Elektrische Entladungsröhre. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Entladungsröhre, die ein Elektrodensystem mit indirekt geheizter Ka thode enthält und bei der von der Erschei nung der Elektronenbündelung Gebrauch ge macht wird.
Schon viele Jahre hat man angenommen, dass bei üblichen Entladungsröhren die Elek tronen sich verhältnismässig gleichmässig ver teilt in der Röhre bewegen, und dass sie bei solchen mit einer Kathode, einem oder meh reren Gittern und einer Anode versehenen Röhren durch Gitterspannungen hauptsäch lich hinsichtlich ihrer Menge, aber nur wenig in räumlicher Verteilung beeinflusst werden.
Nähere Prüfungen haben nun ergeben, dass diese Auffassung nicht ganz zutrifft und dass die aus der Kathode heraustreten den Elektronen in grösserem oder geringerem Masse zu Bündeln vereinigt werden, und diese Bündelung dann von in der Röhre weiter entfernt liegenden Elektroden zunichte ge macht wird.
Diese Erscheinung der Elektronenbünde lung hat man sich schon zunutze gemacht, und zwar insbesondere bei der Herstellung von mit einem Schutzgitter versehenen Ent ladungsröhren, um den Schutzgitterstrom möglichst herabzusetzen, wobei dann bei der Herstellung solcher Röhren dafür Sorge ge tragen wird, dass die wirksamen Teile zweier oder mehrerer, zwischen Kathode und Anode hintereinander liegender Gitter in denselben senkrecht zur Kathodenoberfläche stehenden Flächen liegen; bei einer solchen Bauart ist dann der zum, von der Kathode aus gerech net, zweiten, dritten oder folgenden Gitter gehende Strom sehr gering, auch wenn es sich dabei um ein positives Gitter, z. B. um ein Schutzgitter, handelt.
In diesen Fällen wird der aus der Kathode austretende Elek tronenstrom zu einer grossen Anzahl Bündel von etwa kreisförmigem Querschnitt verei nigt, welche Bündel dann nicht ohne gegen seitige Beeinflussung die Röhre durchlaufen.
Eine weitere Anwendung von Elektronen- bündeln findet man in sogenannten Katlio- denstrahlröhren. bei denen die aus der Kit thode tretenden Elektronen zu einem ein zigen Bündel vereinigt werden. welches Bün del dann die Röhre durchläuft und sehliess- lieli auf einen Fluoreszenzschirni, oder auf eine oder mehrere Anoden auftreffen kann.
lin letztgenannten Falle kann dann die Rölire als Detektor oder Verstärkerröhre verwendet werden: eine solche Röhre hat aber eine sehr geringe Nutzleistung, und im Vergleich mit den üblichen i'erstärkerröhren wird nur ein sehr kleiner Teil der Kathodenemission nutz bar gemacht. so dass nur eine sehr kleine Steilheit erreicht werden kann.
Es hat sich jetzt. aus den L ntersueliun- gen der Anmelderin Zierausgestellt, dass man durch Anwendung einer Röhre nach der vor- lieejiden Erfindung die Bündelung der aus einer Kathode austretenden Elektronen der art nutzbar machen kann, dass nicht nur die selben Charakteristiken wie bei einer übli chen Verstärkerröhre erhalten werden, son dern dass zugleich noch besondere Vorteih@ gegenüber jenen erreicht werden.
Eine erfindungsgemässe Röhre enthält ein Elektrodensysteni mit indirekt beheizter Ka thode. wobei die weiteren, zum Elektroden system gehörigen Elektroden die Kathode derart ganz oder teilweise umgeben, dass die aus der Kathode tretenden Elektronen über einen wesentlichen Teil der Entladungs strecke zu Bündeln vereinigt werden. deren Längsrichtung parallel zur Längsrichtung der Kathode ist.
Die Verwendung einer Röhre mit Elek tronenbündeln der hier beschriebenen Forin hat nun verschiedene Vorteile gegenüber den bekannten Bündeln mit kreiszylindrisehein Querschnitt. Dadurch, dass die Längsrich tung der Bündel einer Röhre nach der vorlie- gendenErfindung parallel zur Längsrichtung der -Kathode ist.
so dass die Abmessung des Querschnittes parallel zur Längsrichtung der Kathode gross ist in bezug auf die andere Querschnittsabmessung, führen diese Bündel bei niedrigen Elektrodenspannungen einen verhältnismässig grossen Strom, während auch ein sehr wichtiger Vorteil darin besteht, dass ilie Breite eines solchen Bündels leicht zu I@"einflttsen ist ini1 Hilfe von seitwärts eines solchen Bündels angeordneten Leitern,
an denen ein bestimmtes Potential anzulegen ist.
