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Elektronenröhre mit einer oder mehr Gitterelektroden Die Erfindung
betrifft die geometrische Ausbildung von Gitterelektroden für Elektronenröhren,
insbesondere Röhren zur Erzeugung, Verstärkung und Gleichrichtung von Wechselspannungen.
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Man hat bisher in Verstärkerröhren praktisch nur Gitterformen verwendet,
denen das Merkmal gemeinsam ist, daß ihr senkrecht zur Kathoden- bzw. Systemachse
geführter Querschnitt entweder gerade oder gegen die Kathodenachse konkav gekrümmt
ist. Es sei z. B. an ebene, kreiszylindrische, ovalzylindrische, konische, kugelförmige
oder prismatische Gitter erinnert. Bei einer Untersuchung des Elektronenflusses
in einer mit solchen Gittern ausgestatteten Röhre zeigt sich, daß diese Gitter eine
zerstreuende Wirkung auf den sie durchsetzenden Elektronenstrom ausüben und beispielsweise
einen auf sie auftreffenden Elektronenstrahl zu einem divergierenden Büschel ausbreiten
oder einen innerhalb eines gewissen Raumwinkels ankommenden Elektronenstrom noch
weiter divergieren lassen. Es ist nun nicht bloß in Kathodenstrahlröhren für Oszillographenfind
Fernsehbetrieb, sondern für viele Zwecke auch in Verstärkerröhren nützlich, die
Elektronen zu bündeln, insbesondere in einem Teil des Entladungsraumes parallel
zu richten oder konvergent zusammenlaufen zu lassen. Es ist auf diese Weise z. B.
möglich, die Haltestreben für auf positivem Potential gehaltene Gitter, die wegen
ihrer verhältnismäßig großen Oberfläche die Ursache einer unerwünscht hohen Stromaufnahme
sind, vor dem Elektronenaufprall zu schützen, indem die Elektronen an ihnen vorbeigeführt
werden. Es kann also die Strombelastung von geeignet ausgebildeten Schirm- oder
Raumladeerektroden vermindert oder ganz unterdrückt werden. Auch können Steuergitter
ohne wesentliche Stromaufnahme in das Positive Gitterspannungsgebiet ausgesteuert
werden. Die Anwendung von gebündelten Elektronenströmen ist ferner von verschiedenen
Ausführungsformen des Elektronenvervielfachers her bekannt, und schließlich wurden
Anordnungen zur Steuerung rascher Elektronen vorgeschlagen, welche. die Richtungsänderung
eines Elektronenstrahles,. d. h. einer gebündelten Entladung, auswerten. Es ist;
von der Technik der Kathodensträhl@-oszillographen und Braunschen Röhren her geläufig,
Elektronenstrahlen zu bündeln; man
verwendet hierzu magnetische
oder elektrische Konzentrationsmittel Hohlkathoden oder Blenden. Diese Mittel sind
zum Teil um-' ständlich und der Verstärkerröhrentechnik im allgemeinen fremd, da
sie sich in die üblichen zylindrischen oder kastenförmigen Elektrodensysteme mit
fadenförmiger, zylindrischer oder ebener Kathode nicht zwanglos einfügen lassen.
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Es ist auch bekannt, die Glühkathode einer Kathodenstrahlröhre als
gegen die Anode hohle Kugelkalotte auszubilden und die darauffolgenden Gitter in
gleicher Weise zu krümmen und äquidistant zueinander und zur Kathode anzuordnen,
um die Elektronen in einer kleinen Blendenöffnung in der Anode zu sammeln und eine
bündelnde Wirkung zu erzielen. Bei Verstärkerröhren sind Gitterelektroden bekannt;
die aus zur Kathode parallelen Hohlprofilstäben bestehen, welche ihre konvexe Seite
der Kathode zukehren und sich dem Verlauf der Äduipotentialflächeri anschmiegen
sollen.
