DE2032109A1 - Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre - Google Patents

Description

• Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre, die eine mit einem Sägezahngenerator gekoppelte Ablenkanordnung und eine mit einem Helltastimpuisgenerator gekoppelte Steuerelektrode aufweist.
• Bei der Untersuchung schnell verlaufender Vorgänge macht man häufig sogenannte 11Schmierbildaufnahmen", die z.B. mit einer Plattenkamera dadurch hergestellt werden können, daß man die Platte bei geöffnetem Verschluss während des Ablaufes des zu untersuchenden Vorganges in der Bildebene verschiebt. Das zu untersuchende Objekt muss dabei im wesentlichen linienförmig oder durche ine spaltartige Blende begrenzt sein und die Bewegung der Platte muss möglichst senkrecht zur Längsrichtung des Objektes verlaufen.
• Bei moderneren Schmierbildkameras wird anstelle der beweglichen Platte eine Bildwandlerröhre verwendet, in der das optische Bild des Untersuchungsobjektes in ein Elektronenbild umgewandelt wird, das durch elektrische Mittel sehr rasch über einen Leuchtschirm abgelenkt werden kann. Das Leuchtsohirmbild wird dabei mit einer üblichen Kamera aufgenommen.
• Zum Ablenken des Elektronenbildes über den Leuchtschirm der Bildwandlerröhre benötigt man ein sägezahnförmiges Signal, also z.B. eine linear ansteigende Sparinung, die den Ablenkplatten der Bildwandlerröhre zugeführt wird, wenn diese für eine elektrostatische Ablenkung konstruiert ist, wie es z.B.
• bei der Bildwandlerröhre des Typs RCA-4449 Ader Fall ist.
• Die Anstiegsgeschwindigkeit der Sägezahnspannung soll einstellbar sein, damit Vorgänge unterschiedlicher Dauer jeweils auf die volle nutzbare Breite des Bildschirms abgebildet werden können.
• Während der Schmierbildaufnahme muss die Bildwandlerröhre ausserdem durch einen Helltastimpuls an einer Steuerelektrode z.B.
• dem Steuergitter der Röhre, hellgetastet werden. Die Dauer des Helltastimpulses muss entsprechend der Abblendperiode bemessen werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre. anzugeben, bei der die Länge des Helltastimpulses durch das Ablenksignal derart gesteuert wird, daß sie unabhängig von der eingestellten Ablenkgeschwindigkeit automatisch den richtigen Wert hat.
• Gemäss der Erfindung wird dies bei der Schmierbildkamera der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Helltastimpulsgenerator eine Spannungssprunggeneratorschaltung zum Erzeugen eines die Vorderflanke des Helltastimpulses bildenden Spannungssprunges, und einen mit dem Sägezahngenerator gekoppelten, bei einer vorgegebenen Amplitude der Sägezahnspannung schliessenden spannungsgesteuerten Schalter enthält. Der dem Ausgang der Spannungssprunggeneratorschaltung parallel geschaltet ist und beim Schliessen die Rückflanke des Helltastimpulses erzeugt.
• Der Helltastimpuls endet also automatisch, wenn dassägezahnförmige Ablenksignal einen bestimmten Wert erreicht, so daß die (in Ablenkrichtung) gerechnete Breite des auf dem Leuchtschirm der Bildwandlerröhre dargestellten Schmierbildes unabhängig von der Ablenkgeschwindigkeit ist.
• Weiterbildungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung naher erläutert, deren einzige Figur das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Sägezahn- und Helltastimpulsgeneratorschaltung für eine Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre zeigt.
• Der im oberen Teil der Zeichnung dargestellte Sägezahngenerator 10 ist nach Art eines Miller-Integrators aufgebaut und enthält als aktive Schaltungselemente ein Thyratron 12 sowie eine Hochvakuumpenthode 14. Das Thyratron 12 ist mit seinem Steuergitter über einen Trenntransformator 16 mit einer Auslöseimpulsklemme 18 gekoppelt und mit seiner Anoden-Kathodenstrecke in der dargestellten Weise in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 20, einer für den Anodenstrom des Thyratrons in Flußrichtung gepolten Diode 22 und einem Kondensator 24 an eine Spannungsquelle angeschlossen, die aus einem Speicherkondensator 26 besteht, der über einen Ladekondensator 28 mit einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Dem Steuergitter des Thyratrons ist über die Primärwicklung des Trenntransformators 16 und einen Gitterwiderstand 30 eine geeignete Gittervorspannung zugeführt, die durch eine hochliegende Spannungsversorgungsschaltung 32 erzeugt wird, welche über einen Isoliertransformator 34 mit einer Wechselspannungsquelle, z.B. dem Netz, verbunden ist.
• Die mit der Kathode des Thyratrons 12 gekoppelte Anode der Diode 22 ist mit dem beweglichen Kontaktstück eines Umschalters 36 verbunden, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier feste Kontaktstücke hat, die jeweils über einen Widerstand 38a...
• 38d mit dem Steuergitter der Penthode 14 verbunden sind.
• Das Steuergitter der Penthode 14 ist ausserdem über eine aus zwei Teilkapazitäten 40a, 40b bestehenden Miller-Kapazität mit der Anode der Penthode 14, ferner über einen relativ hochohmigen Widerstand 42 mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle, über einen Gitterwiderstand 44 mit der ilfsspannungsversorgungseinheit 32, einer zu einer Ablenkelektrode der nicht dargestellten Bildwandlerröhre führenden Ausgangsleitung 46 und einem Spannungsteilerkondensator 48 verbunden. Die Anode der Penthode 14 ist mit einer zur anderen Ablenkelektrode der Bildwandlerröhre führenden Ausgangsleitung 49 und einem Anodenwiderstand 50 verbunden, der zum positiven Pol einer Vorspannungsquelle führt.
• Der Verbindungspunkt der Teilkapazitäten 40a, 40b ist geerdet.
• Das Schirmgitter der Penthode 14 erhält eine Schirmgittervorspannung von der Einheit 32,die ausserdem eine durch ein Potentiometer 52 einstellbare positive Vorspannung an den Verbinaungspunkt zwischen der Diode 22 und dem Kondensator 24 liefert.
• Der Helltastimpulsgenerator 60 enthält als aktive Bauelemente zwei Thyratrons 62 und 64. Das Thyratron 62 ist ähnlich wie das Thyratron 12 geschaltet. Seine Steuerelektrode ist über einen Kondensator 66 mit der Auslöseimpulsklemme 18 und über einen Vorwiderstand 68 mit einer Vorspannungsquelle verbunden. Die Anoden-Kathodenstrecke des Thyratrons 62 ist in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 70 , einer für den Anodenstrom in Flußrichtung gepolten Diode 72 und einem Kondensator 74 an eine aus einem Kondensator 76 bestehende Spannungsquelle angeschlossen. Der Kondensator 76 ist über einen Ladewiderstand 78 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode 72 und dem Kondensator 44 ist an den Abgriff eines aus zwei Widerständen bestehenden, zwischen dem positiven Pol einer Spannungsquelle und Masse geschalteten Spannungsteiler 80 angeschlossen. Die Kathode des Thyratrons 62 ist mit einer zur Steuerelektrode der nicht dargestellten Bildwandlerröhre führenden Leitung 82, einem nach Masse führenden Kathodenwiderstand 84 und einem nach Masse führenden elektronischen Schalter 86 verbunden, der das Thyratron 64 enthält.
• Dieses ist mit seiner Anode an die Leitung 82 angeschlossen und mit seiner Kathode über einen Kondensator 88 mit Masse verbunden.
• Die Kathode ist über einen Kathodenwiderstand 90 an eine negative Vorspannung angeschlossen. Das Gitter des Thyratrons 64 ist mit dem Kondensator 48, einer Quelle für eine veränderliche negative Spannung, die einen Vorwiderstand 92 und ein Potentiometer 94 enthält, und einer nach Masse führenden Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren 96 und 98 verbunden, von denen der Letztere durch einen verstellbaren Widerstand 99 überbrückt ist.
• Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermassen: Im Ausgangszustand sind die Röhren 12, 14, 62 und 64 gesperrt und die Speicherkondensatoren 16, 76, sowie die die Miller-Kapazität bildenden Kondensatoren 40a und 40b über die zugehörigen Ladewiderstände 28, 78, 42 bzw. 50 auf Spannungen geeigneter Grösse aufgeladen.
• Die Erzeugung eines Schmierbildes auf dem Leuchtschirm der Bildwandlerröhre wird durch einen der Klemme 18 zugeführten positiven Auslöseimpuls eingeleitet. Dieser Auslöseimpuls gelangt über den Trenntransformator 14 an das Steuergitter des Thyratrons 12 und über den Kopplungskondensator 66 an das Gitter des Thyratrons 62, die beide dadurch leitend werden.
• Wenn das Thyratron 12 leitet, entlädt sich der Speicherkondensator 5 über den Strombegrenzungswiderstand 20, die Anoden-Kathoden-Strecke des Thyratrons 12, den Umschalter 36, einen der Widerstände 38a ... 38d und die Röhre 3. Die Röhre 14 ist als Miller-Integrator geschaltet, wobei der eingeschaltete Widerstand der Widerstände 38a ...38d als Ladewiderstand und die Reihenschaltung der Kondensatoren 40a und 40b als Integrations- oder Miller-Kapazität arbeiten. Bekanntlich tritt bei einem Miller-Integrator eine zeitproportionale Entladung der Miller-Kapazität und damit ein linearer Abfall der Ausgangsspannung ein, wenn der Ladestrom (der durch den eingeschalteten Widerstand 38 fliesst) konstant ist. Daß dieser Strom konstant ist, wird durch eine Begrenzerschaltung gewährleistet, die aus der Diode 22 und dem Kondensator 24, der über das Potentiometer 52 auf eine gewünschte Schwellwertspannung aufgeladen ist, besteht und dem Gitterkreis der Röhre 14 parallel liegt.
• Eine Besonderheit der oben beschriebenen Miller-Integratorschaltung besteht darin, daß nicht, wie üblich die Kathode der Röhre 14 geerdet ist , sondern der Verbindungspunkt der die Miller-Kapazität bildenden Teilkapazitäten 40a und 40b. Ausserdem ist der gesamte übrige Aufbau der Ablenkschaltung massefrei aufgebaut, bzw. nur über genügend hohe Entkopplungswiderstände, wie die Widerstände 28, 42 und 50, an feste Potentiale angeschlossen. Wenn die Teilkapazitäten 40a und 40b unter Berücksichtigung der Streukapazitäten gleich gross sind, sowird eine symmetrische Aufteilung der Entladespannung erzwungen, d.h. an den Ausgangsbitangen 46 und 49 treten bezüglich Masse symmetrische Ablenkspannungen auf.
• Die Geschwindigkeit der Ablenkung wird in erster Linie durch den mittels des Umschalters 36 eingestellten Widerstand 38 bestimmt. Zum Abgleich oder zur Korrektur der Ablenkgeschwindigkeit kann ausserdem die am Kondensator 24 der Begrenzerschaltung 22,24 liegende Spannung mittels des Potentiometers 52 eingestellt werden.
• Gleichzeitig mit der Auslösung der Ablenkspannung wird, wie erwähnt, auch das Thyratron 62 durch den Auslöseimpuls gezündet. Wenn das Thyratron 62 leitet, entlädt sich der Kondensator 76 über den Strombegrenzungswiderstand 70, die Anoden-Kathoden-Strecke 62 und die Strombegrenzerschaltung aus der Diode 72 und dem Kondensator 74 , so daß die Spannung an der mit der Kathode des Thyratrons 72 verbundenen , zum Steuergitter der Bildwandlerröhre führenden Leitung 82 auf einen konstanten positiven Wert springt. Hierdurch wird die Bildwandlerröhre hellgetastet. Wenn nun die Amplitude der Ablenkspannung einen bestimmten Wert erreicht hat, was einer bestimmten Länge des Schnierbildes auf dem Leuchtschirm der Bildwandlerröhre entspricht, wird die Helltastspannung vom Steuergitter der Bildwandlerröhre wie folgt abgeschaltet: Über den aus den Kondensatoren 48, 96 und 98 bestehenden kapazitiven Spannungsteiler wird ein vorgegebener Bruchteil der positiv verlaufenden Ablenkspannung von der Ausgangsleitung 46 auf das über den Widerstand 92 negativ vorgespannte Gitter des Thyratrons 64 gekoppelt. Sobald die Zündspannung erreicht ist, wird das Tflyratron 64 leitend, dessen Kathode mit dem über den Widerstand 90 negativ aufgeladenen Kondensator 88 verbunden ist.
• Die Spannung auf der Leitung 82 fällt daher abrupt zunächst auf einen negativen Wert ab und kehrt später dann auf Null zurück.
• Die Bildlänge, die rückwirkungsfrei mittels des Potentiometers 94 eingestellt werden kann, ist daher unabhängig von der eingestellten Ablenkgeschwindigkeit.
• Mit dem Potentiometer 99 kann die Zündverzögerung des Thyratrons 64 kompensiert werden, die sonst eine gewisse Abhängigkeit der elltastimpulslänge von der Ablenkgeschwindigkeit zur Folge haben wurde.
• Anstelle der erwähnten Elektronen- und Ionenröhren können selbstverständlich auch entsprechende Halbleiterbauelemente verwendet werden.

Claims (8)

Pa tentansprüche

1.) Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre, die eine mit engem Sägezahngenerator gekoppelte Ablenkanordnung und eine mit einem Helltastimpuisgenerator gekoppelte Steuerelektrode aufweist, d a d ú r c h g e k e n n'z e i c h n e t , daß der Helltastimpulsgenerator (60) eine Spannungssprunggeneratorschaltung (62...80) zum Erzeugen eines die Vorderflanke des Helltastimpulses bildenden Spannungssprungs und einen mit dem Sägezahngenerator (10) gekoppelten, bei einer vorgegebenen Amplitude der Sägezahnspannung schließenden spannungsgesteuerten Schalter (64) enthält, der dem Ausgang (82) der Spannungssprunggeneratorschaltung parallel geschaltet ist und beim Schliessen die Rückflanke des Helltastimpulses erzeugt.

2.) Schmierbildkamera nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Spannungssprunggeneratorschaltung ein aktives elektronisches Schalterelement (62) enthält, dessen Eingang mit einer Auslösesignalklemme (18) gekoppelt ist und dessen gesteuerte Stromstrecke in Reihe mit einer Spannungsstabilisatorschaltung (72,74,80), an der der Spannungssprung abnehmbar ist, an eine Spannungsquelle (76) angeschlossen ist.

3.) Schmierbildkamera nach Anspruch 1 oder 2, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der spannungsgesteuerte Schalter ein aktives elektronisches Schalterelement (64) enthält, dessen steuerbare Stromstrecke dem Ausgang des Spannungssprunggenerators parallel geschaltet ist und dessen Steuerelektrode über einen Spannungsteiler (48,96,98) mit dem Sägezahngenerator (10) gekoppelt ist.

4.) Schmierbildkamera nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Spannungsteiler einen zwischen die Steuerelektrode des spannungsgesteuerten Schalters (64) und den Sägezahngenerator (10) geschalteten Kondensator (48) , zwei in Reihe miteinander zwischen die Steuerelektrode und Masse geschaltete weitere Kondensatoren (96,98) sowie einen einstellbaren Widerstand (99) enthält, der zwischen Masse und den Verbindungspunkt der beiden letztgenannten Kondensatoren geschaltet ist.

5.) Schmierbildkamera nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerelektrode des spannungsgesteuerten Schalters (64) mit einer einstellbaren Vorspannungsquelle (92,94) gekoppelt ist.

6.) Schmierbildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der der Sägezahngenerator aus einer Miller-Integratorschaltung besteht, die eine Konstantstromquelle und ein aktives elektronisches Bauelement enthält, zwischen dessen Steuerelektrode und Ausgangselektrode eine Miller-Kapazität geschaltet ist, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Miller-Kapazität aus zwei in Reihe geschalteten Teilkapazitäten (40a, 40b) besteht, deren Verbindungspunkt an Masse liegt, und daß die Ablenkanordnung der Bildwandlerröhre mit den Masse abgewandten Klemmen der Teilkapazitäten gekoppelt ist.

7.) Schmierbildkamera nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Konstantstromquelle ein elektrisches Schalterelement (12) enthält, das in Reihe mit einer Spannungsstabilisierungsschaltung (22,24,52) an eine Spannungsquelle (26) angeschlossen ist.

8.) Schmierbildkamera nach Anspruch 2 oder 7, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungsstabilisierungschaltung eine Reihenschaltung aus einer Diode (22,72) und einem Kondensator (24,74), der an eine gegebenenfalls einstellbare Ladespannungsquelle (52,80) angeschlossen ist, enthält.