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Das Verhalten einer Elektronenrhre mit ferromagnetischer Anode im Magnetfeld.

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H . A. Xcliwarxenbach. Verhalten einer Ele ktronenrohre usw. 385
Da8 Verhalten ether Elektronerzrdhre
rnCt ferrornugnet$sciter A n o d e Cm 2llayrcetfeld
Vow H. A. Schwarxerznbaoh
(Mit 13 Figuren)
Zusammenfassung
Es werden zeitliche Anderungen der Elektronenstriime in einer
einem achsenparallelen Magnetfeld unterworfenen zylindersymmetrischen
Triode beschrieben. Als Ursache dieser Erscheinungen werden Magnetfeldiinderungen, hervorgerufen durcb Temperaturiinderungen des aus
Nickel hergestellten Anodenzylinders nacbgewiesen. Der Zusammenhang
zwischen der die Anodentemperatur bestimmenden Energie des Elektronenbombardements und dem im Innern der Anode herrschenden
Magnetfeld wird am Beispiel der kritischen Magnetfeldstarke untersucht.
8 1. Die Anordnung einer zylindersymmetrischen Elektronenrohre in einem achsenparallelen hsmogenen Magnetfeld
ist besonders iibersichtlich und hat deshalb mannigfache experimentelle und theoretische Behandlung, sowie praktische Anwendung gefunden.
So wurde von G r e i n a c h e r (1) zum ersten Ma1 versucht,
eine Diode (Gluhfaden in der Schse einer zylindrischen Anode)
im Magnetfeld fur eine e/m-Bestimmung der austretenden Gliihelektronen zu benutzen. Spater wurde diese Anordnung besonders von H u l l (2) untersucht und als ,,Magnetron" f u r
Schwingungserzeuger und Verstarker in die Radiotechnik eingefuhrt (3). Das Magnetron wurde ferner zur Erzeugung hochfrequenter Elektronenschwingungtn angewendet, so besonders
von S l u t z k i n und Stein b erg (4 ),ZaEek(5), Yagi(6),Okabe(7),
R a n a i (8,H o l l m a n n (9), S a h & n e k(lo), S l u t z k i n und L e l jakow (11) und C o l l e n b u s c h (12). Dank ihrer Empfindlichlreit wird dieselbe Anordnung nach R o s s i g e r (13) zur Messung
schwacher magnetischer Felder und Feldanderungen , insbesondere der Erdfeldkomponenten, benutzt.
Die magnetisch gesteuerte Triode (Gluhfaden in der genieinsamen Bchse von Zylindergitter und -Anode) wurde nach
einer ersten Untersuchung durch G r e i n a c h e r (14) besonders
386
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
von B r a u n b e k (15) theoretisch behandelt. L a n g e (16) benutzte sie zur Trennung der auf Gitter und Anode flieBenden
primaren und sekundaren Elektronenstrome. Iin Hinblick auf
die Erzeugung schneller Elekt.ronenschwingungen wurde die
Anordnung untersucht von F o r r b (17), T a n k und S c h i l t k n e c h t (18) und V o l k e r (19).
§ 2. Die vorliegende Abhandlung bezieht sich auf Erscheinungen von vorwiegend praktischer Bedeutung in einer?
einem homogenen Magnetfeld unterworfenen Triode mit positivem Gitter und positiver Anode, unter absichtlichem AusschluB von Schwingungsvorgangen.
Die in einer solchen Anordnung sich ergebenden bekannten
Beziehungen zwischen dem gemessenen Anodenstrom J,, der
Fig. 1. Charakteristiken bei V, = 120 Volt.
Parameter: Magnetfeld H in Gauss
Anodenspannung Vo und dem fiberlagerten Magnetfelde H bei
konstanter positiver Gitterspannung Y, sind durch die Kurvenschar der Fig. 1 wiedergegeben. (Die Kurven wurden mit
Hilfe der im folgenden zu besprechenden MeBanordnung gewonnen). Die stark ausgezogene Kurve bei H = 0 wird durch
das Maximum bei kleinem V, und die Stelle V, = V g in drei
verschiedene Gebiete geteilt: 1. den ersten Anstieg bis zum
Maximum (Raumladung), 2. die groBe Senkung bei V a < Vg,
hervorgerufen durch die von der Anode zum Gitter zuriicklaufenden Sekundarelektronen ( J , = i,' - ig"),3. das Gebiet bei
Va> V g ,wo die vom Gitter zur Anode gelangenden Seirundar-
H. A. Schwarxenbach. Verhalten einer Elektronenrohre usw. 387
elektronen den Anodenstrom vergr6Bern ( J a= i,’ + i,”).
Der
mutma6liche primare Anodenstrom i,’ ist gestrichelt eingezeichnet (20).
Das Magnetfeld wirkt nun zunachst nur auf die langsamen
Elektronen: erstens auf den primaren Anodenstrom bei kleinen
V n , d. h. der erste Anstieg von J , wird mehr und mehr verzogert; zweitens auf die Sekundkstrome dort. wo die beschleunigende Potentialdifferenz V g- V,, bzw. V , - V g klein ist,
d. h. die Kurven schmiegen sich in der Umgebung der Stelle
V a= V g der Kurve des Primaranodenstromes i,‘ an. Dies
bildet einen wesentlichen Anhalt fur die Konstruktion der
Primarstromkurve (21). Der Durchgang aller Kurven durch
einen Punkt ganz in der Nahe yon V , = V g zeigt ferner, daB
hier die Sekundarstrdme merklich verschwinden. Bei groBeren
Magnetfeldern wird schlie6lich die Anode auch bei V , = V g
von den Primairelektronen nicht mehr vollzahlig erreicht ; die
Kurven verlaufen mehr und mehr unterhalb des gemeinsamen
Punktes.
Der Gitterstrom ist in dieser,..wie auch in den folgenden
Figuren mit Rucksicht auf die Ubersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Da jedoch der Emissionsstrom J e bei jedem der
Versuche konstant gehalten wurde , ist der Verlauf von Jg
an Hand der trivialen Beziehung Je = J a + Jg leicht zu ermitteln. Die Kurven fur J g liegen demnach spiegelbildlich
zu denjenigen fur J , mit einer Symmetrieachse in der Hohe
von J,/2.
8 3. Die bei den Messungen verwendete Apparatur muBte
aus augeren Grunden und zur Vornahme kleiner Verbesserungen
mehrmals umgebaut werden; sie ist in ihren wesentlichen Teilen
jedoch unverandert geblieben.
Fig. 2 zeigt scheinatisch die Schaltung zur Untersuchung
der Rohre. Es bedeutet P ein Potentiometer (0-200 Volt),
dessen vier Abnehmer mittels des zweipoligen Umschalters C p
je paarweise mit der Anoden- und Gitterzuleitung verbunden
werden konnten. Die Umschalter Sa, und Sg ermoglichten
es, beliebige zusatzliche Batterien X und Y in die Anodenund Gitterzuleitung einzuschalten. Durch den Umschalter Sag
konnte die Anode niit dem Gitter verbunden werden (Va= Vg);
durch Saound Sg, konnten Anode und Gitter beliebig mit dem
Potential-nullpunkt 0 verbunden werden (V, = 0, V g= 0). Diese
mannigfachen Schalter hatten den Zweck, ein momentanes Umschalten der Rohre von einer Betriebsbedingung (Va‘, Vg’)auf
eine andere (Va”,VB”) zu ermoglichen. Sie waren deshalb SO
388
Annalelz der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
konstruiert und aufgestellt, daB sie leicht und gleichzeitig betatigt werden konnten.
V O den
~ drei in der RShre auftretenden Stromen J e , Ja
und Jg wurden jeweils nur zwei, namlich entweder Jn und Jg,
ocler Ja und J , gemessen, woraus der dritte berechenbar war.
ills MeBinstrumente wurden dabei Prazisions-Milliamperemeter
von Siemens & Halske und
zu den letzten erwahnten
Versuchen ein Galvanometer
nach D i e s s e l h o r s t mit passenden Widerstanden verwendet.
Die am Potentiometer P
eingestellten und die an
Gitter und Anode liegenden
Spannungen wurden mittels
eines Wahlers W durch ein
1
Prazisionsvoltmeter (0 bis
W
j
$
1
5
r
7
1
7
1
T
7
!
Fig. 2. Schaltungsschema
Fig. 3. Schema
der Magnetfeldschaltung
250 Volt) von Hartmann & Braun gemessen. Anoden- und
Gitterspannung sind bei allen Versuchen , entsprechend der
im Schema eingezeichneten Stellung des Umschalters S,,auf
das negative Gluhfadenende bezogen.
Der Heizkreis war, infolge der Verwendung geeigneter
Akkumulatoren, dicker Leitungsdrahte und besonderer Reguliei widerstande mit guten Kontakten, so storungsfrei, daB Schwanknngen des Emissionsstromes bei der MeBgenauigkeit yon 0,5°,’00
nicht nachzuweisen waren.
Da die das Potentiometer P speisende Batterie tagsiiber
wechselnden Belastungen durch andere Anschliisse unterworfen
war, muBten, im Hinblick auf eine geniigende Konstanz der
H . A . Schwarxenbach. Verhalten einer Ebktronenrohre usw.
389
Spannung, fast siimtliche Messungen des Kachts ausgefuhrt
werden.
Das Magnetfeld wurde durch eine die Rohre umgebende
stromdurchflossene Spule erzeugt. I n dem diesbezuglicheii
Schaltungsschema der Fig. 3 bedeutet W einen regulierbaren
Widerstand, der demjenigen der Spule S gleichgemacht morden
war. So konnte mit dem Umschalter UJf: ohne Anderung des
Stromes in den Vorschaltwiderstainden, das Magnetfeld beliebig
ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch lieBen sich Temperaturschwankungen in den Vorschaltwiderstanden und daraus folgende Strom- und Feldschwankungen nach dem Einschalten
vermeiden. Ein Strom J M von 1 Amp. erzeugte in der Spulenmitte ein Feld von 20,21 Gauss.
Die Versuche wurden mit einer kleinen Zenith-Senderohre,
Type W A 20 A, mit reinem Wolframfaden, Spiralgitter aus
Molybdandraht und Anode aua Nickelblech ron 0,15 mm Dicke
ausgefuhrt. Die Abmessungen der Elektroden betrugen: fur
die Anode Ra= 7,5 mm, La = 20 mm, fur das Gitter Rg= 3 mni,
Lg = 26 mm.
Vor dem Beginn jeder Messung wurde die Rohre wahrend
einer bis mehrerer Stunden ,,eingebrannt", d. h. bei eingeschaltetem Heizstrom (der von Zeit zu Zeit nachreguliert
wurde) sich selbst uberlassen.
* GroBe und Konstanz des Heizstromes wurden nie direkt,
sondern immer nur an der bekanntlich sehr vie1 empfindlicheren
Emission bei einer bestimmten Anoden- und Gitterspannung
kontrolliert. E s wurde also fur eine bestimmte Messung der
Heizstrom immer so reguliert, daB z. B. bei Va= Vg= 160,O Volt
genau Ja= 100,O Skt. war. Eine gleich groBe Genauigkeit
der Einstellung ware sonst nur durch Messung der Heizspannung mit dem Kompensationsapparat zu erreichen gewesen.
5 4. Bei Versuchen mit der im vorhergehenden Paragraphen bescliriebenen Anordnung wurden nun auffallige zeitliche Anderungen won Ja und Jg beobachtet, die im folgenden
kurzmeg als ,,Ermudungs"- und ,,Erholungserscheinungen" bezeichnet werden sollen.
Znr Orientierung ist ein typisches Beispiel eines solchen
Versuchs in Fig. 4 graphisch wiedergegeben. Im unteren Teil
der Figur sind die der Rohre auferlegten Bedingungen:
V a (ausgezogen), Vg (gestrichelt), H (strichpunktiert), im oberen
Teil der aus diesen folgende gemessene Verlauf von Jn in
Abhangigkeit Ton der Zeit t dargestellt. Die plotzlichen Andernngen yon V a , V g und H konnten mittels der in der Schal-
'390
Annalen der Physik. 5 . Folge. Band 17. 1933
tung vorgesehenen Umschalter ohne Zeitverluste ausgefuhrt
werden. Man sieht in Fig. 4, daB die Rohre sich unter gewissen Betriebsbedingungen ,,ermiidet", unter anderen wiederiim
Fig. 4. Ermiidungs- und Erholungsversuch
,,erholt:' und daB diese Vorgange nach etwa 6 Min. jeweils
ihren Endzustand erreichen.
In Ubereinstimmung damit wurde festgestellt, dab die
Intensitat der Errnudung von deren Dauer abhangt. Fig. 5
zeigt eine Schar von
rnA ,Ja
Erholungskurven, die
6sich einzig durch 'die
M
Dauer der jeweils vorangegangenen Ermiidung unterscheiden.
5 5. Auffalligerweise konnten beim Magnetfelde H = 0 keine
Ermiidungs- und Erholungserscheinungen
festgestellt werden. Da2gegen zeigte sich jedesma1 beim Einschalten
7des Magnetfeldes, daB
die betreffende Veran,f derung in der Rohre
UaUoI
1-
b3VjRU"UC.II
CLC.jl
Y " l a u . 3 ~ l z ~ a l l ~ C . " s u
Ermudnng bei V, = 200 Volt, V, = 120 Volt, H = 0 rnit bestimmten
H = 84 Gauss
Werten von V , und V g
H . A . Schwarxenbach. Verhalten einer Elektronenrohre usw. 391
betrieben wurde und das Xlagnetfeld H nur von Zeit zu Zeit
fur etwa 3 Sek., d. h. die zur Ablesung von JRnotwenclige
Zeit, eingeschaltet wurde. Diese nur momentan, probeweise
#A,
Ja
@/,
Fig. 6. Eriniidung und Erholung
angelegten Magnetfelder seien, im Gegensatz zu den konstanten
Feldern H im folgenden durch (H) bezeichnet und die entsprechenden Ja-Werte in analoger Weise durch (JJ.
Fig. 6 gibt in der bereits bekannten Darstellungsweise
einen Susschnitt aus eiuer solchen Messung. Dieser zeigt
einerseits (wie ubrigens auch Fig. 4) die vollkommene Konstanz
von Ja bei H = 0,
anderseits die trotzdem eiiitretenden Ermiidungs- und Erholungsrorgange, wie sie
durch die Probefelder ( H ) an den entsprechenden (Ja)-Werten sichtbar werden.
Es war sornit festgestellt, dab der Er- 7
mudung und Erholung
der Rohre ein urn- 0
0 7 2 3 4 5 6 7 8 9 I0 I7 12 #Miz
kehrbarer Vorgang zugrunde lie@, dessen
Fig. 7. Errnudung bei verschiedenen
Anodenspannungen. K, = 120 Volt.
Eintreten
Parameter: V, in Volt. ( H )= 103 Gauss
Magnetfelde unabhiingig ist, dessen Wirkung aber eng mit ihm zusammenhangt.
Die Errnudung wurde ferner bei verschiedenen Anodenspannungen aber konstanter Gitterspannung Vg= 120,O Volt
untersucht, und zwar wieder mit Hilfe der jeweils kurz an-
392
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
gelegten Magnetfelder (H). Vor jeder Messung war die Riihre
ausgeruht, d. h. bei V o = V g = 0 rnindestens 10 Min. lang sich
selbst uberlassen worden. Die sich dann ergebenden Kurven
fu r (Ja)sind in Fig. 7, nunniehr unter Weglassung der graphischen Darstellung von V,, V g und H , wiedergegeben.
Es fallt auf, daB bei Va= 120,O Volt, d. h. bei Va= V g
der Ermiidungseffekt nahezu ausbleibt. Dieser Umstand darf
jedoch, wie erst der niichstfolgende Versuch dartun wird,
nicht in dem Sinne gedeutet werden, daB die Errnudung in
einem wesentlich nur die Sekundarelektronenemission affizierenden Vorgang hestehe.
5 6. Die Errnudung der vorher in bekannter Weise ausgeruhten Rohre wurde nun, bei Vu_= 200 Volt und V _= 12OVolt,
in Abhidiyiekeit vom
Betrage
magneti_
j8
.
schen Probefeldstarke
i'H) nntersucht. Wie
die Kurven der Fig. 8
zeigen, ergab sich da-18 bei, daB bei Anwendung
von ( H ) = 120 Gauss
und (H) = 135 Gauss
der Anodenstrom ( J J
weit unter den Betrag des Primarstromes
-135
ia' = 5,25 mA sinkt.
Diese Tatsache schlieBt
t einen reinen Sekundar0
0 elektroneneffekt
aus.
0 f 2 3 4 5 6 7 8 9 10Min
Vielmehr deutet der
Fig. 8. Ermiidung bei V, = 200 Volt,
ganze Verlsuf der K ~ ~ V, = 120 Volt. Parameter: Probefeldven
, und insbesondere
starke ( H ) in Gauss
der die Hohe des Priniaranodenstromes aufweisende Buckel in der Kurve fur ( H ) =
120 Gauss darauf hin, daB es sich um eine einfache Zunahme
des tatsachlich in1 Innern der Rohre herrschenden Magnetfeldes handelt.
In diesem Sinne muB auch der Verlanf der ,,unermiideten"
und der ,,ermiideten" Charakteristik der Fig. 9 gedeutet werden.
Ein Vergleich mit der Charakteristikenschar der Pig. 1 ergibt
namlich, daB sich die Verschiedenheit der beiden Kurven B
und C leicht verstehen IaiRt, wenn man annimmt, daB bei der
Aufnahme der errnudeten Charakteristik C die magnetische
'"
1
H. A. Schwarzenbach. Verharlten einer Elektronenrohre usw. 393
Probefeldstarke ( H ) ein wenig groBer gewesen sei, als bei Bufnahme der unermiideten Charakteristik B.
;?-
2
7
0
~
T
I
w
i
Fig. 9. Charakteristiken
i
I,.
Fig. 10. Keine Ermudung durch J,
Annalen dcr Physik. 5 . Folgc. 17.
26
394
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
Es mug also die Ermiidung durch eine Zunahme der im
Innern der Rohre tatsachlich wirksamen Magnetfeldstiirke
hervorgerufen werden.
5 7. Zur Lokalisierung des Ermiidungsvorganges wurden
die in den Figg. 10 und 11 wiederum graphisch dargestellten
Versuche ausgefuhrt. Wie ersichtlich, wurden dabei nicht nur
die magnetischen Probefelder (H), sondern analog auch Probewerte (VJ bzw. (V,) der Spannungen V a und V g angewendet,
um die Rohre auch bei V,= 0 bzw. V g = 0 zu untersuchen,
Fig. 10 zeigt, daB die vorher ausgeruhte Rohre durch den
Gitterstrom Jg allein ( V g = 160 Volt, Va= 0) nicht, oder doch
mA
7-t
J J
0
I5
75
Min
Fig. 11. Errnudung und bei V, = 0 Erholung
nur urn einen sehr kleinen Betrag, ermiidet wird. Die Kontrolle bei V a= V g= 0 beststigt dies, indem eine merkliche
Erholung nicht eintritt.
Fig. 11 zeigt, daB die Rijhre sich nach vorausgegangener
Errnudung wieder vollkoinmen erholt (d. h. den bei Va= V g = 0
innegehabten Zustand erreicht), wenn nur V a= 0 ist, trotzdem
alsdann die ganze Emission als J , auf das Gitter geht.
Der Ermudungsvorgang ist somit wesentlich eine Folge
des Anodenstromes J , allein.
3 8. Die in den Paragraphen 7 und 8 gemachten Feststellungen lassen fur die Ermiidungs- und Erholungserscheinungen nun folgende Erklarung (22) zu.
H . A . Schuiarxenbach. Verhalten einer Elektronenrohre usw. 395
Der aus Nickelblech hergestellte Anodenzylinder bewirkt
eine gewisse Entmagnetisierung des Feldes im Innern der
Anode, so daB die auf die Elektronen tatsachlich wirkende
Feldstarke Ha kleiner ist, als das durch den Strom in der
Spule erzeugte Feld H. Wird dann durch das Elektronenbombardement die Temperatur der Anode erhoht, so sinkt
ihre entmagnetisierende Wirkung und steigt infolgedessen das
Mngnetfeld Ha im Innern des Anodenzylinders: ,,Errnudung".
Bei Abnahme oder Aussetzen des Elektronenbombardements
dagegen sinkt die Temperatur der Anode, steigt infolgedessen
ihre entmagnetisierende Wirkung und sinkt wiederum das
wirksame Feld H a : ,,Erholung('.
Fur die unerwartete GroBe der durch diese Magnetfeldanderungen auf die Strome in der Rohre erzeugten Einwirknngen sind zwei Griinde anzufuhren: Erstens sind die in
der Rohre fliebenden Elektronenstrome, besonders im Gebiet
der Grenzfeldstarke, auf Magnetfeldanderungen auBerordentlich
empfindlich; zweitens ist bereits infolge der Strahlung des
Gluhfadens die Temperatur der Nickelanode hoch und deshalb
die Temperaturabhangigkeit ihrer Magnetisierung groh (Suf
diesen Punkt wird an Hand der nachfolgenden Versuche noch
zuruckzukommen .gein.)
Nach einer Anderung der Betriebsbedingungen Va und V g
iindert sich die Anodentemperatur so lange, bis wieder Gleichgewicht zwischen der aufgenommeneu und der abgestrahlten
sekundlichen Energiemenge besteht. Bezeichnet man als Anodentemperatur Ta einfach die Temperaturdifferenz zwischen
der Anode und dem die Rohre umgebenden Raume, so ist
die alsdann erreichte stationare Anodenendtemperatur Fa bestimmt durch die gesamte der Anode innerhalb der Rohre
pro Sekunde zugefuhrte Energie &., Diese setzt sich in erster
Naherung zusammen aus einem durch Temperaturstrahlung
iibergehenden Bruchteil h der dem Gluhdraht zugefiihrten
Heizenergie E,, einem ebenfalls durch Temperaturstrahlung
iibergehenden Bruchteil k der dem Gitter durch das Elektronenbornbardement zugefuhrten Energie E g , und der am dem
Elektronenbombardement auf der Anode selbst erzeugten
Energie E ,
Q,= h E f + kEg+ Ea.
Bei Versuchen mit konstanter Emission ist der vom Gliihfaden
stammende Energiebetrag hE,= const., so daS die Anodentemperatur Fa allein durch die Elektronenenergien auf Anode
und Gitter bestimsnt wird, also durch den Betrag
E,= kEg+ Ea.
26 *
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
396
dem Umwege iiber die Anodentemperatur T, besteht soeine eindeutige Beziehung zw ischen der entmagnetisierenWirkung, d. h. der Feldstarkendifferenz H -- H a einerseits
der Anodenenergie Ea anderseits.
9 9. Es miissen sich also Versuche machen lassen, bei
denen ein und derselbe durch ein bestimmtes Magnetfeld hervorgerufene Effekt bei verschiedenen auBeren Peldstarken H
auftritt, je nach der der Anode durch das Elektronenbornbardement pro Sekunde zugefuhrten Energie E,.
Das Ilesultat eines solchen Versuches, bei dem allerdings
nur der Hauptbestandteil Ea' der Anodenenergie ermittelt
werden konnte'), ist in Fig. 12 wiedergegeben. Die Kurven
Auf
mit
den
und
'1
3
G
50
104
750
Fig. 12. Magnetcharakteristiken bei steigender Anodentemperatur
zeigen, wie der Steilabfall von (J,) mit ( H ) sich mit zunehmender Energie Ea' des Elektronenbombardements nach kleineren
Feldstarken ( H ) verschiebt. Die Verschiebungen d H gegeniiber der Kurve fiir Ea' = 0 Watt ergeben direkt die S b nahme der durch den Anodenzylinder bewirkten Entmagnetisierung des Feldes in Gauss.
Die Messungen wurden, z.B. fur die Kurve E,'= 0,577 TTatt,
folgendermaBen ausgefiihrt : Es wurde zuerst die Heizung so
eingestellt, daB bei V,= V g = 160,O Volt genau Ja= 6,OO mA
1) D a der Koeffizient k unbekannt war, konnte der Anteil k E ,
nicht angegeben werden. DaB nber k auf alle Falle klein, und k E, desbalb ohne groBen Fehler zu vernachlassigen ist, geht aus dem in
Fig. I0 dargestellten Versnch hervor, der trotz der hohen Gitterenergie
EB=. J, V, = 6,95.
160 = 1,11 W a t t nur eine verschwindend kleine
Ermudung ergab. - Beziiglich einer experimentellen Bestimmung von
7; muB auf eine demniichat erscheinende Arbeit verwiesen merden.
H . A. Schwarxenbach. Verhalten einer Elelctronenrohre usw. 397
war. Dann wurde Va = VTs= 100,O Volt angelegt, wobei
J a = 5,57 mA betrug und durch allenfalls notwendiges Nachregulieren der Heizung wahrend der ganzen Messung konstant
gehalten wurde. Der Anode wurde so wahrend etwa einer
halben Stunde die Energie Eaf= J , V a= 0,577 Watt zugegefulirt I), so dab die entsprechende Endtemperatur sicher erreicht war. Dann erst wurde mit der fiir alle Kurven in
gleicher Weise ausgefiihrten eigentlichen Messung begonnen:
Fur jeden MeBpunkt wurde wahrend der zur Ablesung von
Ja notwendigen Zeit von etwa 3 Sek. gleichzeitig ( H ) und
( V J = (VJ = 160,O Volt angelegt und (Ja) abgelesen. Die
(H)-Werte wurden schrittweise gesteigert. Zwischen je zwei
Ablesungen muBte, mit Rucksicht auf die Konstanz der Anodentemperatur, eine Wartezeit von etwa 3 Min. eingeschaltet
werden. Die so erhaltenen (JJ-Werte sind durch die Kurven
der Fig. 12 dargestellt.
Die Kurve fur Ea' = 0,960 Watt ist iqfolge eiiies MiBgeschickes bei der Messung nicht vollstandig.
Die Kurven der Fig. 12 lassen sich nicht vollstandig zur
Deckung bringen, sondern zeigen eine rnit Ear zunehmende
Steilheit. Dies hat seinen Grund darin, daB das Feld H der
Spule weitgehend homogen, das entmagnetisierende Feld H - H a
cles Anodenzylinders dagegen stark inhomogen ist, so datJ durch
die Sbnahme cles letzteren eine bessere Annaherung an den
Idealfall homogenen Feldes mit unendlich steiler Charakteristik
erzielt wird.
5 10. Es schien nun interessant, durch eine dichte Folge
von Kurven wie die in Fig. 12 dargestellten, die Beziehung
zwischen der Snodenenergie Eo' und der entstehenden Verschiebung A H oder dem kritischen Magnetfeld H k a ) schlechtmeg, also die Funktion
En' = 93' (H,)
naher zu ermitteln.
Dies geschah, nachdem die Rohre in einem mit Paraffin01
gefiillten Thermostaten, dessen Temperatur mit einer Genauigkeit von einigen Zehntel Grad auf To= 42,OO C gehalten
wurde, eingebaut und nachdem die Ablesegenauigkeit fiir den
Strom JJ1 in der Magnetfeldspule durch eine Kompensationsanordnung verdoppelt worden war.
I) Hierbei sind die Austrittsenergien der Gluhelektronen, Voltaaotentialdifl'erenzenzwischen den Elektroden. sowie der SDannunesabfall
am Gluhfaden vernachliissigt.
2) Nach H u l l dieieniee Feldstgrke, bei der die Elektronen die
Anode' nicht mehr erreiihen,
v
398
Annalen der Physik. 5. Polge. Band 17. 1933
Die Messungen, analog den im vorhergehenden Paragraphen beschriebenen, unterscheiden sich von jenen durch
folgendes: Die Gliihfadenheizung w a r etwas geringer, so daW
bei Va = Vg = 180,O Volt nur J , = 4,620 mA betrug. Die
MeBpunkte wurden bei (V,) = (V,)= 180,O Volt und entsprechendem (HI gewonnen. Die Kurven wurden nicht ganz
durchgemessen, sondern nur durch einige benachbarte MeWpunkte die kritische Feldstirke H , bestimmt, bei der J , gerade
auf
des Anfangswertes, also auf 3,696 mA abgefallen war.
i4
-
7
Fig. 13.
E
.
'
= 9' (Hk)jVerschiebung der kritischen Magnetfeldstiirke
mit steigender Anodentemperatur
Die so erhaltene Boziehung cp' zwischen den H , und den zu
den einzelnen Kurven gehorenden Energien Ea' ist in Fig. 13
dargestellt.
Sie zeigt auflallend, daB fu r E: > 1,2 Watt eine Anderung der kritischen Feldstarke H , nicht rnehr eintritt, d. h..
da6 die Anodentemperatur hier den Curiepunkt (etwa 360' C)
erreicht hat. Ferner nimmt sie, im Vergleich zu der direkt
gemessenen I\lagnetisierungskurve des Nickels, einen merklich
,,abgerundeten'l Verlauf, was offenbar so zu deuten ist, daW
die Temperatur langs des Anodenzylinders nicht gleichmBBig
verteilt ist. Vielmehr wird, da ja auch die Gliihfadentemperatur in der Mitte am hochsten ist und die Elektronenemission
nur von dieser Stelle ausgeht (23): die Temperatur der Anode
in der Mitte am hochsten sein und gegen die Enden des
Zylinders hin absinken.
H . A . Schwarxenbach. Verhalten einer Elektronenrohre usw. 399
Damit ergibt sich etwa folgende Interpretation der vollstandigen Kurve: Mit steigender Anodenernergie Ea' sinkt die
nuBen anzulegende kritische Feldstiirke H,, entsprechend der
Temperaturabhangigkeit der Magnetisierung, zuerst lsngsam.
Bei etwa E,' = 0,8 Watt erreicht zuerst die Anodenmitte die
Temperatur des Curiepunktes, weshalb H , rascher sinkt, urn
dann schlieBlich bei E,' = 1,2 Watt, wo der ganze mittlere
Teil, innerhalb dessen die Elektronen laufen, die Temperatur
des Curiepunktes erreicht hat. in einen konstanten Wert iiberzugehen. Dieser letztere Wert H, = 112,8 Gauss ist die
wahre kritische Feldstarke, wie sie in einer unmagnetischen
Anode unter sonst gleichen Umstanden gefunden wurde.
Aus dem bekannten Ausdruck fur die kritische Feldstarke
6,72
H,= - .l/V,
R.
herechnet sich fur den vorliegenden Fall..(R, = 0,75 cm,
ITu
= 180,O Volt) H , zu 120,2 Gauss. Die Ubereinstimmung
dieses Wertes mit dem experimentell gefundenen von 1 1 2 3 Gauss
ist befriedigend, weil erstens dem Felde 112,8 Gauss eine
Schwachung von Jo nur auf 4/5 des Anfangswertes entspricht
und zweitens, wie Fig. 12 zeigt, der ganze Steilabfall von J ,
sowieso ein Interval1 von rund 20 Gauss iiberstreicht.
Die entmagnetisierende Wirkung der Nickelanode hat also
bei der untersuchten Rohre und unter den gewahlten Versuchsbedingungen eine scheinbare VergroBerung der kritischen
Magnetfeldstarke von 112,8 bis auf 142,8 Gauss, d. h. um rund
24 o/" des wahren Wertes zur Folge, woraus, in Anbetracht
der Haufigkeit von Rohren mit Nickelanoden und der zunehmenden Anwendung von Magnetfeldern, die praktische Bedeutung der Erscheinung erhellt.
Es ist mir ein Bediirfnis, auch an dieser Stelle meinem
rerehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. E d g a r Me y e r , fur das
fordernde Interesse, das er der Entwicklung dieser Arbeit stets
entgegengebracht hat, meinen aufrichtigen Dank auszusprechen.
Literaturverzeichnis
1) H. G r e i n a c h e r , Verh. d. D. phys. Ges. 14. S.856. 1912;
Ztschr. f. Phys. 11. S. 239. 1922.
2) A. W. H u l l , Phys. Rev. 17. S. 539. 1921; 16. S. 31. 1921.
3) F. R. E l d e r , Proc. Inst. Radio Eng. 13. S. 159. 1925.
4) A. S l u t z k i n u. D. S t e i n b e r g , Ukrain. phys. Abh. 1. S. 22,
1927; Ann. d. Phys. [5] 1. S. 658. 1929.
400
Annalen der Physik. 5. Folge. Band I?'. 1933
5) A. ZaEek, Jahrb. d. drahtl. Telegr. 32. S. 172. 1928.
6) H. Y a g i , Proc. Inst. Radio Eng. 16. S. 715. 1928.
i ) K. O k a b e , Proc. Inst. Radio Eng. 18. S. 1748. 1930.
8) J. R a n z i , Nuovo Cimento 6. S. 249. 1929.
9) H. E. H o l l m a n n , Ann. d. Phys. [5] 8. S. 956. 1931.
10) J. S a h i t n e k , Phys. Ztschr. 33. S. 693. 1932.
11) A. S l u t e k i n u. P. L e l j a k o w , Sow. Phys 1. S. 768. 1932.
12) H. C o l l e n b u s c h , Ann. d. Phys. [5] 13. S. 191. 1932.
13) M. R a s s i g e r , Ztschr. f. Phys. 43.S. 430. 1927; Ztschr. f. Instr.
49. S. 105. 1929.
14) €1. G r e i n a c h e r , Ztschr. f. Phys. 11. S. 239. 1922.
15) W . B r a u n b e k , Ztschr. f. Phys. 17. S. 117. 1923.
16) H. L a n g e , Jahrb. d. drahtl. Telegr. 26. S. 38. 1925.
17) M. F o r r 6 , Ann. d. Phys. [5] 1. S. 513. 1929.
18) F. T a n k u. E. S c h i l t k n e c h t , Helv.Phys.Acta 1. S. 110, 1928.
19) J. VGlker, Diss. Jena. 1929.
20) Vgl. hierzu etwa: B. v a n d e r P o l , Jahrb. d. drahtl. Telegr.
26. S. 121. 1925.
21) H. L a n g e , Jahrb. d. drahtl. Telegr. 26. S. 38. 1925.
22) Vgl. die vorlaufige Mitteilung: H. A. S c h w a r z e n b a c h , Helv.
Phys. Acta 3. S. 446. 1930.
23) Vgl. etwa H. L a n g e , Jahrb. d. drahtl. Telegr. 31. S. 139. 1928.
Z u r i c h, Phy sikalisches Institut der Universitat.
(Eingegangen 7. April 1933)
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