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Zwischenelektrode in Glühkathodenröhren.
In Röhren mit Glühkathode werden häufig in den Entladungsraum durchbrochene Zwischenelektroden eingeführt, welche'entweder zum Steuern des Anodenstromes dienen (sogenanntes Hilf5netz), oder das Feld zwischen den Elektroden irgendwie elektrostatisch beeinflussen sollen (z. B. Spannungsnetz, Anodenschutznetz). Ist in den Röhren ein genügend hohes Vakuum vorhanden, so fliesst von diesen Zwischenelektroden nur dann ein merklicher Strom ab, wenn diese positiv gegen die Kathode aufgeladen sind.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine besondere Ausbildung der Form solcher Zwischenelektroden, Welche während des Betriebes dauernd oder in einer gewissen Phase des elektrischen Vorganges positives Potential gegen die Glühkathode besitzen ; die neue Form bietet den bisher bekannten Ausführungsformen gegenüber ganz wesentliche Vorteile.
Da der Wirkungsgrad einer elektrischen Entladungsröhre hauptsächlich durch die Grösse des von der Anode abfliessenden Stromes (bzw. Wechselstromes) bestimmt ist, ist es ohne weiteres klar, dass der von den Zwischenelektroden abgefangene Strom für die Verstärker- (bzw. Gleichrichter-oder schwingungserzeugende) Wirkung einer Glühkathodenröhre verloren geht. Es ist daher notwendig, die Zwischenelektroden so zu bauen, dass sie einen möglichst geringen Teil des hindurchtretenden Elektronenstromes abfangen. Diese Aufgabe hat man in Fällen, wo es nicht tunlich war, die betreffende Zwischenelektrode auf dauernd negativem Potential gegen die Kathode zu belassen, bisher dadurch zu lösen versucht, dass man den Körper einer derartigen Zwischenelektrode aus dünnen Drähten herstellte, welche beispielsweise auf Glasrähmchen aufgewickelt waren.
Mit dieser Ausbildung der Elektroden ist jedoch ein Nachteil verbunden, den man bisher nicht beachtet hat. Zur Festlegung der Begriffe möge im Folgenden zunächst der
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durch das ihr aufgeprägte positive Potential die Raumladungswirkung der Elektronen aufheben und somit die scharfe Steuerung grösserer Elektronenmengen ermöglichen soll. In diesem Falle besteht sowohl zwischen Kathode und Raumladungsnetz als auch zwischen diesem und dem Hilfsgitter ein Feld, welches die Elektronen nach dem Raumladungsnetz hinzuziehen strebt.
Es genügt also nicht, dafür zu sorgen, dass die Elektronen, welche nach der Anode gelangen sollen, bei ihrem erstmaligen Durchgange nicht auf den Gitterkörper des Raumladungsnetzes auftreffen ; vielmehr ist auch jede stärkere Ablenkung (Streuung) der Elektronen beim Durchgang durch das Netz zu vermeiden, da nach dem Energiesatz jeder durch Ablenkung gewonnenen seitlichen Geschwindigkeit ein Verlust an Geschwindigkeit in der Xormalrichtung entspricht, welcher leicht so gross sein kann, dass das betreffende Elektron von dem rückwärts gerichteten Feld ergriffen und beim zweiten oder dritten Durchgang an dem Gitterkörper des Raumladungsnetzes entladen wird. Nun ist bei dünnen Drähten das Streufeld ausserordentlich stark, da in unmittelbarer Nähe solcher Drähte die Kraftlinien von allen Seiten zusammenlaufen.
Die Vorteile, welche dünne Drähte in bezug auf abfangende Wirkung bieten, werden also durch ihre streuende Wirkung zum Teil wieder vernichtet. Und selbst wenn durch das von der Anode durchgreifende Feld dafür gesorgt wird, dass auch der grösste Teil der abgelenkten Elektronen das Hilfsgitter passiert und zur Anode übergeht, so wird doch die Schärfe des Stromanstieges bei wechselnden Gitterpotentialen durch diese Ablenkung stark verwischt, wodurch besonders in Verstärkerröhren und verstärkenden Gleichrichterröhren (Richtverstärkern) die Wirkung des Raumladungsnetzes fast illusorisch gemacht werden kann.
Als weitere sekundäre Nachteile dünndrähtiger Gitterkörper für das Raumladungsnetz kommen dann noch folgende in Betracht : Infolge der Streufelder um jeden einzelnen Draht ist das Potential in der Mitte zwischen den Drähten erheblich niedriger als an den Drähten selbst ; infolgedessen muss das Potential des Gitter körpers selbst unter Umständen noch erheblich höher gewählt werden als das Potential, welches in der betreffenden Fläche an sich zur Aufhebung der Raumladung notwendig war. Damit ist wieder eine stärkere Streuung, mithin eine stärkere Entladung der Elektronen an das Raumladungsnetz verbunden.
Endlich können sich bei sehr dünndrähtigen Gebilden infolge der abgelenkten und die Drähte eines
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welche die Wirkung der positiven dort angesammelten Ladungen zum Teil aufheben, woraus sich die Notwendigkeit einer weiteren Erhöhung des Potentials am Gitterkörper ergibt.
In Fällen, wo hinter der Zwischenelektrode ein die Elektronen beschleunigendes Feld vorhanden ist, kommt die Entladung von abgelenkten Elektronen an die positiv geladene
Zwischenelektrode nicht in Betracht. Doch spielt auch hier die Streuung an den Gitterdrähten immer eine sehr schädliche Rolle, indem z. B. beim Hilfsnetz die Schärfe der
Steuerung verwischt, beim Anodenschutznetz die elektrostatische abschirmende Wirkung herabgesetzt wird, so dass'auch hier die Verwendung von dünndrähtigen Gebilden nachteilig ist. Ausserdem sei darauf hingewiesen, dass, besonders in Schwingungsröhren, auch der Fall vorkommen kann, dass die Hilfselektrode ein stärker positives Potential gegen die Kathode besitzt als die dahinter liegende Elektrode (Anode).
In solchen Fällen bedeutet eine starke
Streuung an der Hilfselektrode geradezu einen Stromverlust für die Anode, was nach dem oben Gesagten ohne weiteres verständlich sein wird.
Gemäss der Erfindung werden nun in derartigen Fällen die elektrostatischen Vorteile massiver Elektroden mit den geometrischen Vorteilen dünner Drahtkörpergebilde dadurch vereinigt, dass den materiellen Teilen der Zwischenelektroden in der Fläche der Elektrode ein sehr kleiner Querschnitt gegeben wird, während sie senkrecht dazu eine ziemlich grosse Ausdehnung besitzen. Die materiellen Teile der Elektrode können dementsprechend aus hochkant zur Elektrodenfläche stehenden Blechstreifen bestehen, die zweckmässig zu einem gitter-, kreuzfach-oder wabenförmigen Gebilde angeordnet sind. Wenn z. B. die Dicke der zu verwendenden Bleche auf ein bis zwei Zehntelmillimeter beschränkt wird, was keine besonderen Schwierigkeiten bietet, ist hierdurch die abfangende Wirkung der Elektrode auf ein Mindestmass beschränkt, während durch genügende Breite der Streifen (z.
B. einhalb bis mehrere Millimeter) für hinreichende elektrostatische Wirkung gesorgt werden kann. Eine besonders einfache Form für Elektroden der geschilderten Art ist folgende : Ein dünnes Blech wird in dem ganzen Bereich, welcher für die Wirkung als Zwischenelektrode in Frage kommt, mit parallelen Schlitzen versehen, zwischen denen verhältnismässig breite Stege, beispielsweise von etwa ein Millimeter Breite, stehen bleiben. Durch Drehung um 900 werden diese Stege nachträglich senkrecht zur Gitterfläche eingestellt. Wird, wie es besonders für das Raumladungsnetz günstig ist, für die Elektrode eine zylindrische Form gewählt, so wird natürlich die Richtung der Schlitze parallel zur Achse des Zylinders sein müssen.
Eine Glühkathodenröhre mit einem derart ausgebildeten Spannungs-oder Raumladungsnetz und einem in gleicher Weise ausgebildeten Hilfsnetz ist in der Zeichnung in Fig. I in perspektivischer Ansicht dargestellt. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die ganze Elektrodenanordnung. Die Fig. 3 und 4 zeigen das Hilfsnetz und das Raumladungsnetz für sich allein in axialen Schnitten.
Die Glühkathode k ist tin mit Hilfe einer Feder f gespannter Draht. Sie ist von drei konzentrischen Zylindern umgeben, deren innerster das Spannungs-oder Raumladungs- netz r darstellt, auf dieses folgt das Hilfsnetz k und der äussere Zylinder ist die Anode a. Raumladungsnetz r und Hilfsnetz h bestehen je aus einem einzigen Stück Blech, in welches parallele Schlitze s eingestanzt sind. Die zwischen den Schlitzen s stehen gebliebenen verhältnismässig breiten Stege t sind nachträglich durch Schränken senkrecht zur Blechebene gestellt, wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist. Hierauf sind die geschlitzten Bleche in zylindrische Form gebogen, und zwar derart, dass die Schlitze und Stege parallel zur Zylinderachse verlaufen.
PATENT-ANSPRÜCHE ; t. Durchbrochene Zwischenelektrode für Glühkathodenröhren, welche dauernd oder während bestimmter Phasen des Betriebes ein positives Potential gegen die Glühkathode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die materiellen Teile der Elektrode senkrecht zu deren Fläche eine Ausdehnung besitzen, die wesentlich grösser ist, als die Breite dieser Teile
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