DE507819C

DE507819C -

Info

Publication number: DE507819C
Application number: DENDAT507819D
Authority: DE
Priority date: 1928-02-01
Also published as: NL28905C; GB305168A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. SEPTEMBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE

V 23561 VIIIaJ2ie Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 4. September

Vereinigte Glühlampen und Electricitäts Act-Ges. in Ujpest, Ungarn

Verfahren zur Aufnahme von schnell verlaufenden elektrischen oder in solche umsetzbaren Erscheinungen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Februar 1928 ab

Die Priorität der Anmeldung in Österreich vom i. Februar 1928 ist in Anspruch genommen.

Bekanntlich sind die Kathodenstrahlen infolge ihrer Trägheitslosigkeit und ihrer leichten Beeinflußbarkeit durch elektrische und magnetische Kräfte zur Aufnahme schnell verlaufender elektrischer Erscheinungen, z. B. elektrischer Schwingungen, in hohem Maße geeignet; hierzu wird allgemein die Braunsche Röhre verwendet. Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, die Kathodenstrahlen zur Lösung solcher technischer Aufgaben zu gebrauchen, wo es sich um in elektrische oder magnetische Kraftänderungen umsetzbare Vorgänge nicht elektrischer Natur handelt wie z.B. zur telegraphischen Bildübertragung; dabei werden die Lichtintensitätsunterschiede des zu übertragenden Bildes auf der Sendestation, z. B. durch Vermittlung" einer photoelektrischen Zelle, in elektrische Stromschwankungen umgesetzt, diese auf Leitungen oder drahtlos auf die Empfangsstation übertragen und dort mittels Beeinflussung eines Kathodenstrahlenbündels zur Reproduktion des Bildes benutzt. In beiden beispielsweisen Fällen wird die aufzunehmende Kurve, Zeichnung usw. dadurch sichtbar gemacht, daß das Kathodenstrahlenbündel auf einem Leuchtschirm aufgefangen wird; will man eine bleibende Aufzeichnung haben, so kann entweder das auf dem Schirme erscheinende Bild photographiert oder das Kathodenstrahlenbündel unmittelbar auf einer lichtempfindlichen Platte aufgefangen werden, wie dies bei der neueren Form des Kathodenstrahl-Oszillographen üblich ist. Wenn sehr schnell verlaufende Vorgänge aufgenommen werden sollen, reicht die Lichtintensität des Leuchtschirmes zur photographischen Aufnahme häufig nicht aus. Das andere Verfahren ermöglicht zwar infolge der hohen Empfindlichkeit der photographischen Platte gegen Kathodenstrahlen auch die Aufnähme von außerordentlich schnell verlaufenden Erscheinungen. Es besteht aber hierbei der große Nachteil, daß die lichtempfindliche Platte im Entladungsgefäß selbst untergebracht werden muß, so daß das Entladungsgefäß nur mit der entsprechenden Pumpvorrichtung zusammen brauchbar, die Einrichtung nicht tragbar und die Handhabung schwerfällig und zeitraubend ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufnähme schnell verlaufender Erscheinungen mittels Kathodenstrahlen ist von den bisher bekannten grundverschieden und beruht darauf, daß die elektrostatischen Kräfte der von den Kathodenstrahlen auf einer Platte aus gut isolierendem Material niedergeschlagenen elektrischen Ladungen nachträglich zur Kenntlichmadrang des Verlaufes der Erscheinung benutzt werden.

Dieses Verfahren weist gegenüber den bis-

her bekannten zahlreiche Vorteile auf. So ist es hierdurch auf einfache Weise möglich, das den Ablauf der fraglichen Erscheinung zeigende Bild dauernd sichtbar zu machen, indem der Auffangschirm mit einer fein verteilten, mit positiver Elektrizität geladenen pulverförmigen Substanz bestreut wird, die an den negativ geladenen Stellen haftenbleibt und hierdurch die Verteilung der Ladungen ίο zeigt, wie dies z. B. bei der Herstellung der Lichtenbergschen Figuren üblich ist.

Weiter ist dieses Verfahren mittels einer abgeschlossenen Kathodenstrahlenröhre durchführbar, indem die aus Isoliermaterial bestehende Wandung der Röhre selbst bzw. die Innenfläche dieser Wandung als Auffangschirm benutzt werden kann, welcher Umstand für die praktische Anwendbarkeit ausschlaggebend ist. Da die aus einem Isoliermaterial bestehende Wandung kein Hindernis für die elektrischen Kraftlinien bildet, steht sie auch der weiteren Ausnutzung des auf die Innenfläche aufgetragenen elektrischen Bildes nicht im Wege. Z. B. kann die Sichtbarmachung, wie oben beschrieben, durch Bestäuben der Außenfläche erfolgen. Das so erhaltene Bild ist allerdings — wegen der Divergenz der Kraftlinien — weniger scharf als das auf der Innenfläche hergestellte Bild; dieser Umstand ist aber bei der besonderen Einfachheit des Verfahrens kein bedeutender Xachteil.

