DE677606C - Kathodenstrahlroehre, deren Strahl der Messspannung oder dem Messstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ablenksystemen parallel verschoben und in seine urpruengliche Achsenrichtung zurueckgebogen wird - Google Patents

Kathodenstrahlroehre, deren Strahl der Messspannung oder dem Messstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ablenksystemen parallel verschoben und in seine urpruengliche Achsenrichtung zurueckgebogen wird

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DE677606C
DE677606C DEH149342D DEH0149342D DE677606C DE 677606 C DE677606 C DE 677606C DE H149342 D DEH149342 D DE H149342D DE H0149342 D DEH0149342 D DE H0149342D DE 677606 C DE677606 C DE 677606C
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cathode ray
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DEH149342D
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Inventor
Dr-Ing Habil Hans Eri Hollmann
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HOLLMANN HANS E DR ING HABIL
Original Assignee
HOLLMANN HANS E DR ING HABIL
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/70Arrangements for deflecting ray or beam
    • H01J29/72Arrangements for deflecting ray or beam along one straight line or along two perpendicular straight lines
    • H01J29/74Deflecting by electric fields only

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  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

  • Kathodenstrahlröhre, deren Strahl der Meßspannung oder dem Meßstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ablenksystemen parallel verschoben und in seine ursprüngliche Achsenrichtung zurückgebogen wird Im allgemeinen ist man bestrebt, eine Kathodenstrahlröhre nach einem linearen Ablenkungsgesetz arbeiten zu lassen, damit Form und Verlauf der den Strahl ablenkenden elektrischen oder magnetischen Kräfte möglichst naturgetreu und unverzerrt zur Darstellung kommen. Bekanntlich ist diese Forderung erfüllt, wenn das elektrische oder magnetische Feld, durch das sich der Strahl bewegt, vollkommen homogen ist.
  • Für besondere Zwecke kann dagegen eine Abweichung von dieser Linearität verlangt werden, sei es, daß man den aufzuzeichnenden Vorgang in seinen Amplituden zusammendrücken will und einen quadratischen oder logarithmischen Ordinatenmaßstab wünscht oder sei es, daß die elektrische Größe, welche die Kathodenstrahlröhre steuert, mit dem primären Vorgang, der aufgezeichnet werden soll, über ein nichtlineares Gesetz in Verbindung steht, so daß der Oszillographenröhre die Aufgabe der Entzerrung zufällt.
  • Zum Zweck einer nichtlinearen Ablenkung ist bereits die Verwendung eines Ablenkfel-des bekanntgeworden, .dessen örtliche Feld-' stärke sich mit der Strahlauslenkung verändert, was man durch entsprechende Ausgestaltung und Formgebung der Ablenkplatten oder der magnetischen Polschuhe unschwer erreichen kann. In der Praxis stößt diese Maßnahme jedoch aus zweierlei Gründen auf große Schwierigkeiten, denn erstens ist die Formgebung des Ablenkfeldes ein dreidimensionales, räumliches Problem, weil der Strahl ja um so mehr ausgelenkt wird, je weiter er in das Querfeld eindringt und weil der Verlauf der Feldstärke in jeder Ebene senkrecht zur Strahlachse demnach ein anderer sein muß, und zweitens muß die örtliche Änderung der Feldstärke immer gering bleiben gegen den Strahldurchmesser, damit die einzelnen Zonen des Strahls nicht verschieden stark, abgelenkt und damit der Strahl nicht elektronenoptisch verzerrt wird. Beide Ursachen schränken die praktische Anwendung eines nichthomogenen Feldes außerordentlich stark ein.
  • Durch die Erfindung ist nun eine Kathodenstrahlröhre geschaffen, bei welcher diese Einschränkung durch besondere Steuerungsmaßnahmen weitgehend beseitigt ist. Ausgehend von einer Kathodenstrahlröhre, deren Strahl der Meßspannung oder dem Meßstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ahlenksystemen parallel verschoben und in seine ursprüngliche Achsenrichtung zurückgebogen wird - Röhren dieser Art sind für die Zwecke der Intensitätssteuerung bekanntgeworden - besteht die Erfindung darin, daß der parallel verschobene Teil des Strahles ein inhomogenes Quersteuerfeld durchsetzt, welches ebenso wie die Verschiebungsfelder von der Meßspannung oder dein Meßstrom erzeugt wird. Dadurch wird das nichthomogene Ablenkfeld in zwei Ebenen ausgenutzt, so daß man das verlangte Ablenkgesetz sehr viel einfacher und besser sowie in weiterem Umfang praktisch verwirklichen kann.
  • In Abb. i ist eine Oszillographenröhre dargestellt, welche ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung mit elektrostatischer Ablenkung darstellt.
  • Der aus dem elektronenoptischen System K-Al-A2 austretende Elektronenstrahl durchläuft vier Ablenkfelder P1 bis P4, deren Kraftlinien den Strahl in der vertikalen X-Y-Ebene ablenken. P1 und P2 sind gegenphasig geschaltet und gleich und wirken so, daß sie den Strahl unter der Einwirkung einer angelegten Spannung' E um den Betrag y parallel verschieben. Diese Parallelverschiebung wird in dem zweiten Feldpaar P3-P4 wieder aufgehoben, so daß der Strahl bei seinem Austritt aus P4 wieder seine ursprüngliche Lage und Richtung in der X-Achse hat. Wie be- reits erwähnt, ist diese Parallelverschiebung des Strahles (hin und zurück) bereits bekannt.
  • Zwischen P3 und P, befindet sich nun das Ablenkfeld P;" welches die eigentliche Quersteuerung verursacht und welches zu diesem Zweck ebenfalls von der Meßspannung E erzeugt wird. Die Platten von P, sind jedoch senkrecht zu den Platten der vorhergehenden Felder angeordnet und lenken den Strahl infolgedessen in der X-Z-Ebene ab. Durch die aus der Abbildung ersichtliche Formgebung und Krümmung der Platten P, wird erzielt, daß die ablenkende Feldstärke von der Ordinate y abhängig ist; in dem hier gewählten Beispiel wird sie um so schwächer, je weiter der Strahl in der y-Richtung aus seiner Achse ausgelenlct wird. Mit zunehmender Spannung wandert der Strahl also immer höher durch das Feld P.5, und das bedeutet: Die Ablenkempfindlichkeit der Röhre wird um so "geringer, je größer die Ablenkspannung E ist. Man erhält offenbar auf diese Weise ein nichtlineares Ablenkgesetz, dessen Funktion durch die Formgebung der Ablenkplatten P;, festliegt. Da die Ablenkung nicht nur umgekehrt proportional dem Plattenabstand, sondern zugleich proportional der Plattenlänge in der Strahlrichtung ist, kann man außer einer Krümmung der Platten 1'$ auch deren Umrandung zur Verwirklichung des verlangten Ablenkgesetzes heranziehen.
  • Die genaue Berechnung der Form und der Krümmung der Platten P;, muß natürlich von der verlangten Empfindlichkeitskurve ausgehen und kann je nach dieser Funktion zu sehr komplizierten Resultaten führen, auf die hier nicht eingegangen werden kann. Um jedoch die Nachb°_nutzung der Erfindung durch andere Sachkundige möglich zu machen, ist nachstehend ein einfaches Beispiel berechnet, nämlich eine Röhre, deren Platten P,, die in Abb. 2 gezeigte Dreiecksform haben und parallel zueinander angeordnet sind. Um die Empfindlichkeitskurve dieser Röhre zu ermitteln, wird zunächst die Ablenkempfindlichkeit a, in der X-Z-Ebene eingeführt; sie ist wie bei jeder gewöhnlichen Oszillographenröhre der Feldstärke C, zwischen den Platten P;, und der Länge Z des Ablenkfeldes proportional a, = K-Cz-I, wenn a den Ablenkwinkel und K die Röhrenkonstante bedeuten, welche Strahlgeschwindigkeit, Strahllänge usw. enthält. Darin ist die Feldstärke durch die an die Platten gelegte Spannung E und durch den Plattenabstand d gegeben zu C, = Eld, so daß man für die Empfindlichkeit erhält Außer dieser Ablenkung in der X-Z-Ebene ist nun noch zu berücksichtigen, daß der Strahl gleichzeitig auch in der X-I'-Ebene ausgelenkt oder, richtiger gesagt, parallel verschoben wird, und zwar um den Betrag y=h-E, wenn h den durch die beiden Ablenkfelder P, und P2 sowie durch ihren gegenseitigen Abstand gegebenen Proportionalitätsfaktor bedeutet. Wenn sich nun aber der Strahl in der y-Richtung durch das dreiecksförmige Ablenkfeld P5 verschiebt, ändert sich die wirksaure Länge des Ablenkfeldes proportional dieser Verschiebung, und zwar ist, wie man aus Abb. z leicht entnehmen kann, wenn I_ die Grundlinie und h die Höhe der Dreieckplatten bedeuten. Durch Einsetzen dieser Formeln erhält man die endgültige Empfindlichkeit zu Man sieht, daß diese einfache Röhre mit dreieckigen und parallelen Ablenkplatten P;, eine quadratische Empfindlichkeitskurve hat, deren Parameter durch die Abmessungen und Daten der Röhre festgelegt ist.
  • Will man dem Kurvenparameter bei gegebener Röhre einen beliebig veränderlichen Wert erteilen, dann kann man so vorgehen, daß man an die Platten P,, nicht die volle Spannung E, sondern nur einen Teil, nämlich 1/17- E, legt, den man von einem hocholimigen Spannungsteiler abgreift. Unter diesen Umständen ist für das Feld von P@ zu setzen und durch Einsetzen wie vorher erhält man Man sieht, daß die Spannungsteilung V in den Kurvenparameter der Parabel eingeht und daß man diesen also durch Einstellung der Spannungsteilung außerhalb der Röhre in weiten Grenzen ändern kann. Natürlich besteht ohne weiteres auch die «Möglichkeit, E in urngelcehrtem Verhältnis zu teilen, d. h. die Spannung an P1 bis P4 kleiner zu machen als an P5.
  • Will man eine umgekehrte Empfindlich-, keitskurve erzielen, nämlich so, daß die Auslenkung mit der Wurzel aus der angelegten Spannung sinkt, d. h. so, daß a= A IIE ist, dann erhält man ähnlich wie vorher die Formeln und daraus Es kommt hiernach also darauf an, daß das Feldformat lld mit zunehmendem y immer kleiner wird, was man sowohl durch entsprechende Änderung von L als auch von d sowie von :beiden Größen zugleich erreichen kann.
  • An Hand dieser einfachen Berechnungen ist leicht zu erkennen, daß man durch geeignete Formgebung und Krümmung der Platten P;, der resultierenden Empfindlichkeitskurve jeden beliebigen Verlauf, z. B. logarithmischen oder exponentiellen Verlauf, geben kann. Ebenso wie mit elektrostatischer Ablenkung läßt sich die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindun k auch mit magnetischer Ablenkung oder mit kombiniert elektrostatischer und magnetischer Ablenkung verwirklichen, wobei Krümmung und Gestalt der die Magnetfelder liefernden Polschuhe in ähnlicher Weise wie die hier beschriebenen Ablenkplatten zu b ehandeln sind.
  • Zum Schluß sei noch bemerkt, daß sich die erfindungsgemäße Röhre auch dazu eignet, eine lineare Zeitablenkung herzustellen, ohne zu diesem Zweck einer dreiecksförmigen Kippspannung o. dgl. zu bedürfen. Ordnet man nämlich das Ablenkfeld P5 symmetrisch zur Strahlachse k an, dann läßt sich erreichen, daß bereits eine sinusförmige Ablenkspannung eine zeitproportionale Bewegung des Elektronenstrahls verursacht, über die in der Y-Richtung eine zweite, dem Meßvorgang entsprechende Bewegung, z. B. vermittels eines hinter P4 befindlichen Ablenksvsteins, überlagert werden kann; auf diese Weise wird der Meßvorgang unmittelbar in seinem zeitlichen Verlauf aufgezeichnet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kathodenstrahlröhre, deren Strahl der Meßspannung oder dein Meßstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ablenksystemen parallel verschoben und in seine ursprüngliche Achsenrichtung zurückgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel verschobene Teil des Strahls ein inhomogenes Quersteuerfeld durchsetzt, welches ebenso wie die Verschiebungsfelder von der Meßspaiinung oder dem Meßstrom erzeugt wird. z. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des mittleren OOuersteuerfeldes in der Verschiebungsrichtung des Kathodenstrahls zu- oder. abnimmt. 3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mittleren Ouersteuerfeldes innerhalb der Verschielhungsebene des Kathodenstrahls zu- oder abnimmt. q.. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das mittlere Querfeld bedingenden Platten oder Polschuhe dreieckige Gestalt haben. 5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch r bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die dem mittleren Quersteuerfeld aufgedrückten Spannungen oder Ströme zu den die Parallelverschiebung bewirkenden Spannungen oder Strömen in einem bestimmten, zweckmäßig außerhalb der Röhre einstellbaren Verhältnis stehen.
DEH149342D 1936-10-29 1936-10-30 Kathodenstrahlroehre, deren Strahl der Messspannung oder dem Messstrom proportional zwischen einander entgegenwirkenden Ablenksystemen parallel verschoben und in seine urpruengliche Achsenrichtung zurueckgebogen wird Expired DE677606C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1040137B (de) * 1951-11-20 1958-10-02 Western Electric Co Elektronenentladungsvorrichtung
DE1147408B (de) * 1958-05-06 1963-04-18 Fruengel Frank Dr Ing Anordnung zur objektiven Messung der Sichtweite

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1040137B (de) * 1951-11-20 1958-10-02 Western Electric Co Elektronenentladungsvorrichtung
DE1147408B (de) * 1958-05-06 1963-04-18 Fruengel Frank Dr Ing Anordnung zur objektiven Messung der Sichtweite

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