DE1180463B - Kaltkathoden-Gasentladungsroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIj

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21g-12/01

H 44339 VIII c / 21 g
7. Dezember 1961
29. Oktober 1964

Es sind Gasentladungsröhren mit heißer Kathode bekannt, bei denen die Kathode koaxial zur Anode angeordnet ist und konzentrisch von der Anode umschlossen wird und bei denen zwischen Anode und Kathode ein oder mehrere Steuergitter vorgesehen sind. Soweit über den Abstand Steuergitter—Anode Aussagen gemacht sind, soll er 10- bis 15mal kleiner sein als der Abstand Steuergitter—Kathode. Bei den bekannten Röhren ist entweder die Anode etwa gleich lang wie die Kathode und besteht aus einem an den Stirnseiten offenen Zylinder, oder das Steuergitter hat eine größere axiale Länge als die Anode.

Es sind weiterhin Kaltkathodenröhren ohne Zündelektrode bekannt, bei denen die Kathode in der Achse, einer zylinderförmigen Anode angeordnet ist. Bei diesen Röhren ist entweder die Kathode aus der ein Gehäuse bildenden Anode herausgeführt, oder die Kathode besitzt etwa die zweifache Länge der Anode, oder die Kathoden sind in der Nähe der Stirnseiten eines offenen Zylinders, der die Anode bildet, angeordnet.

Schließlich sind auch Kaltkathoden-Gasentladungsröhren mit Anode, Kathode und Zündelektrode bekanntgeworden, bei denen die Zündelektrode näher an der Kathode liegt als der Anode. Bei diesen Röhren besitzt jedoch die Anode eine erheblich kleinere Oberfläche als die Kathode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Röhren der zuletzt genannten Art zu verbessern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit einer koaxial zur Anode angeordneten Kathode und einer näher zur Kathode als zur Anode angeordneten Zündelektrode dadurch gelöst, daß die Zündelektrode und die gegenüber der Anode kleinflächig ausgebildete Kathode von der großflächigen Anode so umschlossen sind, daß sie vollständig von dem elektrostatischen Feld umgeben sind, welches bei Anlegen der Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode entsteht.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung von Kathode und Anode ist an der Kathode ein hohes Potentialgefälle vorhanden, welches die Elektronenentladung begünstigt. Es bedarf daher nur einer geringen Entladung zwischen Zündelektrode und Kathode, um die Röhre nach der Erfindung zu ionisieren. Außerdem besitzt sie den Vorteil, daß sowohl Kathode als auch Zündelektrode von der Anode eingeschlossen und wirksam abgeschirmt sind. Da die Anode diejenige Elektrode ist, die gegenüber äußeren Einflüssen am wenigsten empfindlich ist, stellt diese Anordnung die beste Lösung für eine aus Anode, Kathode und Zündelektrode bestehende Kaltkathodenröhre dar.

Kaltkathoden-Gasentladungsröhre

Anmelder:

Hivac Limited,

South Ruislip, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

George Peter Stenning,

Stanmore, Middlesex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 8. Dezember 1960 (42 304)

In einer bevorzugten Ausführungsform der Röhre nach der Erfindung hat die Anode die Form eines Zylinders, der an seinen beiden, weit über Kathode und Zündelektrode hervorragenden Enden geschlossen ist. Die Kathode hat in Weiterbildung der Erfindung dann entweder die Form einer kurzen Stange, die zentrisch in der Mitte des Anodeninnenraumes angeordnet ist, oder aber die' Form eines flachen, zentrisch im Anodeninnenraum angeordneten Streifens, dessen freies Ende eine Spitze aufweist.

Es ist zweckmäßig, die Röhre so auszubilden, daß die Zündelektrode die Kathode zum größten Teil umgibt, vorzugsweise so* daß die Zündelektrode aus einem Metallzylinder besteht, der koaxial zur zentrischen Kathode und zur Anode angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Zündelektrode eine drahtartige Verlängerung auf, die vom Rand des Metallzylinders aus in Richtung auf die Kathode zu verläuft und mit geringem Abstand an ihr vorbeiführt.

In einer weiteren Ausführungsform der Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung kann die Anode die Form eines Halbzylinders haben, während die Kathode im wesentlichen im Schwerpunkt der Anodenoberfläche angeordnet ist.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Röhre nach der Erfindung gehen aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

409 709/240

F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung im Schnitt,

F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die in F i g. 1 gezeigte Röhre;

F i g. 3 und 4 sind Darstellungen anderer Ausführungsformen der Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach der Erfindung im Schnitt.

Die Röhre nach den F i g. 1 und 2 besitzt eine Kathode 10 in der Form eines Metallstreifens rechteckigen Querschnittes mit einem etwas zugespitzten oberen Ende 11. Dieser Kathodenstreifen 10 ist an einem Elektrodenhaltedraht 12 befestigt, der in einem Röhrenfuß 13 eingebettet ist. Dieser Röhrenfuß 13 läuft in einen knopfartigen Bodenteil 14 aus, der zur Aufnahme aller Elektroden dient. Der Draht 12 führt in der üblichen Weise zu einem äußeren Stift 25, der sich von dem Röhrengefäß 26 nach außen erstreckt.

Die Anode 15 hat angenähert, jedoch vorzugsweise nicht ganz, die Form eines Zylinders 16 aus Metall, welcher mit seinem unteren Ende auf der Oberseite des Bodenteiles 14 aufsitzt oder in seiner Nähe angeordnet ist und der an seinem gegenüberliegenden oberen Ende durch eine Metallwand 17, die vorzugsweise die dargestellte gewölbte Form hat, verschlossen ist. Die Anode wird durch Verbindung mit den stützenden und verbindenden Drähten 18, weiche in den Bodenteil 14 eingegossen sind und von denen wenigstens einer zu dem äußeren Stift 25 hinführt, in ihrer Lage gehalten.

Die Zündelektrode 19 hat die Form eines undurchlässigen Metallzylinders, der koaxial mit der Anode 15 und der Kathode 10 angeordnet ist. Dieser Zündelektrodenzylinder umgibt die Kathode und erstreckt sich von der Oberseite des Bodenteiles 14 in einen Bereich hinein, welcher annähernd in einer Ebene mit dem oberen Ende 11 der Kathode 10 liegt. An diesem Zylinder 19 ist eine nach innen gerichtete drahtartige Verlängerung 20 befestigt, welche beispielsweise durch Biegen derart angeordnet ist, daß sie eng an dem zugespitzten Ende 11 der Kathode vorbeiführt, wodurch eine kleine Auslösestrecke zwischen der Zündelektrode und der Kathode gebildet wird. Die Auslösestrecke ist somit von dem überwiegenden Bereich der Anode aus sichtbar, was für eine zuverlässige und folgenrichtige Zündung der Hauptentladung innerhalb der Röhre eine bekannte Voraussetzung ist. Die Zündelektrode ist an einem stützenden Verbindungsdraht 21 befestigt, welcher ebenfalls in den Bodenteil 14 eingegossen ist und sich zu einem weiteren Stift 25 erstreckt.

Die Röhre ist mit einer weiteren Elektrode in Form einer Hilfskathode 22 versehen, die in engem Abstand von der Innenseite des Anodenzylinders 16 angeordnet ist und dazu dient, die Röhre nach dem Zünden im Betriebszustand zu halten. Diese Hilfskathode 22 ist an einem stützenden Verbindungsdraht 23 befestigt, welcher ebenfalls in den Bodenteil 14 eingegossen und danach an einem weiteren äußeren Stift 25 angeschlossen wird.

Die Kathode 10 kann aus reinem Metall, wie z. B. Molybdän, bestehen, jedoch können auch andere Metalle wie Nickel oder Tantal, die normalerweise bei der Kathodenherstellung für Kaltkathoden-Gasentladungsröhren benutzt werden, zur Anwendung kommen. Wahlweise kann die Kathode auch mit einem emissionsfähigen Material überzogen werden. Die Kathode hat eine ausreichende Oberfläche, um den Strom führen zu können, der für den Betrieb der Röhre erforderlich ist. Um eine unzweckmäßig große Kathodenfläche in der Mitte der sie umgebenden Anode zu vermeiden, kann bei bestimmten Anwendungsgebieten, bei denen hohe Ströme erforderlich sind, ein verhältnismäßig hoher Gasdruck verwendet werden. Diese Gasfüllung kann beispielsweise aus Neon oder einer hauptsächlich aus Neon bestehenden Mischung mit etwa 1 % Argon, Krypton oder Helium

ίο gebildet sein. Wahlweise kann bei bestimmten Anwendungen eine Füllung zur Verwendung kommen, die ganz oder hauptsächlich aus einem inerten Gas oder sogar Wasserstoffgas besteht. Die Füllung kann bei vielen Anwendungen anstatt des häufigeren Drukkes von etwa 30 bis 50 mm Hg einen Druck von 200 bis 300 mm Hg aufweisen, obwohl bei einigen Anwendungen der zuerst erwähnte üblichere Druckbereich benutzt werden kann.

Die Anordnung der Kathode 10 in der Mitte einer sie umgebenden und sie im wesentlichen einschließenden Anode 15 hat den Vorteil, daß an der Kathode ein hohes Potentialgefälle vorhanden ist, welches die Elektronenemission und die Zündempfindlichkeit bei einer kleinen Stromentladung zwischen der Züiidelektrode und der Kathode erhöht. Das entsprechend niedrige Potentialgefälle an der Anode hat zur Folge, daß die jeweilige Form der Anoden nicht entscheidend ist. Ferner sind sowohl die Kathode als auch die Zündelektroden von der Anode eingeschlossen und werden wirksam von ihr abgeschirmt, da die Anode diejenige Elektrode ist, die gegenüber äußeren Einflüssen am wenigsten empfindlich ist.

Die Anbringung einer Hilfskathode mit geringem Potentialgefälle unmittelbar neben der Anode ermöglicht eine Ionisierung, ohne daß dabei die Gefahr eines unerwünschten Durchschlages zwischen der Kathode und der Anode besteht. Das Vorhandensein der Zündelektrode, welche mit einem Potential, das zwischen demjenigen der Anode und der Kathode liegt und die Kathode in großem Maße umgibt, verbunden ist, stellt ein Mittel zur Bildung eines gleichmäßigen Potentialgefälles zwischen der Kathode und der Anode dar, und es kann infolgedessen für einen gegebenen Abstand zwischen den Elektroden und einem gegebenen Gasdruck eine höhere Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode gelegt werden. Die Anwendung des höheren Gasdruckes hat außerdem den Vorteil, daß an dem Spalt eine höhere Zündspannung vorhanden und die Erhol- oder Entionisierungszeit kürzer ist.

Bei der Röhre nach der Erfindung braucht die Anode die Kathode und die Auslöseelektroden nicht körperlich einzuschließen, vorausgesetzt, daß sie so geformt ist, daß sie die letztgenannten Elektroden durch ihr elektrostatisches Feld umgibt. Dieses kann dadurch erreicht werden, daß die axiale Ausdehnung der Anode über entsprechenden Enden der Zünd- und Kathodenelektroden hinaus verlängert wird, wobei die letzteren, wie es in der F i g. 3 gezeigt ist, innerhalb der Anode liegen. Eine andere mögliche Anordnung ist in der F i g. 4 gezeigt, bei der die metallische obere Abschlußwand 17 der Anode 15 gemäß den Darstellungen in den F i g. 1 und 2 durch eine Isolierscheibe 27 z. B. aus Glimmer ersetzt ist.

Die Scheibe dient in bekannter Weise auch dazu, Elektroden innerhalb des Röhrengehäuses 26 zu stützen. Bei dieser Ausführungsform ist der Röhrenfuß 13,14 durch die bekanntere flache Klemmbauweise

ersetzt worden, in welcher die verschiedenen Verbindungs- und Stützdrähte eingebettet sind. Infolgedessen ist das untere Ende des Anodenzylinders 16 nicht vollkommen geschlossen, aber er bleibt im wesentlichen geschlossen. Der Zündelektrodenzylinder 19 bleibt vorzugsweise geschlossen, indem er auf die Oberseite des Röhrenfußes 28 aufgesetzt ist.

Claims (12)

Patentansprüche: IO

1. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre mit einer koaxial zur Anode angeordneten Kathode und einer näher zur Kathode als zur Anode angeordneten Zündelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (19) und die gegenüber der Anode kleinflächig ausgebildete Kathode (10) von der großflächigen Anode (15) so umschlossen sind, daß sie vollständig von dem elektrostatischen Feld umgeben sind, welches bei Anlegen der Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode entsteht.

2. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (15) die Form eines Zylinders (16) hat, der an seinen beiden, weit über Kathode und Zündelektrode vorragenden Enden geschlossen ist.

3. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Röhrenboden abgekehrte Ende des Zylinders (16) durch eine Metallwand (17) geschlossen ist und das andere Zylinderende auf dem Röhrenboden, durch den die Zuleitungen hindurchgeführt sind, aufsitzt.

4. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Röhrenboden abgekehrte Ende des Zylinders (16) durch eine Isolierplatte (27) geschlossen ist, während das andere Zylinderende auf dem Röhrenboden aufsitzt.

5. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach An-Spruch 2 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (10) die Form einer kurzen Stange hat, die zentrisch in der Mitte des Anodeninnenraumes angeordnet ist.

6. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (10) die Form eines flachen, zentrisch im Anodeninnenraum angeordneten Streifens hat, dessen freies Ende (11) eine Spitze aufweist.

7. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (19) die Kathode (10) zum größten Teil umgibt.

8. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (19) aus einem undurchlässigen Metallzylinder besteht, der koaxial zur zentrischen Kathode (10) und zur Anode (15) angeordnet ist.

9. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Zündelektrode (19) geringer ist als die der Anode (15) und größer als die der Kathode (10).

10. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (19) eine drahtartige Verlängerung (20) aufweist, die vom Rand des Metallzylinders aus in Richtung auf die Kathode (10) zu verläuft und mit geringem Abstand an ihr vorbeiführt.

11. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfskathode (22) vorgesehen ist, die zwischen Anode (15) und Zündelektrode (19) in der Nähe der Anode angeordnet ist.

12. Kaltkathoden-Gasentladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gasfüllung mit einem Druck von 200 bis 300 mm Hg.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 914 658, 965 882;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 091 239;
französische Patentschrift Nr. 1153 054;
USA.-Patentschriften Nr. 2 802 130, 2 952 793,
108.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 709/240 10.64

Bundesdruckerei Berlin