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Verfahren zur Beseitigung des Nullpunktfehlers bei Braun'sehen Röhren.
Bei Braunschen Röhren oder ähnlichen mit Elektronenstrahlen arbeitenden Anordnungen treten durch Raumladungen Verzerrungen auf, die sich als Nullpunktfehler bemerkbar machen. Zwischen den Ablenkplatten treten Ionen auf, die ein zusätzliches Feld zustande bringen. Bei der Abbildung einer in zwei Koordinaten arbeitenden Röhre entsteht dann ein Achsenkreuz in der Mitte des Bildfeldes.
Es ist nun bekannt, um diese unangenehmen Eigenschaften unschädlich zu machen, die Röhre selbst konstruktiv derart schief auszubilden, dass das Achsenkreuz ausserhalb des Bildfeldes liegt. Man hat auch vorgeschlagen, die Schrägstellung auf elektrischem Wege zu erreichen, indem ein zusätzliches
Plattensystem mit zwei oder vier Platten Verwendung findet, durch welches das Achsenkreuz gegenüber der Abbildungsfläche verschoben wird. Gemeinsam ist diesen beiden Vorschlägen, dass einer der vier ausserhalb des Achsenkreuzes liegenden Quadranten für die eigentliche Bildabbildung ausgenutzt wird.
Die bekannten Vorschläge gingen von der Überlegung aus, dass eine Beseitigung der Raumladung überhaupt nicht möglich ist. Erfindungsgemäss wird jedoch vorgeschlagen, den Nullpunktsfehler durch
Hilfspontentiale aufzuteilen und entweder an beide Ränder ausserhalb des Bildfeldes zu verlegen oder über das gesamte Bildfeld zu verteilen.
Der Erfindungsgedanke sei zunächst an Hand einiger Prinzipbilder bzw. eines Ausführungsbei- spieles erläutert.
Zur Durchführung des Erfindungsgedankens genügt es, eine der Ablenkplatten zu teilen und diesen beiden Teilen ein entgegengesetztes Gleiehspannungspotential aufzudrücken. Diese beiden Plattenteile erhalten gemeinsam, wie dies bisher bei den ungeteilten üblich war, ein der gegenüberliegenden Platte entgegengesetztes Wechselspannungspotential. Diese Massnahme wird, sofern der Nullpunktsfehler in beiden Richtungen des Achsenkreuzes beseitigt werden soll, für beide Ablenksysteme durchgeführt.
In der Fig. 1 ist ein Plattensystem ganz schematisch gezeigt. Die eine der Platten ist in die Hälften b und c aufgeteilt. Der in Richtung 1 einfallende Elektronenstrahl wird unter dem Einfluss des Feldes zwischen b und der ungeteilten Platte a in Richtung 2 abgelenkt (Winkel a'). Durch die zweite Hälfte c der geteilten Platte wird der Strahl 2 entsprechend der Richtung. 3 abgelenkt (Winkel "). Da sieh aber der tatsächliche Elektronenstrahl nicht mehr in der Mittelachse des Systems befindet, sondern unter der Einwirkung der Platte b schon etwas herausgewandert ist, so wird in Wirklichkeit 2 nach 4 hin abgebogen. Dabei findet eine gewisse Verlagerung des Strahles um den Wert y aus der Mittellage heraus statt.
Physikalisch lässt sich das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens folgendermassen erklären :
Das durch Raumladung hervorgerufene elektrische Feld ist im Vergleich zu dem durch die aufzunehmende Wechselspannung erzeugten Feld relativ schwach. Der störende Einfluss des Raumladungsfeldes kommt daher nur dann zur Auswirkung, wenn auch das Feld der Wechselspannung kleine Werte annimmt, d. h. also, in der Gegend des Nulldurchgangs der Wechselspannung (Nullpunkt-Anomalie).
Werden der aufzuzeichnenden Wechselspannung erfindungsgemäss zwei Gleichspannungen verschiedenen Vorzeichens überlagert, die grösser sind als der Scheitelwert der Wechselspannung, so herrscht niemals die Ablenkfeldstärke Null und das schwache Raumladungsfeld bleibt gegenüber dem Ablenkfeld praktisch stets ohne Einfluss. Macht man beispielsweise die Gleichspannungen gerade gleich der Amplitude der Wechselspannung, so bedeutet dies, dass die resultierende Ablenkfeldstärke gerade dann gleich Null wird, wenn die Wechselspannung ihre Scheitelwerte erreicht. In diesem Fall ist die Nullpunktsanomalie genau bis an die Bildränder verschoben.
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Für einfache, nur mit einer Steuerspannung arbeitende Braunsche Rohre genügt es, nur ein Plattenpaar zu teilen (Fig. 2) ; für Anordnungen, die mit einer Steuerung in zwei Richtungen arbeiten, wird der Erfindungsgedanke, wie in der Fig. 3 dargestellt, in beiden Richtungen angewendet. In letzterem Fall wird die Zahl der Durchführungen durch den Glaskolben in der Röhre nicht grösser, da die beiden Systeme an die gleiche konstante Gleichspannung gelegt werden und die notwendigen Verbindungen, wie dargestellt, innerhalb der Röhre getroffen werden, so dass nach aussen nur die Zuführungen zur Gleichspannungsquelle B notwendig sind. Der Erfindungsgedanke wird natürlich zweckmässig jeweils an dem geerdeten Plattenpaar durchgeführt.
Es ist auch möglich, wie schon angegeben, die Nullpunkts-Anomalie über das gesamte Bildfeld zu verteilen und damit für die Betrachtung unwirksam zu machen. Zu diesem Zweck wird die eine der Platte, wie in der Fig. 4 dargestellt, aus Widerstandsmaterial verfertigt und an ihren Enden eine Gleichspannung angelegt, wie in Fig. 4 veranschaulicht, so dass bei der Ablenkung nacheinander verschiedene Zonen des Ablenkplattenkondensators eine Nullpunktsabweiehung zeigen, die jedoch im Mittel überall gleichmässig ist. Der Widerstand einer derartigen Platte soll klein sein gegenüber dem Entladungswiderstand zwischen den Platten und klein gegenüber dem inneren Widerstand der Wechselspannungsquelle.
Das Achsenkreuz macht sich bei den heute gebräuchlichen Röhren um so unangenehmer bemerkbar, je höher die Strahlstromstärken sind, da die Menge der auftretenden Ionen um so grösser ist. Der Erfindungsgedanke ist daher dann besonders vorteilhaft, wenn grössere Helligkeiten, d. h. grössere Strahlstromstärken gefordert werden.
Durch die erfindungsgemässe Verwendung der Ablenkplatten werden dieselben u. U., wenn grössere Ablenkwinkel notwendig sind, unzulässig gross. Man muss daher bei demselben Ablenkwinkel den Abstand des Plattenpaares vergrössern. Dies bedingt grössere Steuerspannungen, die man möglichst vermeiden will. Hinzu kommt noch, dass, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, das Bild etwas aus der normalen Lage seitlich herausgedrückt wird und damit der Elektronenstrahl näher an das Plattenpaar kommt. Es ist daher zweckmässig, um den Abstand nicht vergrössern zu müssen, die Platten schräg zu stellen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Braunsche Röhre od. ähnl. mit Elektronenstrahlung arbeitende Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Nullpunktfehler durch Hilfspotentiale über das Bildfeld verteilt oder ausserhalb des Bildfeldes an dessen beide Ränder verlegt ist.