Gasgefällte elektrische Entladungsröhre mit kalter Kathode. Die vorliegende Erfindung betrifft eine gasgefüllte Entladungsröhre mit kalter Ka thode der Art, in welcher di# Zündspannutul- einer Entladungsstreeke durch das Vorhan densein einer Entladung in einer benaehbar- ten Entladungsstreeke in demselben Röhren kolben herabgesetzt wird.
Die erfindun--s-emässe Röhre, welche min destens ein Paar Entladungsstreeken aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass deren Elek troden derart angeordnet und ausgebildet sind, (lass bei geeigneten Betriebsspannungen, die bei einer selbstständigen Entladung entste henden lonisationsprodukte von der einen Streeke A leichter zur andern Strecke B wan dern als in -Lim"ekebrter Richtung, wodureh die Zündspannung an der andern Strecke B durch die Entladung der einen Strecke<B>A</B> er niedrigt wird,
aber die Zündspannun--- der einen Strecke<B>--1</B> praktisch unabhängig von der Entladung der andern Strecke B und von deren Anodenspannung ist.
Obschon für derartige Röhren zahlreich-, Anwendungsmöglichkeiten bestehen, so eignen en sie sieh besonders als Fol-eentladungsröhreii, <B>C</B> wobei zwei oder mehr Reihen von Entladunas- strecken in einem einzigen Kolben unter".<B>-</B> <I>n</I> ne bracht sind, zwischen denen eine Ionisations- kopplung praktisch nur in einer Riehtun,-- vor handen ist.
Folgeentladungsröhren sind aLis dem Schweizer Patent Nr. 271240 bekannt, sie enthalten eine Reihe von Entladunusstreeken, die so angeordnet sind, dass, wenn eine Ent- ladangsstrecke zündet, die Ionisationsprodukte zur benachbarten Strecke wandern und deren Zündspannung erniedrigen.
Auf diese Weise können aufeinanderfolgende Spannangsim- pulse, die gemeinsam an die Elektroden der Reihe angelegt werden, die aufeinanderfol- (Yende Zündung der Strecken von einer gege benen Startstreeke aus veranlassen. Solche Röhren können unter anderem als elektrische Zählereinrichtungen in Rechenmaschinen oder als Naehrichtenspeieher in automatischen Te- lephonstromkreisen verwendet werden.
Wenn, erwünscht, kann ständig eine Spannung zwi- sehen die Anoden und die Kathoden der Strecken der Reihen angelegt werden, so dass eine Strecke nach erfolgter Zündung dauernd im EntladLingszustand verbleibt. Um die Ent- i ladungen zu löschen, muss die genannte Span- nun- entfernt, oder lange genug unter einen kritischen Wert (Brennspannung) herabge setzt werden, damit eine EntionisierLing ein treten kann.
Wenn ZählLin---en bei hohen Ge- sehwindigkeiten beabsichtigt sind, kann es daher notwendig werden, wechselweise ein Paar Röhren zü verwenden, von denen eine den Zählvorgang ausführt, während die andere entionisiert wird. Es können z. B. zwei oder mehr Entladungsreihen in einer einzigen Röhre untergebracht und so ausgebildet und angeordnet sein, dass die Ionisationskupplung zwischen den Reihen eine zweite Zählreihe be fähigen kann, die Zählung von der ersten Reihe zu übernehmen und weiterzuführen, während die Entladungen der ersten Reihe gelöscht werden.
Ein als Folgeentladungsröhre ausgebil detes Ausführungsbeispiel der erfindungs gemässen Röhre wird mindestens zwei Reihen von Entladungsstrecken aufweisen, von denen jede eine Anzahl Kathoden und eine oder mehrere mit diesen zusammenarbeitende An oden umfasst, wobei diese Elektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Entladungsfolge längs einer der Reihen<B>A</B> unabhängig von den Entladungen der andern Reihe B stattfinden kann, während die Zünd folge der Entladungsstreeken der andern Reihe durch den Zustand der Entladungen in der Reihe<B>A</B> bestimmt ist.
In einer solehen Röhre können die Entladungsreihen so ausge bildet sein, dass irgendein Br-Liehteil der Cle- samtzahl der Strecken der Reihe<B>A</B> gezündet und während einer unbeschränkten Dauer im Entladungszustand belassen werden kann, während welcher eine Entladungsfolge längs der Reihe B stattfinden kann, wodurch eine Angabe über die Anzahl der in der Reihe<B>A</B> gezündeten Strecken gewonnen werden kann.
Im oben erwähnten Patent wurde kein Unterschied zwischen einer mittels Elektronen oder Ionen erfolgenden Kopplung gemaeht. Alle Ionisationsprodukte wurden allgemein als Ionen betrachtet. Bestimmte Ausführun.ors- formen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der unterschiedlichen Wanderung der posi tiven Ionen und der Elektronen zwischen den Entladtingsstreeken. So erreicht man, dass in einem Beispiel durch die Wahl geeigneter Be triebsspannungen Ionen von einer Entladungs strecke<B>A</B> nach einer Strecke B wandern, wäh rend Ionen der Strecke B daran verhindert werden, nach der Strecke<B>A</B> zu wandern.
In andern Ausführungsbeispielen wird eine nur in einer Richtung auftretende Elektronen kopplung verwendet, wobei die ebenfalls auf tretende Ionenkopplung vernachlässigbar ist.
In folgendem -werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die bei liegende Zeichnung näher beschrieben.
In der Fig. <B>1</B> weist die gasgefüllte Ent ladungsröhre<B>1</B> zwei Reihen von Entladungs- strecken 2 und<B>3</B> auf, von denen jede eine gemeinsame Anode 4 bzw. 4' und vier ein zelne Kathoden<B>5, 6, 7, 8</B> bzw. <B>Y, 6', V,</B> S' aufweist. Ausserdem ist eine getrennte Ka thode<B>9</B> vorhanden, -welehe als Hilfskathode dient und mit der Anode 4' eine Hilfsent- ladungsstreeke bildet, so dass die Kathoden <B>5, 5'</B> in ihren Reihen als erste zünden kön nen.
Die Anode 4' ist mit einer Quelle kon stanter Spannung<B>10,</B> welehe sehematiseh als Batterie in Reihe mit einem Entkopplangs- widerstand dargestellt ist, sowie mit der Klemme<B>11</B> verbunden, an -welehe die ankom menden Signale angelegt werden. Die Katlio- den <B>Y, 6, 7'</B> und<B>8'</B> sind !!her individuelle Strombegrenzungswiderstände 12 mit Erde verbunden, wobei in die Zuleitung zur Ka thode<B>S'</B> ausserdem noeh ein Impulstransfor mator<B>1.3</B> eingesehaltet ist.
Die Kathoden<B>5,</B> <B>6, 7</B> und<B>8</B> sind über individuelle Wider stände 14 mit der negativen Klemme einer stabilisierten Spannungsquelle<B>15</B> verbunden, deren positiver Pol über die Sekundärwiek- lung des Impalstransformators <B>16</B> mit der Anode 4 verbunden ist. Ein einstellbarer Punkt der Quelle<B>15</B> ist über die Batterie<B>15'</B> geerdet, -so dass die Kathoden<B>5, 6, 7</B> und<B>8</B> in bezug auf die Kathoden<B>Y, 6', 7'</B> und<B>8'</B> positiv vorgespannt werden können.
Die Ka thode<B>9</B> ist über einen variablen Widerstand <B>17</B> und die Vorspannbatterie <B>1.8</B> an Erde an geschlossen. Alle Kathoden bestehen z-,veek- mässigerweise aus Niekelstiften, welehe mit Ausnahme ihrer der Anode zugewandten Spitze mit Aluminiiimoxvd oder einer andern eine Entladung verhindernden Substanz über zogen sind. In der Praxis werden die beiden Kathodenreihen parallel zueinander und unter den Anoden angeordnet, wie dies die Fig. 2 schematisch im Schnitt senkreeht zu den An odenstäben zeigt..
Die von den Quellen<B>10</B> und<B>1.5</B> gelieferten Spannungen sind so be-, messen, dass sie nicht genügen, um irgendeine Entladungsstreeke der beiden Reihen zu zün den. Diese Spannungen genügen jedoch, um eine Entladung, wenn sie einmal gezündet hat, aufreehtnierhalten. Von der Kathode<B>9,.</B> geht dauernd eine Entladung aus. Die in Fig. <B>1</B> dargestellte Schaltung ar beitet wie folgt. Eine Reihe positiver, nach folgend als Wählimpulse bezeichneter Impulse wird an die primären Klemmen des Trans formators<B>16</B> gelegt.
Diese Impulse sollten in ihrer Amplitude und Dauer so begrenzt sein, dass beim ersten Impuls eine Entladung z-,vi- schen der Kathode<B>5</B> und der Anode 4 ein tritt. Dabei wird diese Entladung teilweise durch die Hilfsentladung an der Kathode<B>9</B> erregt. ]Durch den ersten Impuls sollen keine weiteren Strecken gezündet werden. Durch die Spannung der Quelle<B>15</B> kann diese Ent ladung aufrechterhalten werden. Ein zweiter Impuls veranlasst die Zündung der von der Kathode<B>6</B> ausgehenden Strecke.
Der dritte Impuls veranlasst die Zündung der Strecke mit der Kathode<B>7</B> und der vierte diejenige der Streeke mit der Kathode<B>8.</B> An der Klemme<B>11</B> werden periodisch Impulsfolgen wie sie bei<B>19</B> gezeigt sind, angelegt. Jede dieser Impulsfolgen umfasst eine Reihe posi tiver Impulse, welchen ein negativer Impuls folgt.
Die positiven Impulse bringen die Ent- ladungsstreeken der Reihe<B>3</B> zur Zündung, welche im nachfolgenden Zählreihe genannt wird, während der negative Impuls die Span nung der Anode 4' genügend lang auf einen unter der Brennspannung liegenden Wert er niedrigt, dass alle Entladungen dieser Reihe löschen. Die zeitliche Lage oder die Breite jedes positiven Impulses kann moduliert sein. Die mittlere Impulsdauer kann eine Mikro sekunde betragen.
