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Helligkeitssteuerung von Braun'schen Röhren.
BeiVerweadung der Braun'sehen Röhren für das Fernsehen kommt es darauf an, dass die Helligkeit des Fluoreszenzfleckes beeinflusst wird, ohne dass sich die Geschwindigkeit der Elektronen ändert. Daher wurde in der Deutschen Patentschrift Nr. 349838 vorgeschlagen, zwischen Kathode und Anode eine gitterförmige Hilfselektrode vorzusehen, an die die veränderliche Bildspannung anzulegen ist. Da die gesamte von den Elektronen durchlaufene Spannung zwischen Kathode und Anode stets dieselbe'ist, so bleibt die Geschwindigkeit der Elektronen konstant, die Lage des Lichtfleckes wird durch die Steuerung der Helligkeit nach der Patentschrift nicht verändert.
Die Erfahrungen lehren aber, dass die Lage des Fluoreszenzfleckes durch die Gitterspannung doch beeinflusst wird (vgl. Schröter, Handbuch der Bildtelegraphie", 1932). Alle Vorschläge zur Behebung der Schwierigkeiten haben bisher nicht zu praktisch brauchbaren Lösungen geführt (Handbuch von Schröter).
Man hat daher zwei neue Wege beschritten.
1. Es wurde auf die Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahles verzichtet und versucht, ein Bild dadurch zu erzeugen, dass der Fluoreszenzfleck mit veränderlicher Geschwindigkeit über den Schirm der Braunschen Röhre geführt wurde (Liniensteuerung nach Thun : Handbuch von Schröter).
2. Gemäss der amerikanischen Patentschrift Nr. 1719756 wird nach R. Clay die Menge der aus der Kathode austretenden Elektronen unverändert gelassen und die Helligkeit dadurch verändert, dass ein mehr oder weniger grosser Teil des Elektronenstrahles ausgeblendet wird. Dieses Verfahren ist in letzter Zeit auch von Ardenne aufgegriffen worden (Handbuch von Schröter).
Die Liniensteuerung nach Thun hat den grossen Nachteil, dass die Übertragung des Bildstromes sehr grosse Schwierigkeiten macht. Die Behauptungen, dass das Frequenzband bei der Liniensteuerung wesentlich schmaler sei, beruhten leider auf einem Irrtum. Es kommt im Gegenteil sehr darauf an, dass der Bildstrom'in keiner Weise verzerrt wird, da sonst nicht nur die Helligkeit eines Bildpunktes gefälscht, sondern mindestens eine ganze Bildzeile verzerrt wird.
Bei der Steuerung durch Ausblendung nach Clay wird der Elektronenstrahl durch ein oder zwei Plattenpaare zuerst aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, dann ausgeblendet und schliesslich durch ein oder zwei Plattenpaare in die alte Lage und Richtung zurückgebracht. Diese Art der Steuerung ist wohl praktisch durchführbar, doch erfordert sie eine ausserordentliche Präzision bei der Herstellung der Braunschen Rohre. Es erweist sich als notwendig ; dass die Herstellungsfehler nachträglich wieder ausgeglichen werden. Dies geschieht durch Anwendung von Kompensationsspannungen und durch entsprechende Bemessung der Steuerung für die einzelnen Ablenkplatten.
Es ist möglich, dass ein Bild bestimmter Art halbwegs sauber wiedergegeben wird, doch erfordert die Einstellung bei Änderung des Bildcharakters und'insbesondere bei Auswechslung der Braunschen Röhre so viel Mühe, dass eine praktische Verwendung durch Nicht-Sachkundige keineswegs in Frage kommt. Ferner ist zu beachten, dass die Röhre ungewöhnlich lang und der Heizfaden dauernd hoch beansprucht wird, so dass die Lebensdauer solcher Röhren ziemlich gering ist. Schliesslich ist die Empfindlichkeit dieser Steuerung sehr gering. t ! s sind ziemlich hohe Steuerspannungen notwendig, so dass der Verstärker mit einer hohen Anodenspannung und kostspieligen Röhren ausgerüstet werden muss.
Gegenstand der Erfindung ist eine Helligkeitssteuerung durch Änderung der Zahl der aus dem Heizfaden austretenden Elektronen. Die Steuerung durch Anwendung eines Gitters gemäss der deutschen
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Patentschrift Nr. 349838. führt deswegen zu Schwierigkeiten, weil durch eine Änderung der Gitterspannung gleichzeitig die Konzentration des Elektronenstrahles verändert wird. Nur bei einer einzigen Gitter- spannung wird ein scharfer Lichtfleck auf dem Fluoreszenzschirm erzeugt. Bei allen übrigen Spannungen ist der Fleck unscharf, verschwommen und keineswegs rund. Der Strahl ist nicht mehr homogen, er wird infolgedessen durch, die Ablenkspannungen in verschiedener Weise beeinflusst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass stets ein homogener, runder Strahl unabhängig von der Zahl der ausgesandten Elektronen erzeugt-werden muss. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Steuerung der Elektronenmenge und die Konzentration des Elektronenstrahles voneinander getrennt werden. Die Elektronen durchlaufen von'der Kathode aus zuerst ein Steuerfeld und kommen dann in ein Konzentrationsfeld, durch das sie unabhängig von ihrer Zahl zu einem scharfen Kreis zusammengebracht werden. Die Elektronen verlassen den Heizfaden im Steuerfeld fast parallel zur Röhrenachse. Das Konzentrationsfeld ist im wesentlichen axial gerichtet, es hat aber eine schwache, nach innngehenderadiale Komponente.
Die Elektronen werden dadurch nach der Achse des Strahles gebracht, so dass auf dem Fluoreszenzschirm ein scharfer Fleck entsteht.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.-Die-Kathode K ist'von einem Wehnelt-Zy- linder W umgeben, ihr gegenüber befindet sich die Anode A, des Steuerfeldes. Ak ist die Anode des Konzentrationsfeldes, PI und P2 sind Ablenkplatten. Der Wehnelt-Zylinder hat im Innern ein rundes Plättchen, durch dessen Bohrung der Heizfaden K hindurchgeht. Der Wehnelt-Zylinder erhält gegen die Kathode ein negatives Potential, die Anode : As ist'gegen die Kathode positiv. Die Zahl der Elektronen kann durch Änderung des Potentials'der Steuerfeldanode oder des Wehnelt-Zylinders geändert werden.-.
Die Elektronen bewegen sich durch das. Steuerfeld fast parallel zur Achse und gelangen dann in das Konzentrationsfeld zwischen As und Ak. In der Figur ist der Verlauf der Feldlinien ungefähr angedeutet.
Es ist deutlich eine radial nach innen gerichtete Komponente zu erkennen. Durch dieses Feld wird der Elektronenstrahl stets, also unabhängig von der Menge der Elektronen konzentriert. Wenn die Zahl der Elektronen jedoch sehr Mein, wird, verbreitert sich. der Strahl ein wenig, da dann eine geringe Über- ko ; nzentration eintritt. Bei sehr starkem Elektronenstrom tritt ebenfalls eine Verbreiterung auf, da die Elektronen das Steuerfeld nicht durchweg in derselben Richtung verlassen. Doch ist ein sehr grosser.
Bereich vorhanden, in dem ein dauernd runder, scharfer Lichtfleck erzeugt wird.
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die Helligkeit des Fluoreszenzfleckes wesentlich vergrössert.
Die Anode As kann gegen das Steuerfeld hohlkegelförmig ausgebildet werden. Bei sehr breitem
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durch die die Potentiale des Wehnelt-Zylinders und der Steuerfeldanode geändert werden können.
Damit zur. Änderung der Helligkeit des Fluoreszenzfleckes geringe Steuerspannungen ausreichen, empfiehlt es sich, die gesamte. Konzentrationsspannung etwa eine Zehnerpotenz höher als die Steuerspannung zu wählen und den Heizfaden nur wenig aus dem Wehnelt-Plättchen herausragen zu lassen,..
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Verfahren zur'Helligkeitssteuerung von Braun'schen Röhren, insbesondere für das Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl durch Veränderung eines im wesentlichen axial
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