DE623134C

DE623134C - Einrichtung zur Erhoehung der Ablenkempfindlichkeit des Elektronenstrahles von Braunschen Roehren gegenueber zu untersuchenden elektrischen oder magnetischen Feldern

Info

Publication number: DE623134C
Application number: DEA61964D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Engel
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-05-17
Filing date: 1931-05-17
Publication date: 1935-12-13

Description

DEUTSCHES REICH

Bibliotheek

.' J 'gsn
2 OJAH. 1936

AUSGEGEBEN AM
13. DEZEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 13

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

oder magnetischen Feldern

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Mai 1931 ab

Die Steigerung der Empfindlichkeit der Elektronenstrahlen von Braunschen Röhren gegenüber . zu untersuchenden, elektrischen oder magnetischen Feldern ist in vielen Fäl-, len, z. B. bei KathodenstraMenoszillographen oder Elektronenstrahlkompaßröhren, sehr er- * -wünscht. Zwar ist in letzter Zeit die Empfindlichkeit durch Verwendung· von Strahlen kleiner Voltgeschwindigkeiteni schon vergrößert worden, doch leidet unter der Erniedrigung der Elektronengeschwindigkeit die Intensität des Fluoreszenzfieckes, so daß dieser Art der Erhöhung der Empfindlichkeit eine gewisse Grenze gesetzt ist.

Erfindungsgemäß wird nun eine Vergrößerung der Ablenkung eines Elektronenstrahl es auf folgende Weise erreicht: Der Elektronen-, strahl wird außer dem zu untersuchenden· elektrischen oder magnetischen Feld einem zusätzlichen, zeitlich konstanten elektrischen Feld ausgesetzt. Dieses zusätzliche Feld ist derart in bezug auf den Elektronenstrahl angeordnet und besitzt eine solche Stärke und Richtung, daß der Elektronenstrahl, wenn er durch das zu untersuchende Feld aus der Ruhelage abgelenkt ist, eine zusätzliche Ablenkung erfährt und damit sein Ausschlag auf den Fluoreszenzschirm der Röhre vergrößert wird. .

. Dieser allgemeine Gedanke kann in ver- 3<» schiedener Form verwirklicht werden. Jenach Art und Richtung der Ablenkung des Strahles durch das zu untersuchende Feld erweisen sich bestimmte Formen 'des zusätzlichen Feldes oder bestimmte Anordnungen zu seiner Erzeugung besonders vorteilhaft. So ist für gewisse Anwendungen der Kathodenstrahlröhre, z. B. als Kompaßröhre, die Benutzung eines axialsymmetrischen Zusatzfeldesi am. Platze. Soll für alle Ausschläge des Strahles V eine proportionale Vergrößerung erreicht werden, so ist ein linear mit der ursprüng-lichen Ablenkung wachsendes zusätzliches Feld erforderlich. In vielen Fällen, wo es auf strenge Proportionalität der Ausschläge nicht ankommt, genügen auch Felder anderer räumlicher Verteilung. Z.B. ist zur Sichtbarmachung äußerst kleiner Ablenkungen ein Zusatzfeld solcher Inhomogenität von Nutzen, daß gerade bei kleinen Ausschlägen eine besonders starke Ablenkung durch das Zusatzfeld eintritt. Auch in gewissen Fällen, wo überhaupt keine durchgehende Vergrößerung für alle Ausschläge, sondern eine Vergrößerimg für bestimmte Ausschläge in Frage kommt, z.B.- beim Elektronenstrahlkompaß, ist ein Zusatzfeld ausreichend, das räumlich auf einen bestimmten Bereich beschränkt und

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Kurt Engel in Stettin.

auch in diesem Bereich im wesentlichen· konstant sein kann.