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Erfindungsgemäß wird in einer Elektronenröhre mit einer oder mehreren
Gitterelektroden die stromdurchlässige Fläche mindestens einer Gitterelektrode in
einem senkrecht zur Kathoden- bzw. Systemachse liegenden Querschnitt konvex gegen
die Kathode gekrümmt ausgebildet. Die Gitterfläche kann aus mehreren im Winkel zueinander
stehenden und sich in den Kanten eines Prismas schneidenden Flächen zusammengesetzt
werden und liefert dann eine der Zahl der Flüchen entsprechende Anzahl von Elektronenstrahlen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. i dargestellt.
Das Gitter wird von vier Stützdrähten oder Isolierstreben s getragen. Über diese
ist der Gitterdraht b gewickelt, der in eine solche Form gebracht ist, daß er gegen
die Kathodenoberfläche 1? konvex gekrümmt ist. Es ist an sich belanglos, ob das
Gitter aus einem wendelförmig über die Haltestreben gewickelten Draht lyestellt
oder ans einem siebartig durchbrochenen Blech, einem Metallgewebe oder schießlich
aus parallel zu den Haltestreben verlaufenden, an den Enden durch Ringe verbundenen
Drähten oder Blechstreifen. In jedem Falle kann man die gewünschte konvexe Form
durch Pressen o. dgl. leicht herstellen. Das dargestellte, aus vier Abschnitten
zusammengesetzte Gitter liefert vier einzelne ' Elektronenstrahlen, welche zwischen
je zwei benachbarten Gitterstegen hindurchgehen und deren Breite gleich der Länge
des Elektrodensystems ist. Die Wirkungsweise eines derartigen Gitters ist also mit
der einer Zylinderlinse vergleichbar.
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Die Wirkung der beschriebenen Gitterform ist auch der Rechnung zugänglich.
In Abb. 2 ist angenommen, daß die Kathode h von zwei koaxialen Gittern g1 und 92
umschlossen wird, deren Form der Abb. i entspricht. In der Fläche des ersten Gitters
herrscht das Effektivpotential ial und in der Fläche des zweiten Gitters das Potential
u.. Nimmt man ferner an, daß die beiden Gitter denselben Krümmungshalbmesser r besitzen,
so kann man rechnerisch leicht nachweisen, daß die gezeichnete Anordnung wie eine
Sammellinse mit cler Brennweite
wirkt. Man erhält also den gebündelten Verlauf des Entladungsstromes, was durch
Sondenmessungen auch experimentell bestätigt wurde. Bahnen e einzelner Elektronen
sind in der Abb. 2 eingezeichnet. Wie die erwähnte bekannte Formel zeigt, ist die
Gestalt der Elektronenbahnen nicht nur von der Krümmung der Gitter, sondern auch
von dein Potentialverhältnis abhängig, so daß sich Möglichkeiten zur Steuerung des
Elektronenstromes durch Verlagerung des Brennpunktes sowie auch-zur Einstellung
der Ruhelage des Elektronenstrahles und zur Korrektur rnechanischer Ungenauigkeiten
von Elektroden eröffnen.
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Die auf dem angegebenen Weg erzielten Elektronenkonzentration kann
in beliebiger Weise verwertet werden. Man kann sie beispielsweise zu dem einleitend
genannten Zweck der Stromentlastung positiver Elektroden anwenden oder die Ausdehnung
der Auffangelektroden auf die von Elektronen getroffene Mä cbe beschränken oder
aber auch den Elektronenstrahl einer Richtungssteuerung unterwerfen und abwechselnd
mehr oder weniger vollständig auf verschiedene Auffangelektroden fallen lassen.
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In den Anwendungsbeispielen würde die Wirkung einer Zylinderlinse
angestrebt, deren Achse parallel zu der linearen Kathode verläuft. Es lassen- sich
natürlich sphärische Linsenwirkungen erzielen, indem man eine flache oder punktförmige
Elektronenduelle i voraussetzt und einem oder mehreren Gittern eine kügelkalottenförrnige
Gestalt gibt, welche in zwei aufeinander senkrechten Richtungen gegen die Kathode
konvex gekrümmt ist: