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Gittergesteuerte Koinzidenz=Gasentladungsröhre mit mehreren elektrisch
gleichwertigen Steuerelektroden Die Erfindung betrifft ein gas- oder dampfgefülltes
Entladungsrohr mit mehreren elektrisch gleichwertigen Steuerelektroden. Sie erstreckt
sich insbesondere auf ein solches Entladungsrohr, bei dem die Zündung nur dann erfolgen
soll, wenn die die Steuerelektroden beaufschlagenden Steuerspannungen koinzidieren.
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Um die Abhängigkeit des Zündeinsatzes bei derartigen gittergesteuerten
Koinzidenz-Gasentladungsröhren von den die Zündung beeinflussenden Größen, wie z.
B. Anodenspannung, Steuerspannungen, Gitterwiderständen usw., zu veranschaulichen,
ist es vorteilhaft, auf eine Darstellung der Zündkennlinie zurückzugreifen, bei
der in einem kartesischen Koordinatensystem eine der Steuerspannungen in Abhängigkeit
einer anderen Steuerspannung aufgetragen ist und die übrigen Größen als Parameter
fungieren. Bei elektrisch gleichwertig ausgebildeten Steuerelektroden liegt a priori
jede bei einer solchen Darstellung gewonnene Zündkennlinie der Parameterschar symmetrisch
zu der um q.5° gegen die Abszisse geneigte Mittellinie.
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Als Beispiel für ein solches Zündkennlinienbüd zeigt die Fig. i den
qualitativen Verlauf einer Zündkennlinienschar mit der Anodenspannung als Parameter
für eine bereits vorgeschlagene schirmgitterlose, gittergesteuerte Koinzidenz-Gasentladungsröhre
mit zwei elektrisch gleichwertigen Steuerelektroden, von denen jede beispielsweise
einen zylindrischen Gitterkäfig mit parallel zu der in der Zylinderachse sich erstreckenden
Kathode verlaufenden Gitterstäben bildet und die derart angeordnet sind, daß ein
Gitterstab des einen Gitters in den Zwischenraum zweier benachbarter Gitterstäbe
des anderen Gitters greift.
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In der Figur bedeuten die Koordinaten U", bzw. U"o des Koordinatensystems
die vor dem Begrenzungswiderstand der Steuerelektrode i bzw. 2 abgenommene
Spannung.
Die um 4.50 gegen die Abszisse geneigte Mittellinie Uglo = U", stellt, wie oben
bereits erwähnt, eine Symmetriegerade jeder der für eine bestimmte Anodenspannung
U: (n = 0,1, 2, 3 und q.) eingezeichneten, hier hyperberlähnlichen Zündtrennlinie
dar. Jede dieser Zündtrennlinien teilt die Koordinatenebene für die ihr zugeordnete
Anodenspannung in einen Sperr- und Zündbereich, wobei der letztere, in der eingezeichneten
Pfeilrichtung der Geraden Unlo = U", gesehen, oberhalb der betreffenden Zündkennlinie
liegt.
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Der Punkt Po in dem U",-U""-Koordinatensystem kennzeichne den Ruhezustand
der gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhre. Wird die Steuerelektrode
i mit einer Spannung beaufschlagt, die der Strecke 7"-p, entspricht; so verharrt
die Gasentladungsröhre bei einer Anodenspannung von Uä bzw. Uä im ungezündeten Zustand,
während es bei einer Anodenspannung U; bereits zündet und damit bei dieser Anodenspannung
für. die Anwendung als gittergesteuerte Koinzidenz-Gasentladungsröhre von vornherein
ungeeignet ist. Dieselben Folgerungen lassen sich auch ziehen, wenn die Steuerelektrode
2 mit einer der Strecke Pö P,2 entsprechenden Spannung beaufschlagt wird.
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Erst wenn beide Steuerelektroden zusammen mit den beiden als gleich
groß abgenommenen Spannungen beaufschlagt werden, zündet die gittergesteuerte Gasentladungsröhre
auch bei den Anodenspannungen Uä bzw. U,1" da der den Zustand der gittergesteuerten
Gasentladungsröhre kennzeichnende Punkt P12 in den sowohl, der Anodenspannung Uä
als auch der Anodenspannung Uä zugehörenden Zündbereich fällt. Werden die Steuerspannungen
vergrößert, so gelangt schließlich der Punkt .P,. bzw. P.2 in den der Anodenspannung
Uä zugeordnetem Zündbereich, so daß bei dieser. vorgegebenen Anodenspannung die
gittergesteuerte Koinzidenz-Gasentladungsröhre nicht den ihm zugedachten Zweck erfüllt.
Erst durch die bei der Anodenspannung U; erhaltene Zündtrennlinie, die einen nahezu
rechteckigen Verlauf besitzt, ist eine gewisse Gewähr dafür gegeben, daß Fehlzündungen
ausgeschaltet werden, da für einen beschränkten Bereich der Steuerspannungen der
den Zustand der gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhre bei der Beaufschlagung
nur einer Steuerelektrode charakterisierende Zustandspunkt P1 bzw. P2 für jeden
Wert der Steuerspannungen innerhalb dieses Bereiches einen konstanten Abstand von
der Zündtrennlinie einnimmt. Es ist selbstverständlich, daß eine Fehlzündung um
so. unwahrscheinlicher wird, je weiter diese Zustandspunkte von der Zündtrennlinie
entfernt liegen, so daß der Abstand der Zustandspunkte von der Zündtrennlinie ein
Maß für die Sicherheit gegen Fehlzündungen darstellt.
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Die bisherigen Entwicklungen von gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhren
wurden infolge dieser Erkenntnis unter dem Gesichtspunkt vollzogen, die Anordnung
und Ausbildung der Elektroden so zu treffen, daß ein möglichst rechteckiger Verlauf
der Zündtrennlinie erreicht wurde.
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Neben der bereits angeführten schirmgitterlosen gittergesteuerten
Koinzidenz-Gasentladungsröhre mit zwei elektrisch gleichwertigen Steuerelektroden
se: noch, eine Ausführungsform erwähnt, bei der zui Erzwingung eines rechteckigen
Verlaufs der Zündkennlinie auch bei höheren Anodenspannungen eir Wendelschirmgitter
eingeführt wurde.
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. Während bei allen diesen Ausführungen die nahezu rechteckige Form
der Zündtrennlinie lediglich ein minimales Sicherheitsmaß gegen die Fehlzündungen
darstellt, das im allgemeinen bei zunehmenden die Steuerelektrode beaufschlagenden
Spannungen nicht mehr eingehalten werden kann; zeigt sich bei der gittergesteuerten
Koinzidenz-Gasentladungsröhrenach der Erfindung überraschenderweise, daß bei ihm
nicht nur die Sicherheit gegen Fehlzündung mit zunehmenden die Steuerelektrode beaufschlagenden
Spannungen nicht abnimmt, sondern im Gegenteil sich noch erhöht.
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Diese erfindungsgemäß durch eine geeignete Anordnung und Gestaltung
der Elektrode erlangte erhöhte Sicherheit gegen Fehlzündung bei zunehmenden, die
Steuerelektrode beaufschlagenden Spannungen drückt sich im Kennlinienbild dadurch
aus, daß die symmetrisch zur Mittellinie gelegenen Äste der Zündtrennlinie sich
mehr zur Mittellinie hinneigen, als es bei den der nahezu rechteckigen Zündtrennlinie
angehörenden Kurvenästen der Fig. i der Fall ist. -In der Fig. 2 ist der Verlauf
einer solchen Kennlinie wiedergegeben. Die eingezeichneten gestrichelten horizontalen
und vertikalen Linien veranschaulichen durch die Zunahme ihrer Länge mit wachsenden,
die Steuerelektroden beaufschlagenden Spannungen deutlich, wie sich. mit diesen
wachsenden Spannungen auch die Sicherheit gegen Fehlzündung erhöht.
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In den Fig. 3 und 5 sind Ausführungsbeispiele für den Aufbau des Elektrodensystems
mit zwei elektrisch gleichwertigen Steuerelektroden und einem Schirmgitter dargestellt,
die den für die gittergesteuerte Koinzidenz-Gasentladungsröhre nach der Erfindung
charakteristischen V-förmigen Verlauf der Zündtrennlinie bewirken.
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Das in der Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
einem an sich bereits bekannten Aufbau des Elektrodensystems einer gas- oder dampfgefüllten
Entladungsröhre mit einem das gesamte Elektrodensystem umschließenden Gehäuse als
Schirmgitter dadurch, daß bei ihm statt nur einer Steuerelektrode zwei elektrisch
gleichwertige Steuerelektroden vorgesehen sind. Das mit i bezeichnete kastenförmige
Schirmgitter ist durch mit Längsschlitzen versehene Querwände in drei hintereinanderliegende
Teilräume unterteilt, von denen die beiden äußeren zur Aufnahme der langgestreckten
Kathode 2 und der plattenförmigen Anode 3 dienen, während im mittleren Teilraum
die eine gleiche Form aufweisenden Steuerelektroden q. und 5 symmetrisch. zu der
durch die langgestreckte Kathode und den Längsschlitzen festgelegten Symmetrieebene
des Blektrodensystems angeordnet sind.
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Jede dieser beiden Steuerelektroden q. und 5 besteht, wie es unmittelbar
aus der in der Fig. q. vergrößerten Darstellung derselben hervorgeht, aus einer
rechteekförn-iigen Platte, die bis auf die auf den Schmalseiten liegenden Randgebiete
eine von der Symmetrieebene
wegweisende Wölbung besitzt. Die auf
diese Weise geformten Steuerelektroden sind derart angeordnet, daß sie einen Längsteil
der Entladungsstrecke nahezu umhüllen.
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Das in der Fig.5 gezeigte Ausführungsbeispiel ähnelt der in der Einleitung
bereits erwähnten gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhre insofern, daß
auch hier die in der Systemachse sich erstreckende Kathode 6 von zwei käfigartig
ausgebildeten Steuerelektroden 7 und 8 umgeben ist, die beispielsweise aus je fünf
parallel zur Kathode liegenden und die Kanten zweier um den halben Zentriwinkel
gegeneinander versetzten regelmäßigen, fünfseitige Prismen darstellenden Gitterdrähte
bestehen. Es unterscheidet sich aber von diesen gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhren
dadurch, daß um die beiden Steuerelektroden 7 und 8 ein Schirmgitter g ähnlicher
Bauart angeordnet ist, dessen Anzahl der Gitterdrähte im wesentlichen gleich der
Summe der Gitterdrähte beider Steuerelektroden ist.
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Mit diesen beschriebenen gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhren
nach der Erfindung lassen sich bei einer Anodenspannung U" = 6o Volt, einem Schirmgitterwiderstand
von o 9 und Schirmgitterspannungen von o bzw. - 0,3 Volt die in den Fig.
6 bzw. 7 dargestellten Kennlinienbilder erzielen.
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In diesen Kennlinienbildern ist jeweils eine Schar von Zündkennlinien
mit den als gleich groß gewählten Begrenzungswiderständen RDl und R" als Parameter
eingetragen.
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Aus jedem dieser beiden Kennlinienbilder kann unmittelbar entnommen
werden, daß die Güte der Kennlinie, wobei in diesem Falle unter Güte der Kennlinie
die Größe der Zunahme des horizontalen bzw. vertikalen Abstandes der Zündpunkte
auf den beiden Kurvenästen, von den im Sperrbereich parallel zur Ordinate bzw. Abszisse
liegenden »Beaufschlagungsgeraden« bei wachsenden, die Steuerelektrode beaufschlagenden
Spannungen verstanden sein soll, mit kleiner werdenden Begrenzungswiderständen sich
verbessert, um schließlich bei einem Widerstand von o S2 ein Maximum zu erreichen.
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Während bei den in der Einleitung erwähnten gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhren
zur Erzielung eines Maximums an Sicherheit gegen Fehlzündung die Begrenzungswiderstände
möglichst groß gewählt werden müssen, ist es zur Erzielung einer gegenüber diesen
gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhren noch erhöhten Sicherheit erforderlich,
bei der gittergesteuerten Koinzidenz-Gasentladungsröhre nach der Erfindung diese
Begrenzungswiderstände vorzugsweise in Fortfall zu bringen. Es liegt auf der Hand,
daß durch den Fortfall der Begrenzungswiderstände außer dem erwünschten Zweck noch
unter Umständen schaltungstechnische Vereinfachungen erreicht werden.
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Weiterhin zeigt sich bei dem Vergleich beider Kennlinienbilder, daß,
wenn statt der Schirmgitterspannung o Volt eine schwach negative Schirmgitterspannung
gewählt wird, sich die Güte der Kennlinie wesentlich verbessert. Eine physikalische
Deutung für diese Erscheinung kann dadurch gegeben werden, daß bei zunehmend positiver
Spannung der Steuerelektroden ein großer Teil der Elektronen unmittelbar von denselben
abgesaugt werden und außerdem die durch die Steuerelektroden in dem Bereich zwischen
Steuerelektroden und Schirmgitter gelangenden Elektronen durch die negative Schirmgitterspannung
so weit abgebremst werden, daß ein großer Teil nicht in die stark ionisierenden
Felder vor der Anode gelangen können, sondern vor bzw. am Schirmgitter ihre Richtung
umkehren und ebenfalls auf die Steuerelektroden gelangen.
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Es sei noch erwähnt, daß sich bei von Null verschiedenen Schirmgitterwiderständen
die Kennliniengüte verschlechtert.