Naeli einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine elek- tri.elie Entladungsröhre ein Elektroden- systein. (las mit -Körpern versehen ist, die für die Bildung der Elektronenbündel Sorge tragen. Eine solche bündelformende Elek trode kann zum Beispiel als eine massive Elektrode um die Kathode angeordnet sein,
wobei sich dann in einem solchen massiven Zylinder über die ganze Länge parallel zur Längsrielitung der Kathode Öffnungen be finden. die die Form der Elektronenbündel bestimmen. So enthält nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung eine elek trische Entladungsröhre eine indirekt be heizte ]Kathode, die von einem üblichen Steuergitter umgeben ist, welches CTltter trat den sich in der Nähe der Halteteile befin denden Teilen von Schirmen umgeben ist.
so dass die aus der Kathode tretenden Elektro nen nur als zwei voneinander getrennte Elek tronenbündel aus der Oberfläche dieses Git ters austreten. Uni das Steuergitter sind dann die weiteren in der Röhre befindlichen Elek troden kreiszylindrisch ;.angeordnet. Die als Sehtitzgitter und zum Beispiel als Pentode- fanggitter zu verwendenden Elektroden sind aus Metallzylindern zusammengesetzt. in welchen Zylindern sich Offnungen befinden.
durch die die Elektronenbündel hindurelitre- ten können und die die Maximalbreite des Mindels bestimmen. Schliesslich treffen die Bündel eine Anode, die in Form eines Zy linders um das ganze Elektrodensystein herum angeordnet ist oder aus mehreren Tei len bestehen kann. die gegenüber den Off- nungen der übrigen Elektroden, durch die die Elektronenbündel hindurchtreten, angeordnet sind.
Die bündelformende Elektrode kann nach einer andern Ausführungsform der vorliegen den Erfindung aus einigen, z. B. stabförmi- gen Teilen bestehen, die in der Nähe der fia- thode angeordnet sind. Die Kathode und diese Stäbe können dann von einer oder meh reren Elektroden umgeben sein, in denen sich Öffnungen befinden, durch die die Elektro nen in Form von Bündeln hindurchgehen. In diesem Falle wird dann die Bündelbreite durch das Potential der stabförmigen Organe bestimmt.
Durch Anwendung dieser Ausfüh rungsform kann dann die Form der Anoden strom-Gitterspannungscharakteristik weitge hend beeinflusst werden, weil nämlich durch Regelung der Breite der Bündel dafür Sorge getragen werden kann. dass bei Änderung der Spannung der bündelformenden Elemente bestimmte, sich in der Röhre befindende Elektroden mehr oder weniger Strom nehmen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in einer elektrischen Entladungsröhre beiderseits einer indirekt beheizten Kathode zwei Stäbe angeordnet; hinter diesen Stäben befinden sich zwei halbkreiszylindrische Körper, die zusammen eine Elektrode bilden. Die Elek tronenbündel, in diesem Falle zwei Bündel, werden durch diese Öffnungen geführt und können dann gegebenenfalls hinter diesen Öffnungen angeordnete Elektroden erreichen. Zweckmässig wird dann in diesem letzt genannten Raum eine zum Beispiel aus zwei Stäben oder kleinen Platten bestehende Elek trode angeordnet, während das ganze Ge bilde von einer massiven Elektrode umgeben, wird.
Durch Änderung der an die beiderseits der Kathode angeordneten Stäbe angelegten Spannung ändert sich die Bündelbreite, und damit der zu den verschiedenen Elektroden gehende Strom. In dieser Weise kann dann durch Anordnung und Formgebung der ver schiedenen Elektroden die Steilheitscharak- teristik der Röhre weitgehend beeinflusst werden. Es kann zum Beispiel mit einer An ordnung nach der vorliegenden Erfindung eine gradlinige Charakteristik erhalten wer den, während es anderseits auch möglich ist, die Betriebsverhältnisse so zu wählen, dass man eine Röhre mit negativer Charakteristik bekommt.
Ganz allgemein gesagt, ist es mög lich, durch Anordnung und insbesondere auch durch Profilierung von sogenannten Auffangelektroden, das heisst von Elektro den, die kurz vor einer Anode angeordnet sind, und bei Änderung der Gitterspannung mehr oder weniger Strom nehmen, eine Steil- heitscharakteristik jeder beliebigen Form zu erhalten.
Es ist selbstverständlich nicht unbedingt notwendig, den aus der Kathode tretenden Elektronenstrom in nur zwei Bündel aufzu teilen; eine sehr vorteilhafte Wirkung wird auch erhalten, wenn von vier Bündeln Ge brauch gemacht wird. Es werden dann zum Beispiel um die indirekt beheizte Kathode herum vier Stäbe angeordnet, zwischen denen die Elektronen in Form von vier Bündeln hindurchtreten. Diese Stäbe können in be- stimmten Fällen sehr nahe der Kathoden oberfläche angeordnet werden;
so kann man zum Beispiel Gebrauch machen von einer pro filierten Kathode, die über die ganze Länge an einigen Stellen einen geringeren Querschnitt wie an den übrigen Stellen hat, und wobei an den Stellen mit geringerem Querschnitt die bündelformenden Stäbe angeordnet sind.
Damit wird erreicht, dass durch diese Stäbe in Zusammenwirkung mit der Form der Ka thode eine vorzügliche Bündelwirkung er halten wird, während ausserdem die Stäbe an solchen Stellen angeordnet sind, dass sie nicht zu Verzerrungen des elektrischen Feldes An lass geben; wiewohl die bündelformenden Elemente sich in unmittelbarer Nähe der Kathodenoberfläche befinden können, weisen diese Körper jedoch kein Kathodenpotential auf.
In den meisten Fällen bilden nämlich diese Körper zu gleicher Zeit das Steuergit ter der Röhre; es ist aber auch möglich, die Funktionen von Bildung der Elektronenbün del und Steuerung des Elektronenstromes zu teilen und zu diesem Zweck die indirekt be heizte Kathode mit mehr als zwei Elektro den zu umgeben, von denen die eine Elek trode als Eingangssteuergitter wirkt, wäh rend durch das Potential der andern Elek trode, die wieder zum Beispiel aüs einigen Stäben bestehen kann, die Form der Elek tronenbündel bestimmt wird.
Die Zeichnung veransehaitlicht Ausfüh- r.1rrigsheispiele des Erfindungsgegenstandes In Fig. 1. bezeichnet leine indirekt heiz ha.re Kathode, die von einem Steuergitter ganz rangeben ist.
Diese Elektrode ist in diesem Fall als eine bündelnde Elektrode aufzufassen: auf der Seite, auf der die Halte drähte des Gitters 3 angeordnet sind, ist dieses CTitter von Sehirnien 4 iungehen. so rlass die aus der Kathode lieratistretenden Elektronen artnähernd in der von den ein- äezeichneten Pfeilen angegebenen MTeisc in zwei Bündeln <RTI
ID="0004.0025"> a.n.dem Steuergitter heraus treten. Ferner ist nur andeutungsweise ver- a.nscha.ulieht, dass -tim den Teil der Kathode herum, wo sich die Elektronenbündel nicht befinden. mehrere Gitter 5 und 6 angeordnet sein h < üiilen. Der ga.iize Elektrodensa.tz wird schliesslich mit einer Anode 7 umgeben.
In Fig. ? ist eine Schaltungsanordnung ztr einer Röhre nach Fig. 1 veranschaulicht. Die auch in Fig. 1 veranschaulichten Elek troden sind in Fig. ? mit den gleichen Be zugsziffern bezeichnet.
Wie aus Fig. ? er sichtlich, eignet sich eine solche Röhre be sonders gut zur Verwendung als Fünfelek- trodenröhre, bei der das Gitter 2 als Steuer gitter verwendet wird, die Elektrode 5 an ein positives Potential angeschlossen ist und als Schirmgitter dient, während die Elektrode 6 direkt mit der Kathode verbunden ist und als Fünfelektrodenröhrenfanggitter Anwen dung findet. Es ist gefunden worden. dass sieb mit solchen Röhrenaufbauten grosse Steilheiten erreielien lassen und auch andere Vorteile auftreten.
Man kann diese Bauart derart ausführen. dass so ziemlich keine Elek tronen an der Anode vorüherwandern kön nen, so da.ss das Auftreten von -#V < < irdladuii- geu atif ein Mindestmass liera.ligesetzt werden kann.
In dem hier angegebenen Fall dient. die Elektrode, welche die aus der Kathode Elektronen zti Bündeln zusam- uienfügt. gleichzeitig als Steuergitter; es ist jedoch auch möglich, diese Funktionen zu trennen. wie dies in Fig. 3 ganz schematisch dargestellt ist.
