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Anordnung für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Kathodenstrahloszillographen
Bei Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Kathodenstrahloszillographen,Fernsehzwecke,
Kathodenstrahlrelais u. dgl., ist es vielfach erforderlich, die Anordnung so zu
treffen, (iaß der Auf treffpunkt der Elektronenstrahlen nur während der sichtbar
. zu machenden gewünschten Bewegungen auf den Fluoreszenzschirm, die photographische
Schicht usw. fällt, während er außerhalb des Aufnahmevorganges bzw. bei Bewegungen,
deren Sichtbarmachung unerwünscht ist, z. B. in manchen Fällen. bei der- Rückkehr
in die Anfangslage, vom eigentlichen Aufnahmeraum abgelenkt wird.
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Zur Erreichung dieses Zweckes ist es bereits bekannt, zwischen die
Strahlenquelle und die eigentlichen Steuerorgane der Elektronenstrahlen mechanisch
oder elektrisch betätigte Strahlsperrvorrichtungen . einzubauen, die w *ihrend der
für die Aufnahme, das Bild usw. a nicht benötigten Zeit den Elektronenstrahl unwirksam
werden lassen, und die unabhängig von dem Hauptablenkvorgang sind und durch den
aufzunehmenden Vorgang selbst oder seine Einleitung ausgelöst werden. Von diesen
Vorrichtungen sind die mechanisch wirkenden, zur Beherrschung schneller, unwillkürlicher
Vorgänge zu träge, während die bisher bekannten elektrischen Strahlsperrungen mit
einem besonderen Relais zur Steuerung des Ablenkvorganges, das durch den aufzunehmenden
Vorgang selbst unabhängig von den Ablenkspannungen und Strömen zur Wiedergabe des
Aufnahmevorgangs gesteuert wird, infolge der Verwendung mehrerer dicht aneinandergerückter
Elektrodenpaare eine für sehr schnelle Vorgänge zu große Kapazität sowie den Nachteil
komplizierten Aufbaues, Vergrößerung der Gesamtbaulänge der Vakuumröhre und eine
starke Vermehrung der schwer zu entgasenden Metalloberflächen mit sich bringen,
was sich insbesondere dann störend bemerkbar macht, wenn es sich um von der Pumpe
abgeschmolzene Vakuumröhren handelt. _ Es sind ferner Schaltanordnungen bekannt,
bei denen zur Steuerung der Zeitablenkung eine Röhre verwendet wird, deren Gitterspannung
bei einer Aufnahme von einem negativen Spannungswert auf einen positiven mittels
eines Schalters umgesteuert wird. Die vorher gesperrte Röhre beginnt voll zu emittieren
und bewirkt somit die Zeitablenkung durch Entladung der Zeitablenkkapazität. Bei
der bekannten Schaltung sind die beiden Zeitablenkplatten an das Gitter bzw. die
Anode der Röhre angeschlossen. Hierdurch wird eine zunächst sprunghafte und dann
allmähliche Änderung der Spannung der Zeitablenkplatten bewirkt; also eine Vorablenkung,
die der eigentlichen Zeitablenkung vorausgeht.
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Eine derartige Anordnung ist aber, wie der Erfinder der Schaltung
selbst angibt, für die Praxis nicht geeignet, weil bei der sprunghaften
Änderung
Schwingungen im Zeitkreis auftreten:-Gemäß der Erfindung wird eine einwandfrei arbeitende
Vorablenkung dadurch erreicht, daß zur Vorablenkung und zur Zeitablenkung ein gemeinsames
Ablenkplattenpaar vorgesehen ist, mit dessen einer Platte ein zur Steuerung der
Zeitablenkung während der Aufnahme dienendes trägheitsarmes Relais verbunden ist
und an dessen andere Platte ein trägheitsarmes Relais zur Steuerung der Vorablenkung
des Brennflecks angeschlossen ist.
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Es ist ferner gemäß der Erfindung auch möglich, zur Vorablenkung und
zur Vorgangsablenkung ein gemeinsames Ablenkplattenpaar vorzusehen, auf dessen einer
Platte der aufzunehmende Vorgang selbst einwirkt und mit dessen anderer Platte ein
trägheitsarmes Relais zur Steuerung der Vorablenkung des Brennflecks verbunden ist.
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Eine dritte Verkörperung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß
zwei Wicklungen angeordnet sind, von denen die eine mit einem trägheitsarmen Relais
zur Steuerung der Zeitablenkung und die andere mit einem trägheitsarmen Relais zur
Steuerung der Vorablenkung des Brennflecks verbunden ist.
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Durch die Schaltanordnung gemäß der Erfindung wird erreicht, daß did.
Vorablenkzeit, unabhängig von den übrigen Ablenkvorgängen, auf ein Minimum verringert
werden kann. Ferner werden infolge der Verwendung je eines besonderen Relais für
die Vorablenkung die für die Zeitablenkung störenden Schwingungen vollständig vermieden.
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Die beiden zuerst angegebenen Ausführungen des Erfindungsgedankens
haben noch den besonderen Vorteil, daß für die Vorablenkung kein besonderes Ablenkplattenpaar
oder deren mehrere benötigt werden, so daß keine unerwünscht große Kapazitäten und
große zu entgasende Metalloberflächen vorhanden sind.
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Die Abbildungen zeigen beispielsweise mehrere Schaltungen gemäß der
Erfindung in Anwendung auf einen Kathodenstrahloszillographen, und zwar die Abb.
i und 2 eine Vorablenk- und eine Ablenkanordnung mittels elektrostatischer Ablenkplatten
und Abb. 3 eine solche für magnetische Ablenkung.
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Abb. q. zeigt schließlich elektrostatische Ablenkplatten, welche mit
Elektronenrelais kombiniert sind.
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In Abb. i ist 33 die Entladungsröhre mit der Kathode 32 und der Anode
3q.. Der durch eine gestrichelte Linie angedeutete Elektronenstrahl fällt durch
die in der Anode befindliche Lochblende in die Ablenkkammer mit den Meßablenkplatten
2¢, 26. Von dort gelangt er durch die Blende 35 zwischen die Ablenkplatten 2, 3
und durch die zweite Blende q., 5 auf den Leuchtschirm 36 bzw. die photographische
Aufnahmeschicht. Die Teile q., 5 bzw. 35 bilden je eine feste bzw. von innen oder
außen verschiebbare B1endenanordnung; in manchen Fällen kann auch mit nur einer
der beiden Blenden gearbeitet werden. Die Blenden sind als Schlitzblende ausgebildet,
deren Schlitzbreite so bemessen ist, daß der Elektronenstrahl während des Aufnahmevorgangs
durch die Blende fällt, aber in der V orablenkperiode seitlich von dem Schlitz auftritt,
so daß er auf dem Leuchtschirm unsichtbar ist.
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Die Schlitzblendenteile q. und 5 bzw. 35 können ebenso wie die naheliegenden
Röhrenwandungen aus Stoffen von geringer Dichte, z. B. Beryllium oder Aluminium,
bestehen, bzw. mit ihnen armiert sein, damit die Röntgenstrahlen und reflektierte
Elektronen, welche durch die auf den Schlitzblendenteil und die Röhrenwandungen
fallenden Elektronenstrahlen entstehen und dann durch die Schlitzblende dringen,
möglichst geringe Intensität besitzen.
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An Stelle einer Schlitzblende können auch an sich bekannte-Vorablenkkammern
aus denselben Stoffen vorgesehen werden, die zwar den Eintritt der Elektronenstrahlen
gestatten, aber die austretenden Röntgenstrahlen und reflektierten Elektronen auf
einen Bruchteil ihrer ursprünglich vorhandenen Energie herabmindern.
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Der positive Pol der Spannungsquelle 6 ist über die Widerstände 7
und 8; die@auch durch Elektronenröhren ersetzt werden können, mit den Ablenkplatten2und:3
und zugleich mit den Anoden der Elektronenröhren 9 (Vorablenkröhre) und io (eigentliche
Ablenkröhre) verbunden, die den Kondensatoren i i und i2 parallel liegen. Die Gitter
13 und 14 der beiden Ablenkröhren werden durch die Potentiale der Gitter einer an
sich bekannten Kipprelaisschaltung mit den Röhren 17 und i8 gesteuert, die über
den Stoßpunkt 21 durch einen Schalter, durch den aufzuzeichnenden Vorgang selbst
oder durch in Abständen aufeinanderfolgende Impulse ausgelöst werden kann. Die Glühfäden
sämtlicher Röhren sind mit dem Gehäuse i geerdet und mit dem negativen Pol der Spannungsquelle
6 verbunden, von der gleichzeitig die Anodenspannung für die Röhren 17 und 18 über
die Widerstände i9 und 2o- geliefert wird. Die Steuerung des Elektronenstrahls erfolgt
nun z. B. in folgender Weise: Zunächst befindet sich der Strahl in der Vorablenkstellung.
In dieser erhält das Gitter 13 negatives, das Gitter 14. positives Potential vom
-Kipprelais her. Die Röhre g ist daher abgesperrt und die Ablenkplatte 2 auf
hohem
positivem Potential, während die Ablenkplatte 3, die nur über den verhältnismäßig
geringen inneren Widerstand der Röhre io mit der Erde verbunden ist, nahezu auf
Erdpotential gehalten wird. Der ankommende Strahl wird daher stark nach links gelenkt.
Infolgedessen fällt der Strahl nicht mehr durch den Schlitz der Blende, sondern
seitlich auf den entsprechend eingestellten Schlitzblendenteil 4, so daß er auf
dem Fluoreszenzschirm o. dgl. unsichtbar ist.
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Ein elektrischer Stoß an Punkt 21, welcher über den Widerstand 22
zur Erde abgeleitet und durch den Kondensator 23 auf das Gitter der Röhre 17 übertragen
wird; leitet den Ablenkvorgang ein. Die Gitter 15 und 16 und damit auch die Gitter
13 und 14 wechseln plötzlich ihr Potential. Die die Vorablenkgeschwindigkeit bestimmende
Kapazität i i, welche im allgemeinen sehr gering sein soll und lediglich aus der
Kapazität Kathode-Anode von g und der der Zuleitungen bestehen kann, wird über die
Röhre g sehr schnell entladen, und durch Sperrung der Röhre io wird die die eigentliche
Ablenkgeschwindigkeit bestimmende Kapazität 12 über den Widerstand 8 aufgeladen.
Hierdurch erhält im ersten Augenblick auch die Ablenkplatte 2 Erdpotential, der
nunmehr unabgelenkte Strahl fällt durch die Schlitzblende und beginnt dem eigentlichen
Ablenkvorgang mit derjenigen Geschwindigkeit zu folgen, die durch die Größe der
Kapazität 12 und des Widerstandes 8 bedingt ist. Gleichzeitig beginnt auch die Einwirkung
der darzustellenden Ablenkvorgänge auf die beiden zu den Platten 2, 3 senkrecht
stehenden Meßablenkplatten 24, 26. Am Rande seiner Bahn fällt der Elektronenstrahl
auf den Schlitzblendenteil 5, wo er wiederum der Sicht auf den Fluoreszenzschirm
o. dgl. entzogen ist. Wechseln dann die Röhren 17, 18 automatisch oder durch einen
weiteren Stoß wiederum ihr Gitterpotential, so kehrt der Elektronenstrahl auf demselben
Wege in seine vorabgelenkte Anfangslage zurück.
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Die Abb.2 zeigt eine Draufsicht. Beide Plattenpaare 2, 3 und 24, 26
liegen übereinander, und zwar sind die Platten 2, 3 die unteren (vgl. auch Abb.
i).
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Die Schaltung (Abb. 2), die sich unter anderem gut für Fernsehapparaturen
eignet, unterscheidet sich von der vorigen hauptsächlich dadurch, daß die in Verbindung
mit der Vorablenkröhre g stehende Ablenkplatte 24 zu der zur eigentlichen Zeitablenkröhre
io gehörigen Ablenkplatte 3 senkrecht steht und daß die Gitter beider Ablenkröhren,
die wieder durch Kipprelais, Schalter oder eine entsprechende Wechselspannung gesteuert
werden können, miteinander verbunden sind. Außerdem liegt die Ablenkplatte 2 über
einen Widerstand z5 etwa, an der Mitte der Spannungsquelle 6. Die Glühfäden der
Elektronenröhren sind wieder geerdet. Zwischen beiden Ablenkplattenpaaren befindet
sich die früher beschriebene Schlitzblendenordnung.
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Passiert nun der Elektronenstrahl zuerst ' das Plattenpaar 24, 26
und erhält die Ablenkplatte 26 z. B. von der Spannungsquelle 27 her eine Wechselspannung
konstanten Potentials, so spielt sich der Ablenkvorgang folgendermaßen ab: In der
Vorablenkstellung des Strahls sind die Gitter der Ablenkröhren negativ. Der Strahl
wird von der Röhre g hinter die Schlitzblende gelenkt und gelangt überhaupt nicht
zwischen die darünterliegenden Ablenkplatten 2 und 3. Erhalten beide Gitter plötzlich
positives Potential, so wird der Strahl von der Vorablenkröhre sofort freigegeben,
fällt durch die Schlitzblende, wird zunächst durch die -doppelt so hoch als die
Platte 2 positiv aufgeladene Ablenkplatte 3 nach links gelenkt und wandert nun mit
der durch die Konstanten von io, 12 gegebenen, einstellbaren Geschwindigkeit von
links nach rechts über den .Flüoreszenzschirm. Besitzt die an die Ablenkplatte 26
angelegte Spannung Dreiecksform, so kann bei passender Einstellung der ganze Fluoreszenzschirm
mit einem Elektronenstrahl gleichmäßiger Geschwindigkeit überfahren werden, dessen
Intensität zu gleicher Zeit z. B durch ein in seinen Weg gebrachtes Steuergitter
synchron mit dem Sender der Fernsehanordnung variiert werden kann, so daß auf dem
Leuchtschirm das gewünschte Bild entsteht. Da die Bildhelligkeit auch von der Zahl
der pro Sekunde übereinander erscheinenden Bilder abhängt; kann diese über die untere
Grenze von -.- 16/sec erhöht werden. Zweckmäßigerweise wird hierzu an den Stoßpunkt
21 des den Gittersprung steuernden Kipprelais eine Wechselspannung 27 angelegt,
deren Frequenz der Bildfrequenz entspricht.
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Beim Fernsehen ist die Frequenz der Wechselspannung 27 in bekannter
Weise entsprechend der gewünschten Bilderzahl pro Sekunde und der Feinheit der Rasterung
zu bemessen; beträgt beispielsweise die Bilderfolge 2o pro Sekunde und wird für
ein Bild von 5 cm Seitenlänge eine Strichbreite von 0",5 rnm verlangt, so beträgt
die Frequenz Zooo Perioden pro Sekunde.
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Natürlich können mit Hilfe der angegebenen Methode nicht nur. periodische,
sondern auch einmalige Vorgänge auf dem Fluoreszenzschirm, der photographischen
Schicht o. dgl: niedergeschrieben werden.
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Abb. 3" zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung mit -elektromaznetischen
Steuerorganen.
Auch hier ist die Vorablenkröhre mit 9, die eigentliche
Ablenkröhre mit io bezeichnet. In der Vorablenkste-llung hat das Gitter
13 negatives und das Gitter 1q. positives Potential; die zu der Röhre g gehörige
Ablenkspule 28 führt Strom, während die zu der Röhre io gehörige, im entgegengesetzten
Sinn ablenkende Spule 2 j stromlos ist. In dieser Stellung fällt der Elektronenstrahl
auf das hier um 9o° versetzt gezeichnete Schlitzblendentei1 q.. Bei einem plötzlichen,
z.. B. durch ein Kipprelais hervorgerufenen Potentialsprung der beiden Gitter läuft
-der Elektronenstrahl mit durch die Konstanten der beiden Ablenkkreise gegebener
Geschwindigkeit über die Schreibfläche.
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Um die Geschwindigkeit der Ablenkvorgänge, insbesondere des Vorablenkvorganges,
zu erhöhen, kann man gemäß der weiteren Erfindung auch mehrere Elektronenröhren,
Ionenröhren oder sonst geeignete trägheitsarme Relais parallel schalten. Man kann
ferner zum gleichen Zweck die Elektronenröhrenrelais, Iorienröhrenrelais o. dgl.
mit den Ablenkplatten zusammen in demselben Vakuumraum anordnen, wie dies in Abb.
q. schematisch dargestellt ist. In der Abb. q. bedeuten 2, 3 dieAblenkplatten, zugleichAnoden
der Elektronenröhrenrelais, 13 und, 1q. die zugehörigen Steuergitter, 30, 31 die
zugehörigen Glühfäden, die für den vorliegenden Zweck auf besonders hohe Emission
dimensioniert werden können. Zugleich ist die Eigenkapazität der Anordnung auf das
geringstmögliche Maß herabgedrückt, so daß auch die schnellsten Vorgänge noch beherrscht
werden können. Der Drehkondensator 12 kann zur Einstellung. der eigentlichen Ablenkgeschwindigkeit
dienen.