Die Wiederholungsfrequenz der positiven Impulse an der Klemme<B>11</B> kann <B>100</B> Izl-Iz sein, während die Wählimpulse mit einer Frequenz von 12 Hz an den Transfor mator<B>16</B> angelegt werden mögen. Es soll an genommen werden, dass jeder der an die Zähl reihe angelegten positiven Impulse einem be stimmten Sprechkanal zugeordnet sei. Es sei weiter angenommen, dass zwei Wählimpulse an den Transformator<B>16</B> angelegt werden. Diese werden die Strecken mit den Kathoden <B>5</B> und<B>6</B> zünden und in diesem Zustand erhal ten.
Wenn nun der erste Impuls der Impuls reihe<B>19</B> an die Klemme<B>11</B> gelegt wird, zün den die beiden den Kathoden<B>5'</B> und<B>6'</B> züi- geordneten Strecken, sofern die Anordnung so getroffen ist, dass die Ionisation der Wahl strecken die unmittelbar benachbarten Zähl strecken für die Zündung vorbereiten. Der zweite Impuls zündet daher die über die Ka thode<B>7'</B> führende Strecke und der dritte Im- pals die über die Kathode<B>8'</B> führende Strecke.
Durch die Entladung der über die Kathode<B>8'</B> führenden Strecke entsteht ein entsprechen der Impuls an den sekundären Klemmen des Transformators<B>13.</B> Der vierte und letzte posi tive Impuls hat keinen weiteren Einfluss, da bereits alle Strecken der Zählreihe geAndet sind. Der negative Impuls löscht dann die Entladungen -und die Zündfolge wird wieder holt. Daher erscheint in jeder aufeinander- folgenden Impulsreihe der dritte Impuls an den Ausgangsklemmen des Transformators<B>13.</B> In der gleichen Weise würde, wenn z.
B. 4 Wählimpulse an die primäre Wieklung des Transformators<B>16</B> angelegt würden, der erste Impuls der Reihe<B>19</B> an der Ausgangskathode <B>8'</B> erscheinen. Wenn also, allgemein ausge- drüekt, die Röhre m Zündstrecken in der Wähl- und Zählreihe aufweist und n Wähl impulse angelegt werden, so erscheint der Impuls an der Ausgangskathode. Die dargestellte Schaltung weist zudem eine für diese Art von Schaltungen äusserst wün- sehenswerte Eigenschaft auf.
Wird nämlich die Zählfolge in irgendeiner Impulsreihe durch Überlagerung oder aus andern momen tanen Gründen gestört, so tritt die Störung in den folgenden Impulsreihen nicht mehr auf, da die Wählimpulse für einen dauernden Wählzustand sorgen. Selbstverständlieh könn ten in der in Fig. <B>1</B> gezeigten Röhre die Kathoden<B>5, 6, 7, 8</B> auch innerhalb der Röhre miteinander verbunden sein.
Nachstehend soll nun der praktische Auf bau der Röhre der Fig. <B>1</B> betrachtet werden, damit sie die bereits im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der Schaltung der Fig. <B>1</B> kurz erwähnten Eigenschaften aufweist. Zu nächst ist zu bemerken, dass eine grosse Diffe renz zwischen den Arbeitsgesehwindigkeiten besteht, welche für die beiden Entladereihen erforderlich sind. Eine der Reihen arbeitet mit einer Geschwindigkeit, die der Wahlfre quenz von 12 Hz entspricht und die andere mit einer Geschwindigkeit, die der Impuls- wiederholungsfrequenz von<B>100</B> kHz ent spricht.
Wie im Schweizer Patent Nr. 271240 erklärt ist, sind die Dimensionen und<B>Ab-</B> stände der Zündstreeken in Folgeentladeröhren weitgehend durch die erforderliche Zählge- sehwindigkeit bestimmt. Anderseits sollte, um eine Kopplung zwisehen entsprechenden Strecken in zwei Reihen zu erzielen, der<B>Ab-</B> stand der Strecken für alle derselbe sein.
Um die Selbstzündung , das heisst die aufein- anderfolgende Zündung, veranlasst durch Ionisationsausbreitung ohne zusätzliche Signal impulse züi verhüten, muss der Abstand zwi- sehen den Kathoden in der Wählreihe für eine bestimmte Gasmisehung und eine Impulsspan- nang so gross und der Kathodenstrom so klein wie möglich gemacht werden.
Vor der Fest legung der Dimensionen für die Entladungs strecken, ist es empfehlenswert, die andern zu überwindenden Schwierigkeiten in Be- traeht zu ziehen.
Wenn angenommen wird, dass das Problem des Aufbaues von zwei Reihen von Entla- dungsstreeken mit gleichen Kathodenabstän den gelöst sei, die befähigt sind, einzeln mit sehr verschiedenen Zählgeschwindigkeiten zu arbeiten, muss die Frage der gegenseitigen Beeinflussung zwischen den zwei Reihen von Entladungsstreeken betrachtet werden, wenn sie -leiehzeitiy im Betrieb stehen.
Das erste sieh stellende Problem ist dasjenige der Vor bereitung der Zündstrecken der Zählreihe durch die Entladungen, welche in der Wähl reihe daaernd brennen, ohne dass Entladungen in der Zählreihe die Wählreihe vorbereiten und dadurch die Tendenz der Selbst7ündung in der Wählreihe zu vergrössern. Es werde wieder der Fall betrachtet, in welchem zwei W ählstrecken gezündet sind.
Wenn während der Zählimpalsfolge, welche an die Reihe<B>3</B> angelegt wird, die Strecken mit den Kathoden <B>7'</B> und<B>8'</B> gezündet werden, besteht die Ge fahr, dass diese Entladungen entweder eine oder die beiden letzten Zündstreeken der Reihe 2 ionisieren, so dass Entladungen in der Reihe 2 das Bestreben haben, sieh mit der Entla dungsfolge in der Reihe<B>3</B> auszudehnen. Einige Abhilfe in dieser Richtung kann da durch geschafft werden, dass man die Katho den der Reihe<B>2</B> so vorspannt, dass sie in bezug auf diejenigen der Reihe<B>3</B> immer posi tiv sind.
Auf diese Weise sind positive Tonen einer Anziehung durch die Kathoden niedri geren Potentials unterworfen, während die Elektronen bestrebt sind, den direkten Ent ladungsweg von der Kathode zur Anode ein zuhalten. Dieser Umstand vergrössert aber seinerseits eine weitere Schwierigkeit, nämlich diejenige der Querkopplung. Daher müssen Entladungen z. B. zwischen Kathode<B>7</B> Lind Anode 4' oder zwischen Kathode<B>7'</B> und Anode 4. verhütet werden, da sonst eine Selbstzün dung auch an der Zählreihe auftreten kann. Diesen Schwierigkeiten muss daher eine be sondere Aufmerksamkeit -esehenkt werden.
An Hand der Fig. 2 sollen die Verhält nisse bei einer Anordnung mit zwei Reihen von Entladangsstreeken betrachtet werden. Für diesen Zweck sollen die Anoden 4, 4' und die Kathoden<B>5,</B> 5,* die Elektroden irgendeines Paares von Entladungsstreeken darstellen, bei denen eine Kopplung nur in einer Richtung vorhanden ist.
Die Anordnung der Fig. 2 weist vier Ent ladungswege auf, nämlich die direkten Wege 5-4 und 5---4' und die kreuzweise verlau fenden Querwege 5-4' und 5-4. Die Brenn- spannungen dieser Wege sollen V4,.5" T74"5, und V4"5" V4"5 sein.
Als grobe Annäherung kann angenom men werden, dass die Brennspannung V für Entladunggsstreeken verschiedener Längen sieh nach folgender Gleichung ändert: V,l# <B><I>=</I></B> V" <B><I>+</I></B> lid Dabei sind<B>k</B> und V" Konstanten und<B>d</B> die Länge der Entladungsstreeke. Da verlangt wird, dass die Strecken 4-5 und 4-5' dauernd brennen, wenn sie einmal gezündet wurden, kann man annehmer,
dass die Brenn- spannungen V4" und v4',5' für die Strecken 4-5 und 4#-5' durch äussere Batterien ge liefert werden. Damit keine Entladung in der Strecke 4-5 aufrechterhalten werden kann, müssen die folgenden Bedingungen erfÜllt sein: y4,5' <B>></B> Y4',5'+ P4 Und V4',5 <B>></B> y4,5 wobei P-1 die an die Anode 4 angelegte Im pulsspannung ist.
Analoge Bedingungen gel ten für die Zündstrecke 4-5'. Daher ist für einen wegebenen Wert P-1 die minimale 1)istanz d4'" sowie die maximale Distanz von d4,5' bestimmt.
Zieht man in Betracht, dass die Wähl kathoden in bezug auf die Zählkathoden posi tiv vorgespannt sind, um die lonisationskopp- hin,- von der Wähl- zur Zählstrecke -rösser züi machen als in umgekehrter Richtung-,<B>füh-</B> ren die obi--en Betraehtunuen im allgemeinen züi verschiedenen Längen der Wähl- und Zähl strecken.
Ein anderes Verfahren zur Erzie- 1-Lin-- dei- -ewünsehten Beziehunu zwischen den Elektroden besteht darin, die Anodendrähte zu staffeln oder zu versetzen, so dass die Ent- ladungsstreeken 4-5 und 4#--5' nicht mehr parallel zueinander sind.
Um züi erreichen, dass sieh nur in einer Richtung eine Kopplung ergibt, wird vom Umstand Gebrauch gemacht, dass während cler 1"'iltla#cltin-- ein -rosser Teil des Spannungs abfalles 7wisehen Anode und Kathode auf den Kathodendunkelrauni entfällt, welcher sich bei der betraehteten Röhrenart nur ganz wenh)- weit von der Kathode aus erstreckt Lind im Kathodenglimmlieht endigt.
In und um das Kathodenglinimlieht besteht eine Ionen- rauniladung, während der Strom von der Kathode zu dieser Raumladungsregion vor wiegend elektronisch ist.
Daher besteht eine minimale elektronische Kopplung in der Rieh- C tun-o- von der 7,ihlstrecke zur Wählstreeke, wenn die Kathode der Zählstreeke von der Anode der Wählstreeke nicht gesehen wer den kann, während, wenn die Wählkathode in bezug auf die Zählkathode positiv ist, Ionen %-on der Wählstreeke zür Zählstreeke zu wan- derri versuchen.