Die Empfindlichkeit dieses Fixierungsbzw. Entwicklungsverfahrens ist besonders hoch. Es wurde festgestellt, daß eine solche mittels Elektrizität geschriebene Linie durch Bestäuben noch gut sichtbar gemacht werden kann, wenn sie pro Zentimeter eine elektrostatische Ladungseinheil", d- h. eine Ladung von ¹Z₂₀₀₀ Mikrocoulomb enthält. Wenn also die Stromstärke des Kathodenstrahienbündels r Milliampere ist, wenn sie also pro Sekunde eine Ladung von 1000 Mikrocoulomb mit sich trägt, dann ist es möglieh, mit diesem Bündel mit einer Geschwindigkeit von 1000 : ¹Z₃₀₀₀ = 3 000 000 cm/sek. = 30 km/sek. auf die isolierende Platte zu schreiben, wobei noch immer ein gut entwickelbares Bild erhalten wird. Dabei ist die Durchführung des Verfahrens laut obigen Angaben besonders einfach. Um dann die Aufnahme einer neuen Kurve zu ermöglichen, ist es genügend, von der Röhre das abgelagerte Pulver abzuwischen und die etwa noch anhaftenden Ladungen mittels eines Bunsenbrenners zu entfernen.

Das Bild kann vor seiner Entfernung natürlich nachgezeichnet oder photographiert oder aber, z. B. durch Bespritzen mittels einer ein durchsichtiges Häutchen zurücklassenden Flüssigkeit, an der Röhrenwand selbst fixiert werden. Zur Aufbewahrung solcher Bilder hat sich folgendes Verfahren bewährt. Auf die als Auffangschirm dienende Röhrenwand wird von außen ein in einem Rahmen ausgespanntes Häutchen aus Isoliermaterial (Papier, Collodium, Gummi usw.) gelegt, das Bild z. B. durch Bestauben entwickelt, fixiert und sodann das eingespannte Häutchen von der Röhrenwand entfernt. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von aufzubewahrenden Bildern besteht darin, daß die als Auffangschirm dienende Wand des Entladungsgefäßes in horizontale Lage gebracht wird, vorerst mit einem Pulver negativer Ladung gleichmäßig bestreut und unmittelbar oberhalb dieser Wand ein mit einem entsprechenden Klebemittel überzogenes Blatt gehalten wird. Wenn nun das Kathodenstrahlenbündel die zu registrierende Erscheinung auf die Röhrenwand zeichnet, so wird von den Stellen negativer Ladung das ebenfalls negativ geladene Pulver abgestoßen und auf das darübergehaltene Blatt geschleudert, wo das gewünschte Bild entsteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die Aufnahme mittels elektrostatischer Kräfte der negativen Ladungen bzw. das hierdurch gewonnene Bild kann zur Hervorrufung weiterer den Verlauf der registrierenden Erscheinungen kennzeichnender Vorgänge, z. B. zur Abgabe von Zeichen, ausgenutzt werden. So kann z. B. mittels der elektrostatischen Ladungen eine mechanische Bewegung hervorgerufen werden. . Zu diesem Zwecke werden neben der als Auffangschirm dienenden Wand der Entladungsröhre mechanische Organe angeordnet, welche durch die Wandladungen in Bewegung gesetzt werden und z. B. ioo mittels elektrischer Kontakte die gewünschten optischen oder akustischen Zeichen hervorbringen. Wenn z. B. mittels einer erfindungsgemäßen Oszillographröhre die auf einer Hochspannungsfernleitung auftretenden Wanderwellen registriert werden sollen, kann derart vorgegangen werden, daß in verschiedener Entfernung von der Ruhelage des Strahlenbündels mehrere solcher Organe angeordnet werden, die je nach der Ablenkung des Strahlenbündels, also je nach dem Maß der auftretenden Überspannungen nacheinander in Funktion treten, so daß hierdurch auch die Größe der Überspannungen registriert wird. Da die Entladungsröhre ohne Sch wierigkeit mit einer Spannung von 20 bis 30 Kilovolt und darüber gespeist werden kann, genügen die auf die Wand getragenen Ladungen, um die mit entsprechender Präzision hergestellten mechanischen Organe in Bewegung zu setzen.

