-
Elektrische gasgefüllte Entladungsröhre Zusatz zum Patent
911874
Die Erfindung befaßt sich mit gasgefüllten Entladungsröhren mit mehreren
Entladungsstrecken, in welchen eine Glimmentladung durch Einwirkung aufeinanderfolgender
entsprechender Impulse von Strecke zu Strecke übertragen wird.
-
Im Hauptpatent wurde bereits eine gasgefüllte Kaltkathoden-Entladungsröhre
mit getrennten Kathodenflächen und einer oder mehreren Anoden beschrieben, die eine
Anordnung von Entladungsstrecken mit im wesentlichen- gleichen Glimmentladungsspannungen
und Stromcharakteristiken bilden und so angeordnet sind, daß eine Entladung, die
an irgendeiner Strecke durch Zuführung eines Spannungsimpulses an alle Strecken
bewirkt wird, infolge der Ionisationskopplung zwischen den Strecken eine derartige
Bedingung schafft, daß der nächste in gleicher Weise angelegte Spannungsimpuls eine
Entladung in einer benachbarten Strecke bewirkt und weitere aufeinanderfolgende
Spannungsimpulse jeweils eine Entladung in der Strecke bewirken, die der sich gerade
entladenden Strecke in der gleichen Richtung benachbart ist.
-
Bei dieser gemäß dem Hauptpatent ausgebildeten Röhre wird bei jedem
folgenden wirksamen Impuls eine weitere Strecke gezündet, wobei die Glimmentladung
an den jeweils vorher gezündeten Strecken der Einrichtung aufrechterhalten bleibt
(oder, wenn sie vorübergehend gelöscht ist, wieder gezündet wird). Auf diese Weise
steigt der gesamte die Röhre durchfließende Entladungsstrom mit der Anzahl der
gezündeten
Strecken an. Bezüglich der Schaltung führt diese Betätigungsart zu Schwierigkeiten,
und zwar nicht nur im Hinblick auf die große Änderung des gesamten Entladungsstromes,
der zugeführt werden rnuß, sondern ebenfalls, weil der Häufungseffekt der Ionisation
einer Anzahl von gleichzeitigen Entladungen dazu neigt, den gesamten Ionisationswert
in der Entladungsröhre auf einen Wert zu heben, der bei einer größeren Anzahl von
Strecken eine Verkleinerung der geometrischen und Schaltungstoleranzen zur Folge
hat.
-
Eine günstigere Betätigungsart besteht darin, daß eine einzelne Entladung,
abgesehen von einer ständig bestehenden Entladung, von Strecke zu Strecke entlang
der Röhre stufenweise fortbewegt wird, wobei durch Zuführung eines jeweils folgenden
Impulses eine neue Strecke gezündet und die vorher sich entladende Strecke gelöscht
wird.
-
Die Verwendung einer solchen Röhre, in welcher eine einzelne Entladung
streckenweise fortschreitet, wurde bereits vorgeschlagen. Bei dieser Entladungsröhre
sind die einzelnen Entladungsstrecken in drei getrennte Gruppen oder Unteranordnungen
unterteilt, von denen jede zweite Strecke als Strecke einer Speicherungsanordnung
geschaltet ist und die Zwischenstrecken als Teile eines Paares von Übergangsstreckenanordnungen.
Die ankommenden Impulse werden abwechselnd zuerst der einen und dann der anderen
Übergangsstreckenanordnung zugeführt. Eine einzelne Glimmentladung, die in einer
der Speicherungsstrecken gehalten wird, kann auf diese Weise zu der nächsten benachbarten
Speicherungsstrecke mit Hilfe einer vorübergehenden Entladung in der Zwischenübergangsstrecke
übertragen werden. Die Übergangsstrecken müssen in abwechselnden Gruppen angeordnet
sein und die Impulse abwechselnd von der einen zu der anderen Gruppe geschaltet
werden, um zu vermeiden, daß die Entladung bei Zuführung eines Impulses um eine
Stelle vorwärts und bei Zuführung des nächsten Impulses wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückbewegt wird.
-
Um die Schwierigkeit zu beseitigen, die durch die symmetrische Ionisationskopplung
einer Entladungsstrecke nach jeder Seite hin bewirkt wird, wurde zunächst eine ebenfalls
bereits vorgeschlagene Maßnahme angewendet, nach welcher die Kathoden der Speicherungselektrodenanordnung
und, wenn gewünscht, einer Zwischenübergangselektrodenanordnung besonders geformt
sind, und zwar derart, daß die zugehörigen Entladungsstrecken eine einseitig gerichtete
Ionisationskopplüng aufweisen. Bei entsprechend dieser Maßnahme ausgebildeten Röhren
werden die ankommenden Impulse gemeinsam allen Strecken der Übergangselektrodenanordnung
zugeführt, und die Entladung wird von einer Speicherungsstrecke zu der jeweils nächsten
entlang der Anordnung nur in einer Richtung übertragen. Der Unterschied zwischen
den Ionisationskopplungen in der Vorwärts- und in der Rückwärtsrichtung ist infolge
der speziellen Elektrodenform hinreichend groß, um eine einseitig gerichtete Übertragung
der Entladung zu sichern.
-
Derartige oben beschriebene Röhren «erden hier als einseitig gerichtete
Kaltkathodenfolgeentladungsröhren bezeichnet. Um klar zwischen einer vorübergehenden
Entladung, beispielsweise einer Funkenentladung, und dem Aufbau einer Glimmentladung,
die aufrechterhalten werden kann, zu unterscheiden, wird oben und im folgenden gesagt,
daß eine Strecke gezündet sei, wenn sich innerhalb dieser Strecke durch die Entladung
eine Raumladung bis zu einer solchen Stärke aufgebaut hat, daß die Glimmentladung
durch fortgesetzte Anlegung einer Spannung zwischen den Elektroden aufrechterhalten
werden kann, die gleich der Brennspannung dieser Strecke ist. Manchmal ist es üblich,
kurz von der Zündung einer Kathode zu sprechen, deren Zündung durch Zündung einer
weiteren Kathode vorbereitet wurde. Natürlich ist hiermit jeweils die dieser Kathode
zugeordnete Anoden-Kathoden-Strecke ,gemeint, die auf diese Weise gezündet wird.
Ferner ist selbstverständlich die Entladung dieser Strecke, welche die Zündung der
Anoden-Kathoden-Strecke, die einer weiteren Kathode zugehörig ist, vorbereitet.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine einseitig gerichtete
Kaltkathodenfolgeentladungsröhre mit Elektroden, die eine Anordnung von Glimmentladungsstrecken
bilden, welche entlang einer Linie paarweise derart angeordnet sind, daß die Ionisationskopplung
zwischen den beiden Strecken jedes dieser Paare einen großen Wert hat, während die
Ionisationskopplung zwischen je zwei benachbarten Strecken nicht des gleichen Paares
einen kleineren Wert hat als der, welcher der Form der Elektroden eigentümlich ist.
-
In einer solchen Röhre können die Elektroden selbst, wie oben erwähnt,
ungerichtet sein. Bei Anwendung gerichteter Elektroden in einer der Erfindung entsprechenden
Röhre wird ein wesentlich größerer Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtskopplung
erzielt. Dadurch werden die Schalttoleranzen erheblich vergrößert.
-
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine einseitig gerichtete
Kaltkathodenfolgeentladungsröhre mit Kathoden vorgesehen, die paarweise in einer
Linie angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Kathoden jedes dieser Paare ist
klein, der Abstand zwischen benachbarten Kathoden nicht des gleichen Paares größer.
Wenn auf diese Weise jede dieser Kathoden mit der zugehörigen Anode eine Entladungsstrecke
bildet, so ergibt sich eine Anordnung, in welcher je zwei aufeinanderfolgende benachbarte
Strecken abwechselnd einen großen und einen kleinen Wert gegenseitiger Ionisationskopplung
aufweisen.
-
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann von der neuen Erkenntnis
der relativen Verhältnisse Gebrauch gemacht werden, nach welcher Photonen, Elektronen
und Ionen an der Ionisationskopplung beteiligt sind. Es muß bemerkt werden, daß
unter Ionisationskopplung die Einwirkung nicht nur der Streuung von geladenen Partikeln
oder Photonen von Strecke zu Strecke verstanden wird, sondern ebenfalls die Streuung
des elektrischen Feldes in einer Strecke infolge der Raumladung in einer benachbarten
Entladungsstrecke. Wollte man die zuletzt genannte Form der Kopplung gesondert betrachten,
so müßte man sie als Feldkopplung bezeichnen. Die Ionisationskopplung
wird
gemessen durch Verminderung der Zündspannung einer Strecke infolge der Gegenwart
einer Entladung in einer gezündeten Strecke und kann vorteilhaft durch die Gleichung
gekennzeichnet werden, in welcher $ den Grad der Ionisationskopplung, VBN und V,,
die normale Zünd-bzw. Brennspannung und VBr die tatsächliche, also durch Einwirkung
der Ionisationskopplung verminderte Zündspannung bezeichnen.
