Elektrische Kaltkathoden-Entladungsröhre mit einer Reihe von Entladungsstrecken. Für gasgefüllte Entlad-ungsröhren mit kal ter Kathode ist es charakteristisch, dass die zur Einleitung einer Entladung zwischen zwei Elektroden erforderliche Spannung von den physikalischen und/oder chemischen Ei genschaften und vom Druck des Glases ab hängt, ferner vom Ionisationszustand, von der Form und dem Material der Elektroden, zwischen denen die Entladung vor sieh geht, und vom Abstand zwischen diesen Elektroden,
das heisst der Länge der Entladungsstreeke. Bei niedrigen Spannungen zwischen den Elek troden fliesst ein vernaehlässigbarer Strom, wenn das Gas anfänglich entionisiert ist. Mit allmählich zunehmender Spannung werden Gasmoleküle ionisiert, und es erfolgt ein rapides Anwachsen des Stromes von bei spielsweise yA 'bis zu inA. Die kritische Spannung, bei der dies eintritt, wird als sta tische Zündspannung bezeichnet.
Die Ent ladung ruft, wie allgemein bekannt, charak- teristisehe Leuehterselleinungen des Gasinhal tes hervor, die an der Kathode auftreten und sich<B>je</B> nach dem Ionisationsgrad bis zur Anode und weiter über die unmittelbare Um gebung der Entladungsstreeke ausdehnen können. Mit der Entladung ist eine Wan derung der Ionen verbunden (unter Ionen sollen sowohl positiv als negativ geladene Teilchen verstanden werden). Wenn einmal eine Entladung gezündet ist, ist ini all gemeinen eine viel geringere Spannung not wendig, um sie aufrechtzuerhalten.
Die kri- tische Spannung, -unterhalb der die Entladung abreisst, unter Vernachlässigung eines gering- füffigen Anstieges kurz vor dem Erlöschen, wird mit Brennspannang bezeichnet. Wenn der Entladestrom begrenzt ist, so dass nicht die ganze Kathodenoberfläehe mit einer Glimmsehieht überzogen ist, ist die an den Elektroden lieoeiide Spannung weitgehend unabhängig vom Entladestrom (Bereieh der normalen Glimmentladung)
. Wenn dann der Entladestrom über den Wert hinaus o-estei- gert wird, bei dem die gesamte Kathodenober- fläehe mit einer Gliminsehieht bedeckt ist, steigt die an den Elektroden liegende Span nung wieder an (Bereich der abnormalen Glimmentladung). Bei den bekannten Neon röhren, die als Spannungsregler usw. benutzt werden, liegt die Zündspannung in der Grö ssenanordnung von<B>100</B> V, während die Brenn spannung beispielsweise ungef ähr <B>80</B> V betra gen kann.
Infolge der lonendiffusion breiten sieh die Ionen in der -unmittelbaren Umgebung der Entladung aus. Diese Erscheinung ist in aus gedehntem Masse dazu benutzt worden, das statisehe Zündpotential einer andern Ent- ladungsstreeke innerhalb des gleichen Röhren kolbens zu erniedrigen. In einer bekannten Vorrichtung sind einer Hauptentladungs- strecke eine oder mehrere A-Lislösestreeken zu geordnet.
Dieselben weisen<B>je</B> eine Hilfs anode auf, die viel dichter an der Kathode liegen als die Hauptanode, so dass die an- <B>f</B> ingliche Zündspannung der Auslösestrecken beträchtlich unter der für die Hauptstrecke liegt.
Die Auslösestrecke wird zur Zündspan- nungserniedrigung der Hauptstrecke oder zur Vorbereitung der Hauptstreeke durch Ioni- sationskopplung benutzt, wobei die Auslöse- strecken mit einzelnen Auslösestromkreisen verbunden sind.
Aaslöseröhren, besonders jene mit einer oder zwei Auslösestrecken, finden eine immer ausgedehntere Anwendung in elektrischen Zählschaltungen, für Schaltzwecke usw., und in einigen dieser Anwendungsgebiete werden ganze Reihen von Auslöseröhren in Tandem- anordnang benutzt. Für viele -Anwendungen.
wäre es eine grosse Erleichterung, wenn eine Reihe von Entladungsstrecken, statt in ge trennten Röhrenkolben untergebracht zu sein, in einem einzigen Kolben untergebracht wür den, so dass die Strecken der Reihe nach ge zündet werden könnten, wobei die Ionisations- kopplung zwischen den Strecken die vor bereitende Funktion der Auslösestrecken ge bräuchlicher Auslöseröhren übernimmt.
Es ist bereits bekannt, in Röhren mit Bo gen- und Funkenentladung verschiedene Ent ladungsstrecken vorzusehen, die entweder praktisch die gleichen oder aber verschiedene Entladungscharakteristiken aufweisen. Auch die Verwendung von mehreren Kathoden in Glimmentladungsröhren wurde bereits in Vor schlag gebracht.
So wurden beispielsweise in einer in Vorschlag gebrachten Gleichrichter- röhre die Kathoden in unterschiedlichen<B>Ab-</B> ständen, von einer gemeinsamen Anode ange ordnet und mittels Widerständen miteinander verbunden, so dass bei z-Luiehmendem Gesamt- entladungsstroln sich immer mehr Kathoden an der Entladung beteiligten, wodurch der über irgendeine Kathodenoberfläehe fliessende Strom begrenzt wurde.
Obwohl in einigen Röhren dieser Art eine aufeinanderfolgende Verlegung der Entladung möglich ist, eignen sie sich nicht zur Verwendung als Röhren mit auf- einanderfolgenden Auslösungen in Zähl- oder Schaltvorrichtungen. Bei den schon erwähnten Röhren mit mehrfacher Auslösung wurden die Iuslösestrecken in der Weise gebildet, dass entsprechende Anoden um eine zentral ge legene Kathode grosser Oberfläche angeord net wurden.
Wie aus den nachfolgenden Dar legungen hervorgeht, erscheint es zum min desten als zweifelhaft dass eine solche Röhre so betrieben werden kann, dass sich eine auf- einanderfolgende Verlegung der Entladung von Auslösestreeke züi Auslösestreeke ein stellt.
Eher scheint ein übergang der Ent ladung von einer der Auslösestreeken zur Ilauptentladungsstreeke möglich. zu sein. Wei- terwurde inderUSA-PatentschriltNr.2375830 eine Entladungsröhre mit mehreren Kathoden vorgeschlagen, die als Impulsgenerator ver wendet wird. In dieser Röhre breitet sieli die Entladung mit bestimmter Geschwindigkeit, von Kathode zu Kathode durch Öffnungen in den Kathoden aus, und die Kathoden sind in immer grösser werdenden Abständen von einer gemeinsamen Anode angeordnet.
Aus dieser Patentschrift geht jedoch in keiner Weise hervor, dass die in Vorschlag gebrachte Röhre zu Zähl-, Speicher- oder ähnlichen Zwecken verwendet werden kann, wie dies mit der er- find-Lingsgemässen Röhre möglich ist.
Der Zweck, der vorliegenden Erfindung <B>C</B> besteht in der Schaffung einer elektrisehen Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit meh reren Kathoden, in welcher die in einer Ent ladungsstrecke vorhandene Entladung eine be nachbarte Entladungsstrecke durch Ioni- sationskopplung für die Entladung vorberei tet, wodurch eine Entladung der Reihe nach von Strecke zu Strecke fortschreiten kann, wenn an alle Strecken gemeinsam z.B. eine Folge von Spannungsimpulsen angelegt wird. Eine derartige Röhre wird zweekmässig als Folge- entladungsrähre bezeichnet.
Die erfindungsgeinässe Röhre, deren An- -%#,end-Ltng nicht auf die vorstehend erwähnten Verwendungszwecke beschränkt ist und deren Entladungsstrecken dazu bestimmt sind, nach einander zu zünden, zeichnet sieh dadurch aus,
dass jede der Entladungsstrecken eine getrennte Kathodenentladungsoberfläche auf weist und dass mindestens ein Teil der Ent- ladungsstreeken praktisch denselben Kathoden- Anoden-Abstand aufweisen und dass die Ent- ladungsstreeken so angeordnet sind,
dass sie infolge lonisationskopplung zwischen den Ent- ladungsstreeken der Reihe nach -unter dem Einfluss von an die Strecken gemeinsam<U>ange-</U> legten Potentialen gezündet werden.
Obwohl andere Betriebsarten und Anwen- dungszweeke ohne weiteres möglich sind, so eignen sieh Folgeentladui)gsröhren doch be sonders zur Verwendung in Inipulssystenien. In der naelifol,-lendeil Besehreibun- werden als Ausführungsbeispiele, des Erfindungs gegenstandes Röhren besehrieben, die sieh für Impulsbetrieb eignen.
In der Zeichnung zeigt: Fig. <B>1</B> eine Se.haltungsanordnung iiiit einer Kaltkatbodenröhre für Impuls-Trenn- sehaltungen, Fig. 2 in Kurvendarstellun- die für die Zündwig notwendige Inipulsamplitude in<B>Ab-</B> hängigkeit von der Inipulsbreite bei einem gegebenen lonLsatioiispegel, Fig. <B>3</B> die Änderung der Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der Impulsamplitude,
für eine Inipulsbreite von lOysee.
Fig. 4 die Verringerung der Zündspan- nung in Abhängigkeit vom Abstand der Hilfsstreeke für verschiedene Werte des Hilfs stromes, Fig. <B>5</B> in Kurvendarstellung die Änderung der Ionisationskopplung in Abhängigkeit von der Zeit in unterschiedlichen Strecken infolge einer Entladung in einer Naehbarstreeke, Fig. <B>6</B> eine Schaltung- für Impulsaufzeieb- nung init zwei Kaltkatliodenröhren,
Fig. <B>7</B> eine perspektivisehe Darstellung einer Röhre init <B>8</B> Entladungsstreeken, Fig. <B>8</B> eine Sehaltungsanordnung -unter Verwendung der Röhre nach Fig. <B>7.</B>
Ganz allgemein sei betont, dass der Ent wurf einer 1.#'olgeeiitladuii-,#,-si-öhre bezü--lieh der Bemessung der Entladungsstreeke sehr stark von den geforderten dynamischen Be triebseigenschaften al)liän'ot,
so dass bei glei- ehein Gasgeiniseli und gleichen Elektroden- inaterialien kleinere Elektrodenabstände <B>für</B> eine einwandfreie Arbeitsweise bei höheren Impuls-Wiederholungsfrequenzen erforderlich sind als bei niedrigeren. Diese und weitere konstruktive Gesichtspunkte werden nachste hend an Hand einiger Beispiele in Verbin dung mit besonderen Anwendungsmöglich keiten näher betrachtet.
In Fig. <B>1</B> ist eine Folgeentladungsröhre ge zeigt, bei der die Impulse einer Impulsfolge mit positiver Polarität zwischen die Klemme<B>1</B> und Erde angelegt und auf die an die Klem men 2 an-eschlossenen Stromkreise verteilt werden. Die Polgeentladungsröhre <B>3</B> enthält eine Anzahl Anodenstäbe oder Drähte 4 und eine gleiche Zahl Kathodenstäbe<B>5.</B> Die Ka thodenstäbe sind über strombegrenzende Wi derstände<B>6</B> und Inipulstransforinatoren <B>7</B> mit Ei-de verbunden. In der Zeichnung ist jeweils nur der erste und letzte dieser Widerstände Lind Transformatoren dargestellt.
