Gittergesteuerte Gasentladungsröhre mit Glühkathode zur Erzeugung von Kippschwingungen. Es ist bekannt, gittergesteuerte Gasent- ladungsröhren mit Glühkathode zur Erzeu gung von Kippschwingungen zu benutzen. Dabei wird zumeist ein Kondensator über einen Widerstand oder über eine Hoch vakuum-Elektronenröhre von einer Gleich- etromquelle aufgeladen und dann über die Gasentladungsröhre, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Widerstandes, ent laden.
Nach der Entladung des Kondensators erlischt die Röhre, und der Vorgang wieder holt sich. Das Löschen der Gasentladungs- röhre ist dadurch zu erklären, dass sich wäh- r end cler Kondensatorentladung in der Röhre eine sehr grosse Anzahl von Ladungsträgern bildet, die nur zum kleinen Teil der Glüh- kathode entstammen, zum grössten Teil durch Stossionisation im Entladungsraum gebildet werden.
Da die Ionen, die hier infolge der intensiven Stossionisation einen besonders grossen Anteil an, der Stromleitung durch die Röhre haben, eine verhältnismässig kleine Ge schwindigkeit haben und daher eine bestimmte Zeit notwendig ist; um sie aus der Entladungs bahn zu entfernen (Entionisierungszeit), sind am Ende der Kondensatorentladung noch mehr Ionen in der Entladungsbahn, als es der jeweiligen ,Kondensatorspannung entspricht. Infolgedessen sinkt die Anodenspannung der Röhre unter die statische Brennspannung, und zwar umso tiefer, je grösser die Anzahl der Ionen ist.
Die kleinste Anodenspannung wird dann erreicht, wenn die Ionenzahl noch gerade ausreicht, den ständig über den Lade widerstand zufliessenden Strom durch die Röhre abzuleiten. Dieser Zustand kann aber nicht stabil sein, da infolge der kleinen Ano denspannung keine Ionen neu gebildet wer den können, so dass Ionenmangel eintreten muss, und die Entladung erlischt.
Steigert man nun den Ladestrom, so gelangt man schliesslich zu einem Wert, bei dem der Ken,- densator nicht mehr genügend weit unter die statische Brennspannung der Röhre entladen wird, so -dass die Gasentladung nicht mehr erlischt. Die Röhre brennt dann mit dem Ladestrom stationär weiter, und die Schwin gung reisst ab. Die bei Aufrechterhaltung der Schwingungen maximal erreichbare Grösse des Ladestromes und damit die maximal erreichbare Frequenz der Kippschwingungen ist also weitgehend von der Anzahl der bei der Kondensatorentladung in der Röhre ge bildeten Ionen abhängig.
Erfindungsgemäss lässt sieh die Ladn iigs- trägerzahl und damit die Ionenzahl nun wesentlich erhöhen, wenn man in einer sol chen Röhre ausser den normalerweise vorhan denen Elektroden, nämlich Kathode, Gitter und Anode, noch eine Hilfselektrode vorsieht, die zwischen Kathode und CTitter oder zwi schen Gitter und Anode angeordnet sein kann. Diese Hilfselektrode wird zweckmässig mit der Kathode direkt oder über eine Spannungs- ouelle mit kleinem innern Widerstand ver bunden.
Bei Versuchen an Drei-Elektroden- Gasentladungsröhren mit Glühkathode hat sich nämlich gezeigt, da.ss der Strom bei der Kondensatorentladung im Maximum ein Viel faches, grössenordnungsmässig das Ilrundert- fa.che, des Stromes sein kann, den die jliathode rein thermisch als Elektronen emittieren kann. Dieser Überstrom lässt sieh durch die Stoss ionisation im Gasraum nicht allein erklären.
man muss vielmehr annehmen, dass an der Kathode sehr viel Elektronen durch den Anf- pra-Il schneller Ionen ausgelöst werden. Diese Annahme wurde dadurch bestätigt, dass die Messung des bei der Kondensatorentladung auftretenden Gitterstromes Werte ergab, die in der gleichen Grösse lagen wie der Katho denstrom, unter Umständen sogar grösser wa ren. Durch reinen Ioneneinstrom lassen sieh diese Gitterströme nidht erklären. es muss vielmehr auch hier eine Elektronenablösung durch die mit grosser Geschwindigkeit auf prallenden Ionen vorliegen.
Solche Gitter ströme lassen sich natürlich nur erreichen, wenn im äussern Gitterkreis kein grösserer Ohmscher oder induktiver Widerstand liegt. Da das Gitter aber in erster Linie zur Steue rung des Zündeinsatzes der Entladung dient, sind solche Widerstände im allgemeinen un umgänglich notlvendig, so dass der Gitter strom klein gehalten -erden muss.
Damit ist a a ber. wie sich gezeigt hat. eine erhebliche Verkleinerung des Entladungsstromes ver bunden. Das hat zunächst zur Folge, dass die für die Kondensatorentladung benötigte Zeit, die in vielen Fällen möglichst kurz sein soll, grösser wird.
Vor allem sinkt aber wegen der kleineren Zonenzahl der maximal erreichbare Ladestrom und damit die maximal erreich bare Schwingungsfrequenz aus den oben dar gelegten Gründen stark ab.
Nach der Erfindung wird nun zur Ent lastung der Glühkathode im Entladungs raum eine vorzugsweise grossflächige Hilfs elektrode angeordnet, die zweckmässig.so mit der Kathode verbunden wird, da.ss der durch Ioneneinstrom rund Elektronenablösung her vorgerufene Strom dieser Hilfselektrode durch die äussere Schaltung nicht oder nicht wesentlich begrenzt wird. Der Ausdruck gross- fliehige Hilfselelztr-ode soll besagen, dass die Oherfläche der Hilfselektrode gross ist. im Vergleich zur Oberfläche der Kathode.
Diese Hilfselektrode kann sowohl zwischen Gitter und -Kathode als auch zwischen Gitter und Anode angebracht werden. Zumeist wird das erstere zweckmässig sein. Die Hilfselektrode kann entweder direkt mit der Kathode ver bunden werden. man kann aber auch eine Spannungsquelle zwischen sie und die Ka thode schalten, um ihr eine bestimmte Vor- spa,nnung gegenüber der Kathode zu geben.
Diese Spannungsquelle muss entweder selbst einen verhältnismässig kleinen innern Wider stand besitzen, oder man muss ihren Wider stand durch äussere Mittel, zum Beispiel durch Parallelschalten eines Kondensators. klein machen. In letzterem Falle bat man den Vor zug, dass die Spannungsquelle nicht mit so hoben Stromspitzen belastet wird, wie es ohne einen parallel geschalteten Kondensator der Fall ist.
Die Hilfselektrode lässt sieh so ausbilden. dass die Lebensdauer der Glühkathode im Kippschwingbetrieb der Röhre wesentlich ver grössert wird. Bekanntlich wird die aktive Schicht einer thorierten Wolframkathode oder einer Oxydkathode schnell zerstört, wenn sie von Ionen getroffen wird, deren Geschwin digkeit eine bestimmte Grösse überschreitet. Ionen hoher Geschwindigkeit lassen sich bei der direkten Kondensatorentladung über eine Gasentladungsröhre jedoch nicht vermeiden.
Bildet man nun die Hilfselektrode so aus, dass sie die jKathode weitgehend gegen die Entla dung abschirmt, so werden von ihr alle oder wenigstens fast alle schnellen Ionen abge fangen, so dass die Zerstörung der Kathode vermieden wird. Damit wird natürlich auch die Elektronenablösung durch Ionenaufprall an der Kathode weitgehend beseitigt, so dass nunmehr die Hilfselektrode den Hauptteil des Stromes bei der Kondensatorentladung zu lie fern hat, während der Kathode die Aufgabe zufällt, die Entladung des Kondensators schlagartig einzuleiten.
Die Elektronenablösung durch Ionenauf- prall an der Hilfselektrode kann dadurch ver grössert werden, dass die Hilfselektrode aus einem Stoff hergestellt oder mit einem Stoff bedeckt wird, der eine kleine Elektronenaus trittsarbeit besitzt, wie z. B. Erdalkalimetalle. Eine solche Hilfselektrode wird dann so an geordnet, da13 die Zündung einer selbststän digen Entladung zwischen Hilfselektrode und Anode- entweder durch das Gitter der Röhre verhindert werden kann, oder deshalb nicht möglich ist, weil der Abstand zwischen Hilfs elektrode und Anode zu klein ist.
Rein äusserlich betrachtet hat die vorste hend beschriebene Röhre gewisse Ähnlichkeit mit den an sieh bekannten Doppelgitter-Gas- entladungsröhren, die in Gleich- oder Wech- selrichtersehaltungen Verwendung finden.
Sinn und Zweck des Einbaues eines zweiten Gitters in die letztgenannten Gasentladungs- röhren ist aber ein ganz anderer als der durch Einbau der Hilfselektrode bei der erfin dungsgemässen Röhre beabsichtigte. Das zweite Gitter in den normalen Gasentladungs- röhren wird stets zur Verbesserung der Steuer fähigkeit der Röhre eingebaut, sei es nun, dass die Verbesserung durch eine besondere, zumeist regelbare Hilfsspannung an diesem Gitter erreicht wird, oder sei es,
dass das zweite Gitter das Hauptgitter vor thermischen und elektrischen Einflüssen oder vor der Be stäubung mit aktivem Material von der Ka thode her schützen soll. Wenn sich die bei der vorliegenden Erfindung vorgesehene Hilfselektrode unter Umständen auch als zweites Gitter benutzen lässt, so ist das doch nur eine zufällige und unbeabsichtigte Neben erscheinung. Der Zweck der Hilfselektrode bei der Gazentladungsröhre nach der Erfin dung ist indessen, bei der Kondensatorentla- dung über die Röhre einen möglichst grossen Strom aufzunehmen, um so den Entladungs vorgang zu verkürzen, zwecks Erzielung einer möglichst hohen Schwingungsfrequenz.