In dieser Figur bezeichnet 8 eine Kathode. die von dem Gitter 9 umgeben ist, das als Steuergitter verwendet werden kann, wobei um dasselbe herum eine Elek trode<B>10</B> angeordnet ist, die dazu verwendet -,wird, die Elektroneu hinter dein Steuergitter zit bündeln, und zwar in zur Längsrichtung der Kathode parallelen Bündeln;
es ist dabei vorteilhaft, wenn die wirksamen Teile der weiter entfernten Elektroden mit den wirk samen Teilen der bündelnden Elektrode zu- saminenwIrken. Selbstverständlich kann die Reihenfolge der vorerwähnten Elektroden <B>i</B> auch urngekelirt werden. so dass zn-ischen Na- en und Anode zunächst eine die Bünde lung bewirkende Elektrode und dann das Steuergitter angeordnet ist.
Eine Bauart. mittels welcher die Möglich keiten der Beciriflussung der Steilheits- charakleristik sich verwirklichen lassen, ist in Fig. 4 beispielsweise dargestellt.
Die sche- niatische Anordnung nach dieser Figur um fasst unter anderem eine Kathode 31, eine beispielsweise aus einigen Stäben bestehende Elektrode 32, ferner ein Gitter 33, eine Elek- trode 34 und eine als Anode verwendbare Elektrode 35; es ist ersichtlich, dass durch Anlegen bestimmten Spannungen an die ver schiedenen Elektroden Bündel von verschie dener Grösse erhalten werden können und da durch das Auftreten bestimmter Kennlinien bedingt wird.
Die Röhre nach Fig. 4 kann zum Beispiel auch derart betrieben werden, dass sie eine negative Steilheit aufweist. In diesem Fall liiingt die Erreichring dieser negativen Steil heit nicht, von der Anwesenheit sekundäre Elektronen aussendender Elektroden oder virtueller Elektronenduellen. sondern aus schliesslich von der Form. der Anordnung der Elektroden und der an diese Elektroden an gelegten Spannungen ab. In Fig. 5 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Röhre ent hält eine Kathode<B>36,</B> die an einen Punkt 37 einer Batterie angeschlossen ist.
Ferner sind in der Röhre eine negativ vorgespannte Steuerelektrode 38, die an das negative Ende derselben Batterie angeschlossen ist, eine po- sitiv vorgespannte Elektrode 40, eine aus stabförmigen Elementen bestehende Elek trode 41 und eine auf einem kleinen positiven Potential befindliche Elektrode 42 angeord net. Es hat sich nun als möglich erwiesen, die Potentialverteilung der Elektroden und die Anordnung derart zu wählen, dass die Elektronen auf einen zwischen den Elektro den 41 und 42 liegenden Punkt gleichsam fokussiert werden und, wie dies in der Figur gestrichelt angegeben ist, nach der Elektrode 40 zurückkehren.
Es ist ersichtlich, dass meh rere andere Möglichkeiten bestehen, wenn man die Spannungen und die Anordnung der Elektroden wechselt.
Auch kann die Kennlinie mittelst der Formgebung der stabförmigen oder platten förmigen Elemente beeinflusst werden. Die sen Elementen kann man zum Beispiel eine unregelmässige geometrische Form geben. So ist es möglich, diese Elemente zum Beispiel rechteckig auszubilden und sie mit Ein schnitten zu versehen, so dass das Elektro nenbündel, wenn es an einem solchen Ele ment entlang geht, an verschiedenen Stellen mehr oder weniger auf das betreffende Ele ment auftrifft.
Wie oben auseinandergesetzt wurde, ist die Erfindung nicht auf Röhren mit zwei Biindeln beschränkt, sondern. man kann auch mehrere Elektronenbündel vorsehen, wie z. B. drei, vier oder mehr Bündel. Es ist aber zweckmässig, die Bündelzahl verhältnismässig gering zu halten, was insbesondere bei sol chen Röhren wichtig ist, bei denen mehrere Funktionen in einer Röhre vereinigt sind, wie z.
B. bei den ]Elegoden- und Oktodenröh- ren. Durch Anwendung .von Röhren nach der vorliegenden Erfindung erreicht man unter anderem infolge der Elektronenbündelung den Vorteil, dass sich Elektronenströme ver schiedener Funktionen weniger beeinflussen als bei üblichen Röhren.