Weiter können die den Verlauf der zu re-

gistrierenden Erscheinung fixierenden Wandladungen auch zur Beeinflussung einer elektrischen Entladung ausgenutzt werden. Die elektrische Strömung in Gasen von niedrigem Druck, so der in den Edelgasen auftretende Glimmstrom, läßt sich bei entsprechender Elektrodenanordnung, Stromstärke und Spannung durch äußere elektrostatische Ladungen beeinflussen, insbesondere zünden und ίο auslöschen. Wenn also in unmittelbarer Nähe der als Auffangschirm dienenden Wand der Kathodenstrahlenröhre (z. B. in Form eines quadratischen Netzes) viele kleine, etwa mit Neongas von geringem Druck gefüllte Entladungsröhren angeordnet werden und die Erscheinung mittels des Kathodenstrahlenbündels auf den Auffangschirm gezeichnet wird, so werden die der Zeichnung entsprechenden Neonröhren gezündet und machen hierdurch die Zeichnung sichtbar. Die Zündung der Neonröhren bzw. der Durchgang des Stromes kann selbstverständlich zur Einleitung von anderen Erscheinungen, Vorgängen bzw. zu ihrer Beeinflussung ausgenutzt werden. In ähnlicher Weise ist es möglich, auch die Elektronenemission von Glühkathoden durch elektrostatische Ladungen zu beeinflussen. In diesem Falle werden in einer zu der obigen ähnlichen Anordnung kleine Glühkathoden und Anoden enthaltende Entladungsröhren in der Nähe der Kathodenstrahlenröhre angebracht, so daß die die Ladung des Kathodenstrahlenbündels auffangende Röhrenwand als gemeinsames äußeres Gitter der Röhrchen dient und die Beeinflussung der Anodenströme durch die Aufladungen zum Hervorbringen beliebiger weiterer Vorgänge benutzt wird.

Die Ladungen des Auffangschirmes müssen selbstverständlich vor einem neuerlichen Gebrauch der Röhre entfernt werden. Wenn der Auffangschirm gleichzeitig die äußere Wand der Entladungsröhre bildet, so ist djes am einfachsten mittels einer Bunsenflamme oder mittels eines anderen ionisierenden Vorganges, z. B. mittels Röntgenstrahlen, zu bewerkstelligen; besteht die Röhrenwand aus Glas, so erhält sie durch ein geringfügiges Erwärmen eine genügende Leitfähigkeit, um die Wandladungen abzuleiten. Schließlich kann auch so vorgegangen werden, daß im richtigen Moment in der Entladungsröhre selbst mittels an und für sich bekannter Verfahren (z. B. mittels Erhitzung eines nicht vollkommen entgasten Metalldrahtes auf Rotglut) positive Ionen erzeugt werden, die die negativen Ladungen des Auffangschirmes neutralisieren.

Die Konstruktionselemente der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Entladungsröhre sind mit Ausnahme des Auffangschirmes identisch mit denen der bekannten Oszillographröhren, z. B. mit denen der auf Abb. 1 gezeigten Braunschen Röhre. Sie enthalten also die Kathode K, gegebenenfalls eine Glühkathode, die Anode A und ein entsprechend angeordnetes, zweckmäßig mit einer kreisförmigen Öffnung versehenes Diaphragma D. Zum Auffangen des Kathodenstrahlenbündels S bzw. der Ladungen kann ein aus Isoliermaterial hergestellter Schirm, zweckmäßig die vordere Wand/: der Glasröhre, dienen. Diese bekannte Anordnung der Konstruktionselemente, wie aus der Abb. 1 ersichtlich, ist aber zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht oder zumindest nicht gut verwendbar. Bei dieser Anordnung ist nämlich das elektrische Kraftfeld auf den zwischen K und D liegenden Teil der Röhre beschränkt, während der Teil zwischen D und E praktisch feldfrei ist, so daß die in diesem Räume durch das Kathodenstrahlenbündel durch Stoß hervorgerufenen positiven Ionen der Anziehung der Kathode nicht unterworfen sind und, anstatt zu dieser zu wandern, der Anziehungskraft der auf den Schirm E getragenen negativen Ladungen folgend, auf den letzteren gelangen und dort die negativen Ladungen neutralisieren.

Durch Anwendung des höchsten Vakuums und einer Glühkathode ist es zwar möglich, die Bildung der positiven Ionen in hohem Maße einzuschränken; es hat sich aber als zweckmäßiger erwiesen, die Neutralisation der negativen Ladungen durch die positiven Ionen auf dem Auffangschirm mittels einer an sich bekannten Anordnung zu verhindern,, durch welche in der Nähe des Auffangschirmes ein elektrisches Feld solcher Richtung entsteht, daß die positiven Ionen von dieser Stelle entfernt werden. Eine dieser Bedingung entsprechende Glühkathoden - Oszillographröhre bekannter Art ist als beispielsweise Ausführungsform in Abb. 2 dargestellt. Hier ist K die Glühkathode, A die Anode, welche die Form eines aus dünnem Draht hergestellten Gitters oder Siebes hat, damit das Kathodenstrahlenbündel 6" ungehindert auf den Schirm E gelangen kann und mögliehst nahe dem Schirm angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wandern sämtliche im Räume links von der Anode entstehenden positiven Ionen infolge der Abstoßung der Anode bzw. der Anziehung der Kathode zu der letzteren; im Räume rechts von der Anode entstehen aber infolge der kleinen Entfernung der Anode und des Schirmes, welche Entfernung bedeutend kleiner ist als die freie Weglänge der Elektronen, kaum positive Ionen, so daß bei dieser Anordnung das erfindungsgemäße Verfahren auch im Falle eines weniger gu-