-
Bei Vernachlässigung der Feldkopplung betragen, wie festgestellt wurde,
die Anteile der Photonen, Elektronen und positiven Ionen an der Ionisationskopplung
6o, 27,5 bzw. r2,5°/0, und es kann angenommen «erden, daß diese relativen Verhältnisse
weitgehend unabhängig sind von Änderungen der räumlichen Anordnung der Elektroden,
des Materials oder der verwendeten Gasatmosphäre. Es ist deswegen augenscheinlich,
daß ein großes Maß einseitig gerichteter Kopplung zwischen Paaren benachbarter Strecken
durch Abschirmung des Lichtes der Glimmentladung zwischen den Strecken eines bestimmten
Paares erhalten werden kann.
-
Dementsprechend sieht ein weiteres Merkmal der Erfindung eine einseitig
gerichtete Kaltkathodenfolgeentladungsröhre vor mit Kathoden, die in einer Linie
angeordnet sind und mit einer zugehörigen Anode eine Anordnung von Entladungsstrecken
bilden, sowie mit Lichtschirmen zwischen abwechselnden Paaren dieser Kathoden zur
Verminderung des Lichtes vom Kathodenglimmlicht einer der Kathoden jedes dieser
Paare derart, daß die Entladungsstrecke, der die andere Kathode des Paares zugehört,
bestrahlt wird.
-
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben
werden. In diesen Zeichnungen ist im einzelnen dargestellt Fig. i schematische Schaltung,
die die typischen Verbindungen mit einer einseitig gerichteten Folgeentladungsröhre
veranschaulicht; Fig. 2 etwas idealisiertes Diagramm verschiedener bei derartigen
Röhren auftretender Spannungsstromcharakteristiken, Fig. 3 Elektrodenanordnung in
einer einseitig gerichteten Folgeentladungsröhre entsprechend der Erfindung, Fig.
q. eine andere Möglichkeit der Ausbildung einer derartigen Elektrodenanordnung,
Fig. 5 eine weitere der Erfindung entsprechend ausgebildete Elektrodenanordnung;
diese Figur stellt einen Schnitt durch die bei der Röhre nach Fig. 6 verwendete
Elektrodenanordnung dar, der konstruktive Einzelheiten erkennen läßt, Fig. 6 perspektivische
Ansicht einer einseitig gerichteten Folgeentladungsröhre entsprechend der Erfindung,
deren Dimensionen, insbesondere die Materialstärken, übertrieben sind, um die Darstellung
deutlicher zu gestalten.
-
Die Folgeentladungsröhre i in Fig. i weist eine Anode 2 auf und eine
Anordnung von Kathoden 3, von denen lediglich die ersten wenigen Paare und das letzte
Paar gezeigt sind. Die Kathoden, die entsprechend der vorliegenden Erfindung selbst
nicht einseitig gerichtet zu sein brauchen, sind in zwei Gruppen oder Unteranordnungen
aufgebaut, nämlich eine Anordnung von Speicherungskathoden qa, q.b, q.c ... q.z
und eine solche von Zwischenkathoden 5 a ... 5 y, die als eine
Gruppe von Übergangskathoden ausgebildet sind. Jede der Speicherungskathoden q ist
über einen RC-Kreis 6 (Widerstand RA parallel zur Kapazität C) mit Erde verbunden.
Die Anode 2 liegt über einem Reihenwiderstand Ra an der positiven Spannungsquelle
HT. Die Übergangskathoden 5 sind parallel geschaltet und mit der Impulseingangsklemme
7 verbunden. Die letzte Kathode q z der Anordnung ist weiterhin mit der Ausgangsklemme
8 verbunden. Zu Beginn oder zum Zweck der Erreichung der Ausgangsstellung kann der
ersten Speicherungskathode q.a von der Batterie 9 durch Schließung des Schalters
io eine negative Vorspannung zugeführt werden.
-
Die positive Spannung HT, der gemeinsame Anodenwiderstand
Ra und die Kathodenwiderstände RA sind so gewählt, daß bei Entladung einer
beliebigen Speicherungsstrecke ein konstanter Strom Ik auftritt.
-
Die Spannungsstromcharakteristik für irgendeine der Entladungsstrecken
in Röhre i ist in Fig. 2 durch Kurve A-B gezeigt. Die Charakteristik ist etwas idealisiert
in der Annahme, daß die Spannung über einen größeren Teil des Bereichs konstant
auf dem Brennspannungswert der Strecke für normale Entladung verbleibt. Gegen das
Ende B der Charakteristik hin steigt die Spannung an. Dies tritt ein, sobald die
gesamte verfügbare Kathodenfläche mit der Entladung bedeckt ist. Dann wird die Entladung
anomal. Am anderen Ende A der Charakteristik steigt die Spannung stark an. Wenn
in diesem Bereich der Strom ohne einen sehr beachtlichen Anstieg der zugeführten
Spannung vermindert wird, reicht die Anzahl der sich bildenden Ionen nicht aus,
um die Raumladebedingungen der Glimmentladung aufrecht zu erhalten.
-
Wenn also durch ha die Anodenspannung, durch V'.", die Brennspannung
und durch Ik der Kathodenstrom gekennzeichnet werden, so ist Va gegeben durch ha
= I% RA + V..
-
(i) Die Kathodenspannung Vk ist in Fig. 2 durch die ausgezogene Linie
C-D dargestellt und die Anodenspannung durch die Linie E-F. Wird die notwendige
positive Spannung HT mit Vb bezeichnet, so hat man Va = Vb - Ix Ra , (2) und der
geforderte Wert von T'b ist gegeben durch Kb = Y. -1- I k
(RA -f- R.). (3) Infolge der Entladung an einer Speicherungskathode
wird die Zündspannung der anderen Strecken reduziert. Die Einwirkung der Ionisationskopplung
zwischen einer Speicherungsstrecke und der nächsten ist in Fig. 2 durch die Kurve
G-H dargestellt, welche die Veränderung der Zündspannung der Speicherungsstrecke
mit dem Entladungsstrom der vorhergehenden Speicherungsstrecke darstellt. Im Punkt
P bewirkt
der Entladungsstrom der sich entladenden Speicherungsstrecke,
däß die Anodenspannung entlang der Kurve E-F ansteigt bis zu ihrem Schnitt mit G-H.
Wenn der Speicherungsstrom so weit ansteigen kann, wird eine zweite Speicherungskathode
zünden. Dann kann die Ordinate P-Q als obere Stromgrenze während des Betriebes der
Röhre betrachtet werden. Die Ionisationskopplung zwischen einer Speicherungsstrecke
und der benachbarten Übergangsstrecke wird in üblicher Weise so bemessen, daß die
Zündspannung der Übergangsstrecke über wenigstens einen Teil des Bereichs des Entladungsstromes
in der Speicherungsstrecke auf ihren Brennspannungsw ert reduziert wird. Die Änderung
der Zündspannung an einer Übergangsstrecke mit dem Entladungsstrom der vorhergehenden
Speicherungsstrecke ist durch die unterbrochene Linie K-L für den Entladungsstrom
unterhalb eines gegebenen Wertes dargestellt, von dem ab diese Kurve mit der Kurve
A-B, also der Wirkcharakteristik der sich entladenden Strecke zusammenläuft, da
iooo(oige Ionisationskopplung erreicht ist. Wenn eine Speicherungsstrecke sich in
Entladung befindet und einen Strom io führt, ist die Ionisationskopplung zwischen
Übergangsstrecken und Speicherungsstrecken derart, daß die Zündspannung VsaT der
Speicherungsstrecke durch folgende Gleichung gegeben ist:
worin ß die Steilheit der Kurve angibt und I, der Strom ist, der dem Schnitt von
A-B entspricht.
-
Es sei angenommen, daß die Kathode 4b in Fig. i sich in Entladung
befindet und daß infolge eines der Klemme 7 zugeführten negativen Impulses die Übergangselektrode
5 b gezündet ist und damit erlaubt, daß ein konstanter Entladungsstrom it durch
5 b fließt. Wenn i, kleiner als I k ist, so fällt infolge des Spannnungsabfa.lls
über die Anodenbelastung R" der durch die Kathode 4b geleitete Strom plötzlich auf
den Wert Ik-it und neigt dazu, exponentiell auf einen neuen Gleichgewichtswert anzusteigen,
der kleiner ist als der ursprüngliche Wert, und zwar mit der Zeitkonstante iIR'
C, worin R' = Ra RAI (R" -j- RA) ist. Die Anodenspannung fällt exponentiell
mit der gleichen Zeitkonstante auf einen kleineren Wert it R'. Da der Kathodenstrom
nicht negativ werden kann, kann die Entladung nicht aufrechterhalten werden, wenn
der Strom auf einen Wert kleiner als i"», reduziert wird. Die Bedingung, daß die
Entladung in der Kathode 4b aufrechterhalten wird, ist also i k. - it
? im. . (5)
Es muß bemerkt werden, däß die Spannung zwischen Anode
und Kathode 4b nicht unter V", fällt, wenn 1k > it ist, weil RA größer ist
als R' Auf diese Weise sind entsprechend dem Wert des Übergangsimpulsstromes wenigstens
zwei Arten der Betätigung möglich Bei der ersten verbleibt die vorher sich entladende
Speicherungskathode mit geringerem Strom weiterhin in Entladung, bei der zweiten
wird die Entladung an der Speicherungskathode gelöscht. Zuerst soll der Fall betrachtet
werden, bei welchem die Speicherungskathode in Entladung verbleibt. Bei Vernachlässigung
der Ausbreitung der Ionisationskopplung der Entladung an Kathode 4b ist die Änderung
der Zündspannung der durch die Entladung an 5 b vorbereiteten Kathode 40 zugeordneten
Speicherungsstrecke durch Kurve 1l i'V in Fig. 2 dargestellt. Die nächste Steuerstrecke
wird dann zünden, sobald die Spannung zwischen Anode 2 und Kathode 4c, die noch
an Erdpotential liegt, größer oder gleich der Zündspannung dieser Strecke ist. Diese
Bedingung läßt sich durch die Gleichung V7.4 b 222 JU (It--tt) ausdrücken, worin
V k, 4 b die Augenblicksspannung der Kathode 4 b ist.
-
Unter Zulassung einer gewissen Verzögerung bei der Zündung von 4c,
während der die Spannung an Kathode 4b etwas abfällt, ist die Summe dieses neuen
Wertes von Kathodenspannung und V;n durch die gestrichelte Linie E'-F' in Fig. 2
gezeigt, während, wenn V",, zu beiden Seiten der Gleichung (6) addiert wird, ersehen
werden kann, daß der wirksame Punkt zur Zündung der Kathode 4c an der Kurve E'-F'
oberhalb des wirksamen Punktes an der Kurve 19-1V liegen muß. Es ist jedoch zu bemerken,
daß die Kurve E'-F' den Strom durch die Speicherungsstrecke und 111-N den Strom
durch die Übergangsstrecke darstellt, Wenn die Kathode 4c gezündet ist, so wird
die Spannung an der Anode 2 augenblicklich auf den Wert V." abfallen, da diese Kathode
anfänglich an Erdpotential liegt und ihr Widerstand RA als kurzzeitig durch die
Kapazität C kurzgeschlossen betrachtet werden kann. Die Kathode 4 b ist jedoch noch
positiv gegen Erde, so daß die Spannung zwischen Anode 2 und Kathode 4 kleiner als
die Brennspannung der Strecke wird, so daß diese erlischt. Die Spannung der Kathode
4b fällt dann exponentiell mit der Zeitkonstante i(RA C ab. Der Wert der
Kapazität C ist so gewählt, daß während der Dauer des Übergangsimpulses das Maßdes
Anwachsens der Spannung zwischen Anode 2 und Kathode 4b kleiner ist als das Maß
des Anwachsens der Zündspannung für diese Strecke: Am Ende des Übergangsimpulses
wird die Entladung an der Übergangsstrecke durch Beseitigung der Impulstreibspannung
erlöschen, und der Entladungsstrom an der Kathode 4e steigt exponentiell auf den
Wert I,; an.
-
Für den Fall, daß der Übergangsimpulsstrom hinreichend ist zum Löschen
der Entladung an Kathode 4b, kann die Kathode 4c noch zünden und die Entladung fortsetzen,
da sie anfänglich an Erdpotential liegt. Der Entladungsstrom des Kathodenkondensators
wird, wenn die Strecke gezündet werden kann, hinreichend sein, um zu sichern, daß
die Entladung sich während des Übergangsimpulses fortsetzt. Die Bedingung, daß die
Kathode 4c während des Impulses zünden kann, ist gegeben durch Ikz Rk > I4
(It--2t) + Ra (zt-Ik) . (7)
In Fig. 2 kann diese Bedingung durch die Forderung
zum Ausdruck gebracht werden, daß der Arbeitspunkt für die Speicherungsentladung
auf der Kurve E-F oberhalb des entsprechenden Arbeitspunktes für die Übergangsentladung
auf der Kurve M-N liegen soll;
und zwar um einen Betrag, der größer
als die Spannung Ra (i, - Ix) ist.
-
Wenn der Übergangsstromimpuls so groß ist, daß die Entladung an der
Kathode 4 b erlischt und die Anodenspannung sich auf einen Wert unterhalb der Zündspannung
für Kathode 4c vermindert hat, neigt die Anode am Ende des Übergangsimpulses dazu,
auf den Spannungswert HT anzusteigen. Die Spannung der Kathode 4b ist noch positiv
gegen Erde, sie ist jedoch auf einen Wert V', gefallen. Dann ist die Bedingung,
daß die Kathode 4c schneller zündet als 4b, daß also sie die Entladung übernimmt,
einfach die, daß der Arbeitspunkt auf der Kurve M-N oberhalb des entsprechenden
Punktes auf der Kurve C'-D' liegt. Praktisch ist diese Bedingung immer erfüllt,
und es wird immer der Fall sein, daß die nächste Speicherungskathode gegenüber der
vorher sich entladenden Speicherungskathode vorzugsweise gezündet wird, sofern sie
nicht bereits leitend ist.
