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Verfahren und Vorrichtung zur Modulation von Etektronenstrahten, insbesondere in Kathoden- stahlrohren.
Die gewöhnlich für Fernseh- und Oszillographensysteme verwendeten Kathodenstrahlröhren haben einen durchscheinenden Schirm, der beim Auftreffen eines Elektronenstrahls entsprechend der Intensität desselben fluoresziert. Dieser Strahl kann durch eine elektrostatische Steuerelektrode (Gitter) moduliert werden, die im Wege des Elektronenstrahls angeordnet ist und auf die z. B. die Bildsignale übertragen werden, die von einer Sendestation, auf der ein fernzusehender Gegenstand zur Bildung der entsprechenden photoelektrisehen Ströme abgetastet wird, ausgesendet werden.
Bei andern Anordnungen wird die Intensität der Flnoreszenz des Schirmes der Kathodenstrahl-
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oder Blende oder in bezug auf eine Kante einer solchen Platte, die für Elektronen undurchlässig ist. abgelenkt wird. Hiebei wird die Zahl der Elektronen, die durch die Öffnung hindurch bzw. an der Kante vorbeigehen, der Steuerung bzw. Ablenkung entsprechend geändert.
Bei andern Anordnungen wieder wird die Intensität der Fluoreszenz durch Veränderung der Auftreffgeschwindigkeit des Elektronenstrahls bzw. der Elektronen auf dem Fluoreszenzschirm gesteuert. Oder es wird die Intensität des Fluoreszenzflecks dadurch gesteuert, dass die Geschwindigkeit der Querbewegung des mit konstanter Auftreffgeschwindigkeit auf den Schirm geworfenen Kathodenstrahl oder -stroms entsprechend gesteuert wird, so dass die Änderungen in der Zeitdauer des Auftreffens des Strahls auf den einzelnen Flächenelementen des Schirmes die den verschiedenen Lichtern und Schatten entsprechenden Änderungen der Intensität des Leuehtflecks ergeben.
Alle diese Anordnungen sind, obwohl sie im allgemeinen befriedigende Ergebnisse liefern, was insbesondere von der so vielfach verwendeten Gittersteuerung gilt, doch fiir besonders genaue Steuerung aus diesem oder jenem Grund noch unbefriedigend. Einer der wichtigsten Gründe hiefür ist, dass die erwähnten Intensitätsregelungen häufig einen sogenannten Strichraster od. dgl. in dem auf dem Schirm wahrgenommenen, durch die elektrooptischen Wirkungen hervorgerufenen Fluoreszenzbild ergeben.
Obwohl die Gittersteuerung bisher praktisch allgemein angewendet wird, hat sie trotzdem den
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für die entsprechende Regelung der Intensität des Kathodenstrahl die Querschnittsfläche des Kathodenstrahls verändert wird, wie weiter unten ausführlicher dargelegt werden wird.
Die bisher angewendete Gittersteuerung der Intensität des elektrostatisch oder elektromagnetisch entsprechend abgelenkten und auf den Schirm gerichteten Strahles bestand darin, dass eine Steuer-bzw.
Gitterelektrode im wesentlichen die Elektronen emittierende Fläche der Kathode derart umgab, dass die austretenden Elektronen durch eine Öffnung von vorherbestimmter Grösse hindurchgingen. Die Modulation des Kathodenstrahls, um die Intensität der Fluoreszenzwirkung zu verändern, wurde durch Änderung der negativen Gitterspannung erzielt. Bei NnI1spannnng am Gitter ist die wirksame Öffnung gleich der tatsächlichen ; wird jedoch die negative Spannung erhöht, so nimmt der scheinbare oder wirksame Durchmesser der Öffnung in der Steuerelektrode ab, mit dem Ergebnis, dass die Grösse des Fleckes auf
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dunkeln Linien (Striehraster) auf dem Fluoreszenzsehirm, weil die Breite des Streifens auf dem Schirm, der als sogenannte Zile abgetastet bzw. bestriehen werden soll, immer dieselbe bleibt.
Es ist daher Hauptaufgabe der Erfindung, die nachteilige Veränderung der Grösse des Fluoreszenxfleckes zu vermeiden und eine Abtastung bzw. Bestreichung des Fluoreszenzschirmes zu ermöglichen, die
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der Dichte eines Elektronenstrahls oder-stroms vorzusehen.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die äussere Flächenbegrenzung der Auftreffspur des Elektronenstroms auf dem Fluoreszenzsehirm od. dgl. konstant erhalten und die Elektronendiehte innerhalb der konstanten Begrenzung entsprechend verändert wird.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Art Kathodenstrahlröhre, auf die die Erfindung anwendbar ist : Fig. 2 veranschaulicht eine Elektrodenanordnung, die in der in Fig. 1 dargestellten Röhre verwendet werden kann ; Fig. 2a ist ein Querschnitt durch den Elektronenstrom längs der Linie 2a-2a der Fig. 2 ; Fig. 3 zeigt
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schematischer Form eine Kathodenstrahlröhrenanordnung mit einer Kathode gemäss Fig. 4 und entsprechenden Elektroden für diese ; und Fig. 6a ist der Querschnitt des Elektronenstrahls längs der Linie 6a-6a der Fig. 6.
Die beispielsweise für Fernsehzweeke verwendete Kathodenstrahlröhre der Fig. 1 weist einen
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zu diesem senkreeht angeordneten (nicht gezeichneten) Satz von Ablenkplatten gelegte Steuerspannungen entsprechend abgelenkt.
Wie bei den üblichen Kathodenstrahlröhren ist eine Steuerelektrode (Gitter) wie die in den Fig. 3n u, nd 3e dargestellte Elektrode M derart angeordnet, dass sie im wesentlichen die Elektronen emittierende Fläche umschliesst, und die entwickelten Elektronen werden durch die Öffnung. H hindureh gfgen den Schirm- zu getrieben. Bei den üblichen Anordnungen wird der Elektronenstrahl durch Änderung der
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so dass der aus dieser austretende Elektronenstrahl einen tatsächlichen Durchmesser gleich dem der Öffnung hat.
Wenn jedoch die negative Spannung erhöht wird, um die Intensität des auf dem Fluoreszenzschirm entstehenden Lichtfleckes zu verändern. nimmt der wirksame Durchmesser der Öffnung 11 ab, wohl infolge von Abstossung der austretenden Elektronen an den Rändern der blendenförmigen Elektrode. so dass der Durchmesser des Lichtfleckes gleichfalls abnimmt. Dies bewirkt, wie oben erwähnt, das Auftreten von dunklen Linien auf dem Fluoreszenzschirm, da die Breite des einer Zeilenabtastung oder @bestreichung zufallenden Schirmstreifens immer konstant bleibt.
Gemäss der Erfindung wird nun dieser t1Jelstand dadurch vermieden, dass die Form bzw. dip Ausbildung der Steuerelektrode gegenüber der üblichen entsprechend geändert wird. Die Steuerelektrode gemäss der Erfindung enthält die Platte oder Blende 10 und den mit ihr verbundenen Schutzmantel 12, go dass sie der üblichen Steuerelektrode sehr ähnlich sieht ; sie unterscheidet sieh von ihr aber in ihrer
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mit der Platte 10 elektrisch leitend durch Schweissen oder sonstwie verbunden ist und die Fläche der Öffnung in zwei im wesentlichen gleiche Teile teilt.
Die Wirkung dieser Anordnung ist, wie aus Fig. 2 und 2a ersehen werden kann, dass die Mitte des
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einer auf einem geeigneten positiven Potential gehaltenen Anodenelektrode 19 ausgeht, gesteuert bzw. geregelt wird und nicht der Strahldurchmesser geändert wird, wie es bei der Modulation durch die übliche Steuerelektrode der Fall ist. Die Öffnung 11 bzw. 13 ist so gross, dass wenig oder gar nichts vom ElektronenStrahl an dessen Aussenseite abgeschnitten oder abgeblendet wird ; und der Draht 14 schneidet eine Schnitte fangs der Achse des Strahles über den ganzen Durchmesser desselben heraus.
Wenn die negative Spannung
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Bestreichen der Zeilen) längs des Schirmes derart hin- und herbewegt wird, dass der Schatten senkrecht zur Richtung dieser Bewegung steht.
Bei einer andern Ausführungsform gemäss der Erfindung ist von einem doppeltschraubenförmig gewundenen Heizfaden 34 für die Kathode Gebrauch gemacht, der einen hohlen Raum einschliesst, in
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angeordnet ist. An das andere, den Anschlussdrähten 35 und 36 des Fadens 34 naheliegende Ende ist ein geeigneter Zuleitungsdraht 59 für die elektrische Verbindung angeschlossen.
Zur Herstellung des doppeltschraubenförnigen Heizfadens wird dieser zweckmässig auf einem entsprechenden Kern oder Dorn- ? (Fig. 5) gewunden. der vorzugsweise aus Molybdän besteht und mit
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Lage eines isolierenden Stoffes versehen, der dann durch entsprechende Wärmebehandlung gebrannt ) wird. Die Elektrode 40, welche die Steuerelektrode bildet, wird auch mit isolierendem Stoff überzogen und gebrannt und dann so in die Heizdrahtspule gesteckt, dass die Zuleitung 39 an demselben Ende liegt wie die Anschlussdrähte 35, 36 des Heizfadens 34. Das Ganze wird dann in die die Kathode bildende Hülse 37
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Grösse, durch welche die Elektrode 40 hindurchragt.
Die ringförmige Fläche 45 der Hülse 37 wurde vor dem Zusammenbau mit einem thermioniseh aktiven Stoff überzogen, so dass beim Erhitzen der Kathode durch einen den Enden 35 und-36 des Heizfadens 34 zugeführten Strom Elektronen von der aktivierten Ringfläche 45 ausgesendet werden, die den Elektronenstrahl 46 bilden. Dieser Strahl wird durch die Elek- troden 40, 47, 48 und 33 entsprechend gesteuert, begrenzt und konzentriert.
Die Aufgabe der Elektrode 40 ist, ähnlich der des Drahtes 14 der Fig. 2, den Elektronenstrahl zu modulieren. Der Kat. hodenstrahl 46 hat jedoch hier, wie insbesondere die Fig. ss und 6a zeigen, die Form eines hohlen Zylinders. während der Kathodenstrahl 15 nach Fig. 2 und 2a einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen aus zwei Halbkreisflächen besteht.
Beim Betrieb der in Fig. 6 dargestellten Anordnung trachtet die Elektrode 40 den Kathodenstrahl 46 bei wachsendem negativem Potential stärker auseinanderzubreiten. Wenn die Anode 33 eine festliegende Öffnung 3j ! an ihrem unteren Ende hat und mit einem konstanten positiven Potential versehen ist, so wird der durch diese Öffnung hindurchgehende Strahl immer einen entsprechend konstanten Querschnitt haben ohne Rücksicht auf das der Steuer- oder Modulierelektrode 40 aufgedruckte Potential. Die Elek-
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haben. Die Modulation des Kathodenstrahls erfolgt also. ohne seinen Durchmesser oder seine äussere Begrenzung zu verändern.
Daher wird auch der auf dem Schirm 4 hervorgerufene Fluoreszenzfleck gleich- mässige Grösse haben, d. h. seine äussere Begrenzung wird immer dieselbe sein, welche Grosse auch immer die angewendeten Modulierspannungen haben mögen.
Der so erzeugte und gesteuerte bzw. modulierte Kathodenstralllf] pck kann auf den Schirm in solcher Weise eingestellt oder konzentriert werden. dass der schwarze Fleck in seiner Mitte beseitigt bzw. zum Verschwinden gebracht wird. Dies kann durch Anlegen geeigneter Potentiale an den ersten und zweiten Anodenteil 33 und 33A erreicht werden. In Fig. 1 z. B. ist der konische Teil 33 der Röhre leitend ausgebildet und kann durch die mit ihm leitend verbundene Metallkappe 50 mit geeignetem Potential versorgt werden. Die ändern zum Betrieb der Röhre erforderlichen Spannungen werden den Kontakt-
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Ablenkelemente, wie die Ablenkplatten 6. durch mit ihnen verbundene Drähte zu bilden, die in ihrer unmittelbaren Nähe durch die Röhrenwandung hindurchgeführt sind.
PATENT-ANSPR FCHE :
1. Verfahren zur Hervorrufung von Leuchtwirkungen veränderlicher Intensität auf dem Fluoreszenzschirm einer Elektronenröhre durch Elektronenbombardement, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Flächenbegrenzung der Auftreffapur des Elektronenstroms auf dem Fluoreszenzsehirm od. dgl. konstant erhalten und die El'ktronendichte innerhalb der konstanten Begrenzung entsprechend ver- ändert wird.
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