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Schutzorgans von der Anode und der Abstand der Seitenwände des Schutzorgans von der zylindrischen Glaswandung so gering ist, daß sich eine Entladung zwischen diesen Teilen nicht ausbilden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen