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Elektrometerröhre

Unter dem Begriff Elektrometerröhre werden Röhren für die Messung kleinster Gleichströme bzw. -spannungen zusammengefasst. Es handelt sich hierbei häufig Trioden und Raumladegitterröhren, aber auch gitterlose Verstärkerröhren wie sogenannte Paltions und andere Spezialkonstruktionen.

Vor der Entwicklung der Elektrometerröhre wurden kleinste Ströme mit Hilfe elektrostatischer Elektrometer gemessen, deren Handhabung jedoch nicht ganz einfach war. Mit hochwertigen Elektrometern konnten etwas höhere Empfindlichkeiten als mit der Elektrometerröhre erreicht werden. Da für die meisten Zwecke war die Empfindlichkeit der Elektrometerröhre jedoch völlig ausreichend war, konnte diese durch ihre einfachere Handhabung die elektrostatischen Elektrometer recht schnell verdrängen.
Außerdem können die Ausgangsströme der Elektrometerröhre an einem einfachen Zeigerinstrument angezeigt werden, was das Ablesen bzw. den Einsatz von weniger geschultem Hilfskräften in der Industrie ermöglichte. Dabei konnte die Skala durch Eichung des Instruments dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden und bei Verwendung eines empfindlichen Relais war auch der Anschluss eines Zählwerks möglich.

Um einen größtmöglichen Isolationswiderstand der Elektrometerröhre zur erreichen wurde das eigentliche System an sehr langen Glasstäben im überdimensioniert wirkenden Kolben befestigt (siehe Foto: Valvo 4060 Plation). Weiterhin wurde für den Glaskolben ein Spezialglas sowie spezielles Herstellungsverfahren verwendet. Um den so erreichten Isolationswiderstand auch im Betrieb zu erhalten, musste der Glaskolben der Röhre vor dem Einbau mit Alkohol gereinigt und mit einem weichen Tuch nachgerieben werden.

Da die Röhren sehr empfindlich auch Temperaturschwankungen und Licht reagierten mussten diese aufwendig abgeschirmt betrieben werden. Die Röhren wurden deshalb zweckmäßigerweise in einem thermisch isolierenden Metallbehälter betriebenen. Um ungewollte Schwankungen zu vermeiden empfahl sich weiterhin der Einsatz überdimensionierter und sehr stabiler Akkumulatoren sowie die Röhre vor Beginn der Messung einige Zeit bernnen zu lassen.

In einigen Fällen konnte auch durch eine elektrostatische Aufladung des Glaskolbens Schwankungen verursacht werden. Als Abhilfe hat sich eine Umhüllung der Röhre mit einer geerdeten Aluminium- oder Staniolfolie bis etwa zum oberen Ende des Elektrodensystems bewährt.

Valvo 4060 (Plation)


Später wurden kompaktere Elektrometerröhren mit Trioden und Raumladegittersystemen entwickelt. Der Einsatz neuer Katodenmaterialien in den Elektrometerröhren T113 und T116 (Telefunken), an statt der bisher üblichen Wolfram-Katode, ermöglichte eine kompaktere Baugröße für die Messungen von Strömen bis unter 0,5 nA bei normalen Betriebsbedingungen. Viele Schwierigkeiten die durch äußere Einflüsse hervorgerufen wurden, konnten beseitigt werden, allerdings waren diese neuen Katoden mechanisch sehr empfindlich, weswegen die Elektrometerröhre vor Erschütterungen geschützt werden mussten.

Elektrometerröhren in Miniaturausführung wurden erst Ende der 1940er Jahre konstruiert. Dies waren beispielsweise bei Valvo die 4065 (Triode), 4066 (Raumladegitterröhre), und 4067 (Pentode) sowie die DF703 bei Telefunken. Um den Reinigungsaufwand und Beeinflussungen durch Feuchtigkeit zu reduzieren, waren diese Röhren teilweise mit einer feuchtigkeitsabweisenden Beschichtung ausgestattet.
Obwohl die Abmessungen wesentlich verkleinert wurden, konnte die Leistungsfähigkeit erheblich gesteigert werden. So erreichte die Raumladegitterröhre 4066 einen Gitterstrom von 2,5 ... 6 femto Ampere bei 3...4 V Anodenspannung. In erster Linie waren diese Verbeserungen auf die Eentwicklung spezieller, hochisolierender Gläser zurückzuführen.

Die T116 wurde bei Telefunken noch bis in 1980er Jahre als YG1000 hergestellt, wobei das unveränderte System der T116 hierfür lediglich in einem modernen Glaskolben mit Magnoval-Sockel eingebaut wurde.
In den 1970er Jahren neigte sich die Zeit der Elektrometerröhren ihrem Ende entgegen. Die Halbleitertechnik hatte große Fortschritte gemacht und ersetzte die Elektrometerröhre durch die neu entwickelten Feldeffekttransistoren bzw. FET-Operationsverstärker in den meisten Anwendungen.


Dokumente zu Elektrometerröhren:

Druckschrift des Archivs für technisches Messen (ATM) J8334-2 von 1937