Eine bevorzugte Anordnung für Zähl- und Wählstreeken ist in der Fig. <B>3</B> -,ezei5",t, in weleher die Dimensionen beträehtlieh ver- grössert sind, um die Hauptmerkmale klar zum Ausdruck zu bringen. Alle Elektroden bestehen aus Nickel, die Anoden sind runde Drähte, welche längs jeder Reihe verlaufen und die Kathoden sind Stifte von ungefähr <B>1</B> mm Durehmesser, welehe mit Aluminium oxyd überzogen sind.
Vom Cberzug ausgenom men sind die eigentlichen Entladungsober- fläehen 20, 20'. Die Oberfläche 20' an der Kathode<B>5'</B> ist abgesehrägt, damit sie dureh die obere Kante der Kathode von der Anode 4 abgeschirmt ist. Die Anode 4' ist so ange ordnet, dass sie auf einer Normalen zur Ober- fläehe'->0' liegt, während die zwei Entladungs strecken in senkrechter Richtung gegenein ander versetzt sind.
Für ein Gasgemiseh, be stehend aus<B>92</B> % Neon,<B>7</B> 1/o Wasserstoff und <B>1</B> 1/o Ar(Yon <B>-</B> bei einem Druck von<B>100</B> mm Quecksilber und für eine Wählgesehwindig- keit entsprechend 12 Hz und eine Zählge- sehwindigkeit entsprechend<B>100</B> kI-Iz, beträgt der 'Mittenabstand zwisehen Wähl- und Zähl kathoden 2 mm, während die Strecken 4-5 und 4#--5' je<B>1</B> mm lang sind.
Der Abstand von Kathode zu Kathode längs jeder Reihe kann<B>1.</B> mm betragen.
Eine weitere Anordnung ist in der Fig. 4 -ezeiat in welcher die Kathode<B>5</B> die Anode 4 von der Kathode<B>5'</B> abschirmt und daher eine Elektronenkopplung, von der Strecke 4#-5' zur Strecke 4-5 verhindert.
Eine praktische Ausführungsform einer Entladungsröhre nach der Erfindung ist in der Fig. <B>5</B> gezeigt. In dieser Röhre befinden sieh zwei Reihen von Kathoden 21 und 22, von denen jede vier Niekelstifte <B>23</B> von<B>1</B> mm Durehmesser aufweist, welche an die in den Glaskolben eingesehmolzenen Stäbe 24 ange- sehweisst sind. Die Kathodenstifte werden dureh ein Paar Glimmerseheiben <B>26</B> und<B>27</B> getrennt gehalten und bilden gleichzeitig eine Tragvorriehtung für diese Scheiben.
Diese tragen ihrerseits drei Tragstifte 28, auf wel- ehen zwei obere Glimmerseheiben <B>29</B> und<B>30</B> befestigt sind. Diese obern Glimmerscheiben bilden die Halterung für die beiden Anoden <B>31</B> und<B>32,</B> welche aus glatten Niekelstäben bestehen und so gebogen sind, dass sie drei Seiten eines Rechteckes bilden, das in den Glimmerplatten <B>29</B> und<B>30</B> festgehalten wird. Die Anschlussleiter der beiden Anoden sind zu den Ansehlusskappen <B>33</B> und 34 auf der Röh renoberseite geführt.
Die prinzipielle Anord nung der Elektroden ist derjenigen der Fig. 4 ähnlich. Die Mittenabstände der Stifte<B>23</B> in jeder Kathodenreihe betragen<B>je 3</B> mm, wäh rend die Entladungsstrecke zwischen der An- Ode <B>31</B> und den Kathoden der Reihe 21 eine Länge von<B>1</B> mm aufweist. Die Länge der Entladungsstrecken der Reihe 22 ist<B>1,5</B> mm. Die Reihe 21 befindet sich in einer Entfer nung von 4 mm von der Reihe 22. Die Anode <B>32</B> liegt senkrecht über ihrer Kathodenreihe 22, während die Anode<B>31</B> etwas seitlich ver schoben ist.
Die Entladungsoberfläehen der Stifte<B>23</B> sind flach und elektrolytiseh poliert, während alle andern Oberflächen und innern Zuführungen, auisgenommen die Anoden<B>31,</B> <B>32</B> und ihre Zuführungsleiter, mit Aluminium oxyd überzogen sind, um unerwünsehte Ent ladungen züi verhindern. Nach dem Evakuie ren der Röhre durch den Stutzen<B>35,</B> wird die Röhre mit dem bereits erwähnten Gemisch aus Neon, Wasserstoff und Argon gefüllt.
In dieser Röhre ist keine besondere Hilfs kathode vorgesehen, da die Röhre für Drei- kanalbetrieb entwickelt wurde. Die Aufgabe der Hilfskathode kann von einer der äusser sten Kathoden der Kathodenreihe übernom men werden.
In den bisher beschriebenen Röhren wurde die einseitig gerichtete oder unsymmetrisehe Kopplung durch die geometrische Anordnung der Entladungsstreeken erzielt. Dies erfor dert das Einhalten ziemlich enger Toleran zen hinsichtlich der Konstruktion und der Arbeitsbedingungen der Röhre. In den nach folgend beschriebenen Auisführungsbeispielen sind neue Konstruktionselemente eingeführt, welche eine einfaehere Konstruktion ergeben und weitere Toleranzen zulassen.
Wie oben angedeutet, besteht eine der grössten Sch-wierigkeiten, die in Verbindung mit einer einseitig gerichteten Kopplung zwi schen den Entladungsstreeken entsteht, in der Querzündung zwischen einer Anode einer Reihe und der Kathode einer andern Reihe.
Die Gefahr einer Querzündung kann, wie oben beschrieben, dadurch vermieden -werden, dass man die eine oder die andere der beiden Kathoden als Schirm wirken lässt. Das un mittelbare Verfahren zür Abschirmung be steht in der Anbringung eines isolierenden Schirmes zwischen den beiden Reihen von Entladungsstreeken, welcher einen direkten Weg zwischen den beiden Kathoden frei lässt, so dass eine Ionisationskopplung stattfinden kann.
Dadurch, dass man eine Kathode be- züglieh der andern vorspannt, kann erreicht werden, dass eine Kopplung mir in einer Rieh- tung auftritt. Eine solche Anordnung, welche ein befriedigendes Ergebnis gezeitigt hat, wenn sie in einer Röhre nach Fig. <B>1</B> angewen det wird, ist in Fig. <B>6</B> gezeigt. In dieser sind die Strecken<B>36</B> und<B>37</B> von gleicher Länge, und eine Glimmerplatte <B>39</B> ist zwischen den beiden Anoden<B>-10</B> und 41 angebracht.
Der Glimmer erstreckt sieh nicht bis auf die Höhe der Spitzen der Kathoden 42 und 43. In einer andern, befriedigende Ergebnisse zeitigenden Röhre, die im übrigen derjenigen der Fig. <B>5</B> ähnlich ist, erstreckt sieh die Glimmerplatte bis 2 mm unterhalb der durch die beiden Anoden bestimmten Ebene und bis auf<B>0,5</B> mm unterhalb der durch die Spitzen der Kathoden bestimmten Ebene. Die zwei Kathodenreihen weisen einen Mittenabstand von 2 mm auf, während die Kathodenstifte der einzelnen Reiflen einen Mittenabstand von<B>3</B> mm auf weisen.
Es hat sieh gezeigt, dass man noch bessere Ergebnisse mit nur geringem Einfluss auf die Ionisationskopplung erhält, wenn die Glimmerplatte sieh bis unter ;die Kathoden erstreckt und eine öffnung aufweist, welche gerade genügt, dass eine Kathodenentladungs- fläche von der andern .-esehen werden kann.
Diese Anordnung ist in Fig. <B>7</B> dargestellt, in welcher die Elektroden dieselben Bezugszif- i lern aufweisen wie in der Fi <B>g. 6</B> Lind die Isolationsplatte 44 ein kreisförmiges Loch 45 besitzt, das mit den Spitzen der Kathoden 42 und 43 ausgerichtet ist und denselben Durchmesser hat, wie deren Entladungs- fläehen. Eine beträchtliche Verbesserung der ein seitig gerichteten Kopplung kann durch Ver wendung von elektronischer Kopplung im Gegensatz zu lonenkopplung erreicht werden.
Zum Verständnis der dabei auftretenden Vor gänge soll die Wirkung auf das elektrische Feld in der Umgebung einer Glimmentladung- betrachtet werden, wenn eine leitende Platte parallel zur Entladungsstreeke angeordnet und auf einem Potential gehalten wird, wel ches zwischen demjenigen der Anode und dem jenigen der Kathode der Entladungsstreeke liegt. Die Fig. <B>8</B> zeigt angenähert die Art, wie die Äquipotentiallinien unter dem Einfluss einer stationären Entladung verzerrt werden.
Die Anode 40 und die Kathode 42 weisen solehe Spannungen auf, dass zwischen diesen eitle Entladung aufrechterhalten wird. Die leitende Platte 46 liegt parallel zur Strecke 40-42 und wird auf einer Spannung.gehal- ten, welche unter derjenigen liegt, die nötig ist, um von der Kathode 42 aus eine Entla dung aufreehtzuerhalten. Wie bereits erwähnt wurde, ist der grösste Teil des Spannungsab falles zwischen Anode und Kathode auf eine sehr kurze Entfernung von der Kathodenober fläche beschränkt.
Die Äquipontentiallinien 47 sind in der Fig. <B>8</B> viel weiter von der Katho- denoberfläehe entfernt dargestellt, als sie sieh in Wirklichkeit befinden. Die schematische Darstellung zeigt jedoch, wie sie durch die benachbarte Platte 46 abgelenkt werden, be sonders zeigt, sieh ein grosser Potentialgradient in der Nähe der Kathode auf der Seite der Platte 46. Infolgedessen ist der Entladungs weg selbst beträchtlich verzerrt, wie dies die gestrichelte Linie 48 darstellt. Einige Elek tronen aus dem Bereich des Kathodenglimm- lichtes werden versuchen, gegen die Platte 46 zu wandern.
Insbesondere, wenn eine Öffnung 49 auf der Höhe des steilsten Potentialgra dienten in die Platte gebohrt und ein Be schleunigungsfeld auf der andern Seite der Platte vorhanden ist, werden die Elektronen durch die öffnungen in Richtung des Gra dienten desBesehleunigungsfeldes gezogen.
Für eine gegebene Dicke der Platte 46 und eine gegebene Spannungsverteilung links der Platte ergibt sich ein kritischer Wert, für das Be- sehleunigungsfeld oder besser gesagt für den Gradienten dieses Feldes auf der rechten Seite der Platte, unter welchem Wert die Anzahl der Elektronen, welche durch die Öffnung 49 dringen, vernaehlässigbar ist, und über wel- ehem ein beträchtlicher Elektronenstrom durch die öffnung geht.
Die beschriebene Erscheinung lässt sich zur Erzielung einer einseitig gerichteten Kopplung anwenden, Bei Verwendung einer Elektrodenanordnung, wie sie Fig. <B>9</B> zeigt, er hält man einen hohen Grad von gerichteter Kopplung. In der Fig. <B>9</B> bilden die Anoden 40 und 41 mit den entsprechenden Kathoden 42 und 43 ein Paar Entladungsstreeken, wie in den vorangehenden Beispielen.
Die Platte, 46, die jedoch näher bei der Entladungsstreeke 40-42 als bei der Strecke 41--43 liegt, trennt diese Strecken mit Ausnahme der über die Öffnung 49 stattfindenden Kopplung vonein ander. Auf diese Weise wird eine Anordnung erreicht, in welcher die Entladung der Strecke 40-42 tatsächlich unabhängig von den Ver hältnissen in der Strecke 41-43 ist, bei wel- eher jedoch, wenn eine genügend hohe Impuls spannung an die Anode 41 gelegt wird, die Elektronen, die auf dem Wege<B>50</B> wandern, die Strecke 41-43 ionisieren.
Anderseits kann die Anordnung auch so getroffen werden, dass die Entladungen an der Zählstrecke 41-43 keinen Einfluss auf die Wählstreeke 40-42<B>1</B> haben. Eine Folgeentladungsrähre, welche eine Elektrodenanordnung benützt, wie sie kurz im Zusammenhang mit Fig. <B>9</B> beschrieben worden ist, ist schon mit einigem Erfolg ver wendet worden. An Stelle dieser Anordnung soll nun eine andere, heute bevorzugte An ordnung beschrieben werden.
In der Fig. <B>9</B> dient die Platte 46 lediglich als Hilfselektrode für die Entladungsstrecken 40-42 und 41--43. Es zeigt sieh jedoch, dass es möglich ist, die Anode 40 wegzulassen und die Platte 46 als Wählanode wirken zu lassen. Die bevorzugte Anordnung der Elek-- troden ist in der Fig. <B>10</B> im Schnitt gezeigt, und eine entsprechende Schaltung ist in der Fig. <B>11</B> schematisch dargestellt. In der Fig. <B>10</B> ist eine Zählanode 41 mit einer der Zählkatho den 43 dargestellt.
Die Kathoden der Wählreihe, von denen die Kathode 42 gezeigt ist, stehen senkrecht zur Platte 46, während die Zählkathoden 43 parallel zu dieser liegen. Entsprechende ein zelne Kathoden 42 und 43 sind so angeordnet, dass eine Ebene senkrecht zur Zeiehnungs- ebene durch die Kathode 42, die Öffnung 49 und durch die entsprechende Kathode 43 knapp unter deren obern Fläche verläuft. Auf der Seite der Wählkathoden ist die Platte 46 von einer Glimmerplatte <B>51</B> abgedeekt, welche Öffnungen<B>52</B> aufweist, die angenähert den doppelten Durchmesser wie die Öffnungen 49 haben und gegenüber jeder Wählkathode eine ringförmige Fläche der Platte 46 frei lassen.
Der Zweek der Glimmerplatte <B>51</B> wird später erklärt. Ihre Anwendung ist für die Erfindung nicht wesentlich, erweist sieh<B>je-</B> doch als zweckmässig, wenn niedrige Wähl- impulsfrequenzen verwendet werden.
In der Fig. <B>11</B> sind die Elektroden mit denselben Bezugsnummern bezeichnet wie in der Fig. <B>10.</B> Jede Zählkathode 43 ist durch einen Widerstand<B>53</B> mit Erde verbunden. Der Ausgangskreis der letzten Kathode ent hält überdies einen Impulstransformator (in der Zeiehnung nicht dargestellt) oder ein anderes Mittel zur Weiterleitung der Ent ladungsimpulse nach einem weiteren Strom kreis. Die Zählanode 41, welche allen Zählent- entladungsstreeken gemeinsam ist<B>,</B> ist direkt mit der Kathode des Kathodenverstärkers 54 verbunden, dessen Anode an einer Spannungs quelle<B>55</B> liegt.
Dem Gitter des Kathodenver stärkers 54 wird eine Impulsspannung zuge führt, deren Wellenform der bei<B>56</B> gezeigten Wellenform ähnlich ist, welche die Wellen form an der Anode 41 darstellt. Die INTähl- anode 46 wird dureh die Batterie<B>57</B> auf einer konstanten positiven Spannung V2 in bezug auf Erde gehalten. Die Kathode 42 ist über den. Widerstand<B>58</B> mit, dem Leiter<B>59</B> ver bunden, welcher zu den übrigen Wählkatho- denwiderständen führt.
Vom Leiter<B>59</B> führt eine Verbindung über die stabilisierte Gleich- spannungsquelle <B>60</B> und die Sekundärwiek- lung des Transformators<B>61</B> zar Anode 46.
Die Spannungsquelle<B>60</B> dient, als Batterie zur Aufrechterhaltun- der Entladunuen der Wählreihe und liefert eine konstante mittlere Spannung V3 zwisehen der Anode 46 und dem Leiter<B>59.</B> Die Wählinipulse werden von den Klemmen<B>62</B> über die Primärwicklun,- des Transformators<B>61-</B> zu-eführt. Die Anode 41 wird durch den Kathodenstrom von 54 auf einer Gleiehspannung <B>l',</B> in bezug auf Erde gehalten. Diese Spannung wird während der Zählimpulse auf die Spannung Yl+P erhöht.
Die Zählimpulsfolge enthält einen negativen Lösehimpuls <B>63</B> zum Zweeke der Lösehung der Entladungen in der Zählreihe nach jedem Arbeitszyklus.
Bei einer Arbeitsweise sind individuelle Hilisentladungsstreeken (niellt dargestellt), wie sie in Verbindung mit der Fig. <B>1</B> besehrie- ben worden sind, sowohl für die Wähl- als auch die Zählreihe vorIgesehen. Die Impuls amplitude P wird dann so eingestellt, dass die Zählreihe normalerweise, ohne dass Entladun gen in der Wählreilie vorkommen, arbeitet.
Die Spannungen V, und _V. sind so bemessen, dass in Abwesenheit von Z#lilinipulseii den Wählkathoden kein Strom entnommen wird, wenn die -'##7ählstreeken im Entladun-87ustand sind.
Mit andern Worten ausgedrüekt heisst das, dass der Spannungsgradient zwisehen 46 und 41 nieht gross genug-ist, uni die Elektronen dureh die Öffnungen 49 zu ziehen.
Diesei.- Umstand wird durch die Tatsaehe unterstützt, dass die Kathoden 411) un-efähr <B>1</B> min über den entsprechenden Öffnüngen 49 liegen, so dass sie dazu neigen, ein Verzögerungsfeld zu erzeugen. W ehrend der Zählimpulse genügt jedoch die erhöhte Spannung- an der Anode 41, uni einen Strom dureh ir--endeine der Öffnun gen 49, die vor einer gezündeten Wählkathode liegt, zu bewirken.
Die Spannung Vl+P-_V" muss dann grösser sein, als der Anodenspan nungsabfall für eine Strecke der Länge d, wel che die geometrisehe Anordnung der Fig. <B>10</B> aufweist, wo<B>d</B> der Abstand zwischen 41 und der entspreehenden Öffnung 49 ist.
Ein Elek- tronenstrom fliesst dann- zwischen der Kathode 42 und der Anode 41 und ionisiert die Strecke 41-43, so dass eine<B>U,</B> ntladung auftritt, ob die Strecke nun durch eine Entladung in einer benachbarten Zählstrecke oder in einer Hilfs strecke ionisiert wird oder nicht,. Daher zünden beim ersten Impuls der Impulsfolge<B>56</B> die jenigen Zählstrecken, welche den gezündeten Wählstreeken gegenüberliegen. Die übrigen Zählstreeken, sofern solche vorhanden sind, zünden dann in normaler Zündfolge bei auf- einanderfolgenden Impulsen der Zählfolge.
Auf den ersten Blick könnte es scheinen, dass die nichtgezündeten Wählstreeken durch die Impulse, welche an die Anode<B>1</B> gelegt werden gezündet werden könnten. Es ist denk bar, dass dies eintreten würde, wenn eine konstante Spannung Vj+P an der Anode 41 liegen würde. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass in einer Crasentladung die Span nung an der Entladungsstreeke während einer endlichen Zeit (Formationszeit) angelegt wer den muss, bevor die Zündung erfolgen kann.
L, Die linpulsamplitude P ist so gewählt, dass die Formationszeit für die Strecke 41-42 länger ist, als die Dauer eines Z#lilimpulses. Die Ent- ladungsstreeken der Wählreihe können dann durch Zählimpulse nicht gezündet werden. Wenn anderseits eine Wählstreeke gezündet hat, ist keine weitere Energie von der Span nung der Anode 41 her erforderlich, als die jenige, die nötig ist, um genügend Elektronen durch die Öffnung 49 züi saugen, um die Streeke 41-43 züi ionisieren.
Damit ist dann tatsächlich keine Formations7eit für die Aus dehnung der Entladung von der Platte 46 zür Anode 41 notwendig.
1)ank der hohen Wiederholungsfrequenz der Zählinipulse und des Umstandes, dass der Streekenabstand der langsameren Wählge- .wliwindigl#eit angepasst ist, entstehen in der Zählreihe keine Schwierigkeiten durch selbst tätige Ausbreitung der Zündung.
Diese 1-1,obwierigkeiten können in der Wählreihe aus folgenden Gründen auftreten- 1. Der Strom, der durch die Öffnung 49 zur Anode 41 fliesst, wirkt derart, dass er die Ionisationskopplung längs der Wählseite der Röhre vergrössert.
<B><U>9.</U></B> Beini Fehlen einer GIimmerplatte <B>51</B> entsteht eine lang dauernde Ionisationskopp- lung zwischen den Strecken der Wählreihe un--eaehtet des Arbeitens der Zählreihe. Dies bedeutet in etwas anderer Form eine Wieder holung des ursprüngliehen Problems, das in! der Beschreibung mit, Bezug auf die Fig. <B>1</B> bis<B>5</B> erwähnt wurde.
Der Umstand, dass die Anode eine Platte, statt ein Draht ist, ver- sehlimmert das Problem, weil sich daraus ein weniger konzentriertes Feld in den Anoden-, Kathodenstrecken der Reihe und folglich eine grössere Ausbreitung der Ionisationsprodukte ergibt.
Die Wirkung von<B>1</B> ist weniger ernst als diejenige von 2 und kann weitgehend durch, die geometrisehe Form der Strecken und die angewandten Spannungen eliminiert werden. Die Wahl der geometrisehen Anordnung wird wesentlich vereinfacht, dureh die Massnahmen zur Behebung der Mängel von Punkt 2. Die lang andauernde Ionisationskopplung 2 äussert sieh als Neigung zur Unstabilität der festge stellten Wählnummer, nachdem die Röhre zwei oder drei Minuten im Betrieb war.
Die Glim- merplatte <B>51,</B> welche die Entladung auf einen bestimmten Bereich der Anode beschränkt, be wirkt eine genügende Abhilfe. Die Platte<B>51.</B> nimmt besonders längs des Randes der<B>Öff-</B> nung<B>52,</B> welche die Öffnung 49 umgibt, eine beträchtliche statisehe Ladung an, welche die lonisationskopplung zwischen den Wählkatho- den vermindert und dadurch die Wirkung der lange andauernden Ionisationskopplung be- gren7t.
Im Bestreben, die Wirkung<B>1</B> zu eliminie ren, kann man beispielsweise dafür sorgen, dass der gesamte Strom an der Wählstreeke von der Wählanode zur Zählanode verlagert wird. Daher gehen mit einem angemessenen Feld auf der andern Seite der Platte alle Elektroden eher durch die Öffnung 49, als dass sie durch die Platte 46 gesammelt wür den. Diese Tatsache wird in der folgenden Tabelle dargestellt, in welcher Elektroden- Spannungen und Ströme verglichen werden.
In der Tabelle ist: IDO der Strom der Wählkathode (Elektrode 42 in Fig. <B>10</B> und<B>11),</B> <B>,DA</B> der Strom der Wählanode (Elektrode 46 in Fig. <B>10</B> und<B>11),</B> ICA der Strom der Zählanode (Elektrode 41 in Fig. <B>10</B> und<B>11),</B> Veba die Spannung der Zählanode gegen Erde, VD), die Spannung der Wählanode gegen Erde.
EMI0010.0006
<B>IDC <SEP> DA <SEP> ICA <SEP> VCA <SEP> VDA</B>
<tb> 400 <SEP> <B>/,iA</B> <SEP> 400,uA <SEP> <B>- <SEP> 160</B> <SEP> V <SEP> <B>100</B> <SEP> V
<tb> 450,uA <SEP> <B>-</B> <SEP> 450,uA <SEP> <B>193</B> <SEP> V <SEP> <B>100</B> <SEP> V
<tb> <B>550</B> <SEP> liA <SEP> 60yA <SEP> 610,uA <SEP> <B>260</B> <SEP> V <SEP> <B>100</B> <SEP> V Es ist ersichtlich, dass für einen<B>100</B> Volt Impuls an der Zählanode der Strom der Wählkathode nur eine Zunahme von<B>150</B> pA erfährt.
Da die Abstände der Entladungs strecken<B>-</B> welche den in Verbindung mit der Fig. <B>5</B> angegebenen entsprechen<B>-</B> so be messen sind, dass die Ionisationskopplung zwischen den Strecken in Abhängigkeit des Entladungsst,romes für Entladeströme in der Grössenordnung von 400 jiA nur wenig ändert, so ist die Neigung zur selbsttätigen Reihen zündung weitgehend beseitigt.
Es ist erwähnt worden, dass für eine der Arbeitsweisen sowohl die Wähl- als auch die Zählreihe mit Vorbereitungs- oder Hilfs strecken versehen werden könnten, um den allgemeinen Ionisationspegel in beiden Reihen so zu steuern, dass die Entladungsfolgen an der ersten Strecke jeder Reihe beginnen. Die ,Spannungen der Impulsfolge<B>56</B> (Fig. <B>11)</B> waren in einem solchen Beispiel so bemessen, dass die Zählreihe in Abwesenheit von Ent ladungen an der Wählreihe normal zählten. Eine solche Betriebsart erweist sieh als befrie digend, wenn nur eine geringe Anzahl von Strecken, z. B. vier, in jeder Reihe vorhanden sind.
Mit Reihen, die befähigt sind, höhere Anzahlen zu wählen und zu zählen, können in der Zählreihe einige Schwierigkeiten auftre ten, die dadurch<U>bedingt</U> sind, dass der all gemeine Ionisationspegel mit dem Abstand von der dauernd im Entladungs7ustand be- findliehen Hilfsstrecke am Ende der Reihe expontentiell abnimmt.
Infolgedessen werden wegen der, Formierungsverzögerung, wenn sieh verschiedene Wählstreeken im Entladungs zustand befinden, die entsprechenden Zähl strecken bei Anlegung des ersten Impulses der Impulsfolge<B>56</B> nicht alle im genau glei- ehen Augenblick zünden. Es zeigt sieh, dass sie das Bestreben haben, nacheinander zu zün den, zum Nachteil der genauen Zeit, in wel- eher die Ausgangszählstreeke infolge der Änderung der Formierungsverzögerung ge zündet wird.
Wo dieser Einfluss bedeutend ist, wird die Hilfsstrecke für die, Zählreihe vorzugsweise weggelassen. Daraus folgt dann, dass eine Zählung nur stattfindet, wenn mindestens eine der Wählstrecken gezün det ist, wobei die Kopplung zwischen Wähl- und Zählstreeken genügt, um den Zähl vorgang einzuleiten. Alle Zählstrecken, die gegenüber im Entladungszustand befindliehen Wählstrecken liegen, zünden dann gleichzeitig.
Obschon die mit Bezugnahme auf die Fig. <B>9, 10</B> und<B>11</B> beschriebenen Entladungs röhren so ausgebildet sind, dass sie den An forderungen einer Folgeentladungsröhre ge nügen, wie sie in Verbindung mit der Fig. <B>1</B> erwähnt worden ist, können die Vorgänge, welche bei der elektronischen Kopplung zwi schen Entladungsstreeken durch eine Öffnung 49 auftreten, auch in andern Röhrenarten verwendet werden. Die Fig. <B>9</B> und<B>10</B> können auch als Anordnungen mit nur einem einzigen Paar von Entladungsstreeken betrachtet wer den, zwischen denen eine Elektronenkopplung auftritt.
Man kann beispielsweise die Verhält nisse derart wählen, dass, wenn die Anode 41 auf einer konstanten Gleiehspännung ge halten und die Spannung der Platte 46 er höht wird, der Stromfluss zur Anode 41. ab nehmen kann trotz des zusätzlichen Stromes, welcher von der Kathode 42 zur Elektrode 46 fliesst. Auf gleiche Weise nimmt der Strom an der Elektrode 46 ab, wenn diese auf einer gleichbleibenden Spannung gehalten wird und diejenige der Elektrode 41 ansteigt. Daraus folgt, dass die Röhre als negativer Widerstand wirken kann.
Für zahlreiche Zwecke könnte die Kathode 43 weggelassen und die Röhre dann als Triode mit negativer Steilheit betrachtet werden, wobei die Elek trode 41 als Anode und die Elektrode 46 als Steuergitter oder umgekehrt arbeiten würde. Ein solcher Aufbau ist demjengen nicht unähnlich, der in Röhren mit einer sogenannten Plasma -Kathode verwendet wird, wo ein mit Öffnungen versehener Schirm den Querschnitt der Entladung ver engt und eine Verarmung an positiven Ionen im Anodenraum ermöglicht, wodurch sieh negative Widerstandseigenschaften zwischen der Plasma -Kathode und Anode ergeben.
Das Arbeiten einer solchen Röhre ist jedoch von demjenigen der obengenannten Röhren verschieden, da Ströme von der Grössenord nung von<B>50A</B> oder mehr auftreten, ver- gliehen mit den yA oder mA, welche bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung auftreten.
Man erhält damit eine gasgefüllte elektrische Entladungsröhre, welche eine Kaltkathoden- entladungsstrecke zwischen festen Elektroden- oberfläehen aufweist und einen Metallsehirm, welcher eine Öffnung hat und welcher die Kathode der genannten Strecke von der Anode oder Steuerelektrode trennt. Die Elek troden sind so angeordnet, dass Elektronen von der genannten Kathode unter dem Ein- fluss des Feldes zwischen dem Schirm und der weiteren Elektrode durch die Öffnung zu der weiteren Elektrode gezogen werden.
Es ist ersichtlich, dass eine solche Röhre so ausgeführt werden kann, dass sie ähnlich arbeitet wie eine Elektronenröhre, und dass weitere Elektroden eingebaut werden können, damit sie wie eine Mehrgitter-Elektronen- röhre arbeitet.
Gas-precipitated electric discharge tube with cold cathode. The present invention relates to a gas-filled discharge tube with cold cathode of the type in which the ignition voltage of a discharge path is reduced by the presence of a discharge in an adjacent discharge path in the same tube bulb.
The tube according to the invention, which has at least one pair of discharge lines, is characterized in that its electrodes are arranged and designed in such a way that, with suitable operating voltages, the ionization products that arise during an independent discharge from the one line A It is easier to wander to the other path B than in the -Lim "direction, which means that the ignition voltage at the other path B is lowered by the discharge of one path <B> A </B>,
but the ignition voltage of one path <B> --1 </B> is practically independent of the discharge of the other path B and its anode voltage.
Although there are numerous possible applications for such tubes, they are particularly suitable as foil discharge tubes, with two or more rows of discharge tubes in a single bulb under ". <B> - < / B> <I> n </I> ne are brought, between which an ionization coupling is practically only in one direction - is present.
Follow-up discharge tubes are known from Swiss patent no. 271240; they contain a series of discharge lines which are arranged in such a way that when one discharge line ignites, the ionization products migrate to the adjacent path and lower their ignition voltage.
In this way, successive voltage impulses that are applied jointly to the electrodes in the row can cause the successive (Yende ignition of the lines from a given start line Telephone circuits can be used.
If desired, a voltage can be constantly applied between the anodes and the cathodes of the sections of the rows, so that a section remains permanently in the discharge state after ignition has taken place. In order to extinguish the discharges, the said voltage must now be removed, or it must be reduced below a critical value (operating voltage) long enough so that a deionized ring can occur.
Therefore, if high speed counting lines are intended, it may be necessary to use a pair of tubes alternately, one doing the counting while the other is deionized. It can e.g. B. two or more rows of discharges housed in a single tube and designed and arranged so that the ionization coupling between the rows can be a second row of counting to take over and continue the counting from the first row, while the discharges of the first row are deleted .
An embodiment of the tube according to the invention designed as a follow-up discharge tube will have at least two rows of discharge paths, each of which comprises a number of cathodes and one or more anodes working together with them, these electrodes being designed and arranged in such a way that a discharge sequence is along one of the Rows <B> A </B> can take place independently of the discharges of the other row B, while the ignition sequence of the discharge lines of the other row is determined by the state of the discharges in row <B> A </B>.
In such a tube, the discharge rows can be designed in such a way that any Br portion of the total number of lines in the row can be ignited and left in the discharge state for an unlimited period of time, during which a discharge sequence is longitudinal row B can take place, whereby an indication of the number of lines ignited in row <B> A </B> can be obtained.
In the above-mentioned patent, no distinction was made between coupling by means of electrons or ions. All ionization products were generally considered to be ions. Certain embodiments of the present invention are based on the different migration of positive ions and electrons between the discharge lines. In one example, by choosing suitable operating voltages, ions migrate from a discharge path <B> A </B> to path B, while ions from path B are prevented from moving after path <B> A. To hike.
In other exemplary embodiments, electron coupling which occurs only in one direction is used, the ion coupling which also occurs being negligible.
In the following, embodiments of the invention are described in more detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, the gas-filled discharge tube <B> 1 </B> has two rows of discharge paths 2 and <B> 3 </B>, each of which has a common anode 4 or 4 'and four individual cathodes <B> 5, 6, 7, 8 </B> or <B> Y, 6', V, </B> S '. In addition, a separate cathode <B> 9 </B> is present, -welehe serves as an auxiliary cathode and forms an auxiliary discharge path with the anode 4 ', so that the cathodes <B> 5, 5' </B> in their Be the first to ignite rows.
The anode 4 'is connected to a source of constant voltage <B> 10 </B> which is shown schematically as a battery in series with a decoupling resistor, and is connected to the terminal <B> 11 </B>, to - which the incoming signals are applied. The cathodes <B> Y, 6, 7 '</B> and <B> 8' </B> are !! her individual current limiting resistors 12 connected to earth, with the lead to the cathode <B> S ' </B> In addition, a pulse transformer <B> 1.3 </B> is also used.
The cathodes <B> 5, </B> <B> 6, 7 </B> and <B> 8 </B> are connected via individual resistors 14 to the negative terminal of a stabilized voltage source <B> 15 </ B > whose positive pole is connected to the anode 4 via the secondary wave of the impulse transformer <B> 16 </B>. An adjustable point of the source <B> 15 </B> is grounded via the battery <B> 15 '</B>, so that the cathodes <B> 5, 6, 7 </B> and <B> 8 Can be positively biased with respect to the cathodes <B> Y, 6 ', 7' </B> and <B> 8 '</B>.
The cathode <B> 9 </B> is connected to earth via a variable resistor <B> 17 </B> and the preload battery <B> 1.8 </B>. All cathodes consist of nickel-plated pins which, with the exception of their tip facing the anode, are coated with aluminum oxide or some other substance that prevents discharge. In practice, the two rows of cathodes are arranged parallel to one another and under the anodes, as FIG. 2 shows schematically in section perpendicular to the anode rods.
The voltages supplied by the sources <B> 10 </B> and <B> 1.5 </B> are such that they are insufficient to ignite any discharge path in the two series. However, these voltages are sufficient to maintain a discharge once it has ignited. The cathode <B> 9,. </B> is constantly discharging. The circuit shown in Fig. 1 operates as follows. A series of positive pulses, referred to below as dial pulses, is applied to the primary terminals of the transformer <B> 16 </B>.
These pulses should be limited in their amplitude and duration in such a way that a discharge z-, v- between the cathode <B> 5 </B> and the anode 4 occurs with the first pulse. This discharge is partially excited by the auxiliary discharge at the cathode <B> 9 </B>. ] No further routes should be ignited by the first pulse. This discharge can be maintained by the voltage of the source <B> 15 </B>. A second pulse triggers the ignition of the path emanating from the cathode <B> 6 </B>.
The third pulse triggers the ignition of the path with the cathode <B> 7 </B> and the fourth that of the path with the cathode <B> 8. </B> At the terminal <B> 11 </B> are periodic Pulse trains as shown at <B> 19 </B> are applied. Each of these pulse trains comprises a series of positive pulses followed by a negative pulse.
The positive pulses cause the discharge lines of the series <B> 3 </B> to ignite, which is referred to in the following counting series, while the negative pulse lowers the voltage of the anode 4 'for a sufficiently long time to a value below the burning voltage that all discharges in this series are deleted. The timing or the width of each positive pulse can be modulated. The mean pulse duration can be one microsecond.
The repetition frequency of the positive impulses at the terminal <B> 11 </B> can be <B> 100 </B> Izl-Iz, while the dial impulses with a frequency of 12 Hz to the transformer <B> 16 </B> > like to be created. It should be assumed that each of the positive pulses applied to the counting series is assigned to a certain speech channel. It is further assumed that two dialing pulses are applied to the transformer <B> 16 </B>. These will ignite the lines with the cathodes <B> 5 </B> and <B> 6 </B> and keep them in this state.
When the first pulse of the series of pulses <B> 19 </B> is applied to terminal <B> 11 </B>, the two ignite the cathodes <B> 5 '</B> and <B> 6 '</B> assigned routes, provided that the arrangement is made so that the ionization of the selected routes prepare the immediately adjacent counting routes for ignition. The second pulse therefore ignites the path leading via the cathode <B> 7 '</B> and the third pulse ignites the path leading via the cathode <B> 8' </B>.
The discharge of the path leading via the cathode <B> 8 '</B> creates a corresponding pulse at the secondary terminals of the transformer <B> 13. </B> The fourth and last positive pulse has no further influence, since all segments of the counting series have already ended. The negative pulse then extinguishes the discharges and the firing sequence is repeated. Therefore, in each successive series of pulses, the third pulse appears at the output terminals of the transformer <B> 13. </B>.
For example, if 4 dialing pulses were applied to the primary pulse of the transformer <B> 16 </B>, the first pulse in the series <B> 19 </B> would appear at the output cathode <B> 8 '</B>. If, in general terms, the tube has m ignition sections in the dialing and counting series and n dialing pulses are applied, the pulse appears at the output cathode. The circuit shown also has an extremely desirable property for this type of circuit.
If the counting sequence in any pulse series is disturbed by superimposition or for other momen tanen reasons, the disturbance no longer occurs in the following pulse series, since the dialing pulses ensure a permanent dialing state. Of course, in the tube shown in FIG. 1, the cathodes <B> 5, 6, 7, 8 </B> could also be connected to one another within the tube.
The practical construction of the tube in FIG. 1 will now be considered below, so that it has the properties briefly mentioned in connection with the operation of the circuit in FIG. 1. First of all, it should be noted that there is a large difference between the working speeds that are required for the two rows of unloading. One of the rows works at a speed that corresponds to the optional frequency of 12 Hz and the other at a speed that corresponds to the pulse repetition frequency of <B> 100 </B> kHz.
As explained in the Swiss patent no. 271240, the dimensions and <B> spacings </B> of the ignition lines in subsequent discharge tubes are largely determined by the required counting speed. On the other hand, in order to achieve a coupling between the corresponding stretches in two rows, the <B> distance </B> between the stretches should be the same for all.
In order to prevent self-ignition, i.e. the successive ignition, caused by ionization propagation without additional signal pulses, the distance between the cathodes in the selection row for a certain gas mixture and a pulse voltage must be as large and the cathode current as small as be made possible.
Before determining the dimensions for the discharge paths, it is advisable to consider the other difficulties to be overcome.
If it is assumed that the problem of the construction of two rows of discharge lines with the same cathode spacing is solved, which are able to work individually at very different counting speeds, the question of the mutual influence between the two rows of discharge lines must be considered, when they are on loan in the company.
The first problem to be seen is that of preparing the ignition paths of the counting series through the discharges which burn in the counting series without discharges in the counting series preparing the counting series and thereby increasing the tendency of self-ignition in the selection series. The case will again be considered in which two dial-up links are fired.
If the paths with the cathodes <B> 7 '</B> and <B> 8' </B> are ignited during the counting impulse sequence which is applied to the row <B> 3 </B>, the Ge drive that these discharges ionize either one or the last two ignition lines of row 2, so that discharges in row 2 tend to expand with the discharge sequence in row <B> 3 </B>. Some remedies in this direction can be achieved by biasing the cathodes in row <B> 2 </B> so that they are always positive in relation to those in row <B> 3 </B>.
In this way, positive clays are subjected to attraction by the cathode lower potential, while the electrons strive to maintain the direct discharge path from the cathode to the anode. However, this circumstance in turn increases another difficulty, namely that of cross coupling. Therefore, discharges z. B. between cathode <B> 7 </B> and anode 4 'or between cathode <B> 7' </B> and anode 4, since otherwise self-ignition can also occur on the counting row. Special attention must therefore be paid to these difficulties.
With reference to Fig. 2, the ratios should be considered in an arrangement with two rows of Entladangsstreeken. For this purpose the anodes 4, 4 'and the cathodes <B> 5, </B> 5, * are intended to represent the electrodes of any pair of discharge paths in which a coupling is only present in one direction.
The arrangement of Fig. 2 has four Ent charge paths, namely the direct paths 5-4 and 5 --- 4 'and the cross-running transverse paths 5-4' and 5-4. The burning voltages of these paths should be V4, .5 "T74" 5, and V4 "5" V4 "5.
As a rough approximation it can be assumed that the operating voltage V for discharge lines of various lengths changes according to the following equation: V, l # <B><I>=</I> </B> V "<B> <I> + </I> </B> lid <B> k </B> and V "are constants and <B> d </B> are the length of the discharge line. Since it is required that the lines 4-5 and 4-5 'burn continuously once they have been ignited, one can assume
that the burning voltages V4 "and v4 ', 5' for the lines 4-5 and 4 # -5 'are supplied by external batteries. So that no discharge can be maintained in the line 4-5, the following conditions must be met be: y4,5 '<B>> </B> Y4', 5 '+ P4 and V4', 5 <B>> </B> y4,5 where P-1 is the pulse voltage applied to the anode 4 .
Similar conditions apply to the ignition gap 4-5 '. Therefore, for a given value P-1, the minimum 1) istance d4 '"and the maximum distance of d4.5' are determined.
If one takes into account that the dial cathodes are positively biased with respect to the count cathodes in order to make the ionization coupling - from the dial to the counting path larger than in the opposite direction - <B> füh - </ B > In general, the above terms and conditions apply to different lengths of the dialing and counting routes.
Another method of establishing the desired relationship between the electrodes is to stagger or offset the anode wires so that the discharge lines 4-5 and 4 # -5 'are no longer parallel to one another are.
In order to ensure that a coupling only results in one direction, use is made of the fact that during the 1 "iltla # cltin-- a large part of the voltage drop between anode and cathode falls on the cathode dark space, which occurs at the type of tube in question only a little) - extends far from the cathode and ends in the cathode glow.
In and around the cathode surface there is a charge of ions, while the current from the cathode to this space charge region is predominantly electronic.
Therefore, there is a minimal electronic coupling in the Rieh- C tun-o- from the 7, ihlweg to the dialing line when the cathode of the counting line cannot be seen from the anode of the dialing line, while when the dialing cathode is positive with respect to the counting cathode is to try to wander ions% -on the dialing tree to the counting tree.
A preferred arrangement for counting and selecting trees is shown in FIG. 3 -, ezei5 ", t, in which the dimensions have been enlarged in order to clearly express the main features. All electrodes exist Made of nickel, the anodes are round wires that run along each row and the cathodes are pins about <B> 1 </B> mm in diameter, which are coated with aluminum oxide.
The actual discharge surfaces 20, 20 'are excluded from the coating. The surface 20 'on the cathode <B> 5' </B> is sawn off so that it is shielded from the anode 4 by the upper edge of the cathode. The anode 4 'is arranged such that it lies on a normal to the surface' -> 0 ', while the two discharge paths are offset from one another in the vertical direction.
For a gas mixture, consisting of <B> 92 </B>% neon, <B> 7 </B> 1 / o hydrogen and <B> 1 </B> 1 / o Ar (Yon <B> - < / B> at a pressure of <B> 100 </B> mm of mercury and for a dial speed corresponding to 12 Hz and a counting speed corresponding to <B> 100 </B> kI-Iz, the center-to-center distance between dials is - and counting cathodes 2 mm, while the lines 4-5 and 4 # - 5 'are each <B> 1 </B> mm long.
The distance from cathode to cathode along each row can be <B> 1. </B> mm.
A further arrangement is shown in FIG. 4 in which the cathode <B> 5 </B> shields the anode 4 from the cathode <B> 5 '</B> and therefore an electron coupling, from the line 4 # - 5 'to range 4-5 prevented.
A practical embodiment of a discharge tube according to the invention is shown in FIG. 5. In this tube there are two rows of cathodes 21 and 22, each of which has four Nickel pins <B> 23 </B> of <B> 1 </B> mm diameter, which are attached to the rods 24 bolted into the glass bulb. are white-eyed. The cathode pins are held separately by a pair of mica disks <B> 26 </B> and <B> 27 </B> and at the same time form a support device for these disks.
These in turn carry three support pins 28, on which two upper mica discs <B> 29 </B> and <B> 30 </B> are attached. These upper mica disks form the holder for the two anodes <B> 31 </B> and <B> 32, </B> which consist of smooth nickel rods and are bent so that they form three sides of a rectangle that is in the mica plates <B> 29 </B> and <B> 30 </B> is recorded. The connection conductors of the two anodes are led to the connection caps <B> 33 </B> and 34 on the top of the tube.
The basic arrangement of the electrodes is similar to that of FIG. The center-to-center distances of the pins <B> 23 </B> in each cathode row are <B> 3 </B> mm each, while the discharge path between the anode <B> 31 </B> and the cathodes of row 21 has a length of <B> 1 </B> mm. The length of the discharge paths in row 22 is <B> 1.5 </B> mm. The row 21 is located at a distance of 4 mm from the row 22. The anode <B> 32 </B> lies vertically above its cathode row 22, while the anode <B> 31 </B> is shifted slightly to the side .
The discharge surfaces of the pins <B> 23 </B> are flat and electrolytically polished, while all other surfaces and internal leads, with the exception of the anodes <B> 31, </B> <B> 32 </B> and their lead wires, are coated with aluminum oxide to prevent undesired discharges. After the tube has been evacuated through the connecting piece <B> 35, </B> the tube is filled with the aforementioned mixture of neon, hydrogen and argon.
No special auxiliary cathode is provided in this tube, as the tube was developed for three-channel operation. The task of the auxiliary cathode can be taken over by one of the outermost cathodes in the cathode row.
In the tubes described so far, the unidirectional or asymmetrical coupling was achieved by the geometric arrangement of the discharge lines. This necessitates maintaining fairly close tolerances on the construction and working conditions of the tube. In the examples described below, new construction elements have been introduced, which result in a simpler construction and allow further tolerances.
As indicated above, one of the greatest difficulties that arises in connection with a unidirectional coupling between the discharge lines is the cross-ignition between an anode in one row and the cathode in another row.
As described above, the risk of cross-ignition can be avoided by letting one or the other of the two cathodes act as a screen. The direct method for shielding consists in attaching an insulating shield between the two rows of discharge lines, which leaves a direct path between the two cathodes so that ionization coupling can take place.
By biasing one cathode with respect to the other, it can be achieved that a coupling occurs in one direction. Such an arrangement, which has produced a satisfactory result when used in a tube according to Fig. 1, is shown in Fig. 6. In this, the lines <B> 36 </B> and <B> 37 </B> are of the same length, and a mica plate <B> 39 </B> is between the two anodes <B> -10 </ B > and 41 attached.
The mica does not extend to the level of the tips of the cathodes 42 and 43. In another tube which produces satisfactory results, which is otherwise similar to that of FIG. 5, the mica plate extends to 2 mm below the plane determined by the two anodes and up to <B> 0.5 </B> mm below the plane determined by the tips of the cathodes. The two rows of cathodes have a center-to-center distance of 2 mm, while the cathode pins of the individual hoops have a center-to-center distance of <B> 3 </B> mm.
It has been shown that even better results are obtained with little influence on the ionization coupling if the mica plate extends below the cathode and has an opening which is just sufficient for one cathode discharge surface to be seen from the other can.
This arrangement is shown in FIG. 7, in which the electrodes have the same reference numbers as in FIG. 6 and the insulation plate 44 has a circular hole 45 which is aligned with the tips of the cathodes 42 and 43 and has the same diameter as their discharge surfaces. A considerable improvement in unidirectional coupling can be achieved by using electronic coupling as opposed to ion coupling.
To understand the processes occurring, the effect on the electric field in the vicinity of a glow discharge should be considered when a conductive plate is arranged parallel to the discharge line and held at a potential between that of the anode and that of the cathode Discharge line is located. Fig. 8 approximately shows the way in which the equipotential lines are distorted under the influence of a stationary discharge.
The anode 40 and the cathode 42 have voltages such that a void discharge is maintained between them. The conductive plate 46 lies parallel to the path 40-42 and is kept at a voltage which is below that which is necessary in order to obtain a discharge from the cathode 42. As already mentioned, most of the voltage drop between the anode and cathode is limited to a very short distance from the cathode surface.
The equipontential lines 47 are shown in FIG. 8 much further away from the cathode surface than they actually are. However, the schematic shows how they are deflected by the adjacent plate 46, particularly shows a large potential gradient near the cathode on the side of plate 46. As a result, the discharge path itself is considerably distorted, as is the dashed line 48 represents. Some electrons from the area of the cathode glow will try to migrate against the plate 46.
In particular, if an opening 49 is drilled into the plate at the level of the steepest potential gradient and an acceleration field is present on the other side of the plate, the electrons are drawn through the openings in the direction of the gradient of the acceleration field.
For a given thickness of the plate 46 and a given stress distribution on the left of the plate, there is a critical value for the acceleration field or rather for the gradient of this field on the right side of the plate, below which value the number of electrons passing through penetrate the opening 49, is negligible, and over which a considerable electron current passes through the opening.
The described phenomenon can be used to achieve a unidirectional coupling. When using an electrode arrangement as shown in FIG. 9, a high degree of directional coupling is maintained. In FIG. 9, the anodes 40 and 41 form a pair of discharge paths with the corresponding cathodes 42 and 43, as in the previous examples.
The plate 46, which, however, is closer to the discharge line 40-42 than to the line 41-43, separates these lines from one another with the exception of the coupling which takes place via the opening 49. In this way, an arrangement is achieved in which the discharge of the path 40-42 is actually independent of the conditions in the path 41-43, but in which case a sufficiently high pulse voltage is applied to the anode 41, the electrons that migrate on path <B> 50 </B> ionize path 41-43.
On the other hand, the arrangement can also be made such that the discharges at the counting path 41-43 have no influence on the selection path 40-42 <B> 1 </B>. A follow-up discharge tube using an electrode arrangement as briefly described in connection with FIG. 9 has already been used with some success. Instead of this arrangement, another, now preferred arrangement will now be described.
In FIG. 9, the plate 46 serves only as an auxiliary electrode for the discharge paths 40-42 and 41-43. However, it does show that it is possible to omit the anode 40 and have the plate 46 act as a dial anode. The preferred arrangement of the electrodes is shown in section in FIG. 10, and a corresponding circuit is shown schematically in FIG. 11. In FIG. 10, a counting anode 41 with one of the counting cathodes 43 is shown.
The cathodes of the dial row, of which the cathode 42 is shown, are perpendicular to the plate 46, while the counting cathodes 43 are parallel to this. Corresponding individual cathodes 42 and 43 are arranged in such a way that a plane perpendicular to the drawing plane runs through the cathode 42, the opening 49 and through the corresponding cathode 43 just below their upper surface. On the side of the dial-up cathode, the plate 46 is covered by a mica plate <B> 51 </B>, which has openings <B> 52 </B> which are approximately twice the diameter of the openings 49 and opposite each dial-up cathode an annular one Leave surface of plate 46 free.
The purpose of the mica plate <B> 51 </B> will be explained later. Their application is not essential for the invention, but it turns out to be expedient if low dialing pulse frequencies are used.
In FIG. 11, the electrodes are designated with the same reference numbers as in FIG. 10. Each counting cathode 43 is connected to earth through a resistor 53 connected. The output circuit of the last cathode also contains a pulse transformer (not shown in the drawing) or some other means of forwarding the discharge pulses to another circuit. The counting anode 41, which is common to all counting discharge lines, is connected directly to the cathode of the cathode amplifier 54, the anode of which is connected to a voltage source 55.
The grid of the cathode amplifier 54 is supplied with a pulse voltage whose waveform is similar to the waveform shown at 56, which represents the waveform at the anode 41. The IN dial anode 46 is held by the battery 57 at a constant positive voltage V2 with respect to earth. The cathode 42 is on the. Resistor <B> 58 </B> connected to conductor <B> 59 </B>, which leads to the remaining dial cathode resistors.
A connection leads from the conductor <B> 59 </B> via the stabilized DC voltage source <B> 60 </B> and the secondary voltage of the transformer <B> 61 </B> to the anode 46.
The voltage source <B> 60 </B> serves as a battery to maintain the discharge of the dial row and supplies a constant mean voltage V3 between the anode 46 and the conductor <B> 59. </B> The dial pulses are from the terminals <B> 62 </B> via the primary winding - of the transformer <B> 61- </B>. The anode 41 is kept at an equilibrium voltage <B> 1 ', </B> with respect to earth by the cathode current of 54. This voltage is increased to the voltage Yl + P during the counting pulses.
The counting pulse sequence contains a negative release pulse <B> 63 </B> for the purpose of releasing the discharges in the counting series after each work cycle.
In one mode of operation, individual Hilisentladungsstreeken (not shown), as they have been described in connection with FIG. 1, are provided for both the dialing and the counting series. The pulse amplitude P is then set so that the counting series normally works without discharges occurring in the selection zone.
The voltages V, and _V. are dimensioned in such a way that in the absence of Z # lilinipulseii no current is drawn from the dialing cathodes when the - '## 7ählstreeken are in the discharge state.
In other words, this means that the voltage gradient between 46 and 41 is not large enough to pull the electrons through the openings 49.
This fact is supported by the fact that the cathodes 411) are about 1 min above the corresponding openings 49 so that they tend to generate a delay field. During the counting pulses, however, the increased voltage at the anode 41 is sufficient to cause a current to flow through one of the openings 49 which is in front of an ignited dialing cathode.
The voltage Vl + P-_V "must then be greater than the anode voltage drop for a distance of length d, which has the geometrical arrangement of FIG. 10, where <B> d </ B > the distance between 41 and the corresponding opening 49 is.
An electron current then flows between the cathode 42 and the anode 41 and ionizes the path 41-43, so that a <B> U, </B> charge occurs, whether the path is caused by a discharge in an adjacent counting path or is ionized or not in an auxiliary line. Therefore, with the first pulse of the pulse sequence <B> 56 </B>, those counting paths that are opposite the ignited dialing paths are triggered. The remaining counting lines, if any, then ignite in the normal firing sequence with successive pulses of the counting sequence.
At first glance, it could appear that the non-ignited selection lines could be ignited by the pulses which are applied to the anode <B> 1 </B>. It is conceivable that this would occur if a constant voltage Vj + P were applied to the anode 41. However, it must be remembered that in a crash discharge the voltage must be applied to the discharge path for a finite time (formation time) before ignition can take place.
L, The line pulse amplitude P is selected so that the formation time for the distance 41-42 is longer than the duration of a line pulse. The discharge lines of the selection row can then not be triggered by counting pulses. If, on the other hand, a selection line has ignited, no further energy from the voltage of the anode 41 is required than that which is necessary to suck enough electrons through the opening 49 to ionize the line 41-43.
This means that no formation time is then actually necessary for the expansion of the discharge from the plate 46 to the anode 41.
1) Due to the high repetition frequency of the counting pulses and the fact that the distance between the lines is adapted to the slower dialing speed, there are no difficulties in the counting series due to the automatic propagation of the ignition.
These 1-1 obscurities can occur in the dial row for the following reasons- 1. The current flowing through opening 49 to anode 41 acts to increase the ionization coupling along the dial side of the tube.
<B><U>9.</U> </B> In the absence of a glimmering plate <B> 51 </B>, a long-lasting ionization coupling is created between the sections of the dialing series regardless of the working of the counting series. This means, in a slightly different form, a repetition of the original problem that was introduced in of the description was mentioned with reference to Figures <B> 1 </B> to <B> 5 </B>.
The fact that the anode is a plate instead of a wire makes the problem worse, because it results in a less concentrated field in the anode and cathode paths in the row and consequently a greater spread of the ionization products.
The effect of <B> 1 </B> is less serious than that of 2 and can be largely eliminated by the geometrical shape of the lines and the stresses applied. The choice of the geometrical arrangement is considerably simplified by the measures to remedy the shortcomings of point 2. The long-lasting ionization coupling 2 expresses itself as a tendency to instability of the determined dial number after the tube was in operation for two or three minutes.
The mica plate <B> 51 </B>, which restricts the discharge to a specific area of the anode, provides a sufficient remedy. The plate <B> 51 </B> assumes a considerable static charge, particularly along the edge of the <B> opening </B> opening <B> 52, </B> which surrounds the opening 49, which the Ionization coupling between the dial-up cathodes is reduced, thereby limiting the effect of the long-lasting ionization coupling.
In an effort to eliminate the effect <B> 1 </B>, one can, for example, ensure that the entire current on the selection line is shifted from the selection anode to the counting anode. Thus, with an adequate field on the other side of the plate, all of the electrodes will pass through opening 49 rather than being collected by plate 46. This fact is shown in the following table, in which electrode voltages and currents are compared.
In the table: IDO is the current of the selection cathode (electrode 42 in FIGS. 10 and 11), and DA is the current of the selection anode (electrode 46 in FIGS. 10 and 11), ICA the current of the counting anode (electrode 41 in FIGS. 10 and 11), < / B> Veba the voltage of the counting anode to earth, VD), the voltage of the dialing anode to earth.
EMI0010.0006
<B> IDC <SEP> DA <SEP> ICA <SEP> VCA <SEP> VDA </B>
<tb> 400 <SEP> <B> /, iA </B> <SEP> 400, uA <SEP> <B> - <SEP> 160 </B> <SEP> V <SEP> <B> 100 < / B> <SEP> V
<tb> 450, including <SEP> <B> - </B> <SEP> 450, including <SEP> <B> 193 </B> <SEP> V <SEP> <B> 100 </B> < SEP> V
<tb> <B> 550 </B> <SEP> liA <SEP> 60yA <SEP> 610, among others <SEP> <B> 260 </B> <SEP> V <SEP> <B> 100 </ B > <SEP> V It can be seen that for a <B> 100 </B> volt pulse at the counting anode, the current of the dialing cathode only experiences an increase of <B> 150 </B> pA.
Since the distances between the discharge stretches <B> - </B>, which correspond to those specified in connection with FIG. 5, <B> - </B> are measured so that the ionization coupling between the Routes depending on the discharge current for discharge currents of the order of magnitude of 400 jiA changes only slightly, so the tendency towards automatic series ignition is largely eliminated.
It has been mentioned that for one of the modes of operation, both the dial and count rows could be provided with preparatory or auxiliary lines to control the general ionization level in both rows so that the discharge sequences begin at the first path of each row. The voltages of the pulse train <B> 56 </B> (FIG. 11) </B> were dimensioned in such an example so that the counting series counted normally in the absence of discharges on the dialing series. Such an operating mode proves to be satisfactory when only a small number of routes, e.g. B. four, are present in each row.
With rows that are able to select and count higher numbers, some difficulties can arise in the counting row, which are due to the fact that the general ionization level is constantly in the discharge state with the distance from the - Find the auxiliary section at the end of the series decreases exponentially.
As a result, because of the formation delay, if different selection paths are in the discharge state, the corresponding counting paths will not all ignite at exactly the same instant when the first pulse of the pulse sequence <B> 56 </B> is applied. It shows that they tend to ignite one after the other, to the detriment of the exact time in which the output counting tree is ignited as a result of the change in the formation delay.
Where this influence is significant, the auxiliary section for the counting series is preferably omitted. It follows from this that counting only takes place when at least one of the dialing paths is ignited, the coupling between dialing and counting paths being sufficient to initiate the counting process. All counting routes that are opposite the selected routes that are in the discharged state then fire simultaneously.
Although the discharge tubes described with reference to FIGS. 9, 10 and 11 are designed in such a way that they meet the requirements of a follow-up discharge tube as they are used in conjunction with the FIG. 1 has been mentioned, the processes which occur in the electronic coupling between discharge lines through an opening 49 can also be used in other types of tubes. FIGS. 9 and 10 can also be viewed as arrangements with only a single pair of discharge paths between which electron coupling occurs.
For example, the ratios can be selected such that if the anode 41 is kept at a constant equilibrium and the voltage of the plate 46 is increased, the current flow to the anode 41 can decrease despite the additional current flowing from the cathode 42 to electrode 46 flows. In the same way, the current at the electrode 46 decreases if it is kept at a constant voltage and that of the electrode 41 increases. It follows that the tube can act as a negative resistance.
For numerous purposes, the cathode 43 could be omitted and the tube then viewed as a triode with negative slope, with the electrode 41 operating as the anode and the electrode 46 as the control grid or vice versa. Such a structure is not unlike that used in tubes with a so-called plasma cathode, where a screen with openings narrows the cross-section of the discharge and enables a depletion of positive ions in the anode compartment, which results in negative resistance properties between the plasma - Cathode and anode result.
The operation of such a tube is different from that of the tubes mentioned above, however, since currents of the order of magnitude of 50A or more occur, compared with the yA or mA used in the exemplary embodiments of the present invention occur.
This gives a gas-filled electrical discharge tube which has a cold cathode discharge path between solid electrode surfaces and a metal screen which has an opening and which separates the cathode of the said path from the anode or control electrode. The electrodes are arranged in such a way that electrons are drawn from said cathode under the influence of the field between the screen and the further electrode through the opening to the further electrode.
It can be seen that such a tube can be made to operate similarly to an electron tube, and that additional electrodes can be incorporated to make it operate like a multi-grid electron tube.