-
Wenn man mit kleinem Übergangsimpulsstrom arbeiten will, so kann,
wie die vorstehenden Ausführungen erkennen lassen, eine Ordinate R-S bestimmt werden,
die eine untere Grenze der Betätigung der Röhre festlegt, derart, daß die Kurve
E-F um einen gegebenen Betrag oberhalb der Kurve M-N liegt. Hieraus ist, vorausgesetzt,
daß die Röhre innerhalb des Bereichs, der durch die Ordinaten R-S und P-Q gegeben
ist, arbeitet und weiter vorausgesetzt, daß die Kapazität C geeignet gewählt ist,
zu folgern, daß der Übergang der Entladung insofern einseitig gerichtet ist, als
angenommen ist, daß die richtige Übergangselektrode durch einen Übergangsimpuls
gezündet wird. Bisher wurde jedoch noch kein Grund angegeben, weshalb die Übergangskathode
5 b gegenüber der Kathode 5 a vorzugsweise zündet, wenn sich die Speicherungskathode
4b in Entladung befindet.
-
Um zu bestimmen, welche der Übergangskathoden 5 a und 5 b bei Zuführung
eines Übergangsimpulses während der Entladung von 4b zünden wird, ist es notwendig,
ihre relativen Zündspannungen zu vergleichen. Offenbar ist es notwendig, daß die
Zündspannung von 5 b kleiner ist als die von 5 a. Nun ist die Zündspannungskurve
5 b bei Entladung von 4 b durch EL B dargestellt. Es sei daran erinnert,
daß die gegenseitige Ionisationskopplung bei ungerichteten Kathoden zwischen benachbarten
Paaren die gleiche ist, d. h. die Zündspannungskurve für 5 b muß bei Entladung von
4c die gleiche sein, wie die Zündspannungskurve für 4c bei Entladung von 5 b. Die
letztere ist durch die Kurve M-N dargestellt. Wenn angenommen wird, daß zwischen
gleichen Paaren von benachbarten Strecken entlang der Entladungsanordnung die gleichen
Charakteristiken bestehen, so ist die Zündspannungskurve für 5a bei Entladung von
4b ebenfalls M-N. So erhält man als hinreichende Bedingung dafür, daß sich
5 b eher entladen wird als 5 a, die Forderung, daß die Kurve M-N für alle Speicherungsströme
innerhalb des Arbeitsbereiches der Röhre oberhalb der Kurve KZ B liegt. Es
ist zu ersehen, daß der Betrag zwischen M-N und dem Arbeitsteil der Charakteristik
A-B bei maximalem Arbeitsstrom am geringsten ist. Durch Trennung benachbarter Kathoden
mit einem Abstand, der kleiner ist als die Länge des Kathodenfalls, wird nun automatisch
ioo°/oige Ionisationskopplung zwischen diesen Kathoden erzielt. Darum läßt es sich
so einrichten, daß die Kurve KZ B über den gesamten Arbeitsbereich mit der
Kurve A-B übereinstimmt. Es folgt, daß der Unterschied zwischen den Kurven M-N und
A-B dann ein Maß für die Richtungswirkung des Überganges in der Röhre gibt, wenn,
wie es vorzuziehen ist, der Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtsionisationskopplungzwischen
einer Speicherungsstrecke und der benachbarten Übergangsstrecke maximal gemacht
wird durch ioo°/oige Ionisationskopplung in der Vorwärtsrichtung.
-
Hieraus ist zu ersehen, daß bei Verwendung der Schaltung nach Fig.
i die notwendige und hinreichende Bedingung für den Aufbau einer einseitig gerichteten
Folgeentladungsröhre unter Verwendung von nicht gerichteten Elektroden darin besteht,
daß die Ionisationskopplung zwischen einer Speicherungsstrecke und der benachbarten
Übergangsstrecke in der Vorwärtsrichtung groß und daß die Kopplung zwischen der
Speicherungsstrecke und der vorangegangenen Übergangsstrecke kleiner sein soll.
Der direkteste Weg zur Erreichung der geforderten Differenz in der Ionisationskopplung
zwischen einer Speicherungsstrecke und den Übergangsstrecken nach beiden Seiten
von ihr besteht in der Verwendung des Grundprinzips, welches die ursprüngliche Konstruktion
der Folgeentladungsröhre notwendig macht, nämlich das Abfallen der Ionisationskopplung
mit Anwachsen des Abstandes zwischen der beeinflußten und der beeinflussenden Strecke.
