DE1130921B - Magnetometer mit einer Elektronenstrahlroehre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt wird - Google Patents

Magnetometer mit einer Elektronenstrahlroehre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt wird

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Publication number
DE1130921B
DE1130921B DEC23090A DEC0023090A DE1130921B DE 1130921 B DE1130921 B DE 1130921B DE C23090 A DEC23090 A DE C23090A DE C0023090 A DEC0023090 A DE C0023090A DE 1130921 B DE1130921 B DE 1130921B
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DE
Germany
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voltage
deflection
magnetometer
magnetic field
deflected
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Application number
DEC23090A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Reinhard Schulze
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Continental Elektronidustrie AG
Original Assignee
Continental Elektronidustrie AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/0213Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using deviation of charged particles by the magnetic field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

  • Magnetometer mit einer Elektronenstrahlröhre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt wird Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetometer mit einer Elektronenstrahlröhre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt und diese Ablenkung durch ein einstellbares elektrisches Feld rückgängig gemacht wird, mit Mitteln zur Kontrolle der durch das elektrische und magnetische Feld hervorgerufenen Gesamt ablenkung des Elektronenstrahles und mit einer Entnahme der Anodenspannung für die Beschleunigung der Elektronen und der zur Erzeugung des elektrischen Abienkfeldes benötigte Ablenkspannung aus einer gemeinsamen Spannungsquelle.
  • Bei einem bekannten Magnetometer dieser Art wird eine besonders ausgebildete Kathodenstrahlröhre verwendet. Diese Kathodenstrahlröhre besteht aus einer Elektronen aussendenden Kathode, Anordnungen zur Beschleunigung und Bündelung der Elektronen, einem Paar Ablenkplatten und einer Anode, die in zwei Hälften unterteilt ist. Diese Röhre wird zur Messung der Feldstärke in bestimmter Weise zum Feld ausgerichtet, so daß das magnetische Feld eine Ablenkung des Strahlenbündels senkrecht zur Trennlinie zwischen den beiden Anodenteilen verursacht.
  • Die Ablenkplatten vermögen ebenfalls in dieser Richtung eine Ablenkung des Strahlenbündels zu erzeugen Die besondere Ausbildung der Anode gestattet es festzustellen, wenn der Strahl abgelenkt wird. Diese Ablenkung läßt sich durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Ablenkplatten rückgängig machen.
  • Ist an die durch das Magnetfeld erzeugte Ablenkung, die proportional H/v ist, wenn H die magnetische Feldstärke und v die Geschwindigkeit der Elektronen ist, und aE die durch die an den Ablenkplatten liegende Spannung U' verursachte, U'lv2 proportionale Ablenkung, so ist die Gesamtablenkung Null, wenn a = aE ist. Daraus folgt, daß die Spannung U' proportional der Feldstärke H ist. Die Spannung b" für die Ablenkplatten wird im allgemeinen durch einen Spannungsteiler mit Potentiometer aus der Anodenspannung erzeugt. Die Stellung des Potentiometers dient als Maß für die magnetische Feldstärke.
  • Eine solche Ausbildung hat jedoch den Nachteil, daß Schwankungen der Anodenspannung sich in einer ungewollten Ablenkung des Kathodenstrahles bemerkbar machen, da sich die Spannung an den Ablenkplatten proportional zurAnodenspannung ändert. so daß also die Stellung des Potentiometers, das immer so eingestellt wird, daß die Gesamtablenkung des Strahles Null ist, die magnetische Feldstärke nicht mehr richtig wiedergibt.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu beseitigen. Es wird daher erfindungsgemäß ein Magnetometer der eingangs bezeichneten Art vorgeschlagen, daß sich dadurch kennzeichnet. daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Anodenspannung und der Ablenkspannung einen möglichst quadratischen Zusammenhang herstellt, im Sinne der Ausschaltung des Einflusses von Schwankungen der von der Spannungsquelle erzeugten Spannung auf die Gesamtablenkung des Elektronenstrahles.
  • Im folgenden soll U die Anodenspannung und UO die von der Spannungsquelle erzeugte Spannung, von der ein Bruchteil für die Ablenkplatten abgegriffen wird, bezeichnen. Der funktionelle Zusammenhang von UO und U soll möglichst U~U>2 sein. Es gilt nämlich, wenn e und m Ladung und Masse des Elektrons, n den Bruchteil der von UO abgegriffenen und den Ablenkplatten zugeführten Spannung, d den Abstand der Ablenkplatten und at, a, a Konstanten bezeichnen, mit ua ist, unct woraus sich für aH = aE, d. h. das Potentiometer ist derart eingestellt, daß die Gesamtablenkung Null ist, H=a3 a1 n/a2 d ergibt. H ist also nur von konstanten Gliedern und der Stellung des Potentiometers, aber nicht mehr von der Spannung abhängig.
  • Da häufig eine Anordnung zur Herstellung des genannten funktionellen Zusammenhangs unvollkommen ist, so daß dieser Zusammenhang nur annähernd erreichbar ist, wird in Weiterbildung des Magnetometers nach der Erfindung vorgeschlagen, Mittel vorzusehen, die in gewissen Grenzen eine Änderung des Zusammenhanges von U und UO zulassen.
  • Der Erfindungsgedanke sei an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert: In der Zeichnung ist mit 1 eine Kathodenstrahlröhre bezeichnet, die eine K2-thode 2, Beschleunigungs- und Fokussierglieder, von denen lediglich ein Beschleunigungsgitter 3 angedeutet ist, Ablenkplatten 4 und eine Anode 5 aufweist.
  • Die Anode 5 besteht aus zwei Platten, die nebeneinander angeordnet sind und zwischen denen sich ein schmaler, gerader Spalt befindet. Der Kathodenstrahl trifft, wenn er weder durch ein Magnetfeld noch durch eine Spannung an den Ablenkplatten 4 abgelenkt wird, genau auf den Spalt, so daß die elektrischen Ströme, die durch die Leitungen 6, 7 fließen, gleich groß sind. Wird der Kathodenstrahl jedoch durch ein elektrisches Feld zwischen den Ablenkplatten oder durch ein äußeres. Magnetfeld abgelenkt, so sind diese Ströme verschieden groß. Beide Anodenteile müssen zum Nachweis der Differenz zwischen den beiden Strömen natürlich in verschiedenen Kreisen angeordnet sein.
  • In der Zeichnung sind der Einfachheit halber beide Anoden miteinander verbunden gezeichnet. Auch sind die Mittel zur Anzeige der Differenz zwischen den beiden Strömen nicht dargestellt.
  • Ist durch ein Magnetfeld eine gewisse Ablenkung des Strahlenbündels hervorgerufen worden, so läßt sich diese Ablenkung durch die Verstellung des Potentiometers 8 rückgängig machen. Hierzu wird das Potentiometer so lange verstellt, bis die Gleichheit der Ströme in den die verschiedenen Anodenteile enthaltenden Stromkreisen wiederhergestellt ist. Die Bedeutung des Potentiometers 9 wird weiter unten erläutert. Die übrigen Festwiderstände dienen der Spannungsteilung.
  • Zwischen den Punkten 10 liegt eine Gleichspannung UO und zwischen den Punkten 11 eine Gleichspannung U. Damit sich nun bei Spannungsschwankungen keine Ablenkung des Kathodenstrahles ergibt, soll gemäß der Erfindung die Spannung U proportional dem Quadrat der Spannung UO sein. Hierzu dient eine an sich bekannte, mit 12 bezeichnete Einrichtung, die aus einer geeigneten Transistorschaltung bestehen kann. Der Arbeitspunkt des Transistors wird so festgelegt, daß die den Punkten 11 zugeführte Spannung die gewünschte Abhängigkeit von der an den Punkten 10 liegenden Spannung aufweist.
  • Zur Einstellung des gewünschten Zusammenhangs zwischen UO und U kann man z. B. in der obenerwähnten Transistorschaltung den Arbeitspunkt des Transistors verschieben. Dem gleichen Zweck dient auch das Potentiometer 9. Die an den Ablenkplatten liegende Spannung setzt sich nämlich aus einem der Spannung UO proportionalen, am Potentiometer 8 ab- gegriffenen und aus einem der Spannung U proportionalen, am Potentiometer 9 abgegriffenen Anteil zusammen. Durch Veränderung des Verhältnisses dieser Anteile läßt sich die Abhängigkeit von U und UO verändern. Um das Einstellen des Zusammenhangs von U und U0 zu erleichtern, sind Mittel vorzusehen, die eine willkürliche Änderung der Spannung U0 gestatten.
  • Der Erfindungsgedanke ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Transistorschaltung kann selbstverständlich durch eine entsprechende Röhrenschaltung ersetzt werden. Auch sind noch andere Anordnungen denkbar, die die gewünschte Abhängigkeit der Spannung U von der Spannung U0 herstellen. Ferner können die Mittel zur Änderung der Abhängigkeit in vom Ausführungsbeispiel abweichender Weise ausgebildet sein. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die Anordnung nach der Erfindung nicht an die beschriebene Ausbildung der Kathodenstrahlröhre gebunden ist. Die Ges am ablenkung des Elektronenstrahles kann in bekannter Weise auch aus der Lage des sichtbaren Auftreffpunktes der Elektronen auf einen Schirm ermittelt werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Magnetometer mit einer Elektronenstrahlröhre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt und diese Ablenkung durch ein einstellbares elektrisches Feld rückgängig gemacht wird, mit Mitteln zur Kontrolle der durch das elektrische und magnetische Feld hervorgerufenen Gesamtablenkung des Elektronenstrahles und mit einer Entnahme der Anodenspannung für die Beschleunigung der Elektronen und der zur Erzeugung des elektrischen Ablenkfeldes benötigte Ablenkspannung aus einer gemeinsamen Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Anodenspannung U und der Ablenkspannung U0 einen möglichst quadratischen Zusammenhang herstellt, im Sinne der Ausschaltung des Einflusses von Schwankungen der von der Spannungsquelle erzeugten Spannung auf die Gesamtablenkung des Elektronenstrahles.
  2. 2. Magnetometer nach Anspruch 1, dessen zum Herstellen des quadratischen Spannungszusammenhangs diesen Zusammenhang nur teilweise genau realisiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Änderung des funktionellen Zusammenhangs von U und U0 in gewissen Grenzen zulassen.
  3. 3. Magnetometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der gewünschten Abhängigkeit von U0 und U Mittel vorgesehen sind, die eine willkürliche Änderung der Spannung U0 gestatten.
    In Betracht gezogene Druckschriften: »Journal of Scientific Instruments«, 32 (1955), S. 385, 386.
DEC23090A 1961-01-04 1961-01-04 Magnetometer mit einer Elektronenstrahlroehre, deren Strahl von dem zu messenden magnetischen Feld abgelenkt wird Pending DE1130921B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2495332A1 (fr) * 1980-12-01 1982-06-04 Chatain Blanchon Detecteurs proportionnels de champs magnetiques a haute sensibilite et a large gamme thermique d'exploitation

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FR2495332A1 (fr) * 1980-12-01 1982-06-04 Chatain Blanchon Detecteurs proportionnels de champs magnetiques a haute sensibilite et a large gamme thermique d'exploitation

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