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Elektronenröhre vorgegebener Kennlinie Es sind Fernsehaufnahmegeräte
bekanntgeworden, die auf folgender, an Hand der Abb. i zu erläuternder Anordnung
beruhen: Zwei sich gegenüberstehende Metallplatten i und 2 sind mittels einer Gleichspannungsquelle
7 an Spannung gelegt. Beide Platten sind mit Öffnungen versehen, durch welche sich
eine als Stab ausgebildete Photokathode 3 erstreckt, die mittels eines Abgriffs
8 an ein Potential gelegt ist, welches sich zwischen den Potentialen der beiden
Platten i und 2 befindet. Die Kathode 3 ist deswegen stabförmi.g ausgebildet, damit
auf ihr die Zeilen eines Fernsehrasters entworfen werden können. Mit q. ist diejenige
ebene Äquipotentialfläche bezeichnet, welche dem Potential der Kathode 3 entspricht.
Der Durchstoßungspunkt der Ebene q. mit der Kathode 3 ist durch 5 gekennzeichnet.
Liegt nun beispielsweise die Platte i auf ioo V, die Platte :2 auf - roo V und die
Kathode 3 auf Null, so nimmt die Ebeneq. die Stellung der Mittelebene zwischen den
Platten i und 2 ein. Wird nun das Potential von 3 erhöht oder erniedrigt, so verschiebt
sich die Potentialebene q. parallel zu sich selbst, und zwar bei Erhöhung des Potentials
von 3 gegen die Platte i hin und bei Erniedrigung des Potentials von 3 gegen die
Platte 2. Damit wandert dann auch der Punkt 5 über die Photokathode. Richtet man
es nun so ein, daß die Platte i stets positiv gegen 2 vorgespannt ist, so dient
i als Anode der ganzen Anordnung, auf welche die aus
der Photokathode
3 ausgelösten Elektronen zufliegen. Es können indes nur diejenigen Elektronen auf
i gelangen, die von dem Teil der Photokathode ausgehen, welcher sich zwischen den
durch i und d. gegebenen Ebenen erstreckt, also diejenigen Elektronen, die zwischen
den Punkten 5 und 6 der Kathode emittiert werden. An allen anderen Stellen der Kathode
wirkt dem Austritt von Photoelektronen ein Bremsfeld entgegen.
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Wie bereits erwähnt, läßt sich der Punkt 5 durch Änderung des Potentials
von 3 gegenüber dem Potential der Platten i und 2 verschieben, etwa dadurch, daß
in clen Kreis der Kathode 3 eine Steuerspannung 9 gelegt wird. Die Emission der
Kathode, welche auf die positivere der beiden Platten, die Anode gelangt, hängt
dann von der Größe dieser Spannung ab.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man von dieser bekannten
Fernsehröhre zu einer vorteilhaften gewöhnlichen Elektronenröhre gelangen kann,
indem man die Kathode beispielsweise als Glüh- oder Photokathode ausbildet. Im letzteren
Falle weist das die Kathode bestrahlende und aus ihr die Elektronen auslösende Licht
zweckmäßig, und zwar abweichend von der bemannten Anordnung, an allen Stellen der
Photokathode die gleiche Beleuchtungsstärke auf. Der technische Vorteil einer solchen
Elektronenröhre besteht darin, daß man in überaus einfacher Weise die Emission der
Kathode in Abhängigkeit von der Längsausdehnung der Kathode so bestimmen kann, daß
die Anodenstrom-Steuerspannungs-Kennlinie eine bestimmte, einmal vorgegebene Form
aufweist, was für viele Zweige der Röhrentechnik von Bedeutung ist. Tatsächlich
hängt ja die auf die Anode gelangende Emission der Kathode von der Emission des
zwischen den Punkten 5 und 6 gelegenen Teiles der Kathode ab, und da man dieser
Emission in Abhängigkeit von der Lage des Punktes 5 jeden gewünschten Verlauf geben
kann, ist es auf diese Weise möglich, durch geeignete Bemessung der Kathodenemission
die einmal bestimmte Kennlinie der Elektronenröhre zu erreichen.
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In einer Elektronenröhre vorgegebener Kennlinie, insbesondere zum
Verstärken, Gleichrichten und Erzeugen elektrischer Schwingungen, bei welcher eine
stabförmige Kathode zwei gegenüberstehende, als Platten ausgebildete und an Spannung
gelegte Elektroden durch Öffnungen dieser Elektroden durchsetzt, ist nach der Erfindung
die Emissionsfähigkeit der Kathode in Abhängigkeit von ihrer Längsausdehnung derart
bestimmt, daß der zu der auf höherem Potential befindlichen Platte fließende Elektronenstrom
in Abhängigkeit von einer das Potential der Kathode gegenüber dein Potential der
beiden Platten bestimmenden Steuerspannung nach der vorgegebenen Kennlinie verläuft.
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U m mit Hilfe einer Anordnung nach Abb. i eine Elektronenröhre mit
bestimmter Kennlinie zu erhalten, muß die Elektronenemission an den einzelnen Stellen
der Kathode aus der Form dieser Kennlinie ermittelt «-erden. Hierzu ist zu bedenken.
daß der nach der Kennlinie ermittelte Wert des zti einer bestimmten Steuerspannung
gehörigen Anorlenstroines die Gesamtemission zwischen den Punkten 5 und 6 darstellt.
Unter der Annahme, daß der Punkt 5 gleichförmig wandert, wenn die Steuerspannung
zeitlinear geändert wird, ergibt sich demnach die Emission an der Stelle 5 als ein
der jeweiligen Steilheit der Kennlinie proportionaler Wert.
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Durch eine Abänderung der Anordnung nach Abb. i kann man es allerdings
auch erreichen, daß der jeweilige Anodenstrom proportional der Emission an der Stelle
5 wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Elektronen, die von der Stelle 5 des
Fadens, durch welche diejenige Äquipotentialebene geht, die dem Potential des Fadens
entspricht, ausgehen, unabhängig vom jeweiligen Ort dieser Stelle immer auf ein
und denselben Ort der Anode auftreffen. Dieser Ort ist in der Anordnung nach Abb.
i ein Kreisring, durch dessen Mittelpunkt die Kathode geht. Es besteht damit die
Möglichkeit, die dem jeweiligen Punkt 5 entsprechende Emission direkt abzunehmen.
Man gewinnt damit eine weitere 'Möglichkeit zur Erzeugung beliebiger Kennlinien.
Wichtig ist, daß man auf diese Weise auch negative Kennlinien vorgegebener Form
erhalten kann.
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Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in Abb. 2 wiedergegeben. In der
als Anode wirkenden Platte i ist ein kreisrunder Schlitz vorgesehen, in welchem
eine kreisringförmige Auffangelektrode io angeordnet ist. Hierbei ist der Ort des
Schlitzes und somit der Auffanganode io so gewählt, daß die gesamte Emission einer
bestimmten Umgebung des Punktes 5 der Kathode 3 unabhängig von der jeweiligen Lage
dieses Punktes auf der Kathode auf die Elektrode io gelangt. Der Anodenstrom kann
von den Klemmen i i abgenommen werden. Die Gleichspannungsquelle 7, der Abgriff
8 und die Spannungsquelle 9 haben die gleiche Funktion wie in der Anordnung nach
Abb. i.
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Zweckmäßig kann man an Stelle der Auffanganode io auch einen Sekundärelektronenvervielfacher
zur Verstärkung des Anodenstromes anordnen. Man läßt also in diesem Falle die vom
Punkt 5 ausgehende Emission
durch den Schlitz fallen und auf ein
zur Vervielfachung dienendes Elektrodensystem gelangen.
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Die Anordnung nach Abb. z eignet sich ganz besonders auch zur Herstellung
von Elektronenröhren mit negativer Kennlinie zur Erzeugung von Schwingungen. Man
hat in diesem Falle etwa dafür zu sorgen, daß die Emission der Kathode in der einen
Richtung gleichmäßig abnimmt, so daß mit zunehmender Steuerspannung der Punkt 5
sich nach den Stellen geringerer Emission verschiebt.
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Die Beeinflussung der Kathodenemission kann beispielsweise durch eine
besondere Formgebung der stabförmigen Kathode erfolgen. Zwei Beispiele hierfür sind
in den Abb.3 und q. dargestellt, nach welchen die emittierende Fläche der Kathode
3 im wesentlichen die Form eines Kegels oder eines Kegelmantels besitzt. Dies kann
etwa dadurch verwirklicht werden, daß die Kathode wie in Abb. 3 als Dorn oder wie
in Abb. q. als Spirale ausgebildet wird, welche um eine Kegelfläche zu wickeln ist.
Bei diesen beiden Kathoden nimmt die Emission in der Richtung, in der die Kathoden
sich verjüngen, ab.
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In Abb. 5 ist eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der Kathodenemission
veranschaulicht. Die Kathode 1a ist hierin stellenweise mit einer Paste
13 versehen, welche die Elektronenaustrittsarbeit vergrößert oder gar keinen
Austritt erlaubt. In diesem letzteren Fall weist die Kennlinie der Röhre Sprungstellen
auf.
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Bei Glühkathoden kann eine Beeinflussung der Emission auch durch bestimmte
Bemessung der Temperatur erzielt werden. In Abb. 6 ist eine Kathode aus Wolframdraht
dargestellt, welche im Querschnitt verschieden ist. An den Stellen größeren Querschnitts
ist die Temperatur des Drahts geringer als an Stellen kleinen Querschnitts, die
Elektronenemission also ebenfalls kleiner.