DE1073642B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre mit einer Codierplatte und mit einem eine Anzahl Einschnitte aufweisenden Auffangblock, in welchem langgestreckte Kollektorelektroden angeordnet sind.

Eine Elektronenstrahlröhre mit Codierplatte bekannter Art verwendet einen breiten, flachen Elektronenstrahl, der auf die mit öffnungen versehene Codierplatte gerichtet wird. Die öffnungen der Codierplatte sind in parallelen Reihen in einer bestimmten, der jeweiligen Form des gewählten Digital-Codes entsprechenden Weise angeordnet. Die Strahlstellung in bezug auf die parallelen Reihen der Öffnungen der Codierplatte wird durch eine Ablenkvorrichtung bestimmt, der das Eingangssignal zugeführt wird. Die durch die Öffnungen der Codierplatte hindurchtretenden Teile des Strahles sind daher eine codierte Darstellungsform des Eingangssignals.

Um das Augangssignal abzuführen, ist eine Reihe von Abnahme- oder Auffangelektroden hinter der Codierplatte angeordnet. Mittels einer zwischen den Ausgangselektroden und dem Ablenksystem eingeschalteten Rückkopplungsanordnung läßt sich eine genaue Strahleinstellung erreichen. Röhren dieser Art sind seit langem bekannt und werden vor allem bei der Überwachung von Speicheranordnungen verwendet und sind insbesondere auch als Schaltelemente in Impulscodemodulationssystemen geeignet.

Eines der bis jetzt bei der Herstellung von Elektronenstrahl-Codierröhren auftretenden Probleme bestand darin, eine ausreichende Abschirmung der Kollektorelektroden zu erzielen, um eine kapazitive und elektronische Kopplung zwischen den Elektroden so klein wie möglich zu machen. Ein weiteres Problem stellte die Verringerung der Kapazität zwischen jeder KoI-lektorelektrode und Masse dar. Eine weitere bekannte Elektronenstrahlröhre mit bandförmigem Elektronenstrahl, die als Schaltröhre arbeitet, weist eine Anzahl von Auffangelektroden auf. Die einzelnen Elektroden Elektronenstrahlröhre
mit einer Codierplatte

sind dabei innerhaltb einer Art Käfig in einzelnen

gegeneinander abgeschirmten Kanälen untergebracht. Dadurch soll die Wirkung der Kapazitäten zwischen benachbarten Elektroden auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Die einzelnen Auffangelektroden liegen hinter in der Vorderwand des Käfigs angebrachten Schlitzen in der Bahn des Primärelektronenstrahls. Der die Auffangelektroden umgebende Käfig dient in den Zwischenlagen des Elektronenstrahls zwischen zwei Auffangelektroden zum Auffangen der Elektronen und außerdem zum Auffangen einer evtl. von den Auffanganoden ausgehenden Sekundärelektronenemission. Außerdem ergeben sich bei den bisher bekannten Anordnungen beträchtliche Schwierigkeiten dadurch, daß bei brauchbaren Röhren die Auffangelektroden-Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. März 1957

John A. McCarthy, Morristown, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

anordnung in der Herstellung im allgemeinen sehr kompliziert war. Der geringe Ausgangsstrom von Codierröhren dieser Art hat deren Anwendbarkeit zusätzlich weiter eingeschränkt. Obwohl bereits zahlreiche A^ersuche in der Technik durchgeführt wurden, um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, so haben doch die besten bisher bekannten Auffangelektrodenanordnungen ganz bestimmte Nachteile: z. B. komplizierte Anordnung der Elektroden, Übersprechen zwischen den Elektroden auf Grund mangelhafter Isolation zwischen den Elektroden, eine Kapazität zwischen Erde und Kollektorelektroden, welche die Geschwindigkeit der Signalabnahme von den Elektroden begrenzt, und ein zu kleiner Ausgangsstrom.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer solchen Röhre nicht nur die kapazitive und elektronische Kopplung zwischen den Auffangelektroden einer Elektronenstrahlröhre zu verbessern und die kapazitive Kopplung zwischen den Auffangelektroden und Masse zu verringern, sondern eine Auffangelektrodenanordnung für eine solche Röhre zu schaffen, die relativ einfach in der Konstruktion und verhältnismäßig leicht herstellbar ist.

Insbesondere aber soll bei Elektronenstrahlröhren dieser Art, insbesondere bei derartigen Codierröhren, der Ausgangsstrom beträchtlich erhöht werden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Seitenwände der Einschnitte schräg gestellt sind, daß die Kollektorelektroden in den einzelnen Einschnitten gegen die Bahn des Primärelektronenstrahles innerhalb der Einschnitte abgeschirmt angeordnet sind und daß mindestens eine der Oberflächen in jedem der Einschnitte gute Sekundäremissions-

909 710/440

eigenschaften aufweist. Dabei besteht die Auffangelektrodenanordnung vorteilhafterweise aus einem metallischen Block aus Aluminium.

Die dem Elektronenstrahl unmittelbar ausgesetzten Teile der Äuffangelektrodenanordnung sind die Seitenwände von schrägen oder geneigten Einschnitten, die aus dem Block herausgefräst oder anderweitig hergestellt sein können. Der Winkel, in dem die parallelen Seiten der eingefrästen Einschnitte geneigt sind, macht es möglich, daß in jedem Einschnitt ein Kollektor-Elektrodendraht untergebracht werden kann, der von dem Aluminiumblock isoliert gehaltert ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Teile des primären Elektronenstrahles, die durch die Codierplatte hindurchtreten können, auf einer oder mehreren der geneigten Oberflächen der Einschnitte auftreten, während gleichzeitig die Elektrodendrähte gegen die direkte Bahn des Strahles abgeschirmt sind.
- Die Seitenwände der Einschnitte, die als Auffangelektroden für den primären Elektronenstrahl dienen, sind zum Teil oxydiert oder sonst in geeigneter Form behandelt, so daß sich dadurch Oberflächen mit sehr guten Sekundäremissionseigenschaften ergeben. Daher bewirkt der äuftreffende Strahlstrom die Emission eines größeren Sekundärelektronenstromes, der dann von den mit positiver Vorspannung betriebenen Kollektordrähten aufgefangen wird. Da die Kollektordrähte vollkommen gegen den primären Elektronenstrahl abgeschirmt sind, wird somit die Sekundäremissionsoberfläche zum Erzielen einer Augangsstromverstärkung voll ausgenützt. Es ist ferner bekannt, "daß die Sekundärelektronenemission einer beschossenen- Oberfläche bei schrägem Auf treffen des Elektronenstrahls größer ist als bei senkrechtem Auftreffen. Beispielsweise ist es bekannt, daß-bei einem Auftreffwinkel von 60° die Elektronenbeschießung die Sekundäremission gegenüber der bei einer normalen Beschießung auftretenden Emission um den Faktor 2 vergrößert. Daher ergeben sich aus der geneigten Anordnung der Einschnitte zwei Vorteile. Einmal wird eine wirksame Abschirmung zwischen den Auffangelektroden erreicht, und außerdem wird die Sekundäremission der Seitenwände der Einschnitte mit besonders großem Vorteil zur Verstärkung des Ausgangsstromes herangezogen.

Es ist klar, daß die Kollektordrähte mit besonderer Sorgfalt angebracht werden müssen, damit sie genau mit den parallelen Reihen von Öffnungen der Codierplatte ausgerichtet sind. Diese Genauigkeit läßt sich vorzugsweise dadurch erreichen, daß man die Drähte durch Führungsrillen in keramischem oder aus anderem Isoliermaterial bestehenden Endblöcken durchführt, die an dem die Auffangelektrodenanordnung bildenden Aluminiumblock befestigt sind. Die Drähte fächern dann nach den einzelnen, innen gelegenen Ausgangsstiften auf, die an den keramischen Endblöcken angebracht sind. Die Ausgangsverbindungen für die Auffangelektrodendrähte werden vorzugsweise mittels üblicher Knopfklemmen hergestellt, die sich durch den Kolben der Röhre hindurch erstrecken.

Die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen Kollektor und Auffangelektrode, welcher beispielsweise durch das Reißen eines Elektrodendrahtes unter ungewöhnlicher Zugbeanspruchung beim Zusammenziehen oder unter, ähnlichen Umständen eintreten könnte, sollte vorteilhafterweise dadurch beträchtlich verringert werden, daß die Drähte unter Zugspannung befestigt wer den. Insbesondere wird in einer besonderen Ausführungsform jeder der keramischen Endblöcke, der zum Ausrichten der Auffangelektrodendrähte verwendet wird, durch eine metallene Endplatte in seiner richtigen Stellung gehalten. An jeder dieser Endplatten ist eine federnde Lasche angebracht, die gegen einen isolierenden Stift anliegt, der eine Zugspannung übertragen soll. Jeder dieser Zugspannungsstifte liegt seinerseits an den Elektrodendrähten an und drückt die Elektrodendrähte mit Federkraft in eine in jedem Endblock angebrachte Vertiefung hinein. Daher wird, unabhängig von Veränderungen der Länge durch Ausdehnung und Zusammenziehen, die Zugspannung an den Elektrodendrähten relativ konstant gehalten.

Die Auffangelektrodenanordnung einer Elektronenstrahlentladungsvorrichtung enthält Kollektorelektroden, die gegeneinander und gegen den unmittelbar einfallenden Elektronenstrahl durch ein einziges Abschirmelement abgeschirmt sind. Insbesondere wird zu diesem Zweck ein mit Einschnitten versehener, aus einem Stück bestehender Block als Teil der Auffangelektrodenanordnung verwendet, um die einzelnen Elektroden gegeneinander und die Elektroden gegen den unmittelbar einfallenden Elektronenstrahl abzuschirmen.

Ferner ist jeder der Einschnitte in dem aus einem Stück gefertigten Block schräg zur Bahn des auffallenden Elektronenstrahls angeordnet. Dabei ist in jedem dieser Einschnitte des aus einem Stück bestehenden Blockes jeweils nur ein einziger Elektrodendraht untergebracht.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Seitenwände der Einschnitte des aus einem Stück bestehenden metallischen Blocks Sekundärelektronen emittieren können, wodurch sich eine Ausgangsstromverstärkung ergibt.

Ferner sind für die Auffangelektrodenanordnung eine Mehrzahl relativ dünner Drähte als Elektroden verwendet. Dabei sind die dünnen, aus Draht bestehenden Auffangelektroden unter Zugspannung eingebaut, um die Möglichkeit von Kurzschlüssen zwischen Kollektor und Auffangelektrode zu vermindern.

Die beschriebene Einrichtung wird besser verständlich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand läer Figuren. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der beschriebenen Einrichtung, d. h. eine mit Elektronenstrahl arbeitende Codierröhre, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Fig. 1 längs der Linie 2-2,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Fig. 2 längs der Linie 3-3,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Bestandteile der Röhre mit den Einzelheiten der Codierplatte, des Auffangblockes, der Endblöcke und der Halteplatten und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, in der ein streifenförmig ausgebildeter Elektronenstrahl, der teilweise durch die Codierplatte unterbrochen wird, auf den Oberflächen der Einschnitte in dem Auffangblock auftrifft.

In Fig. 1 sind alle Einzelheiten der Elektronenstrahl-Codierröhre dargestellt, die in einem Glaskolben 1 untergebracht sind. Der Glaskolben 1 ist auf einem Sockel 3 "montiert, durch den sich die Sockelstifte 2 erstrecken. Die Teile des Elektronenstrahlerzeugungssystems selbst einschließlich der Ablenkeinrichtungen und der Teile zur Korrektur des Ablenkwinkels sind nicht dargestellt. Diese Elemente sind auf einer ersten Gruppe von Isolierstützen 4 montiert. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem selbst kann von bekannter Bauart sein. Die erste Gruppe von Stützstreben 4 trägt

ihrerseits eine Strahlabschirmung 6. Die Strahlabschirmung 6 wird außerdem durch eine erste Gruppe von Stützen 7 getragen, die auf an der Innenwand des Glaskolbens 1 befestigten Streben 31 aufliegen. Jenseits der Abschirmung 6 befinden sich die die Auffangelektrodenanordnung bildenden Teile, die von einer zweiten Gruppe von Stützstreben 5 getragen werden, die ihrerseits an der Strahlabschirmung 6 befestigt sind. Die Auffangvorrichtung besteht dabei aus einer mit einer rechteckigen Öffnung versehenen Abschirtnplatte 8, einer Codierplatte 9 und einem Auffangblock 10. An jedem Ende des Auffangblockes 10 ist ein keramischer Endblock 11 befestigt, der vorzugsweise aus Steatit besteht. Jeder dieser Endblöcke wird durch eine metallische Klemmplatte 14 in seiner Stellung gehalten. Die Auffangelektroden 19, die am besten in Fig. 5 zu sehen sind, sind innerhalb der gefrästen Einschnitte 24 angebracht, haben jedoch mit dem Auffangblock 10 keine Kontaktberührung. Jede der Auffangelektroden ist an jedem Ende an einem der Ausgangsstifte 12 des Endblockes angeschlossen. Das Ende jeder Ausgangselektrode ist außerdem über eine Ausgangsleitung 16 an einer am Umfang der Röhre liegenden Knopfklemme 15 angeschlossen. Die oben liegenden · Knopfklemmen 13 sind mit Vorspannungsdrähten verbunden, von denen einer, 17, in der Zeichnung mit der eine rechteckige Öffnung aufweisenden Abschirmplatte 8 verbunden ist.

Die Einzelheiten der jeweiligen Lage der verschiedenen Einzelteile der Auffangvorrichtung ergeben sich am besten aus Fig. 2. Man sieht darin, daß die Reihen der Öffnungen 18 in der Codierplatte 9 parallel zu den Einschnitten 24 des Auffangblockes liegen. Fig. 3 zeigt am deutlichsten die Einrichtungen, die einen Kurzschluß zwischen den Auffangelektrodendrähten und dem Auffangblock verhindern, welcher sich beim Reißen eines Drahtes ergeben könnte, wenn dieser zu straff angespannt wird, oder aber durch unzulässiges Durchhängen eines Drahtes, wenn er sich über ein bestimmtes Maß ausdehnt. Eine rechteckige Lasche 20 ist aus jeder der der Befestigung der Endblöcke dienenden Klemmplatten 14 herausgeschnitten. Jede Lasche 20 liegt an ihrer unteren Kante fest an dem Endblock 11 an, während die obere Kante gekrümmt ist und einen gewissen Abstand aufweist. Der gekrümmte Teil jeder dieser Federlaschen 20 nimmt einen kleinen zylindrischen, aus geeignetem hartem Isoliermaterial bestehenden Zugspannungsstift 21 auf. Gegenüber jedem Zugspannungsstift 21 befindet sich in dem Endblock 11 eine entsprechende Vertiefung 22. Jeder Auffangelektrodendraht ist an einem Stift 12 am Endblock angeschlossen, erstreckt sich über eine ausgefräste Fläche im Endblock 11 und von dort über die Vertiefung 22 und durch einen der Führungsschlitze 28 des Endblockes, durch einen der gefrästen Einschnitte 24, jedoch ohne Kontakt mit diesen Einschnitten, und von dort zu einer gleichartigen Befestigung am anderen Ende der Anordnung.

Wird ein Auffangelektrodendraht 19 durch Ausdehnung langer, dann bewirkt der Anpreß druck der an den Elektrodenspannstiften 21 anliegenden Federlaschen 20, daß jedes Durchhängen dadurch ausgeglichen wird, daß der Draht tiefer in die Vertiefungen 22 liineingedrückt wird. In gleicher Weise wird beim Zusammenziehen der Elektrodendrähte eine erhöhte Spannung dadurch ausgeglichen, daß sie auf die Zugspannungstifte 21 und die Federlaschen 20 übertragen w ird, so daß die Vertiefungen 22 in einer etwas flacheren Kurve überspannt werden. Daher wird sowohl beim Ausdehnen als auch beim Zusammenziehen die Zugspannung der Elektrodendrähte relativ konstant gehalten.

Die Arbeitsweise einer Elektrpnenstrahl-Codierröhre wird am besten an Hand der Fig. 4 und 5 verständlich. Die Codierplatte 9 bewirkt eine teilweise Sperrung des streifenförmigen Elektronenstrahles. Andere Teile 29 und 30 des Elektronenstrahles treten durch die schlitzförmigen Öffnungen 18 der Codierplatte 9 hindurch und treffen auf die frei liegenden Seiten 27 und 31 der gefrästen Einschnitte 24 auf. Jede dem auftretenden Elektronenstrahl ausgesetzte Seite jedes gefrästen Einschnittes 24 ist oxydiert oder in anderer Weise behandelt, so daß sich eine Sekundärelektronen emittierende Oberfläche ergibt. Man sieht, daß jede der drahtförmigen Kollektorelektroden durch die zugehörige Vertiefung 24 in der Weise abgeschirmt ist, daß sie gegen ein unmittelbares Auftreffen der durch die Codierplatte kommenden Teile des Elektronenstrahles geschützt ist. Außerdem ergibt die Anordnung jedes Elektrodendrahtes 19 in seinem Einschnitt 24 eine ausgezeichnete Abschirmung zwischen den einzelnen Elektrodendrähten. Der einzige Strom, der den Kollektordraht erreicht, ist auf Sekundärelektronen zurückzuführen, die emittiert werden, wenn ein Teil des Elektronenstrahles auf die Seitenwände der Einschnitte auftrifft.

Entsprechend der Vertikalablenkung des streifenförmigen Elektronenstrahles auf der Codierplatte werden die verschiedensten Kombinationen von Kollektorelektroden angeregt. Diese Kombinationen sind codierte Darstellungen der Strahlstellung. Der Ausgangsstrom jedes Elektrodendrahtes, der ausschließlich auf die Sekundäremission zurückgeht, ist natürlich demjenigen Strahlstrom proportional, der durch die Breite der Schlitze in der Codierplatte hindurchtritt und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 25 bis 30 Mikroampere, kann jedoch auch wesentlich größer sein.

In einer besonderen Ausführungsform besteht der Auffangelektrodenblock aus Aluminium und hat eine Breite von 3,17 cm, eine Höhe von 4,13 cm und eine Tiefe von 0,63 cm. Die abschirmenden Einschnitte sind aus dem Block bis auf eine Tiefe von 1,42 mm herausgefräst und haben eine Neigung gegen die Oberfläche des Blockes von 63°, wie dies beispielsweise bei 40 in Fig. 5 dargestellt ist. Jeder Einschnitt ist 0,58mm breit, und die Wand zwischen benachbarten Einschnitten ist 0,36 mm dick. Die Endblöcke sind aus Steatit hergestellt, während die zugehörigen Endstifte aus Molybdän bestehen. Die Auffangelektrodendrähte bestehen aus 0,2 mm dickem Monelmetalldraht. Die Verwendung von relativ dünnen Drähten für die Elektroden verringert die Kapazität zwischen den Elektroden und Masse auf einen zufriedenstellend kleinen Wert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre mit einer Codierplatte und mit einem eine Anzahl Einschnitte aufweisenden Auffangblock, in welchem langgestreckte Kollektorelektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Einschnitte (24) schräg gestellt sind, daß die Kollektorelektroden (19) in den einzelnen Einschnitten (24) gegen die Bahn des Primärelektronenstrahles innerhalb der Einschnitte abgeschirmt angeordnet sind und daß mindestens eine der Oberflächen in jedem der Einschnitte gute Sekundäremissionseigenschaften aufweist.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kollektorelektroden (19) an einer besonderen Klemme (12)

innerhalb des Kolbens (1) der Röhre angeschlossen und außerdem mit einer besonderen, sich durch den Kolben hindurch erstreckenden äußeren Klemme (15) verbunden ist.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des aus einem Stück bestehenden Auffangblockes (10) je ein Endführungsblock (11) angeordnet ist, um jeden Kollektorelektrodendraht (19) in seiner richtigen Lage innerhalb seines Einschnittes (24) in dem Auffangblock (10) zu halten, daß jeder Kollektorelektrodendraht (19) mit einem Anschlußstift (12) auf jedem Endführungsblock (11) verbunden ist und daß außerdem mindestens an einem Endblock (11) Einrichtungen (14, 20, 21, 22) vorgesehen sind, um die Zugspannung eines jeden Kollektorelektrodendrahtes im wesentlichen konstant zu halten.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (40) zwischen den Oberflächen der Ein-

schnitte (24) und der Bahn des Elektronenstrahles sowie die Tiefe und die Breite der Einschnitte derart gewählt sind, daß eine Wand jedes Einschnittes und ein Teil der zweiten Wand jedes Einschnittes gegen die Bahn des Primärelektronenstrahles abgeschirmt sind.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der zweiten Wand eines Einschnittes, der dem Elektronenstrahl ausgesetzt ist, gute Sekundäremissionseigenschaften aufweist.

6. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Stück bestehende Auffangblock (10) aus Metall und die Endführungsblöcke (11) aus Isoliermaterial bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 819 112;
deutsche Auslegeschrift N 6766 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 1. 9.1955).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 909 710/440 1.60