DE1055134B - Kaltkathoden-Schaltroehre mit Schlitzblendensystem - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Kaltkathoden-Schaltröhren. Eine Beschränkung ihrer Anwendbarkeit besteht darin, daß nach dem Löschen einer vorangegangenen Entladung eine bestimmte Zeit abgewartet werden muß, bis wieder eine Spannung an die Röhre gelegt werden kann. Diese Zeit wird im folgenden als Mindestlöschzeit bezeichnet. Die Mindestlöschzeit begrenzt die maximale Schaltfrequenz, d. h. die Anzahl der gesteuerten Zündungen, die mit einer solchen Röhre in einer bestimmten Zeiteinheit zulässig ist. Die maximale Schaltfrequenz von Kaltkathoden-Schaltröhren bzw. Stromtoren in der bisher üblichen Bauweise für die Schwachstromtechnik beträgt bei den üblichen Betriebsbedingungen im Mittel etwa 1 ms.

Es ist bereits bekanntgeworden, die maximale Schaltfrequenz von gasgefüllten Schaltröhren dadurch zu erhöhen, daß dem Füllgas der Röhre die Entionisierungszeit erniedrigende Zusätze beigefügt werden. Diese z. B. von den Geiger-Müller-Zählrohren her bekannten Zusätze, wie Wasserstoff, Alkohol oder a° 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.

Es ist weiterhin bekannt, die Löschzeit dadurch herabzusetzen, daß bei einer als Hohlkathode, 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 Kaltkathoden-Schaltröhren im Mittel auf etwa 200 μδ 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 Erfindung. Erreicht wird dies bei einer Kaltkathoden-Schaltröhre 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 Blende ausgebildeten Elektrode mit im wesentlichen senkrecht zur Entladungsrichtung ausgedehnter, den Entladungsraum in zwei Teilräume aufteilender Fläche nach der Erfindung dadurch, daß die Blende für die Ausbildung der Hauptentladung zentral einen Längsschlitz (Spalt) von weniger als 1 mm, insbesondere 0,1 mm Breite aufweist und daß von der parallel zur Schlitzlänge Kaltkatho den-Schaltröhre
mit Schlitzblendensystem

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. phil. Herbert Gawehn_r München, ist als Erfinder genannt worden

längserstreckten Kathode alle Punkte des wirksamen Teiles einen kleineren Abstand als 1 mm von der Schlitzöffnung haben.

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 Entioniersierungszeit und damit die Mindestlöschzeit 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 um so mehr verringert wird, je kleiner die Blendenöffnung ist. Dies wirkt sich in einer entsprechend starken Herabsetzung der Mindestlöschzeit aus. Die gleiche Wirkung läßt sich zwar auch mit Lochblenden mit entsprechend kleiner öffnung, von z. B. 0,1 mm Durchmesser, erzielen. Lochblenden haben jedoch den Nachteil, daß sie den Llauptentladungsstrom viel stärker behindern, was einen Anstieg der Brennspannung zur Folge hat. Die Verringerung der Löschzeit durch die Blende ist um so wirkungsvoller, je kürzere Entladungsbahnen die Ladungsträger zurückzulegen haben. Erreicht wird dies nach der Erfindung in vorteilhafter Weise mit einer schmalen, bandförmigen, wirksamen Kathodenfläche, die derart parallel zum Blendenschlitz angeordnet ist, daß alle Punkte weniger als I mm von diesem entfernt sind.

Bei entsprechend angestellten Untersuchungen wurden in Neon von 60 bis 120 Tor für eine Lochblende mit 0,1 mm Durchmesser die gleichen Mindestlösch-

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Claims (5)

zeiten wie für eine Schlitzblende mit 0,1· 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 beibehält. 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 Mindestlöschzeit 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 ao vorteilhaftesten durch Zünden einer Initialentladung zwischen Blende—Kathode, wobei die Blende als Starter wirkt. Die kurzen Entladungsbahnen haben eine niedrige Zündspannung zur Folge. Für eine in vielen Fällen gewünschte hohe Schaltleistung ist jedoch eine möglichst hoch über der Brennspannung liegende Zündspannung erforderlich. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet den Vorteil, daß bei Verwendung einer Vorspannung Blende—Kathode die Zündspannung Anode —Kathode annähernd um den Betrag dieser Vorspannung ansteigt. Im Gegensatz zu den bekannten Starteranordnungen 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 die Hauptstrecke Anode— Kathode verwenden, wenn man die als Starter benutzte Schlitzblende positiv gegenüber der Kathode vorspannt. Wegen des sehr kleinen DurchgrifFs Anode—Kathode empfiehlt sich zur Erzielung einer guten Steuerempfindlichkeit (Transfer) die Verwendung von Neon, Helium oder eines Gemisches dieser Gase als Füllgas. An Hand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Fig. 1 ist die längserstrecke Kathode 1 aus Reinmetall, wie z. B. Tantal oder Molybdän, rinnenoder trogförmig gestaltet, so daß innerhalb der Rinne ein besonders aktivierter und ein äußerer, weniger aktiver, insbesondere durch einen Überzug künstlich desaktivierter Teil entsteht. Die Ouerschnittsabmessungen 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 Anode4 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 Streuelektroden dient. In Fig. 2 ist eine andere technische Ausführungsform dargestellt, bei der für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 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. Durch die gewählte Kathodenform läßt sich eine besonders gute mechanische Stabilität bei relativ einfacher Herstellungsweise erzielen. Vor der Kathode sind analog wie in Fig. 1 zunächst die Blende 2 mit einem engen Schlitz 3 sowie eine stabförmige Anode 4 in Schlitzebene angeordnet. Zur örtlichen Fixierung einer der Vorionisation dienenden Hilfsentladung besitzt die Kathode auf der der Blende abgewandten Seite gegenüber der Hilfsanode 5 ebenfalls eine Rinnenform. 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 Blendenschlitzes anordnen läßt. Patentansprüche:

1. Kaltkathoden-Schaltröhre 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 Blende ausgebildeten Elektrode mit im wesentlichen senkrecht zur Entladungsrichtung ausgedehnter, den Entladungsraum in zwei Teilräume aufteilender Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende für die Ausbildung der Hauptentladung zentral einen Längsschlitzspalt von weniger als 1 mm, 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.

2. Kaltkathoden-Schaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende zumindest an ihrer Oberfläche aus einem Werkstoff hoher Austrittsarbeit besteht.

3. Kaltkathoden-Schaltröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht wirksamen Teile der Kathode desaktiviert sind.

4. Kaltkathoden-Schaltröhre nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode trog- oder rinnenartig geformt ist und aus Reinmetall besteht.

5. Kaltkathoden-Schaltröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine lediglich der Vorionisation dienende Hilfsanode auf der der Anode abge-

. wandten Seite der Kathode angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 963 010, 935 684;
USA.-Patentschrift Nr. 2 373 175.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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