Ein Ende der Sekundärspulen der Transformatoren<B>7</B> wird mit Erde verbunden, das andere Ende ist init <B>je</B> einer der Ausgangsklemmen 2 ver bunden. Es sei angenommen, dass alle Ent ladungsstrecken der Röhre<B>3</B> gleiche Länge aufweisen, ausgenommen die erste Ent- ladungsstreeke, <B>8,</B> die etwas kürzer ist als die andern. Daher werden alle Entladungsstrek- ken ausser der Strecke<B>8</B> im entionisierten Zustand die gleiche statische Zündspannung V, aufweisen.
Wie bereits oben auseinander gesetzt, ist diese statisehe Zündspannung eine Funktion der Gasart und des CTasdruekes so wie der Länge der Entladun-sstrecke und des Elektrodenmaterials. Wie bereits bekannt ist, kann durch Aufbringen von Kathodenüber zügen die Austrittsarbeit und damit die Zündspannung beträchtlich variiert werden.
Uin lange Lebensdauer und Beständigkeit des Betriebsverhaltens zu gewährleisten, verwen det man vorzugsweise Kathoden aus homo- genein T Material, wobei vorzugsweise so- wohl für das Kathoden- als auch Anoden- niaterial reines Nickel benutzt wird.
Die Wahl des Gasgleinisehes beeinflusst nicht nur die Zündspannung-, sondern auch die Brennspan- nung und, als sehr wichtigen Faktor, die Ent- ionisierungszeit. Für die meisten Verwen dungsmöglichkeiten ist ein Gasgemiseh von <B>92</B> 1/o Neon,<B>7</B> % Wasserstoff und<B>1</B> % Argon bei einem Gesaiiitdruek von<B>100</B> mm Hg zweek- mässig. Dieses Gasgemisch wurde gewählt, uni eine kurze Entionisierungszeit zu erhalten.
Mit diesem Gas(Yemisch und Druck beträgt die Brennspannung Vm etwa<B>185</B> Volt und bei Entlad-Lmgsstrecken von 2 mm Länge, unter Verwendung von Nickelelektroden, beträgt das statische Zündpotential V, etwa<B>300</B> Volt.
Unter Voraussetzung des entionisierten Zu standes innerhalb der Röhre<B>3</B> würde ein Im puls, dessen Amplitude grösser oder gleieh <B>300</B> V gegen Erde ist, irgendeine der Ent ladungsstrecken der Reihe zünden, voraLisge- setzt, dass der Impuls von hinreiehender Dauer ist, wie später erklärt wird.
In der Praxis -werden niemals die stati- sehen Zündspannungen aller Entladungs strecken genau gleich gross sein, so dass selbst dann, wenn die Entladuügsstrecke <B>8</B> nicht kürzer gemacht würde, die Entladungsstrek- ken nicht gleichzeitig zünden würden.
Zur Abschätz-Lmg der Bedingungen der dynamischen Folgeentladung innerhalb der Röhre sei vorläufig angenommen, dass die Elektroden der Entladungsstrecke<B>8</B> von den übrigen Elektroden isoliert sind und dass an dieser Entladungsstrecke eine stetige Ent- ladLing aufrechterhalten wird. Dann werden sich geladene Teilchen von der Entladungs strecke<B>8</B> aus ausbreiten und die Zündspan- nung der andern Entladungsstrecken in der Röhre verringern.
Bei Betrachtung der quantitativen Verhältnisse der Ionisations- kopplung ist es vorteilhaft, gedanldieh mit Energiepegeln, ausgedrückt in Spannungen, an den verschiedenen Stellen innerhalb der Röhre zu arbeiten. Daher muss unter stati- sehen Verhältnissen der Energiepegel für irgendeine Entladungsstreeke V, Volt betra gen, damit eine Zündung stattfinden kann. Die Ionisation auf Grund einer Entladung an der Strecke<B>8</B> liefert einen Energiebeitrag von beispielsweise Vl. Durch die an die Elek troden angelegten Spannungen wird ein wei terer Beitrag geliefert, der VE betragen möge.
Daher wird unter Vernachlässigung weiterer Beiträge und unter Beibehaltung der An nahme statischer Verhältnisse die erforder- liehe Spannung zur Einleitung einer Eut- ladung an einer andern Entladungsstrecke durch folgenden Ausdruck bestimmt- _V, <B>-</B> (V, <B>+</B> vi#:
) <B>-</B> vi hängt von der durch die Entladung bei<B>8</B> erzeagten Anzahl der Ionen ab, das heisst von dem Entladestrom. An dieser Stelle sei be tont, dass zür Steuerung der Entladuuigs- bedingLingen das Glimmen der Kathode auf ein bestimmtes Gebiet auf jeder Kathode be grenzt wird, indem ein Teil der Kathoden stäbe sowie auch die Zuleitungen, die nicht als Kathoden arbeiten sollen, mit einer die Entladung hemmenden Substanz, beispiels weise Aluminiumoxyd, überzogen werden, was durch Auftragen, Aufsprühen oder mittels eines Wärmeverfahrens geschehen kann.
Vor Betrachtung der dynamischen Ver hältnisse in der Röhre ist es erforderlich, eine scheinbare Änderung der Zündspannung züi betrachten, die auftritt, wenn die Röhre bei linpulsbetriebsverhältnissen arbeitet. Fürr irgendeinen gegebenen Ionisationszustand hat man beobachtet, dass die zur Einleitung einer Glimmentladung notwendige Impulsamplitude auch von der Impulsdauer abhängig ist. Für kurze Impulse von z. B. 2 u sec Dauer ist die erforderliche Impulsamplitude zur Zündung einer Glimmentladung viel grösser als für einen Impuls von 10#isee Dauer.
In vorste henden Erwägungen ist enthalten, dass bei Anlegen einer gegebenen Spannung an eine Entladungsstrecke notwendigerweise eine Ver zögerung vorhanden ist, a-Lisdrüekbar als eine Verzögerungszeit t, bevor der Glimmvorgang eingeleitet wird. Diese beiden Wirkungen sin(1 in den Fig. 2 und<B>3</B> dargestellt. Fig. 2 zeigt für einen gegebenen Ionisationszustand die -Abhängigkeit der Impulsamplitude VA in Volt, zwischen Anode und Kathode von der Impuls breite (w in u sec), um den Zündpunkt er reichen zu können.
Für die gleichen Ver hältnisse und unter Verwendung einer Im pulsbreite von<B><I>10</I></B> At sec ist in Fig. <B>3</B> die Än derung der Verzögerungszeit (t in asee) als Funktion der Inipulsamplitude V aufgetragen, die einem konstanten Potential von<B>185</B> Volt zwischen Anode und Kathode überlagert ist. Aus Vorstehendem ergibt sich, dass die Zündspannung unter dynamischen Verhält nissen beträchtlich von der statisehen Zünd spannung abweichen kann.
Wenn nicht aus- drüeklieh betont, ist in der folgenden Be schreibung derAtisdruek Zündspaiinting so verwendet, dass er alle diese Faktoren enthält. Daher kann die zum Zünden einer Entladungs strecke erforderliche Impalsspannung auch weiterhin mit dein Ausdruek V,<B><I>-</I></B> (V, <B><I>+</I></B> VI" bezeichnet werden.
V, variiert mit der Entfernung<B>(1</B> von der lonisationsquelle, insbesondere unter dynaiiii- sehen Verhältnissen. Die Werte von V, (Ver ringerung der Zündspannung) für verschie dene Entfernungen von einer Hilfsentladungs- strecke (in Millimetern ausgedrüel-,t) sind in Fig. 4 für verschiedene Werte des Hilfsstro mes dargestellt.
Wenn die Entladun-- an der Entladun-s- strecke <B>8</B> erliseht, setzt Entionisation ein. Die Ionisation breitet sieh von der Entladungs strecke<B>8</B> mit einer bestimmten Geseliwindio-- keit aus. Daher ist V, für jeden Punkt in der Röhre eine Funktion der Zeit.
Die Ioni- sationsausbreitungszeit ist im allgemeinen klein gegenüber der Entionisierungszeit. Die durell die Ionisationskopplung verursachte Zündspannungsverringerung VI beim Eintref fen eines rechteckigen Stromimpulses von #50 li sec Dauer an der Streeke <B>8</B> als Funktion der Zeit t von der vordern Flanke dieses Impulses kann durch die in Fig. <B>5</B> gezeigten Kurven dargestellt werden,
wobei Kurve<B>A</B> die Änderuna- von VI an der Entladungs strecke<B>9</B> wiedergibt, während Kurve B die zeitliche Veränderun- an der Strecke<B>10</B> darstellt. Bei der Folgeentladungsröhre <B>3</B> nach Fi.-. <B>1</B> haben alle Anoden das gleiche Potential, während unter der Voraussetzung, dass die Spannungsabfälle an den W ider- ständen <B>6</B> klein sind, die Kathoden auch an nähernd auf den gleichen Potentialen liegen,
so dass der Faktor VE bei der Energiebetraeh- tung gegenüber VI vernaehlässigbar klein ge macht werden kann.
Es sei angenommen, dass an Klemme<B>1.</B> der Fig. <B>1</B> eine Impulsfolge angelegt werde und <B>C</B> dass jeder Impuls eine Amplitude Vp hat, die zwischen V, Lind V,-VI liegt.
Die erste Ent- ladungsstreeke <B>8,</B> die kürzer ist, hat eine Zündspannung V,', von der angenommen sei, dass sie kleiner ist als Vp. Die Entladungs.- strecke <B>8</B> ist daher die einzioe Strecke, die bei Ankunft des ersten Impulses zündet;
der Entladungsstrom durch den zugehörigen Transformator<B>7</B> liefert einen Impuls an die entsprechende Klemme 2. Die nächste Ent- ladungsstreeke <B>9</B> wird durch Ionisation von <B>8</B> angeregt, mit einem Wert VI, der mit der Zeit variiert, wie in Kurve<B>A</B> der Fig3. <B>5</B> dar gestellt.
An der Entladungsstrecke<B>8</B> wird die restliche Ionisation nach Durchgang des ersten Impulses einen Energiebetrag VR beisteuern, der mit der Zeit ähnlich abklingt wie die fal lenden Teile der KurvenA und B der Fig. <B>5,</B> aber bei einem höheren Niveau beginnt.
Der Abstand zwischen den Entladungsstreeken muss in Verbindung mit der Impulswieder- holungsfrequenz derart gewählt werden, dass, beim Eintreffen des nächsten Impulses, die Entladungsstreeke <B>9</B> noch einen Energie pegel aufweist, der grösser ist als Vs <B><I>-</I></B> Vp, wäh rend die Strecke<B>10,</B> die eine Energiepegel- #nderung aufweist, wie sie der Kurve B der Fig. <B>5</B> entspricht, nicht zünden wird.
Die Ent- ladungsstreeke <B>8</B> wird nochmals beim Eintreff en des zweiten Impulses zünden, und zwar sowohl auf Grund ihres kleineren Anfangszünd- r)otentials als auch auf Grund ihrer restlichen Ionisationsenergie VR, Wenn der dritte Im puls ankommt, kann die Entladungsstreeke <B>1.0</B> zünden, da ihre Energie durch Ionisation der beiden vorangehenden Strecken jetzt erhöht worden ist. Die Entladunosstreekeii <B>8</B> und<B>9</B> werden auch gezündet.
Daher wird bei jedem folgenden Impuls eine weitere Entladungs- ,strecke gezündet, bis endlich alle Entladungs strecken zünden. Es kann leicht so einge richtet werden, dass die mit den einzelnen Klemmen 2 verbundenen Stromkreise nur den ersten an der entsprechenden Klemme auf tretenden Impuls weiterleiten, Lind mvar wäh rend einer Zeit, die gleich ist der Wieder holungszeit des Impulszuges. Auf diese Weise werden die einzelnen Impulse eines an Klemme<B>1</B> angelegten Impulszuges, der breite- oder zeitmoduliert sein kann, auf verschiedene äussere Stromkreise verteilt.
Wenn alle Entladungsstrecken der Anord nung in Röhre<B>3</B> gezündet haben, wird der Energiepegel an jeder Strecke nahezu der gleiche sein, so dass, bevor irgendein weiterer Impulszug ankommt, für die Entionisation Zeit gewährt werden muss. Es können Anord nungen getroffen werden, bei denen zwei Röh ren Verwendung linden, so wie es später be schrieben wird, wobei während aufeinander- folgenden Imptilszügen abwechslungsweise eine der Röhren arbeitet, wogegen die andere während dieser Zeit entionisiert wird.
Es ist klar, dass in der Röhre<B>3</B> der Fig. <B>1</B> die Verbindungen zwischen den Anoden 4 innerhalb des Röhrenkolbens hergestellt wer den können, und bei einer praktischen Aus führung der Röhre ist es zweckmässig, die Gesamtheit der Anoden dureh einen einzigen Draht, eine Platte oder einen Streifen züi ersetzen. In der Schaltung nach Fig. <B>1</B> wird die Entladung an jeder EntladLingsstrecke in der Röhre<B>3</B> 7wischen aufeinanderfolgenden Impulsen erlöschen.
Für viele Anwendungs zwecke ist es zweckmässig, eine Batterie mit einer die Entladung aufreehterhaltenden Spannung vorzusehen, so dass jede Ent ladungsstrecke, nachdem sie gezündet worden ist, im Entladezustand bleibt, bis die Batterie spannung weggenommen wird. Im allgemeinen wird, wenn davon Gebral-Leh gemacht wird, der Röhrenauibau vereinfacht und die To leranz vergrössert, da dann die<B>f</B> allenden Teile der VI-Kurven der Fig. <B>5</B> nicht zur Wir- kang kommen.
Da nun die von irgendeiner der Entlad-ungsstreeken gelieferten Beiträge konstant bleiben, kann man die Konstruktion mehr auf den Kurven der Fig. 4 aufbauen, indem man nur die Anfangsteile der Kurven nach Fig. <B>5</B> berüeksiehtigt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass es, wenn möglich, zweck mässig ist, den Kleinstpegel der Ionisation in Folgeentladungsröhren dadurch zu stabilisie ren, dass man eine Hilfsentladestrecke vor sieht, die von der Hauptanordnung getrennt sein kann,
um Störungen durch zufällig zur <B>t</B> Wirkung kommende äussere Ionisationsquel- len, wie etwa kosmische Strahlung, Sonnen licht usw., zu vermeiden. Weiter können, falls erwünscht, die Anordnung und die Abstände der Entladungsstreeken so gewählt werden, dass die Ionisationskopplung zwischen der Startstrecke und den übrigen Strecken weni ger stark abnimmt, als wenn sämtliche Strek- ken mit -unter sieh gleichen Abständen auf' einer Geraden angeordnet wären.
In dieser Hinsicht wäre eine symmetrische Anordnung der Entladungsstrecken bezüglieh der Start strecke am günstigsten, da dann die Ionisa- tionskoppl-Luig zwisehen der Startstreeke und jeder andern Strecke gleich gross wäre. In der Praxis jedoch verwendet man eine bezüglieh derübrigenEntladungsstrecken-Linsymmetriseh angeordnete Hilfsentladungsstrecke, -um eine unsymmetrische Ionisationsverteilung zu er zielen, so dass die nächstgelegene Entladungs strecke als Startstreeke arbeitet.
In Fig. <B>1</B> ist die Röhre<B>3</B> mit einer Start strecke<B>8</B> dargestellt worden, die kürzer ist als die andern. Ausser der Anordnung in der Nähe einer Hilfsstrecke gibt es noch weitere Mögliehkeiten zur leichteren Zündung der Startstreeke, indem man z. B. die Kathode der Startentladungsstrecke mit einem Ma terial überzieht oder aus einem Material her stellt, das eine geringere A.-Listrittsarbeit auf weist als die andern Kathoden der Anord nung. Anderseits kann man die Startstrecke auch mit einer kleinen Gleiehspannung vor spannen.
In Fig. <B>6</B> ist eine weitere Ausführungs form dargestellt. Hier werden die Röhren in einer Schaltung zür Inipulsaufzeichnung be nutzt. Bei der Folgeentladungsröhre <B>10</B> weist die Anode die Form eines Drahtes, eines Strei fens oder einer Platte auf, während die Ka thodenanordnung 12 aus mehreren einzelnen Kathoden besteht, die als Stäbe ausgebildet und wie die Zähne eines Kammes auf eine, gemeinsamen Schiene<B>13</B> angebracht sind.
Alle Entladungsstrecken weisen gleiche Länge auf, und eine getrennt angeordnete Hilfsentla- dungsstreeke 14 dient zu Stabilisierungszwek- ken und bewirkt, dass die Streeke <B>15</B> als Start- entladungsstreeke arbeitet.
Mit<B>16</B> ist eine getrennt angeordnete Kathode bezeiehnet, die am andern Ende der Röhre vor--esehen ist und die sowohl bezüglieh der Unge der Ent- ladungsstreeke wie aueli bezüglieli des<B>Ab-</B> standes von der benaelibarten Kathode analog den andern Kathoden anyeordnet ist.
Die Gasfüllung kann aus der bereits erwähnten Misehung aus Neon, Argon und Wasserstoff bestehen. Die Streekenabmessungen hängen dann von den Arbeitsbedingungen ab und werden später angegeben -werden. Die Röhre <B>17</B> ist bezüglieli der Wirkungsweise der Röhre <B>10</B> ähnlieh, der Elektrodenaufbau weieht jedoeli von dem bei<B>10</B> gezeigten ab.
