Elektrische Einrichtung mit einer Braunschen Röhre. Braunsche Röhren in der meist üblichen Ausführung besitzen eine Glühkathode, eine Regelelektrode (Wehneltzylinder), eine Saug anode und .eine Fokussieranode; die beiden letztgenannten sind meist rohrförmig. Die Fokussieranode hat einen grösseren Durch- messer und eine höhere positive Spannung als die Sauganode.
Bei einem geeigneten Verhältnis dieser Spannungen wird durch das aus diesen Teilen zusammengesetzte System ein Kathodenstrahlbündel gebildet, das am Schirm einen hinreichend kleinen Schnitt hat. In der Sauganode ist der Schnitt des Bündels viel weiter, so dass die Sauganode in beträchtlichem Masse von Elektronen ge- troTf en wird.
Dies hat die nachteilige Folge, dass sich die Spannung an der Sauganode mit der In tensität des Bündels ändert, weil der von der Sauganode abgeleitete Strom bei geringer Intensität des Bündels schwächer als bei grosser Intensität ist. In der Verbindung zwischen der Sauganode und der Kathode liegt ein grosser Widerstand, und der vom abgeleiteten Strom in diesem Widerstand ver ursachte Spannungsverlust bildet einen bedeu tenden Prozentsatz der angelegten Spannung. Die Änderungen der Anodenspannung ver ursachen hinderliche Änderungen des Bündel schnittes.
Im allgemeinen hat die durch die erwähnten Änderungen in -der Anodenspan nung herbeigeführte Defakussierung zur Folge, .dass beim Empfang eines Signals, das das Potential der Regelelektrode stark nega tiv macht, der Lichtfleck auf dem Bildschirm der Röhre kleiner als beim Empfang eines Signals ist, das dieses Potential schwach ne gativ oder positiv macht. Diesem Übelstand kann dadurch entgegengewirkt werden, dass ein wenig Spannungsverlust aufweisendes Speisesystem verwendet wird; aber diese Lösung ist sehr kostspielig, namentlich wenn mit einer hohen Spannung, z. B. 50 000 Volt, gearbeitet wird.
Bei manchen Röhren ist die Fokussier- anode durch ein magnetisches Fokussier- system ersetzt. Dies macht aber keinen Un terschied hinsichtlich der Empfindlichkeit für Sauganodenstrom, da auch in diesem Fall die Sauganode mit einer Zwischen- anza.pfung an -einem Widerstand verbunden ist und zur Abführung des Stromes eine be sondere, eine höhere Spannung führende Elektrode dient.
Die Erfindung bezweckt, den Nachteil der Defokussierung oder Änderung des Bün delschnittes bei Modulation auf einfachere Weise zu beheben, als es bisher bekannt war. Gemäss -der Erfindung wird ein Mittel arge wendet, wodurch die Ableitung des Stromes durch die Sauganode nahezu ganz ver schwindet.
Nach der Erfindung wird eine Röhre ver wendet, bei der zwischen der Regelelektrode und der Sauganode eine Schirmelektrode mit positiver Spannung angeordnet ist. Die be absichtigte Wirkung wird nun erzielt, wenn die Spannung an der Sauganode ein hin reichendes Vielfaches der Spannung an der Schirmelektrode ist und die achsiale Ab messung der letztgenannten hinreichend gross im Verhältnis zu ihrem Innendurchmesser an der Anodenseite ist. Das Bündel bleibt dann innerhalb der Sauganode so eng, dass letzt genannte nicht in beträchtlichem Masse von Elektronen getroffen wird.
Vorzugsweise werden die Verhältnisse der Spannungen und der Abmessungen der Schirmelektrode derart gewählt, dass der Bündeldurchmesser an dem von der Kathode abgewendeten Ende der Sauganode höchstens<B>55%</B> des Innendurch messers der Sauganode am gleichen Punkte beträgt, so dass die Sauganode sogar nicht einmal mit einer Begrenzungsblende ausge stattet zu sein braucht.
Die zum genannten Zweck meist geeigne ten Verhältnisse der Abmessungen der, Schirmelektrode liegen zwischen denen, bei denen die achsiale Abmessung der Schirm elektrode 'j1" des Innendurchmessers an der Anodenseite und das 2,5fache dieses Innen durchmessers beträgt. Die Spannung an der Sauganode wird zweckmässig mehr als acht mal so gross als die an der Schirmelektrode gewählt. Die Schirmelektrode kann zylindrisch, aber auch anders ausgestaltet sein. Sie kann. z.
B. in Form eines Trichters ausgebildet ,sein, dessen enge Öffnung der Kathode zu gewendet ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der beiliegenden Zeichnung dar- gestellten Ausführungsbeispiele näher er läutert: In dieser Zeichnung stellt Fig. 1 :eine Braunsche Röhre für eine Einrichtung naoh der Erfindung im Längsschnitt dar.
Fig. 2 zeigt schematisch eine etwas an dere Ausführungsform der Röhre und ver anschaulicht ausserdem die Art und Weise, in der die verschiedenen Elektroden mit Speisesystemen verbunden sind.
Fig. 3 zeigt, eine Ausbildung; in der die Röhre mit einem magnetischen Fokussier- system versehen ist: Die in Fig. 1 dargestellte Rühre ist für Projektionszwecke bestimmt und benötigt also eine sehr hohe Spannung; z. B.<B>50000</B> oder 70 000 Volt, die an die Fokussieranode angelegt wird.
An der Glaswand 1 der Röhre, die einen luftleeren Rauar umschliesst, iet eine Innenwand 2 befestigt; die die Fokussier- anode 3 trägt und an der Innenseite mit einer Schicht aus leitendem Stoff überzogen ist.
Am flachen Ende der Röhrenwand liegt der Fluoreszenzschirm 21, der zur Vermeidung elektrischer Ladungen durch die darauf ge langenden Elektronen leitend und mit der leitenden Schicht auf der Innenwand 2 ver bunden sein kann. Rings um die Röhre liegt ein @Spulensystem 4, das dazu bestimmt ist, das Bündel über den Schirm hin und her zu bewegen. Das Vorhandensein der gläsernen Innenwand 2 verhütet Durchschlag zwischen der Fokussieranode und dem Spuiensystem 4.
Der Elektronenwerfer besteht weiter aus einer indirekt geheizten Glühkathode 6, einer Regelelektrode in Form eines Wehneltzylin- ders 7, einer Schirmelektrode 8 und einer Sauganode 9.
Das Elektrodensystem wird durch MetalIstäbchen 11, 12 und Glasstäb- chen 13 unterstützt: Die Schirmelektrode in der Röhre nach Fig. 1 hat die Form eines Zylinders .mit einer Länge s und einem Innendurchmes er an der Anodenseite d. Es ist erwünscht, aber nicht erforderlich, dass an der Kathoden seite eine Blende vorhanden ist. Das Ver hältnis
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wird vorteilhafterweise grösser als %o, aber kleiner als 2,5 gewählt.
Die positive Spannung an der Schirm elektrode wird zweckmässig so niedrig gehal ten, dass der Durchmesser des Schnittes des Bündels an dem von der Kathode abgewen deten Ende der Sauganode 9 nicht mehr als 55 %, vorzugsweise weniger als 35 oder 40 des Durchmessers der Sauganode am gleichen Punkte beträgt. Diese Spannung kann um :so höher sein, je höher die Sauganodenspannung ist; sie wird aber vorzugsweise niedriger als '/8 Teil derselben gehalten und beträgt bei- spielsweise '/1o oder'/" Teil der Sauganoden spannung.
Ist die Sauganode weiter als die Schirmelektrode und verhältnismässig kurz, wie es bei der Röhre nach F'ig. 2 dargestellt ist, so kann das Verhältnis etwas .grösser als bei einer verhältnismässig engen, langen Sauganode sein, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Im letztgenannten Fall wählt man sie z. B. '/1, oder weniger und im erstgenannten Fall '/1o oder weniger.
Das Bündel ist bei seinem Eintritt in die Sehirmelektrode starkdivergent. Je länger also die Schirmelektrode ist, desto weiter wird das Bündel in der elektrostatischen Linse zwischen Schirmelektrode und Saug anode und desto stärker macht sich die sphärische Aberration geltend. Ist die Schirmelektrode zu kurz, so wirkt sie nicht hinreichend als Schirm zwischen der Saug anode und der Regelelektrode.
Ein Wert für
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in der Nähe der untern Grenze wie vor erwähnt ist ausschliesslich bei einer kurzen Sauganode vorteilhaft, z. B. bei einer Saug anode, deren Länge gleich dem Durchmesser ist oder das 11/2fache des Durchmessers be trägt, weil in diesem Fall bei einem grossen Wert von
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die sphärische Aberration zu stark wäre.
Die Lage ist am .günstigsten, wenn die zwischen Schirmelektrode und Sauganode ge bildete elektrostatische Linse ihren Brenn punkt am abzubildenden Gegenstand hat, der bei einer nach Fig. 1 ausgestalteten Röhre vom ersten Strahlenschnittpunkt gebildet wird, aber auch an der emittierenden Ka- tbodenfläehe liegen kann.
Es tritt dann ein. nur schwach divergentes Bündel aus der Sauganode aus, was Bedingung für eine ge ringe Ableitung ist. Beträgt der Bündel durchmesser weniger als 55% des Durch messers der Sauganode, ,so ist die spbärisehe Aberration so gering, dass eine Begrenzungs- blende in der Sauganode entbehrt werden kann.
Bei einem Bündeldurchmesser unter halb 35% des Durchmessers der Sauganode verschwindet die sphärische Aberration ganz.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung mit einer Röhre nach Fig. 1 entspricht die effek tive Länge s der Schirmelektrode 8 dem 3/4 Teil des Durchmessers d und es werden mit den folgenden ,Spannungen vorzügliche Er gebnisse erzielt: Schirmelektrode 450 Volt, Sauganade 11000 Volt, Fokussieranode 56 000 Volt.
Der Regelelektrode 7 kann eine negative Vorspannung von 100 Volt erteilt werden; diese Varspannung ist aber auch vom Hintergrunde des zu übertragenden Bildes abhängig, so dass man ,sie vorzugsweise ver änderlich macht.
Je grösser das Verhältnis der,Sauganoden- spannung zur Schirmanodenspannung wird, desto mehr verengt sich das Bündel am Ende der Sauganode. Oberhalb eines Wertes 20 dieses Verhältnisses ist die Verengung nicht mehr von Bedeutung. Man braucht diesen Wert also keinesfalls zu überschreiten.
Bei der in Fig. 2 abgebildeten Röhre ist das Verhältnis
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kleiner als bei der nach Fig. 1. Diese Röhre hat ebenso wie jene nach Fig. 1 eine Glaswand 31 und eine die Fo- kussieranode 3,2 tragende Zwischenwand. Weiter gibt es wieder die Glühkathode 33, die Regelelektrode 34, die Schirmelektrode 36 und die Sauganode 37.
An der Schirm elektrode ist eine Scheibe dargestellt, die zur Befestigung und Unterstützung der Elemente des Elektronenwerfers dienen kann, und für die Wirkungsweise der Röhre kann sie wichtig sein, falls die Schirmelektrode einen geringen Durchmesser in bezug auf die Sauganode hat, um das Vordringen elektri- scher Kraftlinien von der Sauganode zur Re gelelektrode zu verhindern. Diese Verhin derung ist erwünscht, weil das Feld zwischen Regel- und Schirmelektrode sonst durch das Vorhandensein von Stützstäben oder Zufüh rungsleitern unsymmetrisch werden könnte.
Am Ende der Röhre ist wieder ein fluo reszierender Schirm 38 vorgesehen, und es be finden sich Ablenkspulen 39 ausserhalb der Röhre. Deutlichkeitshalber ist nur ein Spulenpaar dargestellt, während das zweite Paar in der Zeichnung weggelassen ist.
Die Stromquelle, von der die verschiede nen Elektrodenspannungen abgegriffen wer den, ist durch Batterien 41, 42 und 43 an gedeutet. In Wirklichkeit kann ein aus Transformatoren, Gleichrichtern und Sieb kreisen bestehendes Speisesystem verwendet werden. Das Signal wird der Regelelektrode 34 über einen Eingangswiderstand 44 zu geführt, der in Reihe mit einer Quelle nega tiver Vorspannung die Regelelektrode mit der Kathode verbindet.
Die elektrischen Ver bindungen für die Röhre nach Fig. 1 können mit den in Fig. 2 dargestellten überein- stimmen.
In der Konstruktion, auf die sich Fig. 2 bezieht; beträgt die Länge s der Schirmelek trode 0,6 des Durchmessers d. Zur Erzielung vorzüglicher Ergebnisse kann man der Schirmelektrode eine Spannung von 400 Volt und den übrigen Elektroden die gleichen Spannungen, wie bereits in bezug auf Fig. 1 erwähnt, erteilen.
In Fig. 3 ist schematisch eine Röhren bauart dargestellt, in der die Schirmelektrode konisch ist und die Fokussieranode fehlt. Rings um die Röhre liegt in diesem Fall ein Konzentrationsspulensystem zur magneti schen Fokussierung. \Die Sauganode muss nun eine hinreichend hohe Spannung haben, um die gewünschte Elektronenbeschleunigung zu erzielen.
Die Glasröhre 51 enthält einen aus der Glühkathode 52, der Regelelektrode 53, der Schirmelektrode 54 und der Sauganode 56 bestehenden Elektronenwerfer. Dien effektive Länge der konischen Schirmelektrode ist wieder durch s und der Durchmesser an der Anodenseite durch d angedeutet.
Das Ver hältnis -# entspricht den dafür in bezug auf die andern Beispiele genannten Werten. Ahn- liches ;gilt für das Verhältnis der ,Spannun gen an der Sauganode und an der Schirm elektrode.