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Mehrgitterröhre.
Die Erfindung besteht in Angaben über die zweckmässige Anordnung und Ausbildung von Gitterelektroden in Entladungsröhren mit mindestens zwei Gittern.
In den sogenannten Schirmgitterröhren befindet sich zwischen der Anode und dem Steuergitter das sogenannte Schirmgitter, das auf einem positiven Potential gehalten wird. Man hat bald feststellen müssen, dass das Schirmgitter nicht nur verhältnismässig viel Strom verbraucht, sondern dass die Stromaufnahme ausserdem noch bei verschiedenen Röhren gleicher Sorte sehr stark streut. Beide Erscheinungen sind naturgemäss beim Gebrauch der Röhre sehr unangenehm : Der Stromverbrauch des Schirmgitters bedeutet eine zusätzliche Belastung der Spannungsquelle und die Streuung der Stromaufnahme bereitet insbesondere, dann Schwierigkeiten, wenn das Schirmgitter über einen Vorschaltwiderstand oder einen Spannungsteiler mit der Spannungsquelle verbunden ist.
Zur Abhilfe hat man Steuergitter und Schirmgitter zur Deckung gebracht, so dass sich das Schirmgitter im Elektronenschatten des Steuergitter befindet. Dabei ging man so vor, dass man beide Gitter mit gleicher Steigung wickelt und durch eine eingeschobene Lehre so ausrichtet, dass die Drähte beider Gitter in einer orthogonalen Schraubenfläche mit der Kathode als Achse lagen. Der Erfolg dieser Massnahme ent- sprach aber nicht den Erwartungen, da die Stromaufnahme des Schirmgitters wesentlich grösser blieb, als wegen der Schattenstellung anzunehmen war.
Erfindungsgemäss wird das Gitter, welches im Elektronenschatten eines vorhergehenden (der Kathode näheren) Gitters liegen soll, nicht mit derselben Steigung wie dieses Gitter gewickelt, sondern mit einer Steigung, die ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Steigung des ersten Gitters ist.
Eine genaue Untersuchung der Schirmgitter, welche die gleiche Steigung wie das vorhergehende Steuergitter besassen, hat gezeigt, dass die unerwartet hohe Stromaufnahme mit der Feinmaschigkeit dieser Gitter zusammenhängt. Beim Wickeln und beim Einbau dieser naturgemäss dünndrahtigen Schirmgitter ergaben sich Spielräume, die eine völlige Abdeckung der Schirmgitterdrähte durch die Steuergitterdrähte nicht zustande kommen liessen.
Es klingt zunächst überraschend, dass es möglich sein soll, zwei Gitter miteinander zur Deckung zu bringen, die eine verschiedene Steigung besitzen. Bei näherer Prüfung zeigt sich aber, dass dann, wenn die beiden Steigungen in einem ungeradzahligen Verhältnis zueinander stehen, eine praktisch völlig ausreichende Abschattung eintritt. Es soll zunächst ein stark schematisiertes Bild der beiden Gitter betrachtet werden.
Die Fig. 1 soll die Projektion der beiden Gitterwicklungen auf die Zeichenebene andeuten, wobei die einzelnen Gänge der Einfachheit halber durch Zickzacklinien statt durch Sinuskurven dargestellt sind. Die vorn liegenden Teile der Wicklungen sind jeweils aus gezogen, die hinten liegenden Teile gestrichelt. Die Steigung der äusseren Wendel 1 beträgt das Dreifache der Steigung der inneren Wendel 2. Man sieht, dass immer ein vorn liegender Teil der Wendel mit einem vorn liegenden Teil der Wendel 2 zusammenkommt und ebenso auch ein hinten liegender Teil mit dem andern. Dieses Zusammentreffen wird aber nur dann gewährleistet, wenn die Steigungen in einem ungeradzahligen Verhältnis stehen.
Am zweckmässigsten ist das Steigungsverhältnis 1 : 3.
Die Fig. 2 stellt in massstäblicher Vergrösserung einen Ausschnitt aus einem Elektrodensystem mit ovaler Gitterwicklung dar. In einer durch die Kathode K gelegten Ebene sind die Streben für
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das Steuergitter und für das Schirmgitter angeordnet. Die Wicklung 2 des Schirmgitters besitzt wieder die dreifache Steigung wie die Wicklung 1 des Steuergitter. Man sieht, dass in der Tat eine brauchbare Abschattung des Schirmgitters eintritt, indem sich eine vordere Halbwindung des Schirmgitters mit einer vorderen Halbwindung des Steuergitter und die anschliessende hintere Halbwindung des Schirmgitters mit der hinteren Halbwindung des nächsten Ganges der Steuergitterwicklung decken.
