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Gas- oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsgefäß Bei gas- oder
dampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäßen ist bekanntlich die Rück zündungssicherheit,
d. h. die Sicherheit gegen Durchschläge der Entladungsstrecke in ,der Sperrichtung
von .großer Bedeutung. Die Sperrspannung, d. h. diejenige Spannung die in der Sperrphase
gerade eine Entladung zündet, muß möglichst groß gemacht werden.
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Um dies zu erreichen, hat man sich in der Technik der Entladungsröhren
schon verschiedener Mittel bedient. So ist es z. B-. bekannt, die Rückzündungssicherheit
elektrischer Entladungsgefäße durch besondere Wahl des Füllgasdruckes zu erhöhen.
Zu den gebräuchlichen Mitteln gehört auch -die Anordnung von Schirmen im Entladungsweg
zwischen den Elektroden. Diese bekannten Maßnahmen sind aber teils nicht von ausreichend
verläßlicher Wirkung, teils wird durch ihre Anwendung der Aufbau kompliziert. In
den meisten Fällen ergibt sich als unerwünschte Folge der getroffenen Maßnahme eine
fühlbare Vergrößerung der Zündspannung in der Durchlaßrichtung: ' Durch die im folgenden
beschriebene Anordnung nach .der Erfindung wird unter Vermeidung anderer Nachteile
die Rückzündungssicherheit wesentlich erhöht. Erfindungsgemäß sind längs der Entladungsbahn
eine Anzahl vorzugsweise ringförmiger Hilfselektroden angeordnet, deren Potentiale
von der Anode nach der Kathode hin nicht gleichmäßig abfallen, sondern zackenförmig
um einen linearen Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode hin und her springen,
derart, daß .die in der Sperrphase von der Anode ausgehenden Ladungsträger gegen
bremsende Felder anlaufen.
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Es sind zwar Entladungsgefäße bekannt, bei denen der Spannungsabfall
zwischen
Anode und Kathode nicht linear verläuft. Bei diesen ist
in die Entladungsbahn eine Steuerelektrode eingefiigt, die auf einem derartigen
Potential gehalten -wird, daß in der Zündphase zwischen der Steuerelektrode und
der Kathode ein Bremsfeld entsteht, das eine vorzeitige Zündung der Entladung erschwert.
1n der Sperrphase ergeben sich bei der bekannten Röhre jedoch nur beschleunigte
Felder, welche gerade das Auftreten von Rückzündungen begünstigen. Gemäß der Erfindung
ist hingegen die Anordnung so getroffen, daß gerade iii der Sperrphase Felder vorhanden
sind, welche die von der Anode ausgehenden Ladungsträger abbremsen und damit eine
Rückzündun- wesentlich erschweren. Die Erfindung und die Wirkung der .erfindungsgemäßen
Vaßnahme läßt sich am besten an Hand der Figuren erläutern. An Stelle eines linearen
Spannungsabfalls zwischen Kathode und Anode, welcher in Fig. i durch die Gerade
i dargestellt ist, sollen die Potentiale der Hilfselektroden beispielsweise die
durch den ,gebrochenen Linienzug 2 gekennzeichneten Werte annehmen. Eine Elektronenlawine,
welche in der Sperrphase von der Anode komineild, eine Rückzündung einleiten will,
maß gegen die Potentialberge anlaufen. Das wäre ohne weiteres möglich, .wenn die
Elektronen das vorhergehende Potentialefälle ohneHnergieabga:be durchlaufen hätten.'
So aber hat ein Teil von ihnen .durch "Zusammenstöße im Gasraum genügend Energie
verloren, um beim Anlaufen gegen die Potentialberge hängen zu bleiben. Die starken
radialen Felder, die sich in solchen Entiadungsstrecken ausbilden, unterstützen
das Abdrängen der Elektronen an die Wand. Es ist also eine Erhöhung der Zündspannung
vorhanden, die mit der Zahl und der Stärke der Gegenfelder zunimmt und mit steigendem
Druck monoton abfällt. Tatsächlich wurde z. B. im Quecksilberdampf bei Druhken von
einigen Hundertstel Millimeter fast die zehnfache Zündspannung in der Sperrrichtung
gegenüber einer linearen Potentialverteilung gemessen. Die Zündspannungserhöhung
in der Flußrichtung betrug, bei Verwendung einer Glühkathode als Elektronenquelle
3 ::2, maximal etwa 2 : i. Bei den üblichen Betriebsarten der gas- und dampfgefüllten
Entladungsgefäße fällt eine derartig geringe Erhöhung der Zündspannung kaum ins
Gewicht, während die im Verhältnis bedeutend größere Erhöhung der Sperrspannung
von großer Bedeutung ist.
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Die Brennspannung in der Durchlal3richtung bleibt durch die Maßnahme
nach :der Erfindung völlig unbeeinflußt, so daß keine Erhöhung des Energieverbrauches
im Rohr auftritt. Wie der Erfindungsgedanke, prakfisch durchgeführt wird, läßt Fig.
i erkennen. In dem Entladungsgefäß 3 sind Zwischen der Kathode d. und der Anode
5 verhältnismäßig dicht aneinander die einzelnen ringförmigen Elektroden G,
7, S usw. angeördnet. Zwischen dem Kathoden- und Anodenanschluß liegt der
Spannungsteiler cg. Der Spannungsteiler c) ist durch eine Reihe von Anzapfpunkten
i o. i i und 12 unterteilt, welche mit den in der Figur ihnen gegenüberliegenden
Elektroden verbunden sind. Der lineare Spannungsabfall zwischen den Hauptelektroden
ist durch die Gerade 13 veranschaulicht. Die Punkte i-., i_;, 16 usw. veranschaulichen
die Potentiale, «-elche die einzelnen Elektroden annehmen würden, sofern keine weiteren
Maßnahmen getroffen wären. Um nun ein zackenförmiges Potentialbild in der Art des
durch den gebrochenen Linienzug 2 dargestellten zu erhalten, muß man entsprechende
Punkte des Spannungsteilers durch Brücken verbinden. So wird z. B. der Punkt io
des Spannungsteilers mit dem Punkt i8 durch eine Brücke verbunden. Dadurch wird
erreicht, daß der Punkt iS des Spannungsteilers das Potential des Punktes io erhält,
die Potentiale dieser beiden Punkte also gleich sind. Auf der Geraden
13, welche den linearen Potentialabfall veranschaulicht, entsprechen diesen
beiden Punkten die Punkte 14 und i9. Unterteilt man den Spannungsteiler entsprechend
dicht und führt man den ausgesprochenen Gedanken konsequent durch, so lassen sich
beliebige zackenförmige Potentialbilder für die Verwirklichung der Erfindunz erhalten.
Eine ähnliche Art, das gewünschte nackenförmige Potentialbild zu erhalten, ist in
Fig. -2 veranschaulicht. Zwischen Anode 20 und Kathode 21 liegt ein Spannungsteiler
22, welcher durch Anschlußklemmen mehrfach unterteilt ist. Die Elektroden werden
jeweils an diejenigen Punkte des Spannungsteiler angeschlossen, welche das gewünschte
Potential haben. Das lineare Gefälle am Spannungsteiler ist durch die Gerade 2;
dargestellt. Man erkennt ohne weitere:, daß beispielsweise die Elektrode 23 an den
Punkt 2.1, die Elektrode 25 an den Punkt 26 des Spannungsteilers angeschlossen werden
muß, uni den durch die gebrochene Linie 28 dargestellten Potentialverlauf an den
Hilfselektroden zu erhalten. Je feiner der Spannungsteiler unterteilt ist, um so
leichter ist es, beliebige zackenförtnige Potentialbilder zu erhalten.
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Der Spannungsteiler kann anstatt aus Hochohinwiderständen auch aus
einer Kondensatorkette gebildet werden. Der Anschluß der Punkte des Spannungsteilers
an die einzelnen Elektroden kann unmittelbar durch eingeschmolzeneZuführungsdrähte
oder kapazitiv
mittels Außenelektroden erfolgen, welche mit innerhalb
der Röhren angeordneten Elektroden Kondensatoren bilden.
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Die Hilfselektroden können entweder aus ringförmigen Blechen bestehen
oder auch als Wandbeläge ausgebildet sein. Das gleiche gilt für die zur kapazitiven
Kopplung dienenden Außenelektroden.
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Steigert man den Gasdruck zu immer höheren Werten, so nimmt die Erhöhung
der Sperrspannung, welche man .durch die erfindungsgemäße Anordnung gegenüber einer
Röhre ohne Hilfselektroden erzielt, monoton ab. Daraus ergibt sich die Regel, daß
man den Gasdruck in der Röhre so niedrig wählen soll, als es mit Rücksicht auf andere
Verhältnisse, z. B. auf die Lebensdauer einer etwa als Elektronenquelle dienenden
Oxydkathode, möglich ist. Bei Gasgleichrichtern mit geknickten Anodenarmen wird
die Armierung mit den Hilfselektroden zwischen Knick und Anode angeordnet und hier
der Dampfdruck durch Kühlen des Anodenarmes vor dem Knick möglichst niedrig gehalten.