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Kaltkathodenröhre.
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Es kann zweckmässig sein, die Elektrode 6 als Abschlusswand der als Faradayscher Käfig ausgebildeten Kathode vorzusehen, wie dies Fig. 3 zeigt.
Die Kathode 1 kann gemäss Fig. 4, ohne einen Hohlraum zu bilden, wie üblich eben oder gekrümmt sein. Es ist dann nur erforderlich, die Steuerelektroden, wie für die Elektrode 6 gezeigt ist, nahe genug an die Kathode 1 heranzubringen, um niedrige Steuerspannungen anwenden zu können.
Bei Kaltkathoden nach Fig. 4 kann ferner der Kathodenstrahl so gestaltet werden, dass er über eine gewisse Länge hin eine niedrige Geschwindigkeit erhält und leicht steuerbar ist. Zu diesem Zwecke müssen die normal erzeugten Elektronen ein rotationssymmetrisches Gegenfeld durchlaufen. Bekanntlich erfolgt hiebei gleichzeitig ein Konzentrieren der Elektronen. Lässt man dann die konzentrierten, verlangsamten Elektronen durch eine rotationssymmetrische Steuerelektrode hindurchgehen, so kann man sie wieder mit verhältnismässig niedriger Spannung in ihrer Intensität aussteuern. Anordnungen dieser Art sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Anordnung nach Fig. 5 ist rein schematisch, während Fig. 6 in schematischer Darstellung eine für praktische Zwecke geeignete Einrichtung zeigt.
Jede dieser beiden Anordnungen hat eine Elektrode 8, die dazu dient, das erwähnte rotationssymmetrische Gegenfeld zu erzeugen, sowie Ringblenden 9, zwischen denen die Steuerelektroden 6 liegen, denen das veränderliche Steuerpotential zugeführt wird. Die Blenden 9 dienen zur Abgrenzung des Steuerbereichs. Nach der Intensitätsregelung des Elektronenstrahls durch die Elektroden 6 können die Elektronen in bekannter Weise wieder beschleunigt werden.
Die in Fig. 6 gezeigten Blenden 9 bilden einen Faradayschen Käfig.
Die Blenden9 müssen ein etwas höheres Potential haben als die Kathodel, damit sie die aus dieser stammenden Elektronen hindurchlassen. Die in Fig. 6 gezeigten Elektroden 10, 11 erhalten zweckmässig das Potential der Anode 2.
Die bisher beschriebenen Anordnungen haben noch gewisse Mängel, die unter Umständen störend sind, jedoch leicht vermieden werden können.
In einer Reihe von praktisch wichtigen Fällen kommt es nicht allein auf die Änderung der Elektronenzahl, sondern auf die Änderung der Leistung an, d. h. auf die Änderung des Produktes aus Elektronenzahl und Geschwindigkeit der Elektronen. Das ist z. B. beim Fernsehen der Fall, wo der Leuchtsehirm im wesentlichen auf die Leistung anspricht, und ebenso bei Röntgenröhren. Die angegebene Methode, die Elektronenzahl zu regeln, kann in solchen Fällen nur dann zu einem Erfolge führen, wenn die Spannungsquelle, welche die Spannung Kathode-Anode liefern soll, in ihrer Charakteristik so beschaffen ist, dass sie bei veränderlicher Elektronenzahl eine genügend konstante Spannung Kathode-Anode ergibt.
Es kann bei gewissen Spannungsquellen bei vermehrter Elektronenzahl die Spannung Anode-Kathode so stark sinken, dass eine ins Gewicht fallende Änderung der Leistung überhaupt nicht zustande kommt. Man vermeidet diesen Übelstand, wenigstens in erheblichem Masse, wenn man das Rohr an eine Spannungsquelle schaltet, die innerhalb gewisser Grenzen mit wachsender Belastung keinen erheblichen Spannungsabfall zeigt.
Man muss dann zwar in den Stromkreis AnodeKathode einen Widerstand 18 (Fig. 7) schalten, weil sonst die Neigung besteht, dass die stromsehwache Entladung des Rohres in eine stromstarke Entladung umkippt und das Rohr zerstört wird (fallende Charakteristik) ; aber es wird im allgemeinen möglich sein, diesen Stabilisierungswiderstand so zu bemessen, dass, wenn auch eine mehr oder minder grosse Beeinträchtigung der Steuerfähigkeit zwar nicht der Elektronenzahl, wohl aber der Leistung in Kauf genommen werden muss, noch praktisch brauchbare Ergebnisse der Steuerung der Leistung erzielt werden.
Man kann aber die Steuerung der Leistung dadurch erheblich verbessern, dass man den Beruhigungswiderstand 13 (Fig. 7) zwischen Anode 2 und Spannungsquelle 14 schaltet. Die Anode selbst wird zweckmässig mit einer kleinen Öffnung 15 versehen, durch welche, gegebenenfalls unter Benutzung von Konzentrationsmitteln, z. B. den in Fig. 5 und 6 gezeigten Elektroden 8, der Elektronenstrahl hindurchgelen1. wird. Hinter der Anode ist eine zweite, irgendwie rotationssymmetriseh ausgestattete Ringblende 16 angebracht, die unmittelbar an den positiven Pol der Spannungsquelle 14 angeschlossen ist, so dass zwischen Kathode 1 und Blende 16 die Gesamtspannung liegt, während zwischen Kathode 1 und Anode 2 nur die um den Spannungsabfall im Widerstand 13 verminderte Spannung wirksam ist.
Bei Änderungen der Elektronenzahl, wird durch den Spannungsunterschied zwischen Anode 2 und Blende 16 den Elektronen eine zusätzliche Geschwindigkeit erteilt, so dass auf der Auffangplatte 18 nicht nur die Elektronenzahl sondern auch die Leistung und damit die Helligkeit in vollem Masse gesteuert wird. Der Vorteil der Anordnung besteht darin, dass durch den Widerstand 13 das Umkippen in eine stromreichere Entladung zwischen Kathode und Anode vermieden wird. Anderseits kann aber auch zwischen Kathode 1 und Blende 16 keine stromreiche Entladung entstehen, weil die enge Bohrung 15 der Anode einen grossen Widerstand für die Gasentladung bildet.
Der Grundgedanke der zuletzt beschriebenen Anordnung ist, dass trotz veränderlicher Elektronenzahl und nicht zu verhindernder Änderung der Spannung Anode-Kathode mittels einer zweiten Blende 16 ein Zusatzfeld geschaffen wird, das die Änderungen der Spannung Anode-Kathode ausgleicht.
Es gibt noch andere Möglichkeiten, diesen Gedanken zu verwirklichen. Z. B. könnte der Spannungsabfall am Widerstand zur Steuerung einer Elektronenröhre benutzt werden, die ihrerseits durch Ändern des Anodenstromes der Röhre einen geeignet gewählten Spannungsunterschied zwischen
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Anode 2 und Blende 16 erzeugt. Doch ist die in Fig. 7 gezeichnete Schaltung die einfachere Anord- nung, den Spannungsabfall am Vorschaltwiderstand unschädlich zu machen.
Solange die Entladung Anode-Kathode eine rein selbständige ist, kann durch die genannten
Mittel der Regulier-oder Steuerbereich kein grosser sein. Dies liegt daran, dass bei Herabregelung der
Zahl der Elektronen die Bedingungen für das Bestehen einer stabilen Gasentladung immer ungünstiger werden und die Entladung schliesslich abreissen muss. Bekanntlich haben alle selbständigen Gas- entladungen die Eigenschaft, bei genügend geringem Strom plötzlich zu erlöschen. Sie können auf kleinere Stromwerte nur durch Benutzung sehr hoher Spannung und Vorschalten sehr grosser Wider- stände gebracht werden, womit aber nach dem Vorigen das Regeln oder Steuern der Leistung ausser- ordentlich erschwert wird.
Aber selbst dann lässt sich voraussehen, dass bei einer unteren Grenze die Entladung aussetzen muss und, da die Zündspannungen im allgemeinen viel höher als die Brenn- spannungen liegen, für eine frische Zündung gesorgt werden muss. Dies bedeutet eine wesentliche
Erschwerung der Anwendung der Steuer-oder Reguliermethode. Eine selbständige Entladung eignet sich daher nicht für ein Regeln in weiten Grenzen, wie es z. B. für Fernseh-, Bildübertragungs-, Röntgen- zwecke usw. als notwendig erachtet werden muss.
Es ist aber bekannt, Kaltkathodenröhren mit einer Hilfsentladung zu betreiben. Die weitere Erfindung schlägt daher zum Zwecke der Erhöhung des Regulierbereichs vor, bei Kaltkathodenröhren solche Hilfsentladung in Kombination mit der Steuerung der Elektronenzahl zu benutzen. Geschieht dies, so lässt sich die Röhre auch bis zu kleinen Stromstärken aussteuern, rwodurch sie dann für Fernsehund auch für andere Zwecke, wie Bildübertragung, Rcntgenzwecke usw., brauchbar wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kaltkathodenröhre (Ionenröhre), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gebiet geringer
Geschwindigkeit der Elektronen die Zahl der dem Ablenkraum zugeführten Elektronen durch rotationssymmetrisch ausgebildete Felder geregelt wird.