Das führt zu einer allgemeinen Elektrodenanordnung, wie sie schematisch in Fig.
3 dargestellt ist, in welcher die Entladungsröhre ii eine Anode 12 aufweist und
Kathoden, die paarweise angeordnet sind und von denen drei Paare, 13, 14 und 15,
gezeigt sind. Die mit den Klemmen K verbundenen Kathoden 16 a, 16
b und i6 c sind Speicherungskathoden und die mit den Klemmen T verbundenen
Kathoden 17a, 17b und 17c Übergangskathoden.
-
Es sei angenommen, daß die Entladung an einer Speicherungskathode
von links nach rechts entlang der Anordnung übertragen werden soll, wie es durch
den Pfeil angezeigt ist. So ist die Übergangskathode 17 jedes Paares eng benachbart
der Speicherungskathode 16 des gleichen Paares und weist einen größeren Abstand
auf gegenüber benachbarten Kathoden nicht des gleichen Paares, beispielsweise 17a
und 16b. Bei Verwendung von Nickelelektroden in einer Gasatmosphäre von 92 °/o Ne,
1 % A, 7 0/r, H2 bei ioo mm Hg soll der Abstand zwischen Kathoden des gleichen Paares
etwa 0,25 mm betragen und der zwischen Kathoden nicht des gleichen Paares
o,65 mm, um einen maximalen Arbeitsbereich der Entladungsströme zu erzielen.
-
Bei den Betrachtungen der Fig. 2 war gezeigt, daß die obere Grenze
des Arbeitsstromes, der Röhre gegeben ist durch den Schnitt der Anodenspannungskurve
E-F und der benachbarten Specherungsstrecken-Zündspannungskurve G-H. Vom Standpunkt
der Schalttoleranzen aus ist es einleuchtend, daß der Schnitt P oberhalb der Arbeitskurve
A-B liegen soll, und zwar um einen möglichst großen Betrag. Dieser Betrag kann vergrößert
werden durch Verwendung des maximalen Stromes in der Röhre
durch
Vergrößerung des Anodenwiderstandes Ra, wodurch die Steilheit der Kurve E-F vergrößert
wird. Andererseits kann ein vergrößerter Betrag erzielt werden, wenn es möglich
ist, den Abstand zwischen den Kathoden 16 in Fig. 3 ohne weitere Vergrößerung der
Abstände zwischen einer Kathode und ihren beiderseitigen Übergangskathoden zu vergrößern.
Das kann dadurch erreicht werden, daß die Übergangskathoden in Richtung der Anordnung
länger gemacht werden als die Speicherungskathoden, wie es in Fig. 4 dargestellt
ist, in welcher die Speicherungskathoden mit 18a, 18 b bzw. 18 c und die Übergangskathoden
mit iga, igb bzw. igc bezeichnet sind. Die Übergangskathoden sind erheblich länger
als die Speicherungskathoden.
-
Um bei dieser letztgenannten Konstruktion einen übermäßig großen Übergangsimpulsstrom
zu vermeiden, kann es wünschenswert sein, die wirksamen Flächen der Übergangskathoden
dadurch zu begrenzen, daß diese streifenförmig ausgebildet werden, während die Speicherungskathoden
plattenförmig sind. In diesem letzteren Fall kann die Brennspannung der Übergangsstrecken
infolge der schnelleren, durch eine dünne Kathodenform begünstigten Ionisationsdiffusion
höher sein als für eine Speicherungsstrecke, wodurch jedoch die Prinzipien der Arbeitsweise
nicht beeinflußt werden.
-
Wenn oben nur der unterschiedliche Abstand zwischen benachbarten Kathodenpaaren
betrachtet wurde, so ist festzustellen, daß die geometrischen Toleranzen erheblicher
sind als in anderen nun zu beschreibenden Anordnungen, bei denen die Steilheit der
Ionisationskopplungs-Abstandskurve in dem betrachteten Bereich ein Maximum ist.
Eine weitere Verbesserung bezüglich der Wirktoleranzen einer Röhre mit einer Anordnung
nach Fig. 3 kann dadurch erreicht werden, daß zwischen abwechselnden Paaren von
Strecken Strahlerwände 2o vorgesehen sind. Diese sollen so angeordnet sein, daß
die Glimmentladung an einer Speicherungskathode von dem Teil der Anode, der unmittelbar
oberhalb der benachbarten Speicherungskathode liegt, nicht gesehen werden kann.
