DE1798317U

DE1798317U - COLD CATHODE SWITCH TUBE WITH SLOT DISPLAY SYSTEM.

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Publication number: DE1798317U
Application number: DE1957S0024929
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-09-20
Filing date: 1957-09-20
Publication date: 1959-10-22

Description

Kaltkathoden-cbaltröhre it ocli'tzblendensystem ------------------------------------------------,--- 1-1,,", 4 1-"O. ti , 1- r ö b r e ii. Eine : 3e- Die C. Itizathojp- Die'rfind-'betrifft Xaltathoden-chaltrohren. Eine Be- ihrer schrdnu.ngihrerAnwendbarkeitbestehtdarin,dc.ßnach'J. ei bis Gi, 33 Z,-i-i die ir, Löschzeit bezeichiiet Die begrcii.-t die riaxi- jelet'.'.'erdeR ann. Diese Zei \' ; ird im folgenden ala indest- Löschzeit bezeichnet. Die-. indectiöcciiscit bekrönst die maxi- male Schaltfrequenz, d<h. die Anzahl der gesteuerten Zündun- gen, die mit einr solchen Röhre in einer oectimmten Zeitein- heit zulässig ist. Die maximale chaltfrequenz von Kaltka- thoden-Schaltröhren bzw. Strontoren in der bisher üblichen Bauweise für die Schwachstromtechnik beträgt bei den üblichen Betriebsbedingungen im Mittel etwa 1 ms. Cold cathode bellows tube with an ocli'tz screen system ------------------------------------------------, - - 1-1 ,, ", 4 1-" O. ti, 1- r ö bre ii. One: 3e- The C. Itizathojp- The 'find-' concerns Xaltathode thermostats. A be- of their The reduction in their applicability consists in the following: egg to Gi, 33 Z, -ii the ir, Deletion time denotes the limited-t the riaxi- jelet '.'. 'earthR ann. This line \ '; in the following ala indest- Designated deletion time. The-. indectiöcciiscit crowns the maximum times switching frequency, d <h. the number of controlled ignition genes that coincide with such a tube in an oectimmun unity is permissible. The maximum switching frequency of cold method interrupters or current gates in the previously usual The construction method for the low-voltage technology is about 1 ms on average under normal operating conditions.

Es ist bereits bekannt geworden, die maximale Schaltfrequenz von gasgefüllten Schaltröhren dadurch zu erhöhen, daß dem Püllgas der Röhre die Entionisierungszeit erniedrigende Zusätze beigefügt werden. Diese z. B. von den Geiger-Müller-Zählrohren her bekannten Zusätze,wie asserstoffe Alkohol oder andere organische Verbindungen, haben jedoch den Nachteil, daß sie bei den stärkeren Entladungen in einer Schaltröhre laufend zu Veränderungen führen, weil die Zusätze entweder absorbiert oder zersetzt werden oder gar die Kathodenoberfläche chemisch verändern.It is already known the maximum switching frequency of gas-filled To increase switching tubes that the purging gas of the tube the deionization time degrading additives are added. This z. B. from the Geiger-Müller counter tubes known additives, such as hydrogen alcohol or other organic compounds, however, they have the disadvantage that they are in a switching tube with the stronger discharges lead to constant changes because the additives are either absorbed or decomposed or even chemically change the cathode surface.

Es ist weiterhin bekannt, die Löschzeit dadurch herabzusetzen, daß bei einer als Hohlkatbode, z. B. nach Art einer Hohlscheibe, ausgebildeten Kathode, bei der die Entladung im wesentlichen im Inneren brennt, die nicht wirksamen Teile der Kathode und etwaige mit der Kathode galvanisch verbundene Zusatzflächen als Fang-oder Rekombinationsflächen für die Restladungsträger zumindest an der Oberfläche aus einem Werkstoff hoher Austrittsarbeit hergestellt werden. Durch diese bekannte Maßnahme ist es z. B. gelungen, die Löschzeit von Kalthathoden-Schaltröhren im Mittel auf etwa 200 aus zu verkürzen. Die Löschzeit durch konstant bleibende Mittel) die die Wirkungsweise der Röhre im gezündeten Zustand praktisch nicht beeinflussen, noch weiter zu verkürzen, ist Aufgabe der Be- o Erreicht wird dies bei einer Kaltkathoden-Schalt- röhre für hohe Schaltfrequenz mit einer Kathode, deren im Bereich der Entladungsstrecke liegende Oberfläche aktiver ist als die außerhalb der Entladungsstrecke liegenden Teile und einer zwischen Kathode und Anode angeordneten, als Blen- - de ausgebildeten Elektrode mit im wesentlichen senkrecht zur Entladungsrichtung ausgedehnter, den Entladungsraum in zwei A-=, Teilräume aufteilender Fläche nach der dadurch.. daß die Blende für die Ausbildung der Hauptentladung zentral einen Längsschlitz (Spalt) von weniger als imm, insbesondere 0,1 mm Breite aufweist und daß von der parallel zur Schlitzlänge längserstreckten Kathode alle Punkte des wirksamen Teils einen kleineren Abstand als 1 mm von der Schlitzöffnung haben.It is also known to reduce the extinguishing time in that when a hollow cathode, for. B. in the manner of a hollow disk, formed cathode in which the discharge burns essentially inside, the inactive parts of the cathode and any additional surfaces galvanically connected to the cathode as capture or recombination surfaces for the remaining charge carriers at least on the surface a material with a high work function. By this known measure it is z. B. succeeded in the Extinguishing time of cold cathode interrupters on average to about 200 off to shorten. The extinguishing time by means that remain constant) practically does not affect the functioning of the tube in the ignited state influence, to shorten it even further, is the task of o This is achieved with a cold cathode switching tube for high switching frequency with a cathode whose im The surface lying in the area of the discharge path is more active is as the parts lying outside the discharge path and one arranged between the cathode and anode, as a diaphragm - De formed electrode with essentially perpendicular to the Discharge direction more extensive, the discharge space in two A- =, Area dividing sub-spaces according to the resulting .. that the aperture for the formation of the main discharge is central a longitudinal slot (gap) of less than imm, in particular 0.1 mm wide and that of the cathode extending longitudinally parallel to the length of the slot, all points of the active part are at a distance of less than 1 mm from the slot opening.

Bei dieser Maßnahme übt die Schlitzblende eine doppelte Wirkung auf den Entladungsmechanismus aus. Einmal wirkt sie in bekannter Weise als Rekombinationsoberfläche für das Restplasma während des Entionisierungsvorganges, so daß dadurch die Entionisierungszeit und damit die Mindest-Loschzeit verkürzt wird. Damit bei diesem Vorgang möglichst wenig Sekundärelektronen an ihr ausgelöst werden, stellt man sie zweckmäßigerweise zumindest an ihrer Oberfläche aus einem Werkstoff mit hoher Austrittsarbeit her. Zweitens fällt beim Wiederanlegen der Anodenspannung der größte Teil der Restladungsträger auf die Blendenwand ? so daß der für den Wiederaufbau einer neuen Entladung zur Verfügung stehende Dunkelstrom umso mehr verringert wird, je kleiner die Blendenöffnung ist. Dies wirkt sich in einer entsprechend starken Herabsetzung der MindesSöschzeit aus. Die gleiche Wirkung läßt sich zwar auch mit Lochblende mit entsprechend kleiner Öffnung von z.B.With this measure, the slit diaphragm has a double effect on the discharge mechanism. On the one hand, it acts in a known manner as a recombination surface for the residual plasma during the deionization process, so that the deionization time and thus the minimum quenching time are shortened. So that as few secondary electrons as possible are released from it during this process, it is expedient to make it at least on its surface from a material with a high work function. Second, when the anode voltage is reapplied, most of the residual charge carriers fall on the panel wall? so that the one to rebuild one New discharge available dark current is reduced all the more, the smaller the aperture is. This results in a correspondingly strong reduction in the minimum cleaning time. The same effect can also be achieved with a pinhole diaphragm with a correspondingly small opening of, for example

0, mm Durchmesser erzielen. Lochblenden haben jedoch den Nachteil, daß sie den Hauptentladungsstrom viel stärker behindern, was einen Anstieg der Brennspannung zur Folge hat.Achieve a diameter of 0. mm. However, pinhole diaphragms have the disadvantage that they hinder the main discharge current much more, which leads to an increase in the operating voltage has the consequence.

Die Verringerung der Löschzeit durch die Blende ist um so wirkungsvoller, je kürzere Entladungsbahnen die Ladungsträ- fi7 ger zurückzulegen haben-Erreicht wird dies nach der Erfind u in vorteilhafter Weise mit einer schmalen, bandförmigen, wirksamen Kathodenfläche, die derart parallel zum Blenden- schlitz angeordnet ist, daß alle Punkte weniger als 1 mm von diesem entfernt sind.The reduction in the erasing time by the diaphragm is even greater more effective, the shorter the discharge paths the charge carriers fi7 ger have to cover - this is achieved according to the inventor u advantageously with a narrow, ribbon-shaped, effective cathode surface, which is parallel to the diaphragm slot is arranged that all points are less than 1 mm away from this.

Bei entsprechend angestellten Untersuchungen wurden in Neon von 60 bis 120 Tor für eine Lochblende mit 0, 1 mm Durchmesser die gleichen Mindest-Löschzeiten wie für eine Schlitzblende mit 0, 1 x 6 mm Öffnungsweite gemessen und dabei festgestellt, daß die Brennspannung im Falle der Lochblende mit zunehmender Stromstärke bei Strömen oberhalb 1 mA ansteigt und bei 5 mA Entladungsstrom bereits etwa 130 V beträgt, während im Gegensatz dazu die Brennspannung bei Verwendung einer Schlitzblende im gesamten Strombereich von 1 bis 20 mA den konstanten Wert von etwa 106 V beibehalt.In appropriate investigations, neon out of 60 The same minimum extinguishing times for a perforated screen with 0.1 mm diameter up to 120 goals as measured for a slit diaphragm with an opening width of 0.1 x 6 mm and determined that the burning voltage in the case of the pinhole diaphragm with increasing amperage in currents increases above 1 mA and at 5 mA discharge current is already around 130 V, while, in contrast, the operating voltage when using a slit diaphragm in the entire current range from 1 to 20 mA den constant value of about 106 V maintained.

Die Blende muß außerdem in jedem Falle so großflächig ausgebildet sein oder so nahe an die Gefäßwandung heranreichen ? daß eine Zündung nicht außen um die Blende herum erfolgen kann. Die Wirkung der Blende auf die Mindest-Loschzeit läßt sich durch die Höhe der zwischen Blende und Kathode während der Löschzeit liegenden Spannung variieren ; sie muß stets unterhalb der Brennspannung liegen. Die Mindestlöschzeit ist um so kleiner je mehr diese Spannung unterhalb der Brennspannung Blende-Kathode liegt. Das Zünden der Hauptentladungsstrecke erfolgt am vorteilhaftesten durch Zünden einer Initialentladung zwischen Blende-Katbode, wobei die Blende als Starter wirkte Die kurzen Entladungsbahnen haben eine niedrige Zündspannung zur Folge. Für eine in vielen Fällen gewünschte hohe Schalt- leistung ist jedoch eine möglichst hoch über der Brennspannung 2 liegende Zündspannung erforderlich. Die emäße An- ordnung bietet den Vorteil, daß bei Verwendung einer Vorspan- nung Blende-Kathode die Zündspannung Anode-Kathode annähernd um den Betrag dieser Vorspannung ansteigt. Im Gegensatz zu den bekannten Starter-Anordnungen kommt diese Wirkung dadurch zustande, daß die großflächige Blende den Entladungsraum zwischen Anode und Kathode in zwei Gebiete unterteilt, die elektrostatisch weitgehend voneinander abgeschirmt sind. Bei engem Blendenschlitz ist deshalb der Durchgriff Anode-Kathode besonders klein. Man kann deshalb höhere Betriebsspannungen für für die Hauptstrecke Anode-Kathode verwenden ? wenn man'die als Starter benutzte Schlitzblende positiv gegenüber der Kathode vorspannte Wegen des sehr kleinen Durchgriffs Anode-Kathode empfiehlt sich, zur Erzielung einer guten Steueremp=-findlichkeit (Transfer), die Verwendung von Neon, Helium oder eines Gemisches dieser Gase als Füllgas. Anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten AM= Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert wer- dem In der Figur 1 ist die längserstreckte Kathode 1 aus Reinme- tall, wie z.B. Tantal oder Molybdän, rinnen-oder trogförmig gestaltete so daß innerhalb der Rinne ein besonders aktivierter und ein äußerer, weniger aktiver, insbesondere durch einen Überzug künstlich desaktivierter Teil entsteht. Die Querschnittsabmessungen betragen weniger als 1 mm. Vor dem offenen Ende der Kathode ist die Blende 2 von ausgedehnter Fläche mit einem sehr schmalen Schlitz 3, von etwa Kathodenlänge, derart angeordnet, daß sie praktisch den eigentlichen Entladungsraum aufteilt. Unmittelbar dahinter ist in der Schlitzebene eine stabförmige Anode 4 vorgesehen. Eine ebenfalls stabförmige Hilfsanode 5 ist auf dem der Blende abgewandten Ende der Kathode angeordnet, deren ständig brennende Entladungsstrecke zur Kathode hin lediglich für eine ausreichende Vorionisation zur Erzeugung von Strouelektronen dient.In addition, must the diaphragm always have such a large surface area or extend so close to the vessel wall? that ignition cannot take place around the outside of the diaphragm. The effect of the diaphragm on the minimum extinction time can be varied by the level of the voltage between the diaphragm and cathode during the extinction time; it must always be below the operating voltage. The minimum quenching time is the shorter the more this voltage is below the burning voltage of the diaphragm-cathode. The main discharge path is ignited most advantageously by igniting an initial discharge between the diaphragm cathode, with the diaphragm acting as a starter. The short discharge paths result in a low ignition voltage. For a high switching capacity that is desired in many cases However, power is as high as possible above the operating voltage 2 Lying ignition voltage required. The appropriate approach order offers the advantage that when using a preload The aperture-cathode voltage approximates the anode-cathode ignition voltage increases by the amount of this bias. In contrast to the known starter arrangements, this effect arises from the fact that the large-area screen divides the discharge space between anode and cathode into two areas which are largely electrostatically shielded from one another. With a narrow aperture, the anode-cathode penetration is therefore particularly small. Is it therefore possible to use higher operating voltages for the anode-cathode for the main line? if the slit diaphragm used as a starter is positively biased towards the cathode Because of the very small anode-cathode penetration, it is advisable to use neon, helium or a mixture of these gases as filling gas in order to achieve good control sensitivity (transfer). Based on the schematically shown in Figures 1 and 2 AM = Exemplary embodiments of the invention are to be explained in more detail to the In the figure 1, the elongated cathode 1 is made of pure tall, such as tantalum or molybdenum, trough-shaped or trough-shaped so that a particularly activated part and an outer, less active part, in particular artificially deactivated by a coating, are created inside the channel. The cross-sectional dimensions are less than 1 mm. In front of the open end of the cathode, the diaphragm 2 is arranged with an extensive surface with a very narrow slot 3, approximately cathode length, in such a way that it practically divides the actual discharge space. Immediately behind this, a rod-shaped anode 4 is provided in the slot plane. A likewise rod-shaped auxiliary anode 5 is arranged on the end of the cathode facing away from the diaphragm, the continuously burning discharge path of which towards the cathode serves only for sufficient pre-ionization to generate strobe electrons.

In Figur 2 ist eine andere technische Ausführungsform dargestellte bei der für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 verwendet sind. Die Kathode 1 besteht in diesem Falle aus zwei gleich großen, etwa viereckigen Blechen, die je an einer Kante rechtwinkelig abgebogen und mit diesen abgebogenen Teilen durch Dazwischenfügen eines Steges 6 derart miteinander verbunden sind, daß ein Metalltrog von etwa rechteckigem Querschnitt entsteht, bei dem der Steg selbst den Boden bildet und somit zum aktiven Teil der Kathode gehört. Im Gegensatz zur Innenfläche der Kathode ist der äußere Teil in bekannter Weise desaktiviert.Another technical embodiment is shown in FIG in which the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the corresponding parts are. In this case, the cathode 1 consists of two approximately square ones of the same size Sheets, each bent at an edge at right angles and bent with these Parts are connected to one another by interposing a web 6 in such a way that a metal trough with an approximately rectangular cross-section is created in which the bridge itself forms the bottom and thus belongs to the active part of the cathode. In contrast to Inner surface of the cathode, the outer part is deactivated in a known manner.

Durch die gewählte Kathodenform läßt sich eine besonders gute mechanische Stabilität bei relativ einfacher Herstellungsweise erzielen. Vor der Kathode sind analog wie in Figur 1 zunächst die Blende 2 mit einem engen Schlitz 3 sowie eine stabförmige Anode 4 in Schlitzebene angeordnet.The chosen shape of the cathode allows a particularly good mechanical Achieve stability with a relatively simple manufacturing process. In front of the cathode are analogously to FIG. 1, initially the diaphragm 2 with a narrow slot 3 and a Rod-shaped anode 4 arranged in the slot plane.

Zur « örtlichen Pixierung einer der Vorionisation dienenden Hilfsentladung besitzt die Kathode auf der der Blende abgewandten Seite gegenüber der Hilfsanode 5 ebenfalls eine Innenform.For the local pixelation of an auxiliary discharge used for pre-ionization has the cathode on the side facing away from the diaphragm opposite the auxiliary anode 5 also has an inner shape.

Die Ausführungsform der Kathode ist nicht auf die beiden dargestellten Beispiele beschränkt, sondern es können vielmehr für den vorliegenden Zweck auch alle anderen Formen benutzt werden, die einen bandförmig'begrenzten aktiven Teil besitzen und der sich in unmittelbarer Nähe des Blenden- schlitzes anordnen läßt. Azide 5Patentansprüche 2Figuren The embodiment of the cathode is not limited to the two examples shown, but rather all other shapes can be used for the present purpose, which have an active part limited in the form of a band and which is in the immediate vicinity of the aperture can arrange slot. Azides 5 Patent Claims 2 figures

Claims

r tcnans --- Patent claims

1. Cold cathode interrupter for high switching frequency with a Cathode, the one lying in the area of the discharge path

The surface is more active than the parts lying outside the discharge path and an electrode designed as a diaphragm arranged between the cathode and anode with an area extending essentially perpendicular to the direction of discharge and dividing the discharge space into two sub-spaces, characterized in that the diaphragm for the formation of the main discharge is central has a longitudinal slot gap of less than 1 'mm, in particular 0 71 mm: width and that of the cathode, which extends longitudinally parallel to the slot length, all points of the active part are less than 1 mm from the slot opening.

2. cold cathode interrupter according to claim 1, characterized in that that the diaphragm, at least on its surface, is made of a material with a high work function consists.

3. cold cathode interrupter according to claim 1, characterized in that that the inactive parts of the cathode are deactivated.

4. Cold cathode interrupter according to Claim41 and 3, characterized in that the cathode is shaped like a trough or trough and consists of pure metal. 50 cold cathode interrupter according to one or more of the preceding claims, characterized in that an auxiliary anode, which is used only for pre-ionization, is located on the side of the cathode facing away from the anode. is in order.