Der Erfmdungsgedanke soll an verschiedenen Ausführun.gsformen unter Zuhilfenähme der Zeichnung näher erläutert werden. In Abb. ι stellt V eine Kathodenstrahlröhre mit KathodeK, GitterG und Anode// dar. Aus der Öffnung der zweckmäßig kegelförmig zugespitzten Anode treten die Elektronen ίο als feiner, fadenförmiger Elektronenstrahl aus. Wird nun der Elektronenstrahl beispielsweise durch die Ablenkplatten U dem zu untersuchenden elektrischen Feld ausgesetzt, so erfährt er je nach der Stärke und Richtung dieses Feldes eine Ablenkung, so daß er z. B. in Richtung der punktierten Linie weiterläuft und bei A auf den Fluoreszenzschirm 'F trifft. Gemäß der Erfindung ist nun ein zusätzliches, zeitlich konstantes Feld vorgesehen', das derart angeordnet und ausgebildet ist, daß die Ablenkung des Elektronenstrahles vergrößert wird. Es geschieht dies, wie in der Zeichnung dargestellt, mittels eines in der Achse des ruhenden Strahles anigeordi· neten Ringes/? und StiftesS. Wird an den Ring R z. B. Anodenpotential und an den Stift S ein niedrigeres Potential als an den Ring gelegt, so bildet sich zwischen dem Ring und dem Stift ein· zur Achse des Ringes axialsymmetrisch.es, nach außen gerichtetes, im allgemeinen inhomogenes Feld aus, das einem bereits· abgelenkten Strahl eine zusätzliche Ablenkung, erteilt und z. B. bewirkt, daß der Strahl, der ohne Zusatzfeld nach A abgelenkt wird, nunmehr nochmals abgelenkt wird und bei B auf den Fluoreszenzscnirm trifft.

Ring und Stift werden zweckmäßigerweise genügend dick ausgebildet, damit sich das Feld nicht auf die allernächste Umgebung des Ringes und des Stiftes 'koniZentriert.

Gegebenenfalls kann auch der Stift S der Anordnung nach Abb. 1 fortbleiben und dem Ring R ein gegen, die 'Anode positives Potential erteilt werden, jedoch ist in diesem Falle das vom Ring stammende Zusatzfeld in der Nähe der Achse sehr schwach.

Bei .der Anordnung nach Abb. 1 braucht der Stift S nicht innerhalb eines Ringes R angeordnet zu sein, sondern kann auch in der Achse des Ringes außerhalb des Ringes, also nach der Anode zu oder nach dem Fluoreszenzschirm zu liegen, welch letzte Anordnung in. Abb. 2 dargestellt ist. Allen diesen Anordnungen ist gemeinsam, daß das zusätzliche Feld axialsymmetrisch zur Richtung des unabgelenkten Strahles liegt. Der Vorteil dieser Anordnung ist der, daß die zusätzliche Ablenkung in· allen Richtungen von der Achse des Strahles aus die gleiche ist. Die Anordnung eignet sich deshalb z. B.

für Elektroiienstrahlkompaßröhren, bei denen durch diese Anordnung der Kreis, auf dem sich der Leuchtfleck beim Drehen der Röhre nach verschiedenen Himmelsrichtungen bewegt, vergrößert wird und damit die Genauigkeit der Bestimmung der Himmelsrichtung erhöht wird.

Bei dieser Anordnung zur Erzeugung des Zusatzfeldes wird allerdings im allgemeinen die Ablenkungsvergrößerung durch das zusätzliche Feld nicht für verschieden große Ausschläge der ursprünglichen Ablenkung durch das zu untersuchende Feld proportional sein. Doch fällt dies in den. meisten Fällen der Anwendung nicht ins Gewicht, da gegebenenfalls durch passende Eichung oder Umzeichnung auf Grund von Eichkurven eine eindeutige Zuordnung von Ablenkung des Strahles und Größe des zu untersuchenden Feldes für jede Art des zusätzlichen Feldes möglich ist. Indes dürfte durch geeignete Formgebung von Ring und Stift in der Anordnung nach Abb. 2 eine wenigstens angenähert lineare Ablemkungsvergrößerung zu erreichen sein.

Handelt es sich um die Untersuchung von Feldern, die den Kathodenstrahl nur in einer Richtung ablenken, so braucht die zusätzliche Ablenkung auch nur in dieser Richtung zu erfolgen. Es "kann deshalb ein Zusatzfeld benutzt werden, das nur in dieser Richtung inhomogen ist. Die Erzeugung dieses Feldes! kann z. B. mittels einer Plattenanordnung erfolgen, die in Abb. 3 in. Draufsicht dargestellt °5 ist.

Quer zur Richtung der Ablenkung des Strahles, die in der Ebene der Zeichnung erfolgen möge, sind in Richtung der Röhrenachse ebene Platten, Gitter oder Netze P₁, P₂, P3, Pn P5 parallel zueinander aufgestellt und auf Potentiale gebracht, deren Wert quadratisch zunimmt, d.h. es erhält die erste Platte ο Volt, die zweite Platte 1 Volt, die dritte Platte 3VoIt₁ die vierte Platte 9 Volt, die fünfte Platte 16 Volt; auf diese Weise nimmt die Feldverteilung von Platte zu Platte zwar sprunghaft, im ganzen aber linear zu. Bei hinreichender Zahl der Platten läßt sich der gewünschte lineare Feldanstieg mit einer für die praktischen Zwecke genügenden Genauigkeit erreichen. Bei dieser Art der Feldverteilung ist alsdann eine durchgehende Proportionalität der Vergrößerung der Ausschläge des Strahles vorhanden.

Damit der Durchgang des Elektronenstrahles durch die Plattenanordnung nicht gestört wird, erhalten die Platten, wie aus der Aufsicht der Anordnung gemäß Abb. 3 zu erkennen ist, geeignete Längsschlitze.

Um den einzelnen Platten die verschiedenen Potentiale zu erteilen, kann man so ver-

fahren, daß man die. einzelnen. Platten durch geeignete Hochohmwiderstände verbindet und die äußersten Platten auf eine geeignete Potentialdifferenz bringt.

Bei der in den Abb. 3 dargestellten Anordnung erhält man bei der angegebenen Potentialverteilung eine Ablenkung des Strahles, auch wenn das zu untersuchende Feld noch nicht angelegt ist. Eine solche Vorablenkung des Strahles läßt sich indes vermeiden, wenn die Potentialverteilung der Platten so gewählt wird, daß das Feld von der Ruhelage des Strahles aus symmetrisch, nach beiden Seiten zu von Null linear ansteigt, indem z.B. der mittelsten PlatteP_s das Potential ο Volt, den beiden nächsten, symmetrisch gelegenen P3a'.ten. P₂ und P₁ das Potential 1 Volt und den äußersten Plätten P₁ und P₅ das Potential 4VoIt gegeben wird. Alsdann tritt bei Ablenkung des Strahles aus der Ruhelage nach beiden Seiten· hin die gleiche lineare Ausschlagsvergrößerung ein. Statt der angegebenen Plattenanordnung kann in vielen Fällen auch eine einfachere Anordnung gemaß Abb. 4 zur Erzeugung des zusätzlichen Feldes gewählt werden. · Auch hier nimmt, wenn zwischen' der Platte Pl und der Spitze Sp eine Potentialdifrerenz vorhanden ist, das Feld von der Platte nach der Spitze hin· zu, so daß die Ablenkung des Strahles nach der Spitze zu vergrößert wird, wenn auch diese Vergrößerung nicht proportional der Ablenkung erfolgt. In diesem Falle findet natürlich nur nach einer Seite zu eine steigende Ablenkung des Elektronenstrahles statt.

Claims

Patentansprüche:

ι. Einrichtung zur Erhöhung der Ablenkungsempfindlichkeit des Elektronen-. Strahles von Braunscheni Röhren gegenüber zu untersuchenden! elektrischen oder magnetischen Feldern· in der Weise, daß - mit zunehmender Ablenkung des Strahles eine zunehmende Zusatzablenkung eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, zeitlich konstante elektrische Ablenkungsfelder in dem Raum der Röhre vorgesehen sind, durch den der Elektronenstrahl nach seiner Ablenkung durch die Ablenkungsorgane "hindurchtritt, und daß zur Erzeugung der zusätzlichen elektrischen Felder unabhängig von den übrigen Systemteilen der Röhre besondere an Spannungen gelegte Elektroden vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Feld axialsymmetrisch zum unabgelenkten Elektronenstrahl angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusatzliehe Feld zwischen einem in der Achse des ruhenden Strahles liegenden Stift (S) und einem konzentrisch zum Strahl angeordneten Ring (/?) erzeugt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2,' dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Feld zwischen einem konzentrisch zur Achse des ruhenden Strahles angeordneten Ring (S) und Anode (H) der Elektronenstrahlröhre erzeugt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des zusätzlichen Feldes von der Achse des ruhenden Strahles aus linear zunimmt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Ablenkung der Richtung des Strahles in Richtung der Achse des ruhenden Strahles paralele, mit Aussparungen versehene Platten, Gitter oder Netze (P₁ bis P₅) angeordnet sind, die auf Potential liegen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiale der äquidistant angeordneten Platten vorzugsweise von der Achse aus nach beiden Seiten quadratisch zunehmen·.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten durch Hochohmwiderstände (W₁ bis W₄) verbunden sind und zwischen den äußersten Platten eine Potentialdifferenz besteht.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiale mittels Durchführungen von außen unmittelbar an. die Platten angelegt sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Feld durch eine, zwischen einer Platte (Pl) und einer der Platte gegenüber- 1°° stehenden Spittze (Sp) vorhandenen Potentialdifferenz erzeugt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen