КАТОДНОЕ РЕЛЕ Советский патент 1927 года по МПК H01J21/10 

Предлагаемое катодное реле предназначается для усиления токов и генерирования незатухающих колебаний.

На фиг. 1-20 схематического чертежа поясняется устройство и действие предлагаемого катодного реле.

Для полной утилизации катодного потока в катодных реле следует направлять катодные лучи или параллельным пучком, или сходящимся конусом. Для этой цели, металлической нити, предназначенной служить катодом, может быть придана форма, дающая возможность получить как параллельные катодные лучи, так и сходящиеся. Так, например: 1) нить свернута в виде плоской спирали (фиг. 1), при чем катодные лучи направляются параллельным пучком перпендикулярным плоскости спирали; 2) нити расположены в двух параллельных плоскостях одна над другой, при чем направление нити в одной плоскости перпендикулярно направлению нитей в другой плоскости (фиг, 2); поток получается параллельный, перпендикулярно к плоскостям расположения нитей; 3) параллельный же катодный поток получится и в том случае, если плоскую пластинку разрезать так, как показано на фиг. 3; 4) нить может быть свернута в виде вогнутого зеркала (фиг. 4) с надлежащим фокусным расстоянием; в этом случае получается поток в виде сходящегося конуса, который может быть использован в желаемом сечении; 5) вместо нити можно взять тонкое сферическое зеркало и разрезать его спирально (фиг. 5); в этом случае получается также поток в виде сходящихся лучей конуса и т.д.

Для дальнейшей концентрации катодного потока можно воспользоваться известным действием магнитного поля проводника и тока, окружающего катодный поток (фиг. 6). Катушка может быть различной длины и формы.

При описанных выше электродах можно получить не только мощный катодный поток, но и мощный закатодный поток, который свободно пройдет между нитями катода и, попадая на стенки оболочки реле, будет вызывать вредные влияния, в частности сообщать ему свой заряд. Свободные же заряды на стенках оболочки реле явление весьма нежелательное. Для устранения влияния закатодных лучей следует оградить катодный электрод металлическим экраном (фиг. 7), сплошным (обозначения на фиг. 7: 1 - катод, 2 - держатель катода, 3 - сплошной экран, 4 - нижняя часть реле, 5 - электрод, соединенный с экраном), или из сетки, но в последнем случае пространство между сеткой и плоской стенкой оболочки реле должно быть наполнено станиолем или каким-либо другим проводящим веществом (фиг. 8), способным поглощать закатодные лучи (обозначения на фиг. 8: 1 - катод. 2 - держатель катода, 3 - сетчатый экран, 4 - нижняя часть реле, 5 - электрод, соединенный с экраном, 6 - станиоль).

Экран и станиоль должны быть весьма тщательно изолированы от катодного электрода, но могут через особый электрод сообщаться с чем угодно. Пользуясь описанными выше катодными электродами и катушкой с током, окружающей катодный поток, последний можно сконцентрировать как угодно, а помощью экрана уничтожается вредное влияние закатодного потока. Для изменения сопротивления и падения напряжения в существующих катодных реле пользуются вспомогательным электродом, состоящим из сетки, поставленной на пути катодного потока, которая, будучи заряжена, замедляет скорость движения электронов, проходящих через отверстие сетки. Таким образом в основу изменения сопротивления катодного потока положено электростатическое действие сетки на поток. Электрическое же действие поля на поток может быть формулировано словами: если направление поля совпадает с направлением движения катодных лучей, то скорость последнего замедляется. Применяемая обычно металлическая сетка не может с желаемой полнотой использовать влияние электростатического поля на катодный поток. Действительно, металлическая сетка вместе с нитью катода образует конденсатор, емкость которого будет зависеть от величины его обкладок; нить же катода имеет очень малую поверхность, следовательно, емкость такого конденсатора будет весьма мала. Всякое увеличение поверхности накаленного катода влечет за собой увеличение емкости упомянутого конденсатора. Увеличивать можно поверхность или непосредственно самого накаленного катода, или же соединить с катодом добавочную пластину или сетку (например, описанный выше экран катода), которая вместе с катодом может служить второй обкладкой конденсатора (первой является промежуточная металлическая сетка). Этот конденсатор может быть оторван от катода и помещен между катодом и анодом на пути катодного потока. В этом случае металлическая сетка катодного реле должна быть заменена конденсатором надлежащей емкости, обкладки которого позволяли бы проходить катодным лучам сквозь конденсатор. Конструкция такого конденсатора (добавочного электрода) может быть различна.

В дальнейшем приводятся примеры. 1) Двойная решетка: проволочки той и другой решетки расположены в двух параллельных плоскостях, расположенных непосредственно друг над другом; при этом проволочки верхней решетки перпендикулярны проволочкам нижней решетки (фиг. 9). Обе эти решетки могут быть соединены между собой, и тогда получается переход к случаю видоизмененной сетки. 2) То же, но вместо металлических проволок берут металлические пластинки (фиг. 10). Решетки могут быть заменены двумя металлическими сетками, расположенными одна над другой, и т.д. Вместо электростатического поля можно воспользоваться влиянием магнитного поля на траектории электронов катодного потока. Пересекая, например, катодный поток решеткой (фиг. 11), по которой проходит электрический ток, можно изменить в значительной степени траектории катодных частей, так сказать, разбросать их и, таким образом, желаемую часть катодного потока, сконцентрированного на аноде, отвлечь от последнего в сторону на верхние сетки оболочки реле или же на особый экран, окружающий анод. Желая совместить действия электростатического и электромагнитного полей, необходимо несколько изменить описанные в п.п. 1 и 2 конденсаторы, а именно, вместо того, чтобы соединять между собой все продольные и между собой все поперечные проволоки или пластинки обкладок конденсаторов, соединяют эти проволоки пли пластинки как в верхней, так и в нижней плоскостях, последовательно (фиг. 12). При таком соединении получается проволочный конденсатор. Соединяя крайние концы проволочек в верхней и в нижней плоскостях между собою, переходят от проволочного конденсатора к обыкновенному плоскому (фиг. 13). Соединяя же свободные концы проволочек (фиг. 12), прибавляют к влиянию электростатического поля еще влияние и электромагнитного (фиг. 14). Соединяя между собою и вторые концы проволок (фиг. 15), переходят к видоизмененной металлической сетке. Разумеется, описанных решеток можно брать не одну или две, а целый ряд их, расположенный в параллельных плоскостях, при чем на ряду с этими решетками можно сохранить и описанный уже конденсатор из сетки катода, соединенного для увеличения емкости конденсатора с добавочной пластинкой или сеткой. Этот конденсатор может быть соединен с добавочными выше его помещенными конденсаторами параллельно; получится ряд параллельно включенных конденсаторов, следовательно, сравнительно большая емкость. Форма анода может быть также различна, в зависимости от того, влиянием какого поля пользуются на катодный поток. Анод может быть в виде сплошного металлического диска d или сферического зеркала e без экрана сзади (фиг. 17), или же с экраном f (фиг. 18). Экран может в свою очередь быть или сплошным (фиг. 18), или сетчатым 3 (фиг. 19); в последнем случае пространство между экраном и верхней частью оболочки реле должно быть заполнено станиолем или каким-либо иным проводящим веществом. (Обозначения на фиг. 19: 1 - анод, 2 - держатель анода, 3 - сетчатый экран, 4 - верхняя часть оболочки реле, 5 - проволока соединения с экраном, 6 - станиоль).

Анод может быть цилиндрическим, окружающим катод и добавочные электроды, при чем расположение его должно быть таково, чтобы катодный поток падал целиком на стенки цилиндра, т.-е. направление потока должно быть перпендикулярно оси цилиндра. Наконец, анод может быть замкнутым в виде металлического сосуда, внутри которого помещается катод и добавочные элементы: в этом случае анод будет служить и самой оболочкой реле, при чем наружная поверхность анода может быть покрыта слоем какого-либо изолированного вещества, например, менделеевой замазкой и другими; для охлаждения весь прибор может быт опушен в охлаждающую жидкость.

1. Катодное реле, предназначенное для усиления токов и генерирования незатухающих колебаний, характеризующееся совокупным применением заключенных в общую воздухонепроницаемую оболочку: а) накаливаемого катода 1 (фиг. 7) (одного или нескольких), укрепленного на держателе 2 и имеющего произвольную форму, позволяющую концентрировать катодный поток в желаемом направлении; б) катодного экрана для поглощения закатодных лучей, устроенного в виде сплошной поверхности 3 (фиг. 7) или в виде сетки 3 (фиг. 8), при чем в последнем случае пространство между сеткой и нижней стенкой оболочки наполняется станиолем 6 иди другим проводящим веществом, способным поглощать закатодные лучи; в) анода в виде сплошного металлического диска d или сферического зеркала e (фиг. 17), при чем в том и в другом случае анод может быть защищен сплошным экраном f (фиг. 18) плоским или сферическим, или же сетчатым экраном 3 (фиг. 19), в каковом последнем случае пространство между экраном и верхней частью оболочки заполняется станиолем 6 или иным проводящим веществом.

2. При охарактеризованном в п. 1 катодном реле применение, с целью изменения сопротивления катодного потока, вспомогательного электрода (фиг. 12, 14, 20), состоящего из двух металлических сеток, поставленных на пути катодного пучка, каковые сетки предназначены для того, чтобы им сообщали заряд наподобие конденсатора (фиг. 12), или соединяли последовательно (фиг. 14) и через них пропускали электрический ток, а для концентрации катодного потока применена обмотка m, окружающая оболочку реле.

3. При охарактеризованном в п.п. 1 и 2 реле применение анода, служащего оболочкой реле и предназначенного для погружения в охлаждающую жидкость.