Durch eine derartige Strahlerwand werden die Elektronen daran gehindert, von der
Elektronenwolke im Kathodendunkelraum durch das Feld der Anode der anderen Strecke
weggezogen zu werden. Die Strahlerwände können entweder aus Isoliermaterial bestehen
oder aber vorzugsweise aus Metall, so daß man sie in geeigneter Weise vorspannen
kann, um die Elektronen von der Strecke fernzuhalten, deren Entladung nicht erwünscht
ist.
-
In der teilweise geschnittenen Darstellung eines Teils der Elektrodenanordnung
(Fig.5) ist eine Anode 2 1 dargestellt, die mit Speicherungskathoden 22 und Übergangskathoden
23 zusammenwirkt. Die Speicherungs- und Übergangskathoden weisen einen gleichen
Abstand voneinander auf. Der Abstand zwischen benachbarten Kathoden ist kleiner
als die Länge des Kathodendunkelraums. Zwischen benachbarten Paaren von Kathoden
sindisolierende Schirme ä4 angeordnet, die teilweise diese Kathoden überdecken und
auf die Anode zeigen in einem Abstand in der Größenordnung der Länge des Kathodendunkelraums.
Dann wird das Kathodenglimmlicht an einer Kathode, z. B, 23b, von der benachbarten
Kathode 22c abgeschirmt, nicht aber von der Kathode 22b.
-
Da das Kathodenglimmlicht von der Kathodenoberfläche der benachbarten
Strecke nicht gesehen werden kann, ist der Effekt der Photonenkopplung vernachlässigbar;
während die Schirme auf die Elektronenkopplung einen nur geringen Einfluß haben.
Durch diese Mittel wird die Ionisationskopplung zwischen der Speicherungskathode
22c und der Übergangskathode 23b auf etwa 6o0,(0 reduziert, während sie zwischen
22c und 23c ioo°JOig bleibt. In der Anordnung nach Fig.5 wird die Kopplung zwischen
benachbarten Speicherungskathoden durch die Wände 25 aus Isoliermaterial reduziert,
die von einer Scheibe aus Isoliermaterial 26, an welcher auch die Anode 2i befestigt
ist, gehalten werden. Die Strahlerwände 25 zeigen in Richtung auf die Kathodenanordnung
und liegen jeweils zwischen den Schirmen 24. Ihre Wirksamkeit hängt ab von ihrer
Lage zwischen dem direkten Weg des Kathödenglimmlichts einer Speicherungskathode
und dem Teil der Anode unmittelbar oberhalb der benachbarten Speicherungskathode.
-
In Fig. 6 ist der konstruktive Aufbau einer Röhre unter Verwendung
der Elektrodenanordnung nach Fig. 5 dargestellt. Die Elektrodenanordnung 27 ist
innerhalb einer Umhüllung 28, die mit einem Glasfuß 29 versehen ist, angeordnet.
Sie wird von Leitungen getragen, die mit den Röhrenstiften 30 verschweißt
sind. Die Anode 21 besteht aus einem Metallstreifen; der um die Enden einer Scheibe
aus Isoliermaterial 31 umgebogen ist, wie bei 32 und 33 angedeutet. Die Kathoden
22 und 23 sind aus Metallstreifen gebildet, die zwischen einer Isolierscheibe 34
und einer Maske aus Isoliermaterial 35 eingeklemmt sind. Die Streifen liegen quer
zu den Anodenstreifen. In der Maske 35 befinden sich in einer Linie parallel zur
Anode 21: rechtwinklige Schlitze, so daß die Entladungsflächen der Kathoden frei
gelassen werden.
-
Die Teile der Maske 35, die durch die benachbarten Schlitze voneinander
getrennt sind, stellen die Schirme 24 dar. Die Kathodenstreifen sind so angeordnet,
daß jeder Schlitz ein Paar von Kathoden mit einem Schirm 24 zwischen benachbarten
Paaren frei läßt. Die Kathoden?? zeigen von einer Ecke der Schicht, die durch die
Scheibe 34, die Maske 35 und die Kathoden 23 gebildet wird, zur anderen Ecke. Die
Strahlerwände 25 werden durch Brückenteile 36 gebildet, die rechtwinklig zu den
Scheiben 35, 36 und 31 befestigt sind und dazu dienen, die Anode von der Kathodenanordnung
zu trennen. Die Anordnung wird durch Stifte 37 zusammengehalten, die an den Ecken
der Isolierplatten vernietet sind. Sie liegt oberhalb einer Grundplatte 38 innerhalb
des Glaskolbens. Die Elektroden sind mit Stiften 30 verbunden.