Elektronenröhre. Die Erfindung betrifft eine Elektronen röhre, bei welcher der störende Einfluss voii dem Elektronenaufprall ausgesetzten Isola toroberflächen und auf nicht definiertem Potential gehaltenen Leitern auf den Ent ladungsvorgang durch Abschirmmassnahmen ausgeschaltet wird.
Es ist bekannt, da.ss die Entladungsstrecke einer Elektronenröhre, welche das empfind lichste Relaissystem darstellt, über das die Technik derzeit verfügt, auch auf an sich schwache Störungen, deren Quellen sowohl ausserhalb, als auch innerhalb des Ent ladungsgefässes liegen können, anspricht, so dass eine sorgfältige Abschirmung der Röhre und insbesondere der Entladungsbahnen selbst am Platze ist. Dieser Gesichtspunkt spielt vor allem auch in Anfangsstufen eines Verstärkers oder Empfängers eine Rolle, da gerade dort kleine Nutzamplituden vorliegen, "velche leicht von Störungen übertroffen oder erheblich beeinflusst werden können.
Dem- entsprechend wurde auch schon eine Reihe von Abschirmmassnahmen vorgeschlagen, um entweder von aussen kommende Störfelder unschädlich zu machen oder den Einfluss von Wandladungsvorgängen auszuschliessen. Hierzu gehört zum Beispiel die Metallisie- rung des Glaskolbens auf der Innen- oder Aussenseite, die Anbringung eines zwischen der Glaswand und dem Elektrodensystem befindlichen Metallzylinders oder auch die Kapselung des Elektrodensystems mittelst eines Metallkörpers.
Nach unseren Unter suchungen sind diese Massnahmen nicht in allen Fällen ausreichend, und sie genügen vor allem nicht, um die Störungen, welche durch die aus der eigentlichen Entladungs bahn heraustretenden Elektronen und deren Beeinflussung .durch Störfelder verursacht werden, zu beseitigen. Um dies in vollem Umfange zu erreichen, ist es vielmehr erfin dungsgemäss notwendig, durch eine Ab schirmvorrichtung dafür zu sorgen, dass weder Isolierteile noch auf nicht definiertem Potential gehaltene Leiter von Elektronen getroffen werden können.
Zum besseren Verständnis des Erfin- dungsge0,enstandes wird auf folgende Zu sammenhänge und Vorgänge innerhalb einer Entladungsröhre Bezug genommen: Jedes Elektrodensystem der bisher üblichen Aus führungsform bietet die Möglichkeit, dass Elektronen an verschiedenen Stellen die cigentliche, zwischen Kathode und Anode verlaufende Entladungsbahn verlassen und sich innerhalb des Glaskolbens bewegen. Solche Austrittspunkte finden sich beispiels weise bei Elektrodensystemen mit beiderseits offenen zylindrischen oder prismatischen Elektroden an den offenen Stirnseiten.
Elek tronen treten auch in die Umgebung über, wenn die äusserste Elektrode, welche zumeist als Anode dient und auf einem hohen posi tiven Potential gehalten wird, durchbrochen ausgeführt ist. Dies geschieht aus ther mischen Gründen, um die Wärmeabstrah lung aus dem Innern des Entladungsraumes zu fördern und eine unerwünschte Tempera turerhöhung, welche zur thermischen Emis sion nicht geheizter Elektroden, zum Beispiel der Gitter, Anlass gibt, zu vermeiden. Der Elektronenaustritt wird besonders auch bei solchen Elektrodensystemen begünstigt, in denen die äussere Elektrode keine geschlos sene Fläche darstellt, wie es häufig bei plattenförmigen Anoden der Fall ist.
Die Störungen, welche durch diese im Vakuum raum befindlichen Elektronen hervorgerufen werden, können mannigfacher Art sein und hängen sowohl mit der Einwirkung äusserer Felder, als auch mit dem elektrischen Zu stand der Isolierteile zusammen.
In dem Raum zwischen dem Elektroden system und der Glaswand vorhandene Elek tronen bilden dort Raumladungen, deren Be stand und Verteilung vielfach von Zufällig keiten abhängt. Diese sind daher oft labil und neigen zu sprungweisen Übergängen. welche. sich beispielsweise als knackende Geräusche unangenehm .bemerkbar machen. Unter Umständen tritt auch eine periodische Pendelbewegung dieser freien Raumladun gen nach Art der Barkhausen-Kurzschwin- gungen auf.
Es ist leicht einzusehen, dass diese Raumladungen gegen äussere Felder bedeutend empfindlicher sind als der inner halb des eigentlichen Entladungsraumes zwi schen den Elektroden übergehende und durch definierte Potentiale gesteuerte Elektronen strom.
Weitere Störungen können von solchen im Innern des Glaskolbens befindlichen Iso latoren oder Leitern ausgehen, welche nicht auf einem definierten Potential gehalten und durch die Elektronen aufgeladen werden. Die Grösse und der Bestand dieser Ladungen hängt vielfach von Zufälligkeiten ab und bringt eine weitere Unsicherheit in die Funk tion der Röhre.
Schliesslich wären in diesem Zusammen hang noch Sekundäremissionseffekte der Iso lierteile mit besonderem Nachdruck zu er wähnen. Die Innenwand des Glaskolbens, sowie die zur Halterung des Elektroden systems dienenden Isolierbrücken können durch Kriechströme, welche von der Anoden einschmelzung ausgehen, auf positives Poten tial aufgeladen werden. Dieser Fall tritt mit grosser Wahrscheinlichkeit -dann auf, wenn die Anodenspannung eingeschaltet wird, be vor die volle Emission der Kathode erreicht ist, wie dies auf den Betrieb von Röhren in den üblichen Netzanschlussgeräten allgemein zutrifft.
Wenn diese Flächen durch die aus dem Entladungsraum abirrenden oder durch die durchbrochene Anode hindurchtretenden Elektronen mit einer Geschwindigkeit ge troffen werden, -die dem Potential der Fläche entspricht, so werden sie zu Sekundäremis sion veranlagt. Die emittierenden Oberflä chen wirken dann wie Elektroden, und da sie mit dem Steuergitter kapazitiv gekoppelt sind, rufen sie im Gitterkreis je nach Phasen lage ihrer Spannung Dämpfungs- und Kapa zitätsvergrösserungen oder -verkleinerungen hervor.
Alle diese Erscheinungen sind nicht nur an sich sehr störend, sondern ihr Auf treten ist besonders dadurch unangenehm, dass- es sich um weitgehend unkontrollierbare und von Zufälligkeiten abhängige Vorgänge handelt.
Zur Verhinderung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Röhre mit einer derart beschaffenen und an geordneten Elektronenabschirmvorrichtung zu versehen, dass weder Isolierteile noch auf nicht definiertem Potential gehaltene Leiter von Elektronen getroffen werden können. Nicht abzuschirmen sind selbstverständlich nicht metallisierte Teile des keramischen Kathodenröhrchens von indirekt geheizten Glühkathoden; da diese einerseits mit dem Kathodenpotential in Berührung stehen und anderseits ausserhalb der Flugbahn der Elek tronen liegen, ist eine Störung durch diese Flächen nicht zu erwarten.
Im Bedarfsfalle kann aber leicht darauf geachtet werden, dass der ganze innerhalb der Abschirmvor- r; chtung befindliche Teil des keramischen Kathodenträgers metallisiert oder von beson deren Abschirmflächen abgedeckt ist. Da durch ist die Gewähr gegeben, dass weder unkontrollierbare Aufladungen eintreten noch eine Sekundäremission von Isolierteilen stattfindet.
Die Absehirmflächen der Ab schirmvorrichtung können auch durchbrochen ausgeführt werden, so dass die thermischen Eigenschaften des Elektrodensystems hin sichtlich der Wärmeabstrahlung aus dem Innern des Entladungsraumes nicht ver schlechtert werden. Um in diesem Falle den Übertritt von Elektronen in den Raum ausser halb der Abschirmvorrichtung zu verhindern, kann dieser an ein festes, beispielsweise nega tives oder Kathodenpotential gelegt werden.
An solchen Stellen des Elektrodensystems, wo nachweislich keine Elektronen austreten können oder keine Beeinflussung der Ent ladung stattfinden kann, kann die Abschirm- vorrichtuno; fehlen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Anode aus einem geschlos senen Vollblechzylinder besteht; in diesem Falle kann die Abschirmung durch zwei an den Stirnseiten angeordnete -Kappen erfolgen.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem das Elektrodensystem allseitig um schliessenden Abschirmkäfig dargestellt. Es ist 1 der Glaskolben mit dem Quetschfuss 2, auf welchem das Elektrodensystem montiert ist. 3 bedeutet die Kathode, 4 eine Gitter elektrode und 5 eine beispielsweise als Me tallnetz ausgebildete Anode. Das Elektroden system ist von einem Käfig umgeben, wel cher aus einem zylindrischen Metallnetz G und zwei vollwandigen oder ebenfalls durch brochenen Stirnflächen 7 und ä besteht.
Der Käfig ist mit einer Zuleitung 9 versehen, um so die Möglichkeit zu haben, ihn an ein beliebiges Potential anzuschliessen. Ebenso gut kann dieser aber auch bereits im Innern des Glaskolbens mit einer auf geeignetem Potential befindlichen Elektrode, zum Bei spiel der Kathode, verbunden werden. Die Elektroden werden durch Isolierbrücken 10 und 11, welche ausserhalb des Käfigs G liegen, gehalten und distanziert. Der Getter- träger 12 ist ausserhalb des Käfigs an geordnet.
Die Fig. \2 zeigt eine Röhre, deren Elek- trodensystem eine aus einem Vollblechzylin- der bestehende Anode 20 enthält. Infolge dessen genügt es, Abschirmelektroden nur an den beiden Stirnseiten des Anodenzylinders vorzusehen. Diese bestehen aus zwei aus einem Metallnetz angefertigten Kappen 21 und 22, welche die Enden des Elektroden systems soweit übergreifen, dass ein Austritt von Elektronen in den Raum ausserhalb der Abschirmvorrichtung praktisch ausgeschlos sen ist.
Ebenso ist es unmöglich, dass .das als Träger für die Elektrodenstützen die nende Isolierstück 23 von Elektronen ge troffen wird.
Electron tube. The invention relates to an electron tube in which the disruptive influence of Isola toroberflächen exposed to electron impact and conductors held at an undefined potential on the discharge process is switched off by shielding measures.
It is known that the discharge path of an electron tube, which is the most sensitive relay system currently available in technology, also responds to weak interference, the sources of which can be outside or inside the discharge vessel, so that careful shielding of the tube and especially the discharge paths themselves is in place. This point of view also plays a role especially in the initial stages of an amplifier or receiver, since there are small useful amplitudes that can easily be exceeded or significantly influenced by interference.
Accordingly, a number of shielding measures have already been proposed to either render external interference fields harmless or to exclude the influence of wall charging processes. This includes, for example, the metallization of the glass bulb on the inside or outside, the attachment of a metal cylinder located between the glass wall and the electrode system or also the encapsulation of the electrode system by means of a metal body.
According to our investigations, these measures are not sufficient in all cases, and above all they are not sufficient to eliminate the interference caused by the electrons emerging from the actual discharge path and their influence by interference fields. In order to achieve this to the full extent, it is instead necessary according to the invention to ensure by means of a shielding device that neither insulating parts nor conductors held at an undefined potential can be hit by electrons.
For a better understanding of the invention, reference is made to the following interrelationships and processes within a discharge tube: Each electrode system of the previously usual embodiment offers the possibility that electrons leave the actual discharge path between cathode and anode and become themselves move inside the glass bulb. Such exit points are found, for example, in electrode systems with cylindrical or prismatic electrodes that are open on both sides at the open end faces.
Electrons also pass into the environment when the outermost electrode, which mostly serves as an anode and is kept at a high positive potential, is perforated. This is done for thermal reasons in order to promote the heat radiation from inside the discharge space and to avoid an undesirable temperature increase, which gives rise to the thermal emission of unheated electrodes, for example the grid. The escape of electrons is particularly favored in those electrode systems in which the outer electrode is not a closed surface, as is often the case with plate-shaped anodes.
