DE1045555B - Elektrische Entladungsroehre mit Strahlbuendelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre mit Strahlbündelung, insbesondere Elektronenstrahl-Hochleistungsröhre, bei der sich in dem Raum zwischen. Anode und Schirmgitter eine Raumladung ausbildet.

Diese Entladungsröhren schließen eine Kathode, eine Anode, ein Steuergitter und ein Schirmgitter ein und haben Elektroden, um die Elektronen zu konzentrieren und zu begrenzen, so daß definierte Strahlen entstehen, wie sie bei derartigen Hochl ei stungs röhren bekannt sind. Es ist hinzuzufügen, daß die Gitter derartiger Röhren parallele öffnungen haben, um die Elektronen weiter im Strahl zu bündeln. Die Elektronendichte imRauimladungsbereich zwischen Schirmgitter und Anode bewirkt einen negativen Spannungsgradienten in der Nähe der Anode, der als virtuelle Kathode fungiert und ein Bremsgitter zur Reduzierung des Sekundäremissionseffekts überflüssig macht. Hochleistungsstrahlröhren haben den Vorteil einer hohen Ausgangsleistung, hoher Empfindlichkeit, hoher Ausbeute und sind demgemäß verbreitet im Gebrauch. Jedoch besteht beim Betrieb derartiger Röhren das Problem der wilden Schwingungen. Wenn z. B. eine solche Röhre für die Horizontalablenkung eines Fernsehempfängers benutzt wird, werden wilde Schwingungen, die in der Röhre entstehen, ausgestrahlt, von dem Eingangskreis des Empfängers aufgenommen, als Bildsignal verstärkt und erscheinen schließlich auf der einen Seite des Bildschirmrasters als vertikale Streifen, entweder gekrümmt oder gerade, kontinuierlich oder unterbrochen, je nach der Stärke der Schwingungen.

Diese wilden Schwingungen werden verhindert oder stark vermindert, wenn gemäß der Erfindung die Anode eine oder mehrere in den Raumladungsbereich eintauchende oder sich diesem Bereich nähernde Vorsprünge aufweist.

Es ist zwar bereits bekannt, Elektroden, z. B. Abschirm- oder Linsenelektroden, derart auszubilden, daß sie mit Vorsprüngen versehen sind. Diese Vorspränge sind jedoch in solche Elektroden aus mechanischen Gründen eingearbeitet, um eine leichte Elektrodenbefestigung innerhalb einer Röhre vornehmen zu können. Mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Problem haben diese Vorsprünge nichts zu tun.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel erläutert ist.

Für eine detaillierte Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der

Fig. 1 eine Röhre in perspektivischer Darstellung, zum Teil im Querschnitt, mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anode zeigt;

Elektrische Entladungsröhre
mit Strahlbündelung

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1955

Joe Fletcher Stephens, Owensboro, Ky. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 stellt einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 dar;

Fig. 3 gibt eine graphische Darstellung des Röhrenstromes über der Spannung. Die Kurven zeigen im Vergleich den durch die Erfindung erzielten Fortschritt.

In Fig. 1 ist der Kolben 11 einer Leistungsröhre abgebildet, die einen Anschluß 12 und eine Elektrodenanordnung 13 innerhalb des Kolbens 11 besitzt. Diese schließt eine Anode 16 ein, welche zwischen zwei Glimmerplatten 14 und 15, rechtwinklig im Querschnitt, montiert ist. Die Anode 16 umgibt die anderen Elemente der Elektrodenanordnung 13 und ist durch die Verbindung 17 und die Kappe 12 mit der äußeren Spannungsquelle verbunden (nicht gezeigt). Die Barium-Getter-Anordnung 18 ist, wie zu sehen, oberhalb der Glimmerplatte 14 montiert. Die verschiedenen Drahtverbindungen zur Röhre sollen von der üblichen Art sein.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt der Röhre nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2 dar und läßt die beschriebene Ausbildung der Anode besser erkennen. In Fig. 2 besteht die Elektrodenanordnung 13 aus der Kathode 21, dem Steuergitter 22, dem Schirmgitter 23 und den Strahlbegrenzungsplatten 24, die so angeordnet sind, daß sie die entgegengesetzt gerichteten Elektronenstrahlen 29 und 29' zwischen sich begrenzen.

Die Anode 16 ist mit ähnlich geformten Vertiefungen 25 und 26 versehen, die symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der rechtwinkligen Anode 16 an-

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gebracht und nach einwärts auf den Raumladungsbereich 20 und 20' gerichtet sind, wo die Anode die Elektronenstrahlen 29 und 29' abfängt. Die Ausbuchtungen 25 und 26 dehnen sich über die Länge der Anode 16 aus und haben eine doppel-U-förmige Gestalt. Die Anode 16 kann aus zwei becherförmigen, ähnlichen Stücken 27 und 28 bestehen, die an ihren offenen Enden zusammengefügt sind, um einen geschlossenen Kasten zu bilden. Die Stücke 27 und 28 enthalten ferner Leitflächen 19 und 19', die sich in entgegengesetzter Richtung und senkrecht zu den Seitenflächen der Anode ausdehnen; diese Leitbleche 19 und 19' sind zusammengeheftet und dienen in der Hauptsache zur Wärmeableitung.

Es ist anzunehmen, daß die wilden Schwingungen in der Röhre, die im Bild Störungen verursachen, das Ergebnis von Stromunregelmäßigkeiten innerhalb der Röhre sind, und weiter, daß die Stromunregelmäßigkeiten verursacht werden durch die Verschiebung der virtuellen Kathode während des Teiles des Betriebszyklus, währenddem das Anodenpotential niedrig ist. Diese Annahme scheint fehlerfrei, weil der Effekt am stärksten erzeugt wird, wenn die Röhre als Ablenkröhre und mit kleinen Anodenspannungen betrieben wird. Die Stromunregelmäßigkeiten der gestörten Röhre erscheinen zum Teil ableitbar zu sein aus dem Teil der Anodencharakteristikkurve (J₀ gegen E_b), die als das »Knie« bekannt ist (s. Fig. 3). Die Frequenz der Schwingungen ist abhängig von der Größe und den Potentialen der Röhre.

In der graphischen Darstellung von Fig. 3 sind Strom-Spannungs-Kurven eingezeichnet, um den Vergleich und den Vorteil zu zeigen, wenn Leistungsröhren benutzt werden, die eine Anode mit Vorsprüngen enthalten, und zwar im Vergleich mit den üblichen Leistungsröhren. In der graphischen Darstellung sind auf der Abszissenachse E_b die Anodenspannung in Volt und auf der Ordinatenachse /_ö der Anodenstrom in Milliampere, aufgetragen; der Parameter der Kurven sind verschiedene Werte von E_c der Gittervorspannung.

Die üblichen Röhren mit Strahlbündelung sind dadurch charakterisiert, daß sie scharfe Knicke und negative Steilheiten haben, d. h. daß bei einem konstanten niedrigen Wert der Anodenspannung höhere Werte von Anodenströmen erreicht werden, wenn eine höhere negative Gittervorspannung an die Röhre gelegt wird. Der Bereich der negativen Steilheit liegt augenscheinlich zwischen den Punkten A und B der üblichen Röhrencharakteristik der Fig. 3. Deshalb ist es, wenn die Röhre innerhalb oder unterhalb des Knickes der Kennlinie betrieben wird, die Aufgabe, den scharfen Knick abzurunden und die negative Steilheit in einer Weise zu beseitigen, die sich nicht schädlich auf die vorgenannten Röhrenkennlinien und die Qualität der Röhre auswirkt.

Es hat sich gezeigt, daß die Form des Knickes und insbesondere seine Krümmung eine Funktion der Elektronenfokussierung zwischen Schirm- bzw. Gitter 2 und der Anode ist. Eine Anode, die im zu großen Abstand vom Schirmgitter angeordnet ist, setzt die Ausgangsleistung, die Empfindlichkeit und den Wirkungsgrad der Röhre herab, während eine Anode, die zu nahe am Schirmgitter angeordnet ist, unerwünschte Sekundäremission verursacht.

Die Anode 16 ist bei dem Ausführungsbeispiel mit Ausbuchtungen oder Erhebungen 25 und 26 versehen, um die Veränderung der Fokussierung der Elektronenstrahlen 29 und 29' zu bewirken, ohne die Funktion der Unterdrückung der Sekundäremission zu verändern, die durch den Raumladungsbereich 20 und 20' zwischen der Anode 16 und dem Schirmgitter 23 hervorgerufen wird. Aneinanderstoßende Punkte der Ausbuchtungen 25 und 26 haben verschiedenen Abstand vom Schirmgitter 23 und verändern die Gestalt des Feldes im Raumladungsbereich 20 und 20' bei den Betriebswerten der Stromdichte und verhindern so, daß die Raumladungsbereiche 20 und 20' ein außergewöhnlich niedriges Potentialgebiet bekommen, welches eine Verzerrung der primären Elektronenstrahlen 29 und 29' hervorrufen würde.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der ausgebuchteten Anode 16, obwohl der Knick abgerundet ist, die Röhrenperveanz, das ist die Krümmung der Kennlinie unterhalb des Knicks, tatsächlich erhöht wird und somit der negative Steilheitsbereich eliminiert wird. Fig. 3 zeigt deutlich die \⁷erbesserung, die man erhält, wenn eine Röhre verwendet wird, deren Anode mit Vorsprüngen versehen ist.

Wie bereits erwähnt, verursacht eine mit Strahlbündelung arbeitende Röhre bekannter Art bei ihrer Verwendung in einem horizontalen Ablenkungssystem eines Fernsehempfängers wilde Schwingungen, die vertikale Linien auf dem Bildschirm der Bildröhre ergeben. Bei Verwendung der beschriebenen Röhre werden durch die Hocker 25 und 26, die einwärts zum Raumladungsbereich 20 gerichtet sind, solche wilden Schwingungen verhindert oder so stark herabgesetzt, daß keine Störlinien auf dem Fernsehbildschirm mehr erscheinen. Die Röhre kann auch vorteilhaft verwendet werden, um hochfrequente Interferenzen am Ausgang eines Radioempfängers zu verhindern.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Entladungsröhre mit Strahlbündelung, bei der sich in dem Raum zwischen Anode und Schirmgitter eine Raumladung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode eine oder mehrere in den Raumladungsbereich eintauchende oder sich diesem Bereich nähernde Vorsprünge aufweist, die das Feld im Raumladungsbereich derart verändern, daß sich wilde Schwingungen nicht ausbilden können.

2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge der Anode doppel-U-förmige Profile aufweisen.

3. Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus zwei 'entsprechend vorgeformten becherförmigen Teilstücken zusammengesetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift ISTr. 692 108.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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