DE500619C

DE500619C - Cathode oscilloscope with continuously acting excitation voltage

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Publication number: DE500619C
Application number: DER69312D
Authority: DE
Original assignee: W ROGOWSKI DR ING; E FLEGLER DIPL ING
Current assignee: W ROGOWSKI DR ING; E FLEGLER DIPL ING
Priority date: 1926-11-16
Filing date: 1926-11-16
Publication date: 1930-06-27

Description

Zur Aufnahme hochfrequenter elektrischer Schwingungen und einmaliger in sehr kurzer Zeit verlaufender Vorgänge ist bekanntlich der Kathodenoszillograph das am besten geeignete Mittel, wenn die photographische Platte direkt im Vakuum von den Elektroden getroffen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den bis jetzt benutzten Oszillographen dieser Bauart die Aufnahme von Schwingungen der höchsten Frequenzen nur in besonders günstigen Fällen möglich ist. Im allgemeinen arbeiten diese Oszillographen bei sehr hohen Frequenzen unzuverlässig. Alle bisher bekannt gewordenen Aufnahmen sind nur besonders günstigen Umständen, die man aber zur Zeit nicht genügend sicher in der Hand hat, zuzuschreiben.For the absorption of high-frequency electrical vibrations and one-off in a very short time The cathode oscilloscope is known to be the most suitable for time-elapsed processes Means when the photographic plate is hit directly by the electrodes in a vacuum. It has been shown, however, that the oscilloscope used up to now of this type Absorption of vibrations of the highest frequencies only in particularly favorable cases is possible. In general, these oscilloscopes operate unreliably at very high frequencies. All recordings that have become known so far are only particularly favorable circumstances, which one currently does not have sufficiently secure in hand to attribute.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, durch Beseitigung verschiedener Schwierigkeiten ein regelmäßiges und einwandfreies Arbeiten des Oszillographen auch bei Aufnahmen von Schwingungen höchster Frequenzen zu erreichen. The present invention now aims by overcoming various difficulties regular and flawless operation of the oscilloscope, even when making recordings of vibrations of the highest frequencies.

Bei dem bisherigen Oszillographen war es zur Vermeidung von Überstrahlung und Verschleierung von Leuchtschirm und Platte üblich, die Erregerspannung, die den Kathodenstrahl hervorruft, nur sehr kurzzeitig anzulegen, so daß die Wirkung des Strahles außerhalb der Zeit der Aufnahme der Schwingung auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Diese stoßweise Einschaltung der Erregerspannung hat den Nachteil zur Folge, daß sich in der kurzen Zeit des Einschaltens der Erregerspannungsquelle im allgemeinen keine einwandfreien und stabilen Verhältnisse im Entladungsrohr erzielen lassen. Auch erleidet die Spannung beim Einschalten sehr leicht Schwankungen, die eine gute Fleckkonzentrierung stören. Vorliegende Erfindung will daher die kurzzeitige Einschaltung der Erregerspannung überhaupt vermeiden. Sie erreicht dies dadurch, daß diese Spannung der Röhre dauernd aufgedrückt wird. Die dauernde Einschaltung des Kathodenstrahls setzt andererseits wieder eine Einrichtung voraus, die die Wirkung des Kathodenstrahls und seiner diffusen Streustrahlen auf die photographische Platte außerhalb der Zeit der Schwingungsaufnahme unterbindet. Diese Einrichtung kann in einem willkürlich ein- und ausrückbaren Hemmnis oder einem willkürlich entstehenden oder verschwindenden elektrischen oder magnetischen Feld bestehen. Es ist bereits bekannt geworden, als Schutz der photographischen Platte bei Beobachtung des aufzunehmenden Schwingungsvorgangs auf dem Leuchtschirm, den Leuchtschirm selbst als Hemmnis in den Strahlengang vor die Platte einzuschalten. Eine derartige Vorrichtung, bei der das Hemmnis in unmittelbarer Nähe der Platte angeordnet sein muß, gestattet jedoch nicht, vor allem wegen des mit Rücksicht auf das Plattenformat zu wählenden, verhältnismäßig großen Ausrückweges, eine genügend kurze Ausrückzeit des Hemmnisses.With the previous oscilloscope it was used to avoid overexposure and obfuscation common of fluorescent screen and plate, the excitation voltage that causes the cathode ray, to apply only very briefly, so that the effect of the beam outside the time of the Absorption of the vibration is limited to a minimum. This intermittent activation the excitation voltage has the disadvantage that in the short time it takes to turn on the Excitation voltage source generally does not have perfect and stable conditions in the discharge tube can be achieved. The voltage also fluctuates very easily when switched on, which interfere with good stain concentration. The present invention is therefore intended to be short term Avoid switching on the excitation voltage at all. You achieve this by having this Voltage of the tube is continuously pressed. The constant switching on of the cathode ray on the other hand again requires a device that the effect of the cathode ray and its diffuse scattered rays on the photographic plate outside the time of the vibration absorption prevents. This facility can be an arbitrarily engageable and disengageable obstruction or an arbitrarily arising one or a vanishing electric or magnetic field. It is already known as a protection of the photographic plate when observing what is to be recorded Vibration process on the luminescent screen, the luminescent screen itself as an obstacle in the Switch on the beam path in front of the plate. Such a device in which the obstruction must be arranged in the immediate vicinity of the plate, but not permitted, mainly because of the relatively large release path to be selected with regard to the plate format, a sufficiently short release time of the obstruction.

Durch den vorliegenden Erfindungsgegenstand wird die Schwierigkeit dadurch beseitigt, daß ein materielles Hemmnis oberhalb des Ablenk-The present subject matter eliminates the problem in that a material obstacle above the distraction

raum.es, d. h. zwischen Ablenkraum und Kathode angebracht wird. In diesem Teil des Oszillographen erfährt der Kathodenstrahl auch bei der Aufnahme von Schwingungsvorgängen usw. keine merkliche Verlagerung, so daß hier der Blendenweg nur wenig größer als der wirksame Strahldurchmesser gewählt zu werden braucht und dadurch eine genügend geringe Öffnungszeit gewährleistet wird.raum.es, d. H. is placed between the deflection space and the cathode. In this part of the oscilloscope the cathode ray does not experience any noticeable displacement even when vibrating processes etc. are recorded, so that here the Aperture path needs to be selected only slightly larger than the effective beam diameter and thus a sufficiently short opening time is guaranteed.

ίο Das mechanische Hindernis kann z. B. in einer Blende mit willkürlich verschließbarer Blendenöffnung bestehen. Man kann diese Art von Blenden z.B. als Irisblende oder als Schieberblende ausbilden. Weiter unten sei die Be-Schreibung einer Schieberblende gegeben. Das öffnen und Schließen der Blendenöffnung kann durch elektromagnetische Steuerung oder eine ähnliche Vorrichtung von außen her geschehen und mit den Ablenkvorgängen zwangsläufig gekoppelt werden.ίο The mechanical obstacle can e.g. Am consist of a diaphragm with an arbitrarily closable aperture. You can do this of diaphragms e.g. as iris diaphragms or slide diaphragms. Below is the description given to a slider. The opening and closing of the aperture can done by electromagnetic control or a similar device from the outside and are inevitably coupled with the distraction processes.

Auch bei Kathodenoszillographen mit Glühkathode kann für Momentaufnahmen die willkürlich verschließ- und offenbare Blende mit Vorteil verwendet werden.Even with cathode oscilloscopes with a hot cathode, the Closable and openable diaphragm can be used with advantage.