Die Anode<B>18</B> kann gleieli wie bei der Röhre<B>10</B> ausgebildet sein, die Kathodenanordnung<B>19</B> jedoch besteht aus einem sägezalinförinigen (oder wellenförinigen) --L#letall.streifeii, der mit Aluminiumoxyd oder einer ühnliehen Sub stanz bedeekt ist, iiiit Ausnahme der Spitzen der Zähne.
An deni. einen Ende arbeitet der erste Zahn der Anordnung<B>19</B> mit einer ge trennten Anode zusammen uni eine Hilfsent- laduii-sstreeke 20 und eine Startentladunus- streeke 21 zu bilden. Ain andern Ende ist eine getrennt angeordnete Kathode vorgesehen, ähnlieli der Kathode<B>16</B> in Fig. <B>10.</B> Die Ka- thodenanordnungen 12 und<B>19</B> sind in Fün <B>6</B> init Erde verbunden.
Die Anoden<B>11</B> und<B>18</B> sind über getrennte Leitungen<B>23</B> Lind 24 mit den festen Kontaktstellen al des polarisierten Relais.,1 verbunden, das gegensinnige Wiek- lungen trägt und so justiert ist, dass sein Anker immer an ircendeiner Seite anliegt und Kontakt niaelit. Die Leitungen<B>23</B> und 24 sind über die Impulssperrspulen <B>25</B> und<B>25'</B> mit den Kontakten<B><U>a.,</U></B> des Relais<B>A</B> Lind über die Ableitwiderstände <B>26</B> und<B>26'</B> mit Erde ver bunden.
Bei der dargestellten Ankerlage. an <B>a,</B> und<B><U>a.,</U></B> ist die Anode<B>11</B> über den Konden sator<B>27</B> mit der Impulseingan.-1-",lilemme <B>28</B> und über die Drosselspule<B>25'</B> mit dem posi tiven Pol der Batterie<B>29</B> verbunden, deren negativer Pol. an Erde liegt. Die Anode<B>18</B> liegt über den AbleitLingswiderstand <B>26</B> an Erde.
Die Hilfsentladungsstreeken 14 und 20 sind über die regelbaren Widerstände<B>30</B> bzw. <B>31</B> mit der Batterie<B>32</B> bzw. <B>33</B> verbliii- den. Die Ausgangskathoden<B>16</B> -und 22 sind über die entgegengesetzten Wicklungen des Relais<B>A</B> mit einer Naehriehtenaufzeichnungs- vorrichtunu 34 verbunden. Die Batterie<B>29</B> stellt irgendeine spannungsgeregelte Quelle dar, welehe Mittel zur Begrenzung des Ent ladungsstromes aufweist.
Die Sehaltung arbeitet in folgender Weise- Die Batterie<B>29</B> soll eine hinreiehende und konstante Spannung liefern, um die Entla dungen an den Entladungsstreeken der Röh ren<B>10</B> und<B>17</B> aufreeht zu erhalten, ohne jedoeh zu veranlassen, dass irgendeine Ent ladungsstrecke ausser der Startstreeke zündet, selbst wenn Impulse von Klemme 28 an die entspreehenden Anoden angelegt werden.
Die Widerstände<B>30</B> und<B>31</B> können verändert wer den, um die Hilfsströme der Entladungsstrek- ken 1.4 Lind 20 einzustellen. Es sei angenom- inen, dass positive Impulse an der Klemme 28 ankommen, wobei die Relaiskontakte a, und<U>a"</U> sieh in der in Fig. <B>6</B> dargestellten Lage be finden.
Der erste Impuls bringt die Streeke <B>15</B> zum Zünden, die unter dem Einfluss der Brennspannung aus der Batterie<B>29</B> weiter- brennt, naehdem der Impuls vorbei ist.
Wenn der zweite Impuls eintrifft, ist der Span nungspegel an der nächsten Entladungsstrecke bestimmt dureh die Summe der Ionisations- potent,iale der Entladungsstreeken 14 und<B>1-5</B> und der Spannung von Batterie<B>29.</B> Die<B>Ab-</B> stände zwiselien den Entlad-ui-n.-Sstreekeii müs sen so gewählt sein, dass entweder die Ioni sation von Streeke <B>15</B> keine Zeit hat, an der dritten und den folgenden Entladungsstreekeit voll wirksam zu sein, oder diese Streeken müs sen so weit entfernt sein,
dass die Ionisations- kopplung mit der Streeke <B>15</B> zu gering ist, um sie für die Zündung vorzubereiten. Über diese Tatsaehe wird weiter unten noehmals ,gesprochen.
Bei entspreehend geeignetem<B>Ab-</B> stand der Entladiingsstreeken. zündet die der Entladuncsstreeke <B>15</B> am näehsten liegende Streeke dureh den zweiten Impuls, der dritte Impuls zündet die näehste Streeke usw., bis die Entladung an der Kathode<B>16</B> eintrifft. Der Entladungsstrom, der durch die Kathode <B>16</B> fliesst, betätigt das Relais<B>A</B> und ebenso das Registriergerät 34, so dass die Beendigung der ersten Entladungsfolge aufgezeichnet wird.
Durch das Ansprechen des Relais<B>A</B> wird die Anode<B>11</B> von der Klemme 28 und der Batterie<B>29</B> abgeschaltet. Alle Entlad-ungs- strecken der Röhre<B>10</B> mit Ausnahme der Hilfsstrecke 14 werden somit gelöscht; es muss aber einige Zeit vergehen, bevor die Ioni- sationspegel auf ihre ursprünglichen Werte, die sie vor dem Entladungsablauf hatten, zu rückgekehrt sind.
Um in der Röhre<B>10</B> ohne Unterbrechung des Impulsregistriervorganges die Entionisatioli zu ermöglichen, übernimmt die Röhre<B>17</B> die Arbeit, bis die Entladung die Kathode 22 erreicht und das Relais<B>A</B> so arbeitet, dass die Röhre<B>17</B> abgeschaltet und die Röhre<B>10</B> erneut angeschlossen wird, wobei gleichzeitig die Registriervorriehtung 34 um eine Zähleinheit weitergeschaltet wird.
Wie oben betont, muss der Abstand zwi schen den Entladangsstrecken der Wieder holungsgeschwindigkeit der Impulse angepasst sein. Wenn bei hoher Zählgesehwindigkeit die Entladungsstrecken zu weit voneinander ent fernt sind, würde die Ionisation aus einer Entladung nicht Zeit genug haben, -um die Nachbarstrecke vor Ankunft des nächsten Impulses zu erreichen.
Abstand Anode-Kathode Zündspan-nang Brennspannung Maximale Imp-alswiederholungsfrequenz Abstand Kathode-Kathode (einschl. der Hilf szündkathode) Diese Zählgeschwindigkeiten wurden erreicht bei Verwendung einer stabilisierten Brenn- spannung von<B>195</B> V (Anode/Kathode) mit, Rechteckimpulsen mit einer Dauer von 1,
usee und einer Amplitude von 40 bis<B>50</B> Volt und bei Entladeströmen von<B>1</B> mA<B>je</B> Kathode (einschl. der Hilfskathode).
Ausser den beschriebenen sind noch ver schiedene andere Elektrodenanordnangen für Folgeentladangsröhren möglich. 'So können Wenn anderseits die Abstände zu klein sind, ist es möglich, dass die gesamte Ent- ladungsstreckenenergie einen derartigen Wert annimmt, dass die Batteriespannung hinreicht, um die Entlad-Lingsstrecken zu zünden, ohne irgendeine weitere Imp-Lilsspannl--Lng. Im all gemeinen kann man sagen,
dass bei einem gegebenen Gasgemisch und einem ge gebenen Druck und einem gegebenen Abstand der Entladestrecken bei Rechteekimpulsen gegebener Breite eine Röhre hergestellt wer den kann, die für alle Zählgesehwindigkeiten von Null, das heisst zufälligen Impulsen bis züi einem bestimmten Maximum zufriedenstel- lend arbeitet. Wenn aber die Dauer der Im pulszwischenräume nach oben begrenzt<U>ist,</U> kann die Zählgeschwindigkeit auf einen höheren Wert gesteigert werden, durch Ein stellung der angelegten Spannung bis an die Grenze der Selbstzündung der Folgeentladung während der Impulspausen.
Bei dieser Ein stellung ist die maximale Zählgesehwindig- keit dann eine Funktion des Abstandes zwi- sehen den Impulsen.
Bei Verwendung von Nickelelektroden und dem oben angegebenen Gasgemiseh und -druck ergeben die folgenden Daten die optimalen Werte für Röhre und Schaltung.
EMI0008.0055
2 <SEP> <B>mm</B>
<tb> <I>Vs <SEP> <B>=</B></I><B> <SEP> 300</B> <SEP> V
<tb> <I>VM</I> <SEP> <B>= <SEP> 185</B> <SEP> V
<tb> <B>100</B> <SEP> kl-Iz <SEP> <B>60</B> <SEP> kIlz <SEP> 40 <SEP> kHz
<tb> 2 <SEP> <B>mm <SEP> 3</B> <SEP> mm <SEP> <B>5</B> <SEP> mm z.B. auch die Anoden kammartig oder säge- zahnförmig ausgebildet sein, wie es für die Kathodenanordnungen 12 und<B>19</B> in Fig. <B>6</B> be schrieben wurde.
Weiterhin können, obschon die Röhren nach Fig. <B>1</B> und 4 mit zehn Zähl strecken dargestellt sind, viel mehr Strecken <B>(100</B> und mehr) vorgesehen sein. Vorzugs weise werden dann kleinere Streekenabstände und höhere Gasdrueke angewendet, um zu er möglichen, dass die Elektroden in Kolben untergebracht werden können, deren Grösse derjenigen normaler Empfängerröhren ent- s;prieht.
In Fig. <B>7</B> ist eine praktische Ausführungs form einer Zählröhre, die acht Entladungs strecken aufweist, mit getrennten Kathoden dargestellt. Die Röhre<B>35</B> weist einen nor malen Glaskolben<B>36</B> auf, der mit einem nor malen 8-Kontakt-Soekel <B>37</B> verschmolzen ist und mit dem obenerwähnten Gasgemiseh alls Neon, Argon und Wasserstoff gefüllt ist.
Dio Elektrodenhalterung <B>38</B> bestellt aus Isolier- inaterial. Diese Ilalterung <B>38</B> weist einen zylindrischen Mittelstab<B>39</B> auf, der die Mit ten der kreisförinigen Scheiben 40 und 41 verbindet. Die Kathoden 42 werden durch acht Niekeldrälite gebildet, die parallel zum Mittelstab in der Scheibe 41 befestigt sind und diese durehdringen. Diese Kathoden sind in der Nähe der Peripherie der Scheibe auf einem Kreis angeordnet.
Mit Ausnahme eines etwas grösseren Abstandes, der die erste und letzte Kathode der Anordnung voneinander trennt, sind die Kathoden praktisch alle gleich weit voneinander entfernt. Die Scheibe 40 trägt eine gleiche Anordnung von Anoden drähten 43. Je eine Anode liegt in der Ver längerung eines Kathodendrahtes und bildet mit dieser eine Entladungsstrecke. Alle diese Entladungsstrecken haben gleiche Länge. Die Kathodendrähte 42 sind auf der Unterseite der Scheibe 41 mit Haltedrühten 44 verbun den, die zu den im Glasfuss<B>37</B> eingeschmol.- zenen Stiften 45 führen und die dazu dienen, den ganzen Elektrodenaufbau abzustützen.
Die Anodendrähte 43 sind auf der obern Seite der Scheibe 40 -unter sieh und mittels des Drahtes 46 mit der Kappe 47 verbunden. Um die Entladungen auf die Enden der Ka-- thodendrähte 42 zu beschränken, sind diese Drähte mit Ausnahme der Spitzen mit AI-Liiiii- niumoxyd überzogen. Durch den Umstand, dass die Entladungsstrecken längs eines Krei ses angeordnet sind, wird offensichtlich die Erreichung einer mehr symmetrischen Vertei-. lung des allgemeinen Ionisationspegel in der Röhre begünstigt.
In Fig. <B>8</B> ist eine Schaltung unter Ver- wendung der Röhre<B>35</B> dargestellt, in der die einzelnen Kathoden 42 der Fig. <B>7</B> durch die kleinen Kreise<B>50, 51</B> bis<B>57</B> dargestellt sind, und die entsprechenden Anoden sind durch die kleinen Kreise 43' dargestellt. Diese -Darstellung hat man gewählt, um die Zeieh- nung in einer Ebene ausführen zu können. Die Anoden 431 sind mit einer stabilisierten Spannungsquelle verbunden, die durch Bat terie und Drossel<B>58</B> dargestellt ist.
Ferner sind die Anoden 43' über den Widerstand<B>59</B> und den Sperrkondensator <B>60</B> mit der Impuls- eingangsklemme <B>61</B> verbunden. Die Kathode <B>50</B> ist als Hilfszündkathode geschaltet und über den veränderlichen Widerstand<B>62</B> mit einer Spannungsquelle <B>63</B> verbunden.
Die Abstände<B>50-51-52 ... 57</B> von Ka thode zu Kathode sind praktisch alle gleich, der Abstand<B>57-50</B> aber ist etwas grösser als der Abstand<B>50-51.</B> Die Kathoden<B>51</B> bis<B>56</B> sind alle mit Erde verbunden, wäh rend die Kathode<B>57</B> über den Impulstransfor mator 64 mit Erde verbunden ist, über des sen Sekundärwieklung die AusgangsimptlIse dem Kontakt<B>65</B> zugeführt werden.
Es sei vorausgesetzt, dass der Hilfsstrom durch die Kathode<B>50</B> derart eingestellt wurde, dass der Spannungspegel an der Strecke 43' bis<B>51.</B> höher ist als an irgendeiner andern Entladungsstreeke. Der erste Impuls eines Impulszuges wird die Strecke<B>51</B> mit der Kathode zünden, deren Entladung durch die Batterie<B>58</B> aufrechterhalten wird.
Es sei angenommen, dass die Abstände<B>50-57</B> und <B>50-51</B> untereinander nahezu derart gleich sind, dass die Wirkung statiseher Entladungen von<B>50</B> und<B>51</B> das gleiehe Ionisationspoten- tial bei<B>52</B> und<B>57</B> erzeugen würde; unter dynamischen Verhältnissen jedoch wird<B>52,</B> da es dichter an<B>51</B> als an<B>57</B> liegt, einen höheren Spannungspegel während der Impuls pause erreichen als<B>57,</B> so dass <B>52</B> vorbereitet wird und bei dem zweiten Impuls vor<B>57</B> zün det.
Die Anordnung ist so getroffen, dass der Spannungsabfall über dein Widerstand<B>59,</B> wenn eine Entladung stattgefunden hat, falls erforderlich, zusammen mit einer Verzögerung der Wirkung der Spannungsstabilisierung# des Batteriekreises<B>58</B> genügt, um die gleich zeitige Zündung mehrerer Strecken dureh irgendeinen Impuls zu verhindern.<B>So</B> wird bei dein ersten Impuls<B>57</B> nicht zünden, ob wohl sein Energiepegel wegen des Ionisations- potentials von<B>50</B> nur wenig kleiner ist als der von<B>51,</B> während bei dem zweiten Impuls<B>52</B> zündet, nicht aber<B>57.</B> Um Unklarheiten zu vermeiden, sei betont,
dass, obschon Rechteek- impulse mit unendlich steilen vordern Flan ken<U>ankommen,</U> eine kurze Verzögerung der Zünd-ung, wie weiter oben ausgeführt, vorhan den ist. Diese Verzögerung ist hinreichend, um zu gewährleisten, dass eine Strecke, deren Energiepegel um etwas höher ist als der Energiepegel einer andern Strecke zuerst zünden wird. In gleicher Weise wird<B>53</B> bei dem dritten Impuls zünden, und die Ent ladungen gehen der Reihe nach weiter, bis<B>57</B> gezündet wird.
Der Entladestrom durch.<B>57</B> etzeugt an der Klemme<B>65</B> einen Ausgangs impuls, der andern Schaltungen zugeführt werden kann, die Mittel enthalten, um die Entladungen an den Kathoden<B>51-57</B> zum Löschen zu bringen und so die Röhre für einen weiteren Impulszug aufnahmefähig züi machen.
Aus dem Obengesagten geht hervor, dass die Röhre<B>35</B> in der gleichen Weise arbeiten würde, wenn alle Abstände zwischen den Ka thoden genau die gleichen wären, der Anoden- Kathodenabstand, der zur Kathode<B>51</B> gehört, aber etwas kürzer wäre als die andern. In der Praxis ist es unmöglich, alle Strecken genau gleich in Länge oder Abstand zu machen. Daher ist es in einer derartigen Röhre<B>35</B> mit annähernd gleichen Abständen und Längen der Entladungsstrecken so, dass irgendeine Kathode als Hilfskathode genommen werden kann, und die Entladung geht ringsherum unter Bevorzugung eines Weges.
Vom schal tungstechnischen Standpunkt aus betrachtet, ist es natürlich vorzuziehen, dass eine absieht- liehe Unsymmetrie eingeführt wird, so dass in der Praxis bei allen Röbren der gleichen Bauart eine bestimmte Kathode als Zünd kathode benutzt -wird und die Entladefolge im gleichen Sinne vor sieh geht,