Die durch die angegebene Massnahme erzielten Ergebnisse sind sehr günstig. Bei gleichen Spannungsverhältnissen beträgt die Schirmgitterbelastung jetzt nur mehr die Hälfte im Vergleich zu einem mit gleicher Steigung wie das Steuergitter gewickelten Schirmgitter. Ausserdem stellt sich eine grössere Steilheit der Anodenstromkennlinie ein, was bei Berücksichtigung der zwischen Anode und Schirmgitter vor sich gehenden Stromverteilung ohne weiteres einleuchtet. Selbst wenn man dieselben Toleranzen wie früher zulässt, wirken sich diese Abweichungen nicht mehr so stark aus wegen der geringeren Windungszahl des Schirmgitters. Die beobachtete Verbesserung ist sogar grösser, als dem vergrösserten Steigungsverhältnis entsprechen würde.
In Fig. 3 ist der Querschnitt durch ein ovales Gitter angedeutet. Der Abstand der Auflagepunkte des Gitterdrahtes auf den Stegen, also der Punkte, an denen der freitragende Teil der Gitterwicklung in den auf den Streben aufliegenden Teil übergeht, ist mit t bezeichnet. Die beiden Normalen, die auf die Gitterwicklung in ihren Berührungspunkten mit den Stegen errichtet werden, schliessen einen
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entfällt auf den auf den Gitterstegen aufliegenden Teil der Wicklung.
Bei dieser Gelegenheit soll darauf hingewiesen werden, dass es nicht notwendig ist, die grössten Durchmesser der beiden aufeinanderfolgenden Gitter in das gleiche Verhältnis zu setzen wie die Steigungen, da man es in der Hand hat, durch Wahl des Zentriwinkels, innerhalb dessen die Gitterwicklung auf den Gitterstegen aufliegt, eine willkürliche Aufteilung der Steigung auf dem freien und auf dem aufliegenden Teil der Wicklung vor-
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dann nahezu parallel zu denen des Steuergitter, woraus sieh die gute Abschattung erklärt.
Es soll noch bemerkt werden, dass das angegebene Steigungsverhältnis durchaus keine Beschränkung in der Wahl des Durchgriffes durch einzelne Elektroden mit sich bringt. Man kann vielmehr durch Änderung der Elektrodenabstände der Gitterdrahtstärke usw. ohne weiteres genau die gleichen Durchgriffsverhältnisse herstellen wie dann, wenn Schirmgitter und Steuergitter gleiche Steigung besitzen.
Die Erfindung wurde in ihrer Anwendung auf eine Schirmgitterröhre beschrieben. Selbstverständlich können sich in der Röhre auch noch weitere Gitter befinden, oder es kann der Erfindungsgedanke wiederholt angewendet werden, wenn eine Röhre beispielsweise zwei Schirmgitter enthält, vor deren jedem ein Steuergitter liegt. Dann wird man die Steigung jedes Schirmgitters zu der des jeweils vorangehenden Steuergitter in ein ungeradzahliges Verhältnis setzen.
Es gibt auch noch andere Fälle, in denen es darauf ankommt, eine Gitterelektrode in den Elektronen-oder lonenschatten einer andern zu legen. In gas-oder dampfgefüllten Röhren, bei denen lonisierungserseheinungen auftreten, liegt häufig die Aufgabe vor, negativ vorgespannte Gitter vor dem Ionenaufprall zu schützen. Dies kann man unter Benutzung des Erfindungsgedankens wieder dadurch erreichen, dass man das betreffende Gitter, bezogen auf den Entstehungsort der Ionen, hinter einem anderen Gitter anordnet und dem zu schützenden Gitter eine Steigung gibt, die ein ungerad- - zahliges Vielfaches der Steigung des abschattenden Gitters ist. Abschattungswirkungen sind ferner auch bei Bremsfeldröhren erwünscht, um eine übermässige Stromaufnahme der Gitteranode zu verhindern.
In diesem Falle ordnet man zwischen Kathode und Gitteranode ein Hilfsgitter an und bringt die Steigung dieser beiden Elektroden wieder in das angegebene Verhältnis zueinander.
Manchmal liegt auch die entgegengesetzte Forderung vor, nämlich die, dass ein Gitter möglichst genau zwischen den Lücken eines andern Gitters liegen soll. Derartige Verhältnisse treten bei Röhren, deren Aufbau nach elektronenoptischen Gesichtspunkten gewählt wird, auf. Wenn man aus irgendwelchen Rücksichten für die zwei in Lückenstellung zueinander zu bringenden Gitter nicht dieselbe Steigung wählen kann, bietet die Erfindung einen Ausweg.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Entladungsröhre mit mindestens zwei wendelförmigen Gitterelektroden, von denen eine im Elektronenschatten der andern liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der abzuschattenden Gitterelektroden ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Steigung der vorhergehenden Gitterelektrode beträgt.