Bisher war es üblich, bei Kathodenoszillographen mit einem einzigen Vakuum von gleichmäßigem Druck im ganzen Entladungsrohr zu arbeiten. Auch dort, wo zwei verschiedene Drucke des Vakuums verwendet wurden, glichen sich diese durch die Röhre aus. Es ist aber vorteilhaft, mit zwei ganz getrennten Vakuumräumen von verschiedenem Druck zu arbeiten, wie es an sich bei Entladungsröhren bekannt ist. Denn der Röhrenraum auf der einen Seite der Blende soll Elektronen erzeugen (Entladungsrohr). Der Röhrenraum auf der anderen Seite der Blende (Ablenkrohr) soll die Elektronen ablenken und mit ihnen die Wellenschrift niederschreiben. Im Ablenkrohr ist hohes Vakuum erwünscht, damit der Strahl nicht diffus wird. Im Entladungsrohr ist es zweckmäßig, wenigstens bei kalter Kathode die Höhe des Vakuums nach der Spannung auf höchste Elektronenausbeute einzustellen. Die beliebig verschließbare Blendenöffnung erlaubt nun ohne weiteres mit verschiedenen Vakua im Entladungs- und Ablenkrohr zu arbeiten. Man kann hierzu zwei Pumpen verwenden, eine Pumpe für das Entladungs- und eine für das Ablenkrohr.Previously it was common practice for cathode oscilloscopes to operate with a single vacuum of uniform pressure throughout the discharge tube. Even where two different ones Vacuum pressures were used, these were balanced through the tube. It is but advantageous to have two completely separate vacuum chambers of different pressures work as it is known per se with discharge tubes. Because the tube room on the one hand The side of the diaphragm is supposed to generate electrons (discharge tube). The tube room on the other The side of the diaphragm (deflection tube) is intended to deflect the electrons and use them to write the wave writing. A high vacuum is desirable in the deflection tube so that the beam is not diffuse will. In the discharge tube, it is useful to keep the vacuum level at least when the cathode is cold according to the voltage to adjust to the highest electron yield. The lockable one The aperture opening now allows you to work with various vacuums in the discharge and deflection tube without further ado. One can use two pumps, one for the discharge tube and one for the deflection tube.

Oder aber man behilft sich mit einer einzigen Pumpe, deren Pumpleitungen zu beiden Seiten der Blende münden. Die verschiedenen Vakua wären im letzten Fall durch verschiedene außerhalb der Kathodenröhre anzubringende Drosselungen oder ähnliche Mittel einzustellen. Von den an der Kathode losgelösten Elektronen wird nur ein winziger Bruchteil durch die Öffnung der Blende geschossen. Wenn man aber in bekannter Weise zwischen Anode und Blende eine von einem elektrischen Strom durchflossene Konzentrierungsspule anordnet, kann man alle von der Kathode kegelförmig losfliegenden Elektronen in einem Punkte sammeln und bei passender Einstellung durch die Blendenöffnung schießen. Man erleichtert sich diese Ein-Stellung, wenn man die Blende mit fluoreszierendem Material bestreut. Man kann dann am Aufleuchten der Masse gut erkennen, ob man die richtige Konzentration gewählt hat, und durch übliche Mittel das Elektronenbündel in die Blendenöffnung verlegen. Der Vorteil dieser Konzentrierungsspule besteht in einer ganz bedeutenden Steigerung der Helligkeit. Die Konzentrationsspule kann zwischen Kathode und Blende liegen; es ist aber zweckmäßig, sie zwischen Anode und Blende anzuordnen, weil das elektrische Feld der Röhre daselbst bereits verschwindend klein und Feldverzerrung durch die an der Niederspannung liegende Konzentrationsspule nicht zu befürchten ist. Or you can make do with a single pump with pump lines on both sides open to the aperture. In the latter case, the different vacuums would be different adjust throttles or similar means to be attached outside the cathode tube. Only a tiny fraction of the electrons released at the cathode are released by the Aperture opening shot. But if in a known way between the anode and Aperture arranges a concentration coil through which an electric current flows, can one collects all electrons that fly off conically from the cathode in one point and shoot through the aperture with the appropriate setting. One relieves this on-position, if you sprinkle the cover with fluorescent material. You can then light up the crowd can easily see whether you have chosen the right concentration, and through usual means relocate the electron beam into the aperture. The advantage of this Concentration coil consists in a very significant increase in brightness. The concentration coil can be between cathode and diaphragm; but it is useful to arrange them between the anode and the diaphragm, because the electrical The field of the tube there is already vanishingly small and the field distortion caused by the Concentration coil lying on the low voltage is not to be feared.

Im folgenden sei ein Beispiel einer Oszillographenausführung mit elektromagnetisch gesteuerter Schieberblende und selbsttätiger Einschaltung der Ablenkkreise beschrieben.The following is an example of an oscilloscope version with an electromagnetically controlled one Slider and automatic activation of the deflection circuits described.

