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Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsrölhre.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von elektrischen Entladungsröhren, in denen die aus der Kathode heraustretenden Elektronen zu einem Bündel vereinigt werden, das durch ein
Gebiet hindurchgeführt wird, in dem es eine seitliche Ablenkung erhalten kann. Dazu gehören die sogenannten Braunschen Röhren, aber auch Entladungsröhren zur Verstärkung, Erregung usw. von elektrischen Schwingungen. Von Röhren dieser Gattung verlangt man im allgemeinen hohe Empfind- lichkeit und grosse Intensität, z. B. des Lichtfleckes. Grosse Empfindlichkeit ist gleichbedeutend mit geringer Elektronengesehwindigkeit, weil die seitliche Ablenkung umso grosser ist, je länger die Elektronen in dem Gebiete, in welchem sie von den Ablenkmittel beeinflusst werden, verweilen.
Grosse Intensität kann aber bei geringer Elektronengesehwindigkeit nur durch hohe Stromdichte des Elektronenstrahles erzielt werden. Je dichter und je langsamer die Elektronen eines Bündels sind, je besser sie also den oben aufgestellten Forderungen entsprechen, desto grösser ist leider auch die Streuung des Bündels infolge der gegenseitigen Abstossung der Elektronen. Dadurch wird es schwierig, gute Abbildungbedingungen, also z. B. einen scharfbegrenzten kleinen Lichtfleck auf dem Leuchtschirm zu erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung dieser Schwierigkeiten.
Die Streuung kann schon dadurch vermindert werden, dass man die Kathodenstrahlen an der
Stelle, an der sie in das Gebiet, in dem die Ablenkung des Bündels bewirkt werden soll und das im folgenden mit dem Namen Ablenkgebiet angedeutet wird, eintreten, konvergieren lässt. Der Punkt des Zentralstrahles, auf den die Strahlen bei ihrem Eintritt in das Ablenkgebiet gerichtet sind, wird Riehtpunkt und sein Abstand von der Vorderseite des Ablenkgebietes Richtpunktabstand genannt.
Je höher die Stromstärke und je geringer die Elektronengesehwindigkeit ist, um so mehr weichen die Elektronenbahnen von der Geraden durch den Richtpunkt ab. Der Punkt des Zentralstrahles, in dem das Kathodenstrahlenbündel seinen kleinsten Durchmesser hat, wird als der Einschnürungspunkt des Bündels und sein Abstand von der Vorderseite des Ablenkgebietes als Abstand des Einsehnürungs- punktes bezeichnet. Bei sehr kleiner Stromstärke nähert sich der Einschnürungspunkt des Bündels dem Richtpunkt. Der Abstand des Einschnürungspunktes ist also stets grösser als der Riehtpunkt- abstand. Die Stelle, an der das Elektronenbündel schliesslich einen Leuchtschirm bzw. eine oder mehrere Auftreffelektroden trifft, sei mit dem Namen Auftreffstelle angedeutet.
Ihr Abstand von der Vorderseite des Ablenkgebietes ist die Strahllänge.
Versuche haben ergeben, dass der Grad der Konvergenz des Bündels, der durch den Richtpunktsabstand gemessen werden kann, für die Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe von grosser Bedeutung ist. Insbesondere ist gefunden worden, dass sehr grosse Konvergenz, also sehr kleiner Richtpunktsabstand zu einer unscharfen Begrenzung der Auftreffstelle führt, die durch nachherige Korrekturfelder nicht mehr gänzlich beseitigt werden kann. Auch die Lage des Einschllürungspunktes ist von Wichtigkeit. Er soll bei grosser Konvergenz nicht allzu nahe beim Richtpunkt liegen, denn grosse Konvergenz soll nur dann angewendet werden, wenn besonders starke Raumladeabstossung vorliegt ; in diesem Falle rückt aber der Einschnürungspunkt vom Riehtpunkt weg.
Durch entsprechende Wahl der Stromstärke bzw. der Elektronengeschwindigkeit lässt sich das Verhältnis zwischen dem Einschnürungspunktabstand und dem Richtpunktabstand möglichst gross machen und dadurch die Verbreiterung des Bündels zufolge der Streuung beschränken. Gute Resultate haben sich ergeben, wenn der Abstand des Einschntirungspunktes etwa doppelt so gross gewählt wurde
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als der Richtpunktabstand. Keinesfalls darf aber der Einsclnürungspunkt hinter der Auftreffstelle liegen, weil in diesem Falle kein scharfer Lichtfleck erzielt werden kann.
Erfindungsgemäss soll deshalb der Richtpunktabstand mindestens ein Viertel der Länge des Ablenkgebietes betragen, während der Abstand des Einschnürungspunktes mindestens gleich der Hälfte der Länge des Ablenkgebietes und höchstens gleich der Strahllänge sein soll.
Auch ist es vorteilhaft, besonders wenn Zentrierungsmittel angewandt werden können, das Bündel derart zu gestalten, dass es mindestens ungefähr symmetrisch mit Bezug auf eine Ebene durch die Mitte des Ablenkgebietes senkrecht zum Zentralstrahl, ist.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 den Strahlengang, wie dieser erfindungsgemäss als besonders günstig zu betrachten ist und in den Fig. 2-5 sind zwecks Erläuterung verschiedene Elektronenbahnen angegeben.
Deutlichkeitshalber ist in sämtlichen Figuren die Breite des Strahlenbündels übertrieben gross gezeichnet. Es erübrigt sieh in diesem Zusammenhang auf die Mittel zur Erzeugung, Bündelung oder Zentrierung der Kathodenstrahlen einzugehen, da sich die Erfindung mit den bisher bekannten Mitteln, z. B. Hohlkathoden, Wehneltzylinder, Striktionsfeld usw. ohne weiteres ausführen lässt.
In Fig. 1 ist ganz schematisch mit 1 eine Kathode, z. B. eine Glühkathode angegeben, die Elektronen emittiert, welche durch die Sammelvorrichtung 2 zu einem Bündel vereinigt und in dem elektrischen Felde zwischen der Kathode und der durchlochten Anode 3 beschleunigt werden. Das Bündel tritt durch die Anode 3 hindurch in das beispielsweise zwischen den Platten 4 und 5 liegende Ablenkgebiet hinein, wo es einer Beeinflussung durch ein zwischen diesen Platten infolge eines Potentialunterschiedes herrschendes elektrisches Querfeld unterliegt. Falls der Potentialunterschied der Platten 4 und 5 gleich Null ist, wird das Bündel als Ganzes nicht abgelenkt, liegt also der Zentralstrahl in der Röhrenachse 6. Für diesen Fall ist die Fig. 1 gezeichnet.
Bevor die Elektronen in das Ablenkgebiet hineintreten, werden sie unter dem Einfluss des elektrischen Richtfeldes zwischen der Anode. 3 und dem Rande der Platte 4 und 5 oder einer besonderen Elektrode zusammengedrängt, u. zw. dermassen, dass sie bei ihrem Eintritt in das Ablenkgebiet zu dem Punkt R der Röhrenachse 6 (Riehtpunkt) konvergieren. Sein Abstand a von der Vorderseite des Ablenkgebietes ist der Richtpunktsabstand.
Der Raumladungseffekt (gegenseitige Abstossung der Elektronen) bewirkt, dass die Strahlen von der Geraden durch den Richtpunkt R abgebogen werden. Der Punkt E der Röhrenachse, in dem das Kathodenstrahlenbündel seine grösste Einschnürung hat, wird der Einschnürungspunkt des Biindels genannt. Sein Abstand von der Vorderseite des Ablenkgebietes ist mit b bezeichnet. Entsprechend der Erfindung liegt E hinter oder mindestens in der Mitte des Ablenkgebietes.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Stromstärke so gross bzw. die Elektronengeschwindigkeit so klein gewählt, dass das Verhältnis zwischen dem Einschnürungspunktabstand b und dem Riehtpunktsabstand a möglichst gross ist, ohne dass dabei die oben genannten Grenzwerte überschritten werden. Dieser Vorschrift entspricht die Fig. 1. Das genannte Verhältnis ist ungefähr gleich 2. Die Elektronen erreichen dabei noch gerade die Achse 6 und weichen danach wieder von dieser ab. Bei noch grösser werdender Stromstärke bzw. kleiner werdender Elektronengesehwindigkeit biegen sich die Kathodenstrahlen von dem Zentralstrahl zurück, bevor sie diesen erreicht haben und wird der Einschnürungspunktabstand b wieder kleiner.
Der Einschnürungspunkt E des Bündels liegt in Fig. 1 in der Mitte des Ablenkgebietes. Die Kurven 7 und 8, welche die äussersten Begrenzungslinien des Kathodenstrahlenbündels darstellen, sind symmetrisch mit Bezug auf den Schnitt 9 mit der Ebene durch die Mitte des Ablenkgebietes, senkrecht zum Zentralstrahl. Die Bündelbreite ist beim Verlassen des Ablenkgebietes gerade so gross wie beim Eintritt in dasselbe. Dass die Figur nicht genau mit den in der Wirklichkeit auftretenden Verhältnissen übereinstimmt, ist auf nebensächliche Umstände, z. B. auf das Durchgreifen der elektrischen Richt- und Beschleunigungsfelder in das Ablenkgebiet zurückzuführen.
Durch die Wirkung eines elektrischen Feldes zwischen der Auffangelektrode 10 und dem Rande der Platten 4 und 5 oder einer besonderen Elektrode werden die Kathodenstrahlen in an sich bekannter Weise auf die Platte 10 zusammengedrängt. Die Platten 4 und 5 können der Oberfläche des Bündels angeformt werden, so dass ihr Abstand kleiner und dadurch die Stärke des Querfeldes grösser gemacht werden kann. Die gestrichelten Linien 11 und 12 geben eine Möglichkeit in dieser Richtung an. Die Empfindlichkeit der Röhre wird dadurch grösser, aber es ist darauf zu achten, dass der Abstand der Platten überall so gross bleiben muss, dass das Bündel, wenn es durch ein elektriches Feld abgelenkt wird, sich frei bewegen kann, ohne dass die Kathodenstrahlen die Platten treffen.
Die Länge des Ablenkgebietes, das auch mehrere Plattenpaare umfassen kann, ist mit c, die Strahllänge mit d bezeichnet.
In dem in Fig. 2 gegebenen Beispiel ist das Bündel ebenso wie im Beispiel der Fig. l symmetrisch mit Bezug auf die Mittelebene gehalten, so dass auch hier die Breite des Bündels beim Verlassen des Ablenkgebietes etwa ebenso gross wie beim Eintritt in dasselbe ist. Die Stromstärke ist aber kleiner bzw. die Elektronengeschwindigkeit grösser und dementsprechend der Riehtpunktabstand grösser als im ersten Beispiel, so dass die Empfindlichkeit geringer ist.
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EMI3.1