The disturbances, which are caused by these electrons in the vacuum space, can be of many kinds and are related both to the action of external fields and to the electrical condition of the insulating parts.
Electrons present in the space between the electrode system and the glass wall form space charges there, the status and distribution of which depends in many cases on coincidences. These are therefore often unstable and tend to have sudden transitions. Which. make themselves noticeable, for example, as cracking noises. Under certain circumstances, a periodic pendulum movement of these free space charges occurs in the manner of the Barkhausen short oscillations.
It is easy to see that these space charges are significantly more sensitive to external fields than the electron flow that passes within the actual discharge space between the electrodes and is controlled by defined potentials.
Further disturbances can originate from such insulators or conductors located inside the glass bulb, which are not kept at a defined potential and are charged by the electrons. The size and the amount of these charges often depend on coincidences and add further uncertainty to the function of the tube.
Finally, secondary emission effects of the insulating parts should be mentioned with particular emphasis in this connection. The inner wall of the glass bulb and the insulating bridges used to hold the electrode system can be charged to positive potential by leakage currents emanating from the anode melt. This case is very likely to occur when the anode voltage is switched on before full emission of the cathode is reached, as is generally the case with the operation of tubes in the usual power supply units.
If these surfaces are hit by the electrons straying from the discharge space or passing through the perforated anode at a speed that corresponds to the potential of the surface, they are prone to secondary emissions. The emitting surfaces then act like electrodes, and since they are capacitively coupled to the control grid, they cause attenuation and capacity enlargements or reductions in the grid circle depending on the phase position of their voltage.
All of these phenomena are not only very annoying in themselves, but their occurrence is particularly unpleasant because they are largely uncontrollable processes that are dependent on randomness.
To prevent these difficulties, the invention proposes to provide the tube with an electron shielding device constructed and arranged in such a way that neither insulating parts nor conductors held at an undefined potential can be hit by electrons. Of course, non-metallized parts of the ceramic cathode tube are not to be shielded from indirectly heated hot cathodes; Since these are on the one hand in contact with the cathode potential and on the other hand are outside the trajectory of the electrons, interference from these surfaces is not to be expected.
If necessary, however, it can easily be ensured that the whole within the shielding r; The part of the ceramic cathode support that is located is metallized or covered by special shielding surfaces. This guarantees that uncontrollable charging and secondary emissions from insulating parts do not occur.
The shielding surfaces of the shielding device can also be perforated, so that the thermal properties of the electrode system are not deteriorated in terms of heat radiation from the interior of the discharge space. In order to prevent the passage of electrons into the space outside the shielding device in this case, the latter can be connected to a fixed, for example negative or cathode potential.
At those points of the electrode system where it has been proven that no electrons can escape or the discharge cannot be influenced, the shielding device can; absence. This is the case, for example, when the anode consists of a closed solid sheet metal cylinder; In this case, the shielding can be done by two caps arranged on the end faces.
The drawing shows two execution examples of the subject invention. In Fig. 1, an embodiment is shown with a shielding cage enclosing the electrode system on all sides. It is 1 the glass bulb with the pinch foot 2 on which the electrode system is mounted. 3 means the cathode, 4 a grid electrode and 5 an anode, for example designed as a Me tallnetz. The electrode system is surrounded by a cage, wel cher consists of a cylindrical metal mesh G and two full-walled or also broken end faces 7 and a.
The cage is provided with a supply line 9 so that it can be connected to any potential. However, this can also be connected to an electrode at a suitable potential, for example the cathode, already inside the glass bulb. The electrodes are held and spaced apart by insulating bridges 10 and 11, which lie outside the cage G. The getter carrier 12 is arranged outside the cage.
FIG. 2 shows a tube whose electrode system contains an anode 20 consisting of a solid sheet metal cylinder. As a result, it is sufficient to provide shielding electrodes only on the two end faces of the anode cylinder. These consist of two caps 21 and 22 made of a metal mesh, which overlap the ends of the electrode system to such an extent that electrons can practically not escape into the space outside the shielding device.
It is also impossible that the insulating piece 23 which acts as a carrier for the electrode supports is hit by electrons.