Der Oszillograph besteht, wie die Abbildung zeigt, aus dem Entladungsrohr α mit dem Anodenrohr b und dem Ablenkrohr d mit Zwischenrohr c und Ansatzgehäuse e zur Aufnahme der Kassette mit Leuchtschirm und photographischer Platte bzw. FUm.As shown in the figure, the oscilloscope consists of the discharge tube α with the anode tube b and the deflection tube d with intermediate tube c and attachment housing e to accommodate the cassette with fluorescent screen and photographic plate or FUm.

Zwischen Anodenrohr und Zwischenrohr befindet sich die Schieberblende mit dem festen Blendenstück Ii und dem beweglichen Blendenschieber *. Die Steuerung des Schiebers geschieht durch die Spule n, die auf den in einem Ansatzrohr befindlichen und mit dem Schieber fest verbundenen Anker I wirkt. In der Abbildung ist die Ruhestellung des Schiebers gezeichnet, in der er bei Stromlosigkeit der Spule η durch den Druck der Feder m gehalten wird. In dieser Stellung verhindert der Schieber den Durchtritt von Kathodenstrahlen aus dem Entladungsrohr in das Ablenkrohr und bildet gleichzeitig einen nahezu vakuumdichten Abschluß der beiden Räume voneinander,Between the anode tube and the intermediate tube, there is the slide shutter with the fixed shutter piece Ii and the movable shutter slide *. The slide is controlled by the coil n, which acts on the armature I, which is located in an extension tube and is firmly connected to the slide. The figure shows the rest position of the slide, in which it is held by the pressure of the spring m when the coil η is de-energized. In this position the slide prevents the passage of cathode rays from the discharge tube into the deflection tube and at the same time forms an almost vacuum-tight seal between the two spaces,

Fließt durch die Spule η Strom, so zieht der Anker den Blendenschieber in seine Arbeitsstellung, in der die Öffnungen in der Blende h und dem Schieber i so übereinanderstehen, daß die Kathodenstrahlen ungehindert durch die Schieberblende hindurchfallen können. Die Öffnung der Blende h ist dabei so bemessen, daß selbst bei minutenlangem Verbleiben des Schiebers in Arbeitstellung ein merklicher Druckausgleich der beiden Vakua im Entladungsrohr bzw. Ablenkrohr nicht eintreten kann.If current flows through the coil η , the armature pulls the diaphragm slide into its working position in which the openings in the diaphragm h and the slide i are superimposed so that the cathode rays can pass through the slide diaphragm unhindered. The opening of the diaphragm h is dimensioned so that even if the slide remains in the working position for minutes, a noticeable pressure equalization of the two vacuums in the discharge tube or deflection tube cannot occur.

Zum Auspumpen des Entladungsrohres dient der am Anodenrohr befindliche Saugstutzen χ, während das Ablenkrohr durch einen zweiten Saugstutzen y, der am Ansatzgehäuse angebracht ist, ausgepumpt wird. Die Einstellung der verschiedenen Vakua wird bei der in der Ab- The suction nozzle χ on the anode tube is used to pump out the discharge tube, while the deflection tube is pumped out through a second suction nozzle y, which is attached to the attachment housing. The setting of the various vacuums is

bildung wiedergegebenen Anordnung in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Saugstutzen vom Entladungsrohr unmittelbar zu der Hauptpumpe w mit beliebig einstellbarem Vakuum führt, während das Ablenkrohr durch den Saugstutzen y mit der Hauptpumpe erst über eine kleine Zwischenpumpe ζ in Verbindung steht, die unabhängig von ihrem Vorvakuum (Vakuum des Entladungsrohres) das Ablenkrohr ίο stets auf höchstes Vakuum auspumpt.Education reproduced arrangement achieved in a simple way that the suction nozzle leads directly from the discharge tube to the main pump w with any adjustable vacuum, while the deflection pipe through the suction nozzle y is only connected to the main pump via a small intermediate pump ζ , which is independent of its fore-vacuum (Vacuum of the discharge tube) the deflection tube ίο always pumps out to the highest vacuum.

Zwischen Kathode bzw. Anode und Schieberblende befindet sich die Konzentrierungsspule f, die es gestattet, den Kathodenstrahl bereits im Anodenrohr so zu konzentrieren, daß seine gesamte Energie durch die verhältnismäßig enge Öffnung der Blende h durchtreten kann. Auf der dem Anodenrohr zugekehrten Seite trägt die Blende h Leuchtmasse, so daß auf ihr durch das im Anodenrohr angebrachte Fenster k die Wirkung der Strahlenkonzentrierung durch die Spule f leicht beobachtet werden kann. The concentrating coil f is located between the cathode or anode and the slide diaphragm, which allows the cathode beam to be concentrated in the anode tube so that all of its energy can pass through the relatively narrow opening of the diaphragm h . On the side facing the anode tube, the diaphragm h carries luminous material, so that the effect of the radiation concentration by the coil f can easily be observed on it through the window k made in the anode tube.

Die in der Abbildung gezeichnete Schaltanordnung dient dazu, die selbsttätige und zwangsläufige Folge der bei der Benutzung der Schieber-The switching arrangement shown in the figure is used for the automatic and inevitable The consequences of using the slide

a5 blende notwendigen Schalthandlung zu erreichen. a5 aperture to achieve the necessary switching action.

Die Schaltanordnung besteht in der Hauptsache aus zwei Hauptkreisen und einem Nebenstromkreis. Die beiden Hauptstromkreise liegen gemeinsam an der Spannungsquelle p und dem elektromagnetisch auslösbaren Schalter v. Von hier verzweigen sich die beiden Kreise, und zwar geht der eine über die Schieberspule η und den Taster t (Stellung 2), der andere über die Spulenr und S₁ und den Kontakt 0 zur geerdeten Seite der Spannungsquelle zurück. Der Nebenstromkreis liegt nur an einem Teil der Spannungsquelle/) und geht von dort durch die Spule s₂ und den Taster t (Stellung 1) zur Spannungsquelle zurück.The switching arrangement mainly consists of two main circuits and a secondary circuit. The two main circuits are connected to the voltage source p and the electromagnetically triggered switch v. From here the two circles branch, namely one goes back to the earthed side of the voltage source via the slide coil η and the button t (position 2), the other via the coils r and S ₁ and the contact 0. The auxiliary circuit is only connected to part of the voltage source /) and goes from there through the coil s ₂ and the button t (position 1) back to the voltage source.

Die Spüler wirkt auf den Hebel des Schalters ν in der Weise, daß bei Stromdurchlaß durch die Spule eine Sperrung ausgelöst und der Schalter ausgeschaltet werden kann.The rinser acts on the lever of the switch ν in such a way that when current passes through the coil, a blockage is triggered and the switch can be switched off.

Auf den in dem Ablenkkreise liegenden Schalter u wirken die auf demselben Eisen liegenden Spulen S₁ und s₂₎ und zwar in folgender Weise: Wird die Spule S₁ vom Strom durchflossen, so legt sie den Schalter u ein, verschwindet der Strom in der Spule, so bleibt der Schalter infolge des remanenten Magnetismus des entsprechend gewählten Spuleneisens geschlossen. Erst wenn durch die Spule S₂ ein entsprechender Gegenstrom geschickt wird, verschwindet der Magnetismus und der Schalter u wird durch Federdruck geöffnet. On the switch u located in the deflection circuit, _{the coils S 1} and s ₂₎ on the same iron act in the following way: If the coil S ₁ is traversed by the current, it engages the switch u and the current in the coil disappears , the switch remains closed due to the remanent magnetism of the correspondingly selected coil iron. Only when a corresponding countercurrent is sent through the coil S ₂ does the magnetism disappear and the switch u is opened by spring pressure.

Die Schaltzeiten der Schalter u und ν sind so gegeneinander abgeglichen, daß der Schaltvorgang des Schalters u in Bruchteilen der Bewegungszeit des Schalters υ stattfindet.The switching times of switches u and ν are matched to one another in such a way that the switching process of switch u takes place in fractions of the movement time of switch υ.

Soll eine Schwingung aufgenommen werden, so wird der Taster t in Stellung 2 gebracht. Durch die Schieberspule η fließt jetzt Strom, sie zieht den Anker I an und öffnet damit die Schieberblende. Der am Ende des verlängerten Ankers befindliche Kontakt 0 ist so eingestellt, daß er im Augenblick, in dem die Schieberblende geöffnet ist, oder bestimmte Bruchteile der Öffnungszeit früher geschlossen wird. Jetzt werden auch die Spulen r und S₁ vom Strom durchflossen und auf die Hebel der Schalter u und ν wirken. Durch u werden die gesamten Zeit- und Schwingungsablenkvorgänge getätigt, kurz darauf werden durch den Schalter ν die beiden Hauptstromkreise geöffnet. Der Schieber i geht jetzt unter dem Druck der Feder in in seine Ruhestellung zurück, die Schieberblende ist geschlossen. Die Ablenkkreise bleiben zunächst noch unter Spannung, daß der Schalter u unter Wirkung des remanenten Magnetismus geschlossen bleibt. Hierdurch wird das Zurücklaufen des Kathodenstrahls nach Ablauf der Schwingungsvorgänge vermieden.If an oscillation is to be recorded, the button t is set to position 2. Current now flows through the slide coil η , it attracts the armature I and thus opens the slide valve. Contact 0 , located at the end of the extended armature, is set so that it is closed earlier at the moment the slide shutter is opened, or at a certain fraction of the opening time. Now the coils r and S ₁ are also traversed by the current and act on the levers of the switches u and ν . The entire time and oscillation deflection processes are carried out by u , shortly afterwards the two main circuits are opened by the switch ν. The slide i is now under pressure from the spring in its rest position, the sliding panel is closed. The deflection circuits initially remain under tension so that switch u remains closed under the effect of the remanent magnetism. This prevents the cathode ray from running back after the oscillation processes have elapsed.

Ist die Schieberblende geschlossen, kann der Taster t geöffnet werden, er geht jetzt über die Zwischenstellung I in seine Ruhelage 0. Während des Durchgangs des Tasterhebels durch die Stellung I wird der Nebenstromkreis an Spannung gelegt und durch die Spule s₂ kurzzeitig ein Entmagnetisierungsstrom geschickt und dadurch der Schalter u geöffnet.If the slide cover is closed, the button t can be opened, it now goes through the intermediate position I to its rest position 0. While the button lever passes through the position I , the auxiliary circuit is connected to voltage and a demagnetizing current is briefly sent through the coil s _{2 and} thereby the switch u is opened.

In der Ruhelage 0 des Tasters t können die Ablenkkreise geerdet und dadurch bis zur nächsten Schaltung vor statischen Aufladungen geschützt werden.In the rest position 0 of the button t , the deflection circuits can be earthed and thus protected from static charges until the next switch.

Nach Ablauf einer Schaltfolge kann eine zweite Schaltfolge erst dann getätigt werden, wenn der Schalter υ wieder von Hand eingelegt ist. Hierdurch wird eine versehentliche öffnung des Schiebers nach Aufnahme einer Schwingung vermieden.After a switching sequence has elapsed, a second switching sequence can only be carried out when the switch υ has been reinserted manually. In this way, accidental opening of the slide after absorption of an oscillation is avoided.

Claims

Patent claims:

1. Cathode oscilloscope with continuously acting excitation voltage and an or several material elements that can be arbitrarily engaged and disengaged from the path of the cathode rays Obstacles, characterized in that the obstacle or obstacles between the cathode and the deflection space where the beam undergoes no noticeable shift when recording a vibration process, so that only in the Times of writing the oscillogram, the electrons form the fluorescent mass or hit the photographic emulsion, with indentation and disengagement of the obstruction can be arbitrarily coupled with the deflection processes by known control means.

2. cathode oscilloscope according to claim 1, characterized in that the arbitrary

controllable material obstacle consists in a controllable slide or iris diaphragm.

3. cathode oscilloscope according to claim 1 and 2, characterized in that the Shutter is designed so that it is practically completely vacuum-tight Completion of the discharge tube from the rest of the tube space results, and that in a known manner by a or several pumps set different vacuums in the discharge and deflection space will.

4. Cathode oscilloscope according to claim 1, 2 and 3 with a beam collecting coil between anode and diaphragm or between cathode and diaphragm, characterized in that that the diaphragm carries luminous material on its side facing the anode, so that the concentration of the rays on the aperture of the diaphragm is observed directly can be.

1 sheet of drawings