DE733789C - Anordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen Zur Erzeugung von Kippschwingungen, wie z. B. zur zeitproportionalen Ablenkung des Elektronenstrahls von Braunschen Röhren benötigt werden, benutzt man bisher entweder Gasentladungsröhren in Blinkschaltung oder Hochvakuumelektronenröhren in Dvnatron- oder Multivibratorschaltung. Bei der Verwendung von Gasentladungsröhren liegt die maximal erreichbare Schwingungsfrequenz bei etwa zoo kHz. Sie ist in -der Hauptsache dadurchlbegrenzt, daß diese Röhre zur Entionisierung, d. h. zum NTichtleitendwerden eine gewisse Zeit benötigt. Bei Hochvakuumröhren lassen sich wesentlich höhere Schwingungsfrequenzen erzielen, doch macht es hier Schwierigkeiten, eine genügend große Schwingungsamplitude zu erzielen. In praktischen Fällen ist man zumeist gezwungen, die mittels Hochvakuumröhren erzeugten Kippschwingungen zu verstärken, wobei sich ein verhältnismäßig großer Aufwand an Röhren und Schaltelementen für die gesamte Anordnung ergibt.
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der sich die Vorzüge der Gasentladungsröhrenschaltung, große Schwingungsamplitude, und der Hochvakuumröhrenschaltungen, hohe Schwingungsfrequenzen, vereinigen lassen. Es wird hierbei von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß man einen Elektronenstrom in einer Hochvakuumröhre dadurch wesentlich verstärken kann, daß man die Primärelektronen so auf eine Elektrode schießt, daß auf dieser eine große Zahl von Sekundärelektronen ausgelöst wird. Die Sekundärelektronen kann man auf eine zweite Platte auftreffen lassen, so daß sie nochmals durch . Sekundärelektronenauslösung vervielfacht werden. Trifft man die Anordnung so, daß sich dieser Vorgang mehrere Male wiederholt, so kommt man zu sehr großen Verstärkungen des primären Stromes. Diese Anordnung ist unter dem Namen Elektronenvervielfacher bekannt und ist bereits in mannigfacher Weise, z. B. zur Verstärkung von Photozellenströmen, angewendet worden. Dabei wird auch von der Frequenzunabhängigkeit des Elektronenvervielfachers Gebrauch gemacht.
• Erfindungsgemäß dient in einer Anordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen unter Verwendung eines Kippkondensators, der über einen Widerstand von einer Gleichspannu gsquelle aufgeladen und über eine Entladungsstrecke rasch entladen wird, als Entladungsstrecke ein Sekundärelektronenver-. vielfacher. Hierbei können sowohl die sogenannton Zworyl.:inschen Vervielfacher als auch die nach Farnswortli Anwendung finden.
• An Hand der Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele schematisch wiedergul geben sind, soll der Erfindungsgegenstand in Anwendung auf diese beiden Arten von Elektronentiere ielfacberii näher erläutert «-erden. In Abb. i bedeuten i, 2, 3 und .4 die Elektroden eines Sekundärelektronen vercielfachers nach Zworykin, die aus einem Stoff bestehen oder mit `einem Stoff bedeckt sind, der beim Auftreffen von Elektronen eine große Anzahl von Sekundärelektronen abgibt. Durch die Elektroden 5, C) und ;, die mit den Elektroden a, 3 bzw. q. elektrisch verbunden sein können, sowie durch Magnetfelder, deren Kraftlinien senkrecht zur Zeichenebene verlaufen, werden die von der Elektrode i abgelösten Elektronen so abgelenkt, daß sie auf 2 auftreffen; die voll 2 abgelösten Elektronen treffen auf 3 auf und die von 3 abgelösten auf .I, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Zwischen den Platten i, 2, 3 und 4. liegen in bekannter Weise Gleichstromquellen 8, 9, io; die Gleichspannungen können auch derselben Ouelle unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers entnommen werden.
• Nach der Erfindung ist zwischen den Platten 3 und q. ein Kondensator i i eingeschaltet, der über einen Widerstand 12 von der Gleichstromquelle io aufgeladen wird. Um einen zeitproportionalen Anstieg der Kondensatorspannung zu erzielen, kann der Widerstand 12 in an sich bekannter Weise durch eine Elektronenröhre ersetzt «-erden, deren Anodenstrom in weiten Grenzen unal.>-hängig von der Größe der Anodenspannung konstant bleibt. Während der Kondensatoraufladung soll zwischen den Elektroden 3 und d. ein möglichst kleiner Strom fließen. Sobald der Kondensator jedoch eine bestimmte Spannung erzielt, muß plötzlich ein großer Strom einsetzen, so daß der Kondensator schnell entladen wird. Die Steuerung dieser Entladung kann beispielsweise durch don primären, auf die Elektrode i auftreffenden Elektronenstrahl erfolgen, und zwar kann das in der Weise geschehen, daß der Elektronenstrahl zunächst durch eine beispielsweise indirekt geheizte Glühkathode 13 erzeugt und durch einen Wehneltzylinder 14 oder eine andere Linsenanordnung konzentriert und durch die einer Gleichstromduelle i 5 entnommene Anodenspannung zur Anode 16 beschleunigt wird. Durch eine öffnung in der Anode 16 wird der Strahl ausgeblendet und gelangt, sofern an den Ablenkplatten 1; und 18 keine Spannung liegt, auf dem durch die strichpunktierte Linie 2o angedeuteten Wege in eine Auffangkammer i9. Legt man nun zwischen die Ablenkplatten 17 und 1 8 eine Spannung, so wird der Elektronenstrahl entsprechend abgelenkt. Entnimmt man diese Spannung dem Aufladekreis des Kondensators ii, so läßt sich durch riclitibe Dimensionierung der Ablenkplatten und passende «zahl der Betriebsspannungen erreichen, daß der Elektronenstrahl gerade dann durch die Öffnung bzw. den Schlitz der Kammer i9 auf die Elektrode i fällt, wenn der Kondensator die gewünschte Höchstspannung erreicht hat. Durch den Elektronenstrahl werden dann an der Elektrode Sekundärelektronen abgelöst, die über z und ' 3 die Auslösung des vervielfachten Stromes -zwischen 3 und .4 bewirken, durch die der Kondensator i i in verhältnismäßig kurzer Zeit entladen werden kann. Gleichzeitig mit der Kondensatorspannung sinkt die Spannung an den Ablenkplatten 1; und 18 ab, so daß der Elektronenstrahl weniger stark abgelenkt wird und wieder in die Auffangkammer zurückfällt. Sobald auf i keine Elektronen mehr auftreffen, hört auch der Stromiluß zwischen 3 und .f aui, und der Kondensator wird von neuem aufgeladen. Die Kondensatorspannung nimmt also den als Kippschwingung bekannten sägezalniförmigen Verlauf an.
• In Abb. i ist nur eine Ausfiihrungsforni der Steuerung des zur Erzeugung an Kippschwingungen dienenden Sekundärelektroneiivervielfacliers gezeigt. Eine weitere '-Möglichkeit besteht beispielsweise darin, die Platte i als Anode eines Drei- oder 1lehrelektrodenrohres auszubilden, bei dein der von einer Glühkathode emittierte Elektronenstrom durch ein oder mehrere Gitter gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt dann ebenfalls wieder in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung in der Weise, daß das oder die Gitter den Elektronenstrom so lange absperren, bis der Kondensator die gewünschte Spannung erreicht hat. Dabei kann durch an sich bekannte Schaltungen dafür gesorgt werden, daß beim Erreichen der gewünschten Kondensatorspannung der Elektronenstrom plötzlich auf den vollen Wert anspringt. Diese Schaltung hat den Vorzug, daß man mit einer verhältnismäßig großen Zahl Primärelektronen arbeitet, so daß nian mit nur wenigen Z"ervielfaclierstufen auskommt.
• Die Anordnung der Vervielfachungsplatten ist ebenfalls nicht auf das in Abb. i wiedergegebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Platten können beispielsweise auch in der in Abb. z wiedergegebenen Weise in einem regelmäßigen Vieleck angeordnet «-erden. Diese Anordnung hat vor der in Abb. i gezeigten den Vorzug,. daß-sich eine große Zahl von Platten auf kleinem Raum unterbringen läßt und außerdem nur ein einziges Magnetfeld zur Ablenkung der -Elektronen notwendig ist, dessen Achse mit der Achse des Vielecks zusammenfällt. In Abb.2 ist dieses Magnetfeld wieder senkrecht zur Zeichenebene zu denken. Außerdem kann bei .dieser Anordnung die Anzahl der Gegenelektroden 5, 6, 7 usw. kleiner sein -als die Anzahl der Zwischenräume zwischen den Elektroden i. 2, 3, 4 usw. Die Steuerung dieses Vervielfachers kann wieder in- der oben angegebenen Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein gesteuerter Elektronenstrahl in bekannter Weise durch eine Öffnung in der Platte i in den Vervielfacher eintreten.
• Die Anordnung nach- der Erfindung kann aber auch mit einem Sekundärelek tronenvervielfacher nach Farnsworth ausgeführt werden. Es ergibt sich unmittelbar aus der Theorie dieses Verv ielfachers, daß erst dann der Vervielfachungsprozeß vor sich geht, wenn an dem Vervielfacher eine Wechselspannung mit bestimmter Amplitude und Frequenz und eine bestimmte Anodenspannung liegt. Es gilbt eine ganze Schar. solcher Tripel von Zahlenwerten dieser Größen, für die Resonanz besteht, d. h. eine Vervielfachung eintritt. Hält man Frequenz und Amplitude der Wechselspannung fest, so gibt es einen ganz bestimmten kritischen Wert der Anodenspannung, bei dem Vervielfachung eintritt und somit der Anodenstrom von o plötzlich auf einen beträchtlichen Wert springt. Dieses Springen erfolgt jedoch nicht bei allen Wertetripeln, bei denen man das Auftreten der Resonanz erwarten sollte; die bestehenden Sprungstellen sind aber gut wieder einstellbar. Hat der Vervielfachungsvorgang an einem Resonanzwert der drei erwähnten Größen eingesetzt, so muß man z. B. die Anodenspannung über den kritischen Punkt hinaus noch weiter erniedrigen, bis der Anodenstrom wieder o wird. Die Differenz zwischen den Spannungen, bei denen der Vervielfachungvorgang eingesetzt und wieder zusammenbricht, hängt von der Resonanzstelle ab, auf die gerade eingestellt ist und kann größer als so Volt, für andere Resonanztripel aber auch kaum bemerkbar sein.
• Aus diesem Verhalten erkennt man, daß ein solcher Verv ielfacher wesentliche Eigenschaften einer gasgefüllten Röhre aufweist, und es ist deshalb auch möglich, mit ihm Iiippschwingunigen zu erzeugen.
• Eine Schaltung, die sich in sinnvoller Übertragung des Ausführungsbeispiels der Abb. i auf dem Farnsworthvervielfacher ergibt, ist in der Abb.3 dargestellt. Der Kondensator i i, der wie in der Anordnung nach _1#,bl>. i durch eine Batterie io über einen Widerstand 12 aufgeladen wird, wird in diesem - Falle über den Anodenkreis eines Farnsworthvervielfachers mit dem Anodenzvlinder 21 entladen, dessen Vervielfacherplatten ?2 und 23 durch einen Transformator 24. auf Wechselspannung selspannung gehalten werden.
• Um eine Synchronisierung der Kippschwingung mit einer Wechselspannung zu erreichen, kann man auch eine weitere Elektrode einbauen, die eine entsprechende Steuerung .des Vervielfachungsvorganges bewirkt. Es ist dabei. günstig, den Aufbau symmetrisch zu gestalten und den Vervielfacher etwa in der in Abb. 4 dargestellten Form aufzubauen. Zwischen den Anodenzylinder 21 und die Vervielfacherplatten 22 und 23 -treten hier noch Steuerelektroden 25 und 26, die an die Synchronisierungswechselspannungsquelle 27 gelegt sind.
• Besonders vorteilhaft läßt sich die Kppschwinganordnung nach Abb. 3 und - q. als Ablenkvorrichtung bei solchen Braunschen Röhren anwenden. deren Elektronenquelle aus einem Sekundärelektronenvervielfacher besteht, da es in diesem Falle möglich ist, ein und denselben Generator zur Anfachung des Vervielfachers für die Kippschwingungen und des Vervielfachers, der die Elektronenquelle abgibt, zu benutzen.
• Der große Vorteil des V erv ielfachers gegenüber Gasentladungsgefäßen ist der, daß jede Trägheit, die sich bei diesen infolge des Gasinhalts nicht vermeiden läßt und die sehr störend ist, hier wegfällt. Es ist infolgedessen möglich, mit der Anordnung nach der Erfindung zu weit höheren Kippfrequenzen zu kommen als es mittels Gasentladungsgefäßen möglich war, ohne dabei den ganzen Aufbau zu komplizieren. Dieser Umstand ist besonders wichtig, da die Braunschen Röhren an sich ein Oszillographieren höherer Frequenzen zulassen.

Claims (7)

13ATl:NT ANS rtzücHE: i. Anordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen unter Verwendung eines Kippkondensators, der über einen Widerstand von einer Gleichspannungsquelle aufgeladen und über eine Entladungsstrecke rasch entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Entladestrecke ein Sekundärelektronenvervielfacher dient.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator zwischen die beiden letzten Platten eines Mehrplattenvervielfachers nach Zworykin so gelegt ist, daß mittel seiner Spannung eine Steuerung des in dem Vervielfacher fließenden Stromes erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator mit dem Gitter eines Mehrelektrodenrohres gekoppelt ist, das den in dein Vervielfacher fließenden Strom steuert.

Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator mit Ablenkplatten gekoppelt ist, die den primären, auf die erste Platte des Vervielfachers auftreffenden Elektronenstrom steuern.

5. Anordnung nach Anspruch a oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, .daß die Platten des Mehrplattenverv ielfachers in Form eines regelmäßigen Vielecks angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch r, vorzugsweise zur Z'er Wendung als Ablenkv orrichtung bei einer Braunschen Röhre. deren Elektronenquelle aus einem Farnswortlischen Elektronenvervielfacher besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator in den Anodenkreis eines Farnsworthschen Vervielfachers gelegt ist, der von dem gleichen Generator wie der als Elektronenquelle dienende Vervielfacher angefacht werden kann.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vervielfacher ein oder mehrere Steuerelemente vorgesehen sind; die den Vervielfacher im Rhythmus einer Synchroiiisierungswechselspannung steuern. £. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuerelemente symmetrisch zum Anodenzylinder und den Vervielfachungsplatten angeordnet sind.