ten Vakuums ohne Schwierigkeiten durchführbar ist. Auf der Abb. 2 ist noch die mit dem einen Glühfadenende in leitender Verbindung stehende Metallkappe B sichtbar, welche bekannterweise zur Sammlung der Elektronen in der gewünschten Richtung dient, weiter das mit einer kreisförmigen Öffnung versehene Diaphragma D. Zur Herstellung eines intensiven Kathodenstrahlenbündeis hat es sich für zweckmäßig erwiesen, das Diaphragma D in bekannter Weise als Hilfsanode zu gebrauchen und zwischen dieser Hilfsanode und der Glühkathode mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung, ioobis 300 Volt, eine Hilfselektronenentladung aufrechtzuerhalten; zur Beschleunigung der die Öffnung des Diaphragmas passierenden und das Kathodenstrahlenbündel bildenden Elektronen dient die an die Anödet geschaltete bedeutend größere, etwa mehrere Kilovolt betragende Spannung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zur Reproduktion von auf elektrischem Wege übertragenen Bildern brauchbar. Das repros5 duzierte Bild erscheint auf der als Auffangschirm dienenden Röhrenwand. In diesem Falle wird das Kathodenstrahlenbündel nicht nur in seiner Richtung, sondern auch in seiner Intensität beeinflußt. In der zu diesem Zweck gebrauchten Röhre wird vor der Hilfsanode D das Gitter R angeordnet (Abb. 3), mittels welches in an sich bekannter Weise unter Anwendung von ganz geringen Spannungen die Intensität des Kathodenstrahlenbündels beeinflußt wird. Damit der auf den Auffangschirm fallende Schatten der siebförmigen Anode nicht störend wirkt, wird hier eine ringförmige Anode A in der Nähe des Schirmes angewendet; wie die punktiert eingezeichneten Kraftlinien zeigen, ist auch bei dieser Anordnung in der Nähe des Schirmes ein solches elektrisches Feld vorhanden, welches die positiven Ionen von dort zu entfernen trachtet. 45

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Aufnahme von schnell verlaufenden elektrischen oder in solche umsetzbaren Erscheinungen mittels durch wechselnde elektrische oder magnetische Kräfte in ihrer Intensität oder Richtung beeinflußbarer Kathodenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Erscheinung mit Hilfe der elektrostatischen Kräfte; der von den Kathodenstrahlen auf einer Platte aus gut isolierendem Material niedergeschlagenen elektrischen Ladungen nachträglich erkennbar gemacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die auf die isolierende Platte aufgetragene Ladungsverteilung aufgezeichnete und aufbewahrte zeitliche Verlauf der zu registrierenden Erscheinung durch Bestäuben der Platte mittels eines elektrisch geladenen feinen Pulvers sichtbar gemacht wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem isolierenden Material bestehende Wandung des zur Herstellung des Kathodenstrahlenbündels dienenden Entladungsgefäßes in an sich bekannter Weise als Auffangschirm dient.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 unter Benutzung einer Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Innenfläche der als Auffangschirm dienenden Gefäßwandung aufgetragene Ladungsverteilung durch Bestäuben der Außenfläche des Gefäßes sichtbar gemacht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die elektrostatischen Kräfte der auf der isolierenden Platte aufgetragenen Ladungen mechanische Organe in Bewegung gebracht werden, um zur Registrierung des Vorganges dienende Zeichen hervorzubringen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die auf die isolierende Platte aufgetragenen Ladungen die Anodenstromstärke von in der Nähe der Platte angeordneten· Glühkathodenröhren beeinflußt wird, um Stromänderungen hervorzubringen, die für den Verlauf der zu registrierenden Erscheinung kennzeichnend sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die auf die isolierende Platte aufgetragenen Ladüngen der Entladungsvorgang von in der Nähe der Platte angebrachten, mit Gasen von niedrigem Drucke gefüllten Entladungsröhren beeinflußt wird, um Stromänderungen hervorzubringen, die no für den Verlauf der zu registrierenden Erscheinung kennzeichnend sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen