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Anordnung zur elektrischen Strahlsperrung bei Kathodenstrahloszillographenröhren
mit Glühkathode Die Elektronen, die in einer evakuierten Röhre von der Kathode ausgehen,
können durch verschiedene bekannte Maßnahmen, z. B. Krümmung der Kathodenfläche,
magnetische Felder oder Raumladungseffekte, in einem Brennpunkt zusammengeschnürt
werden. Sie können ferner durch Einwirkung elektrostatischer oder magnetischer Felder
senkrecht zu ihrer Fortpflanzungsrichtungabgelenkt werden, so daß der Brennpunkt
in einer zum Strahl senkrechten Fläche eine entsprechende Bahn beschreibt. Derartige
Vakuumröhren können zu verschiedenartigen Zwecken benutzt werden, z. B. zum Sichtbarmachen
und Aufzeichnen von Oszillogrammen sehr rasch verlaufender Vorgänge, zum Erzeugen
einer großen Zahl von Bildpunkten auf einer lumineszierenden oder photographischen
Schicht innerhalb sehr kurzer Zeit, für die Zwecke der Bildtelegraphie oder des
Fernsehens oder zur Erzeugung einer großen Zahl von kurz aufeinanderfolgenden Stromstößen,
indem man auf der Bahn des Brennpunktes eine Anzahl von Elektroden anordnet. Solche
Röhren «erden als Kathodenstrahloszillographen bezeichnet.
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Bei solchen Kathodenstrahloszillographen ist es im allgemeinen notwendig,
den Brennpunkt der Elektronenstrahlen im Ruhezustand, d. h. 'in derjenigen Zeit,
in welcher er nicht die gewünschten Bewegungen zur Erzeugung eines Oszillogrammes,
Bildes o. dgl. ausführt, von der Bildfläche (Leuchtschirm, photographische Schicht
oder Fläche, in der sich, die obenefwähnte Mehrzahl von Elektroden befindet) fernzuhalten.
Um diesen Zweck zu erreichen, ist es bereits bekannt, zwischen die Anode' der den
Kathodenstrahl erzeugenden Entladungsröhre und die eigentlichen Steuerorgane (Ablenkplatten,
Magnetspulen usw.) mechanisch oder elektrisch betätigte Strahlsperrvorrichtungen
einzubauen, die während der für den eigentlichen Arbeitsvorgang nicht benötigten
Zeit das Entstehen des Elektronenbrennpunktes auf der Bildfläche verhindern.
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Es sind bereits verschiedene Strahlsperranordnungen für Kathodenstrahloszillographen
mit Glühkathode bekanntgeworden, darunter auch eine, bei der die Sperrung durch
eine auf ein negatives Potential gebrachte, unmittelbar die Glühkathode umgebende
Sperrelektrode erfolgt, die auf den Elektronenstrahl parallel, aber entgegengesetzt
zu seiner Fortpflanzungsrichtung eine bremsende Kraft ausübt. Der Nachteil dieser
bekannten Anordnung besteht jedoch darin, daß infolge der Ausbildung des elektrischen
Fcldes
zwischen der Steuerelektrode und der Glühkathode verhältnismäßig
hohe Sperrspannungen benötigt werden (etwa ioo'o der Anodenspannung ).
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Die Erfindung betriflt eine Anordnung zur elektrischen Strahlsperrung
bei Kathodenstrahloszillographettriihren mit Glühkathode und hat das Kennzeichen,
daß sie zur Sperrung des lotternd aufrechterhaltenen- Elektronenstrahls dienende
Elektrode ( Lochblende oder Gitter; hinter einer ersten Anode angeordnet ist und
eine Spannung erhält, die gegenüber der Anodenspannung negativ und von solcher Größe
ist, daß die Elektronen beim Erreichen der Sperrelektrode praktisch die Geschw_
indigkeit -Null haben, und daß hinter der Sperrelektrode eine zweite Anode als Beschleunigungselektrode
'angeordnet ist, die je nach der an sie gelegten gegenüber der Kathode positiven
Spannung die Elektronen auf den jeweils gewünschten Wert beschleunig t.
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Bei Verwendung mehrerer Sperrelektroden, die außer ihrer Sperrwirkung
noch eine Linsenwirkung ausüben sollen, muß hinter jeder Sperrelektrode eine Beschleunigungselektrode
angeordnet «erden, welche an einer gegenüber der Kathode positiven Spannung liegt
und die Elektronen wieder auf den Jeweils gewünschten Geschwindigkeitswert beschleunigt.
Gegenüber der bekannten Anordnung wird durch die Erfindung der Vorteil erreicht,
daß man mit einer sehr viel kleineren Sperrspannung an der Sperrelektrode auskommt,
und zwar etwa mit einer Sperrspannung, die nur etwa t U der Anodenspannung beträgt
gegenüber etwa ioo;ö im bekannten Fall.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Sperrelektrode wird außerdem
noch ein weiterer Vorteil erreicht. Die Kapazität der Sperrelektrode gegenüber den
benachbarten Elektroden kann nämlich sehr viel kleiner gehalten werden als im bekannten
Fall, in dem die Sperrelektrode zwischen Glühkathode und erster Anode lag. Im bekannten
Fall war es nötig, die Sperrelektrode sehr nahe an der Glühkathode anzubringen,
da nur dann die Sperrspannung in erträglichen Grenzen im Verhältnis zur Anodenspannung
bleiben kann. Der geringe Abstand Sperrelektrode - Kathode und - ihrer Zuleitungen
hat aber eine große Kapazität zwischen diesen beiden Elektroden zur Folge. Bei der
gemäß der Erlindung vorgeschlagenen Anordnung ist man nicht gezwungen, den Abstand
zwischen Sperrelektrode einerseits und erster und zweiter Anode andererseits klein
zu machen und kann daher viel kleinere Kapazitätswerte erreichen. Da zur Bewerkstelligung
der Strahlsperrung also gemäß der Erfindung eine Elektrode von sehr viel kleinerer
Kapazität auf eine sehr viel kleinere Spannung aufgeladen werden mul > als im bekannten
Fall, läßt sich mit der neuen Anordnung die Sperrung des Elektronenstrahls innerhalb
außerordentlich viel kürzerer Zeit erreichen, als es bisher möglich war.
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Durch geeignete Schaltung ist dafür zu sorgen, daß während der Sperrperiode
die Absperrelektrode auf einem zur Absperrung des Elektronenstrahls genügenden negativen
Potential (Absperrspannung) gegenüber der Anode gehalten wird. Die zum Schreiben
eines Oszillogrammes oder zum einmaligen überfahren der Bildfläche bei Fernseh-
und Bildtelegraphieröhren usw. erforderliche vorübergehende Freigabe des Elektronenstrahles
erfolgt dadurch, daß mittels einer einfachen oder kippfähigen Schaltvorrichtung,
die von dem aufzuzeichnenden Vorgang selbst ausgelöst sein kann, der Absperrelektrode
auf kurze Zeit eine zur Freigabe des Strahles genügende, zweckmäßig gegenüber der
Kathode positive Spannung (Freigabespannung' erteilt wird. Durch Veränderung der
Schaltelemente dieser Schaltvorrichtung kann ferner die Zeitdauer der Freigabe des
Elektronenstrahls in weiten Grenzen variiert werden. Da sich bei Kathodenstrahloszillographen
häufig die Kathode der Entladungsröhre und mit ihr ein Teil der die Sperrvorrichtung
auslösenden Schaltorgane auf hohem Potential gegen Erde befinden, müssen diese besonders
gegen elektrostatische, aber auch gegen magnetische Fremdfelder gut abgeschirmt
sein; sie können zweckmäl.iigerweise außerdem konstruktiv mit dem Kathodenstrahloszillographen
verbunden werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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In der Zeichnung ist die Sperrelektrode mit 2 bezeichnet. Der zu sperrende
Elektronenstrahl tritt von oben in der Richtung des Pfeils in die Elektrodenanordnung
ein. Die Elektronen durchfliegen zuerst die erste Anode .13, erreichen dann unter
Verringerung ihrer Geschwindigkeit die Sperrelektrode 2 und werden nach Durchlaufen
dieser Sperrelektrode von der zweiten Anode43' wieder auf die Geschwindigkeit beschleunigt,
die sie beim Durchlaufen der ersten Anode .43 besaßen, da, wie in der Zeichnung
dargestellt, die erste Anode .13 und die zweite Anode .13' auf gleichem Potential
liegen. Zur Sperrung des Elektronenstrahls braucht nun nur die Sperrelektrode a
eine kleine negative Potentialverlagerung zu erfahren. Die Elektronen durchfliegen
dann diese Sperrelektrode nicht mehr, sondern kehren zur ersten Anode 43 zurück.