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Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäss.
Die Erfindung betrifft ein gas-oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsgefäss mit einem oder mehreren Steuergitter, insbesondere ein Gefäss, das zum Betriebe bei hohen Spannungen geeignet ist.
Solange die Spannungen, welche in einem elektrischen Entladungsgefäss verarbeitet werden, eine gewisse
Grösse nicht überschreiten, ist es verhältnismässig leicht, die Verhältnisse zu beherrschen. Geht man aber zu höheren Spannungen über, dann bestehen grosse Schwierigkeiten, ein verlässliches Arbeiten der Einrichtung zu erzielen, denn dann ist die Gefahr sehr gross, dass Rückzündungen oder Dureh- zündungen auftreten. Daneben wirken sich insbesondere die Wandladungen ungünstig aus, welche zu unerwünschten Entladungen, beispielsweise Gleitentladungen, führen können.
Durch die Gleit- entladungen werden Gase aus der Glaswand frei gemacht, welche sehr störend wirken und unter Uni- ständen den Betrieb des Entladungsgefässes unmöglich machen. Gleitentladungen suchte man bisher dadurch zu verhindern, dass man das Elektrodensystem so ausbildete, dass die Konfiguration des elektrischen Feldes das Auftreten derartiger Entladungen nicht begünstigt. Ferner behalf man sich bei bekannten Anordnungen damit, dass man die gesamte Entladungsbahn einschliesslich der Elektroden mit einem gegebenenfalls zur Steuerung dienenden Schirm umgab bzw. die Elektroden so ausbildete, dass sie einander umschlossen.
Bei derartiger Anordnung bleiben aber immer noch Zwischenräume, durch welche die rasch fliegenden Elektronen unschwer aus dem eigentlichen Entladungsraum an die
Gefässwand gelangen und dort störende Aufladungen bewirken können. Ferner kann die an den Elektroden erzeugte Wärme infolge der thermischen Abschirmung durch den Schirm (Steuergitter) bzw. infolge der Ineinanderschachtelung der Elektroden nur schwer oder gar nicht abgeführt werden.
Dadurch werden aber wieder unerwünschte Entladungen, insbesondere Rüekzündungen, begünstigt.
Die Erfindung betrifft nun die Ausbildung eines Elektrodensystems für ein gas-oder dampfgefülltes gittergesteuertes Entladungsgefäss, bei welchem die erwähnten Nachteile vermieden sind.
Erfindungsgemäss sind bei einem Entladungsgefäss, in welchem die Anode und die Steuerelektroden in bekannter Weise einander mit im wesentlichen ebenen Flächen frei gegenüberstehen, ohne dass irgendein Teil einer Elektrode eine andere von aussen umgreift, die einander gegenüberliegenden Elektroden so profiliert, dass der zwischen den Elektroden liegende Entladungsraum nur noch einen schmalen, mehrfach gekrümmten Spalt mit der Umgebung in Verbindung steht.
Das Wesen der Erfindung wird am besten an Hand der Figuren klar. Fig. 1 zeigt ein gemäss der Erfindung aufgebautes Entladungsgefäss. Innerhalb der Glaswand 1 befindet sich ein aus einer Kathode 2, einer Anode 3 und einem Steuergitter 4 bestehendes Elektrodensystem. Die Kathode 2 ist mittels der Haltestäbe 5, welche gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, an dem Quetschfuss 6 gehaltert. In dem dargestellten Beispiel ist die Kathode als Hohlkathode ausgebildet. Es kommt natürlich jede andere Art von Elektronenquellen ebenfalls für den vorliegenden Zweck in Frage. Der Entladungsraum 7 ist von einem Schirm 8 umgeben, welcher an seinem einen Ende das Steuergitter- trägt.
Dieses Steuergitter ist ebenso wie die Anode vorzugsweise aus Graphit hergestellt, wodurch man zwei Vorteile gewinnt : Es wird nämlich sowohl Sekundärelektronenemission durch die Wahl des Materials praktisch unterbunden als auch eine gute Wärmeableitung und Wärmeabstrahlung gewährleistet. Zu diesem Zwecke wird auch vorteilhafterweise die Dicke des Graphitgitters verhältnismässig stark gewählt, wobei es insbesondere darauf ankommt, die wärmeabstrahlende Fläche 9 des Gitters
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möglichst gross zu machen.
Die Verwendung des Åals Baustoff für Elektroden an sich bekannten
Graphites für die Herstellung der Steuerelektrode hat neben der guten Wärmeleitung im vorliegenden
Falle noch den weiteren Vorteil, dass die Steuerelektrode trotz ihrer massiven Bauart nur ein geringes
Gewicht besitzt und in der Röhre keine grossen Metallmassen vorhanden sind, die nur schwer entgast werden können. Es erwies sich z. B. als vorteilhaft, die Dicke des Gitters nicht kleiner als ein Zehntel des Gitterdurchmessers zu wählen. In der Figur ist deutlich zu erkennen, welcher Gesichtpunkt bei der Wahl des Profils der einander gegenüberstehenden Elektroden wesentlich ist. Die Erhöhung 10 des
Steuergitter muss derart in die Rille 11 der Anode eingreifen, dass zwischen den beiden Flächen 12 und 13 nur ein schmaler Spalt von z. B. 1-2 mm Breite frei bleibt.
Elektronen, welche etwa eine
Geschwindigkeitskomponente nach aussen besitzen, müssten dann durch diesen Spalt hindurchtreten und mehrmals ihre Flugrichtung ändern. Dadurch werden sie in ihrer Bewegung so behindert, dass praktisch gar keine Elektronen aus dem Entladungsraum heraus und an die Glaswand gelangen können.
Der Raum 14 ist also entladungstechnisch vollkommen abgeschlossen, ein Vorteil, dem aber bei der
Röhre nach der Erfindung nicht wie bei den bekannten Anordnungen der Nachteil einer schlechten
Wärmeabfuhr gegenübersteht. Der Abstand zwischen der Fläche 15 der Anode und der Fläche 76 des Gitters wird zwecks Vermeidung von Rückzündungen etwa in der Grössenordnung der freien
Elektronenweglänge gewählt. Das Steuergitter 4 wird mit einer Anzahl dünner Kanäle 17 für den
Durchtritt der Entladung versehen. Auch Durchzündungen von auf Kathoden-bzw. Gitterpotential befindlichen Teilen nach der Anode werden durch die Anordnung nach der Erfindung weitgehend unter- bunden.
Durch die Anbringung des beschriebenen Schirmes, welcher die Entladungsbahn zwischen
Kathode und Gitter umschliesst, werden die Massnahmen nach der Erfindung in dieser Richtung noch wirksam unterstützt.
Ein Entladungsgefäss mit einem in der beschriebenen Weise aufgebauten Elektrodensystem zeigt selbst dann keine unerwünschten Entladungen, wenn bei Spannungen zwischen 20 und 30 kV gearbeitet wird.
Die Profilierung der einander gegenüberstehenden Elektroden kann im Sinne der Erfindung verschieden ausgeführt werden. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass der Entladungsraum zwischen den Elektroden durch einen mehrfach gekrümmten Spalt von der Umgebung getrennt ist. Man kann z. B. die Rille auch im Steuergitter anordnen und der Anode eine Erhöhung geben, welche in die Rille des Steuergitter eingreift. Dies ist beispielsweise in Fig. 2 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Anode 18 einen Wulst 19, welcher in die Rille 20 des Steuergitter 21 eingreift.
Wenn in den Ausführungsbeispielen Graphit als besonders vorteilhaftes Material für die einander gegenüberstehenden Elektroden gewählt ist, ist es trotzdem im Sinne der Erfindung durchaus möglich, diese Elektroden aus andern geeigneten Materialien herzustellen, insbesondere aus solchen, welche gut wärmeleitend sind. Besonders bei Verwendung von Elektroden aus Blech wird es sich vielfach empfehlen, diese zwecks besserer Wärmeabfuhr noch mit zusätzlichen wärmeabstrahlenden Flächen zu versehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gas-oder dampfgefülltes Entladungsgefäss mit einer oder mehreren Steuerelektroden, in dem die Anode und die Steuerelektroden einander mit im wesentlichen ebenen Flächen frei gegenüberstehen, ohne dass irgendein Teil einer Elektrode eine andere von aussen umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Elektrodenfläehen so profiliert sind, dass der zwischen den Elektroden liegende Entladungsraum nur durch einen schmalen, mehrfach gekrümmten Spalt mit der Umgebung in Verbindung steht. 0.