DE1101631B - Elektronenstrahlroehre zur Zaehlung elektrischer Impulse mit einer zylindrischen Kathode - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Elektronenstrahlröhren zur Zählung elektrischer Impulse mit einer zylindrischen Kathode, einer koaxial zur Kathode angeordneten zylindrischen Auffangelektrode und einem Magnetfeld parallel zur Achse der Kathode.

Es ist bekannt, Magnetfeldröhren für Schalt- und Zählzwecke herzustellen, die eine Entwicklung der bekannten Magnetronröhren sind. Solche Schalt- oder Zählröhren haben eine zentral in der Röhre gelegene Kathode und eine Anzahl von in bezug auf die Kathode positive Elektroden (Anoden), die die genannte Kathode umgeben. DieKathode kann dabei zylindrisch und die Anoden langgestreckt sein und im wesentlichen parallel zu der Kathode verlaufen. Das magnetische Feld ist im wesentlichen konstant, und seine Kraftlinien sind fast parallel zu dem Kathodenzylinder. In einer solchen Röhre kann ein negativer innerer Widerstand für eine oder mehrere Anoden erreicht werden, wenn ihr Potential unter das Potential der anderen Anoden gesenkt wird.

In einer Elektronenstrahlröhre der genannten Art sind die die Kathode umgebenden Elektroden in zwei verschiedenen Arten wirksam, einesteils als Auffangelektroden, die den von der Kathode ausgesandten Elektronenstrahl auffangen, und andererseits als Steuerelektroden zur Leitung des Elektronenstrahls in willkürlicher Weise an eine der Auffangelektroden. Die Auffangelektroden und die die zylindrische Kathode umgebenden Steuerelektroden sind schienenförmig geschaltet und laufen parallel zur Kathode, wobei die Auffangelektroden und die Steuerelektroden miteinander abwechseln. Die Steuerelektroden haben größere Breite radial gegen die Kathode, und ihr der Kathode gegenüberliegender Teil liegt näher an der Kathode als die Auffangelektroden. Ein eine oder mehrere Auffangelektroden umfassendes »Fach« wird dadurch zwischen benachbarten Steuerelektroden gebildet.

Es ist auch eine Zählröhre bekannt, die im Prinzip eine Kathodenstrahlröhre ist, deren Schirm mit einer Anzahl von mit Leuchtstoff belegten Fenstern versehen ist. Diese Röhre fordert aber sehr stabile Betriebsspannungen, da die Strahlablenkung und damit die Zahlung von den Spannungen abhängig ist.

Es hat sich gezeigt, daß für gewisse Zwecke, wie den Gebrauch einer solchen koaxialen Röhre zur Zählung von Impulsen, die Konstruktion der Röhre beträchtlich vereinfacht werden kann, wenn die Auffangelektroden elektrisch miteinander verbunden werden, so daß jede von ihnen das gleiche positive Potential mit Bezug auf die Anode hat. Die Steuerelektroden werden zur Steuerung des Elektronenstrahls benutzt, indem eine von ihnen mit einer niedrigeren Spannung als die anderen gespeist wird, wo-Elektronenstrahlröhre
zur Zählung elektrischer Impulse
mit einer zylindrischen Kathode

Anmelder:

Telefonaktiebolaget LM Ericsson,
Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 5. Juli 1951

Olaf Sternbeck, Älvsjö (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

durch der Strahl in ein der genannten Steuerelektrode benachbartes Fach geleitet wird. Der Elektronenstrahl kann veranlaßt werden, in der Röhre umzulaufen, d. h. automatisch eine fortschreitende Bewegung von Fach zu Fach zu machen, indem die aufeinanderfolgenden Steuerelektroden nacheinander mit solch einer niedrigen Spannung gespeist werden. Dies kann auf mehrere verschiedene Arten geschehen, z. B. durch Speisung der Steuerelektroden mit einer mehrphasigen Spannung, was schon bekannt ist.

Die genannte Verbindung der Auffangelektroden kann in der Röhre selbst angeordnet werden, und die einfachste Art ist dann, die Auffangelektroden durch einen Metallschirm zu ersetzen, der konzentrisch zur Kathode und, von der Kathode aus gesehen, hinter den Steuerelektroden angeordnet ist. Die fortschreitende Bewegung des Elektronenstrahls wird natürlich nicht dadurch beeinflußt. Die Konstruktion der Röhre wird jedoch viel einfacher, weil eine Anzahl Einführungen durch seine Glasumhüllung fortgelassen werden können.

Die Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld konstant ist und daß koaxial zwischen der Kathode und der Auffangelektrode Steuerelektroden und in der Auffangelektrode jeweils zwi-

109 529/567

sehen den Steuerelektroden Durchtrittsöffnungen für den Elektronenstrahl vorhanden sind.

Die derart aufgebaute Röhre wird an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Röhre der beschriebenen Art,

Fig. 2 eine Röhre mit abgeänderten Steuerelektroden,

Fig. 3 einen Horizontal- und einen Vertikalschnitt einer beschriebenen Röhre, die mit einem Lumineszenzschirm versehen ist,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt und eine Seitenansicht einer Röhre mit einer anderen Art des Überzuges auf dem Lumineszenzschirm,

Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des Elektrodensystems in anderen Ausführungsformen einer Röhre.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Kathodenachse der Röhre. Hier bezeichnen 1 bis 8 eine Anzahl Steuerelektroden, die symmetrisch um die zylindrische Kathode 11 herum angeordnet sind. Die Steuerelektroden 1 bis 8 sind so geformt, daß sie in der Richtung zur Peripherie gegen die Kathode eine beträchtliche Ausdehnung haben. Die Steuerelektroden sind von einer zylinderförmigen Auffangelektrode umgeben, die koaxial zu der Kathode ist. Der Entladungsraum der Röhre wird von einem konstanten elektrischen Feld durchdrungen, das parallel zur Achse der zylindrischen Kathode 11 ist und mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet ist. Das magnetische Feld ist also auf die Ebene der Figur gerichtet. Wenn das magnetische Feld genügend stark ist und wenn alle Steuerelektroden die gleiche positive Spannung (z. B. aus der Batterie 17) haben, fließt praktisch kein Elektronenstrom von der Kathode zu den Steuerelektroden oder der Auffangelektrode. Die von der Kathode ausgesandten Elektronen kreisen statt dessen um die Kathode. Wegen ihrer Raumladung verhindert die so gebildete Elektronenwolke die weitere Aussendung von Elektronen aus der Kathode. Wenn das Potential einer der Steuerelektroden, z. B. 1, abnimmt, wird der Elektronenstrahl 12 nach dem zwischen den Steuerelektroden 1 und 8 befindlichen Fach abgelenkt, wo er auf die Auffangelektrode 16 auftrifft.

Solange die Auffangelektrode positiv ist (mittels ■der Batterie 17), nehmen die verschiedenen Steuerelektroden wegen einer Spannungsverminderung an der entsprechenden folgenden Steuerelektrode keinen nennenswerten Strom auf. Wenn sich jedoch die Spannung an der Auffangelektrode bis nahe an das Kathodenpotential vermindert, wird bei alleiniger Spannungssenkung an einer der Steuerelektroden der Elektronenstrom gezwungen, zur unmittelbar vorhergehenden Steuerelektrode überzugehen. Wenn die Steuerelektroden, in geeigneter Weise an Widerstände gelegt sind, kann diese Eigenschaft in einer geeigneten Schaltung zur Zählung von Impulsen benutzt werden, die in geeigneter Weise zwischen der Kathode 11 und der Auffangelektrode 16 geliefert werden.

Die gemeinsame Auffangelektrode hat den Vorteil, daß eine größere Anzahl Durchführungen eingespart und der Aufbau des Elektrodensystems sehr einfach und stabil wird.

Die Eigenschaften der Röhren werden weiter günstig beeinflußt, wenn der gegensetige Radialabstand der Steuerelektroden 1 bis 8 konstant ist. In Fig. 2 ist eine Röhre gezeigt, bei welcher der zwischen zwei benachbarten S teuer elektroden vorhandene Raum eine konstante Breite entlang der gesamten radialen Ausdehnung der genannten Elektroden hat.

Wenn eine solche Röhre zum Zählen, von elektrischen Impulsen benutzt wird, ist es augenscheinlich, daß es wünschenswert ist, eine Möglichkeit zu haben, um zu sehen, in welchen der Fächer, die zwisehen benachbarten Steuerelektroden bestehen, der Elektronenstrahl z. B. zu Anfang und zu Ende des Zählvorganges ist. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Auffangelektrode mit einem lumineszierenden Material überzogen wird. Die

ίο Auffangelektrode wird dann nur an der Stelle aufleuchten (durch 18 in Fig. 1 angedeutet), wo der Elektronenstrahl auf sie fällt.

Verschiedene Ausführungsformen von Elektronenröhren mit visuellen Anzeigemitteln sind in Fig. 3 bis 6 gezeigt.

In Fig. 3 ist ein Zählrohr mit zehn Fächern, die durch als mit der Kathode 11 parallele Schienen geformte Steuerelektroden 1 bis 10 begrenzt sind, gezeigt. Die Röhre ist in einer Glasumhüllung 13 eingeschlossen und mit vakuumdichten Einführungen 20 für die verschiedenen Elektroden versehen. Die zylindrische Auffangelektrode 16 ist in ihrem oberen Teil mit einer Anzahl von Löchern versehen, je eins vor jedem zwischen zwei benachbarten Steuerelektroden vorhandenen Fach. Zwei dieser Löcher 23 und 28 sind in der Seitenansicht der in Fig. 3 enthaltenen Röhre gezeigt. Bei Lenkung in das entsprechende Fach kann ein Teil des Elektronenstrahls (in der Zeichnung nicht gezeigt) durch das genannte Loch auf einen kegelförmigen Schirm 19 auftreffen, der auf der Innenseite mit einer lumineszierenden Masse überzogen ist. Dadurch wird, wenn man von oben auf die Röhre sieht, ein leuchtender Fleck auf dem kegelförmigen Schirm 19 deutlich anzeigen, in welches Fach der Elektronenstrahl gelenkt ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist dieser Schirm nicht gänzlich mit der lumineszierenden Masse überzogen, sondern nur zehn Streifen seiner Oberfläche sind mit einem solchen Überzug versehen. Diese Streifen sind in der Figur mit 41 bis 50 bezeichnet und sind in geeigneter Weise in bezug auf die verschiedenen Löcher 21 bis 30 auf der Auffangelektrode 16 angebracht. Wegen der Ablenkung des Elektronenstrahls unter dem Einfluß des von dem permanenten Magneten 31 erzeugten magnetischen Feldes liegen die genannten Streifen nicht den entsprechenden Löchern gegenüber, sondern sind nach einer Seite verschoben. Im oberen Teil der Figur ist der Elektronenstrahl 12 gezeigt, wenn er in das Fach zwischen den Steuerelektroden 1 und 2 ge-

So steuert wird, wobei ein Teil des Strahls durch das entsprechende Loch in der Auffangelektrode 16 aus dem genannten Fach herauskommt, um auf den Streifen 41 zu treffen, auf dem ein Flecken mit einem dem Loch entsprechenden Durchmesser leuchtet, um anzuzeigen, daß der Strahl im Fach zwischen den genannten Steuerelektroden ist.

Statt einer runden Form wie in den Fig. 3 und 4 können die Löcher in den Auffangelektroden willkürlich jede Form haben. Um zu vermeiden, daß der vom Elektronenstrahl gebildete Flecken sich ausbreitet, ist der in Fig. 4 gezeigte Schirm nur teilweise mit Lumineszenzmasse überzogen. Eine solche Ausbreitung kann auch verhindert werden, indem der zwischen dem kegelförmigen Schirm und der Auffangelektrode gebildete Kanal vermittels Trennwänden in eine Anzahl Kammern entsprechend der Anzahl der Fächer unterteilt wird. Eine solche Anordnung ist in dem in Fig. 5 gezeigten Elektrodensystem klar dargelegt, wo die Auffangelektrode 16 mit dreieckigen Öffnungen 21 bis 30 versehen ist, aus denen klappenartige Trenn-

wände 51 bis 60 zwischen die Elektrode 16 und den Schirm 19 gebogen sind. In dem genannten Kanal begrenzen die genannten Trennwände eine Anzahl von Kammern 41 bis 50, deren schräges, von der Kathode aus gesehen hinteres Ende vom Schirm 19 gebildet wird und mit lumineszierender Masse überzogen ist. In dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Auffangelektrode 16 selbst auf ihrer Außenseite, von der Kathode aus gesehen, in der Nähe der entsprechenden Löcher 21 bis 30 mit lumineszierenden Überzügen 71 bis 80 versehen. Wenn der Elektronenstrahl 12 aus einem Loch herauskommt, z. B. 21, wird er wegen des Einflusses des magnetischen Feldes nach der äußeren Auffangelektrode gebogen, wo er auf die in der Nähe des genannten Loches angeordnete Lumineszenzfläche 71 auftrifft. Ein kegelförmiger Schirm 81 ist um den oberen Teil der Auffangelektrode in derselben Weise wie die in den vorhergehenden Figuren gezeigten Schirme angeordnet. In diesem Falle ist der Schirm 81 jedoch nicht mit einer lumineszierenden Masse überzogen, sondern poliert, damit er nach oben ein Spiegelbild des auf der Außenseite der Auffangelektrode infolge des Elektronenstrahls gebildeten Fleckens gibt. Bei Ansicht der Röhre von oben ist so ein Spiegelbild 65 des Leuchtfleckens sichtbar, und die jeweilige Lage des Elektronenstrahls in der Röhre kann beobachtet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre zur Zählung elektrischer Impulse mit einer zylindrischen Kathode, einer koaxial zur Kathode angeordneten zylindrischen Auffangelektrode und einem Magnetfeld parallel zur Achse der Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld konstant ist und daß koaxial zwischen der Kathode (11) und der Auffangelektrode (16) Steuerelektroden (1 bis 10) vorgesehen sind und daß in der Auffangelektrode (16) jeweils zwischen den Steuerelektroden Durchtrittsöffnungen (21 bis 30) für den Elektronenstrahl vorhanden sind.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Durchtrittsöffnungen (21 bis 30) ein Schirm (19) vorgesehen ist, der mit einem lumineszierenden Material überzogen ist.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (19) aus einer kegelförmigen Hülse besteht, die an dem oberen Teil der Auffangelektrode (16) befestigt ist und diese umgibt.

4.Elektronenstrahlröhre nachAnspruch2 oder3, dadurch gekennzeichnet, daß das lumineszierende Material streifenförmig angeordnet ist.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Auffangelektrode (16) mit einem lumineszierenden Material nahe den Durchtrittsöffnungen überzogen ist (Fig. 6).

6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Auffangelektrode (16) nach außen z. B. dreieckige Lappen (51 bis 60) ausgebogen sind.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen optisch reflektierenden kegelförmigen Schirm (81), der auf der Außenseite der Auffangelektrode (16) angeordnet ist (Fig. 6).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 819 435;

österreichische Patentschrift Nr. 167 399;

Dosse — Mierdel: »Der elektrische Strom im Hochvakuum und in Gasen«, Verlag S. Hirzel, Leipzig, 1943, S. 127 bis 129.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 109 529/56T 2.61