-
Braunsche Röhre mit undurchsichtigem, schräggestelltem, von der Vorderseite
zu betrachtenden Schirm Die bekannten, mit Gaskonzentration arbeitenden Röhren zeichnen
sich durch große Einfachheit aus. Die heute praktisch bei ihnen gegebenen Fleckhelligkeiten
sind noch nicht ausreichend, um beispielsweise die Projektion von Fernsehbildern
in wirklich befriedigender Weise zu ermöglichen. Da aus Gründen der Gaskonzentrationswirkung
und der Wirtschaftlichkeit höhere Anodenspannungen als einige tausend Volt nicht
in Frage kommen und in letzter' Zeit auch durch Maßnahmen am Strahlerzeugungssystem
keine sehr erheblichen Steigerungen der Fleckhelligkeiten mehr gelungen sind, werden
die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Wege von besonderem Interesse sein,
da bei ihrer gleichzeitigen Anwendung in einer Röhre eine Helligkeitssteigerung
um mehr als eine -Größenordnung gelungen ist gegenüber den bisherigen Gaskonzentrationsröhren.
' Bei den üblichen Kathodenstrahlröhren mit unmittelbar auf den Kolbenboden aufgebrachtem
durchscheinendem Fluoneszenzschirm wird nur ein kleiner Teil des gesamten Fluoreszenzlichtes
nutzbar, i. weil die Lichtenergie sich auf zwei Seiten verteilt, 2. weil nur verhältnismäßig
dünne Fluoreszenzschichtenzur Anwendungkommenkönnen, 3. weil infolge Totalreflexion
der äußeren Kolbenwand ein erheblicher Teil des Lichtes ausgeschaltet wird und sogar
zu einer störenden Lichthoferscheinung führt, q.. weil infolge der schlechten Wärmeabführung
durch Glas die vom Strahl getroffenen Fluoreszenzschirmteilchen sich sehr stark
erhitzen unter gleichzeitiger Abnahme des Fluoreszenzwirkungsgrades.
-
Alle die eben genannten Fluoreszenzschirmverluste lassen sich vermeiden,
wenn auf die Beobachtung des Fluoreszenzschirmes von der Kolbenrückseite verzichtet
wird und die Beobachtung von der Vorderseite geschieht. Ganz besonders vorteilhaft
gestalten sich die Verhältnisse, wenn das Fluoreszenzmaterial auf eine Platte gebracht
wird (Metallplatte), die eine gute Wärmeabführung ermöglicht. Die letztere kann
erleichtert werden durch Schwärzung der Außenseite der Platte oder bei besonders
großen Strahlenergien durch Anwendung von Kühlvorrichtungen, insbesondere von Luftrippenkühlvorrichtungen,
wie bei Röntgenröhren. Die Steigerung der optischen Ausbeute gelingt weiterhin,
wenn die
Seite der den Schirm tragenden Metallplatte, auf die die
Fluoreszenzschicht aufgetragen wird, spiegelnd oder stark lichtreflektierend ausgeführt
wird. Beispielsweise erwies sich Aluminium, das an seiner Oberfläche poliert wurde
als gut geeignet. Der beschriebene Schirm allein ermöglicht noch nicht den Bau von
Röhren, die für die praktische Verwendung, insbesondere für Fernseh-, Projektions-oder
die photographische Registrierung bei Anwendung elektrischer Zeitablenkung in Frage
kommen. Eine Beobachtung aus der Richtung der Flächennormale des Schirmes ist nicht
möglich. Die Glasschlieren des Kolbenbodens bewirken kritische Verzerrungen des
Bildes. Die eben erwähnten Nachteile können durch Schrägstellung des Schirmes, beispielsweise
durch Neigung der Schirmebene um .45° gegen die Röhrenachse vermieden werden. Schrägstellung
von Schirmen ist an sich bereits häufiger vorgeschlagen worden. Aber erst durch
die in Fig. i abgebildete Formgebung gelingt die Betrachtung oder optische Abbildung
des Schirmes aus der Richtung der Flächennormale des Schirmes. Erst mit dieser Anordnung
ist es daher möglich, mit lichtstarken Optiken, die geringe Tiefenschärfe aufweisen,
Abbildungen oder Projektionen vorzunehmen. Erst durch die gezeichnete Formgebung
des Glaskolbens gelingt es, kurzbrennweitige, auch in größeren Lichtstärken relativ
billig herstellbare Optiken zu verwenden. Nur durch die gezeichnete Kugelform gelingt
es, die dem Schirm gegenüberliegende Seite nahezu schlierenfrei herzustellen. Die
Einschnürung des Röhrenhalses vor dem Fluoreszenzschirmraum erweist sich als notwendig,
um extrem lichtstarke Optiken kurzer Brennweite genügend dem Fluoreszenzschirm nähern
zu können. Die Abmessungen liegen bei der abgebildeten Anordnung gerade so, daß
insbesondere für Projektionen noch ausreichend billige Optiken möglich sind. In
Verbindung mit der gezeichneten Röhre kamen Optiken der Lichtstärke F i, die aus
einer kleineren asphärischen Linse und einer größeren Normallinse bestanden und
eine Brennweite von 12 cm aufwiesen, zur Anwendung. Auch die Schrägstellung des
Schirmes in Verbindung mit der besprochenen Ausgestaltung des Kolbens genügt noch
nicht, um die Röhre für allgemeine Zwecke verwendbar erscheinen zu lassen. Wohl
sind optische Fehler und optisch perspektivische Verzerrungen vermieden. Dafür ergeben
sich jedoch durch die Schrägstellung bereits Verzerrungen bei der Aufzeichnung durch
den Elektronenstrahl. Diese Verzerrungen sind ganz besonders stark, wenn die Röhren
mit geringer Länge gebaut werden, eine Maßnahme, die aus den unten besprochenen
Gründen sich als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Im allgemeinen, insbesondere aber
für Fernsehzwecke wird' verlangt, daß beide Plattenpaare gleiche Empfindlichkeit
haben. Durch die Neigung des Schirmes ergibt sich, daß bei gleichen Plattenabständen
das in Fig. i der Anode zugekehrte Ablenksvstem, das außerdem auch weiter vom Schirm
entfernt ist, eine erheblich größere Ablenkempfindlichkeit erhält. Um diesen Empfindlichkeitsunterschied
auszugleichen, muß dem in Fig. i der Anode zugekehrten Plattenpaar eine geringe
Empfindlichkeit erteilt werden. Dies geschieht in dem Beispiel Fig. i durch Einführung
eines größeren Plattenabstandes. Bei der Ablenkung durch das zweite in der Zeichnung
dem Fluoreszenzschirm zugekehrte Abl-enkplattenpaar bewirkt die Schrägstellung des
Schirmes eine Verzerrung des Fluoreszenzschirmbildes insofern, als die Partien,
die dem Ablenks3#stem näher sind, zusammengedrängt erscheinen.
-
Gemäß der Erfindung wird daher zwischen diesem Ablenkplattenpaar ein
Ablenkfeld vorgesehen, dessen Feldstärke durch Schrägstellung der Platten derart
einstellbar ist, daß sie im Bereich des kürzesten Strahlablenkweges am größten und
im Bereich des längsten Strahlablenkweges am kleinsten ist. Es ist bekannt, daß
die Bilder, welche auf einem undurchsichtigen, schräg gestellten Schirm von der
Vorderseite betrachtet werden, verkürzt erscheinen. Ferner ist bekannt, daß man
diese Verkürzung dadurch umgehen kann, daß man den Schirm mit Hilfe eines Spiegels
oder eines total reflektierenden Prismas betrachtet. Es wird dabei also eine Korrektur
der Verzerrungen durch optisch wirkende :Xlittel vorgenommen. Dieses Verfahren hat
den Nachteil, daß erhebliche Verluste an Lichtstärke auftreten.
-
Man wird mit um so kleineren und daher billigeren Optiken auskommen,
je kleinere Fluoreszenzschirme gegeben sind. Eine,Verkleinerung der Fluoreszenzschirmabmessungen
ist jedoch nur so lange möglich, als es gelingt, gleichzeitig auch den Fleckdurchmesser
zu verkleinern. Während bei den bisher üblichen Röhren mit in den Kolbenboden eingebranntenSchirmen
Fluoreszenzschirmdurchmesser von i2 bis 2o cm in Anwendung kamen, weist die in Fig.
i gezeichnete Röhre nur einen Fluoreszenzschirmdurchmesser von 7,5 cm auf. Trotz
dieser kleinen und gegebenenfalls bei noch kleineren Fluoreszenzschirmabmessungen
ist eine hervorragend scharfe Zeichnung möglich, wenn gleichzeitig mit der Schirmverkleinerung
eine Verkleinerung der Strahllänge vorgenommen wird. Es zeigt sich nämlich, daß
mit abnehmender Strahllänge in gasgefüllten Kathodenstrahlröhren
die
Fleckschärfe außerordentlich zunimmt. Die elektronenoptische Abbildung der Kathode
erfolgt bei den üblichen Röhren mit erheblicher Vergrößerung. Die stattfindende
Vergrößerung hängt, wie schon eben erwähnt wurde, in stärkstem Maße von der Länge
des Strahlweges ab. Eine Verkleinerung der Röhre ist jedoch, wie weitere Untersuchungen
des Erfinders ergeben haben, nicht nur zweckmäßig wegen der eintretenden Fleckverkleinerung,
sondern auch wegen der gleichzeitig erfolgenden starken Zunahme des Strahlstromes
an der Strahlspitze. Messungen an üblichen Kathodenstrahlröhren mit Gasfüllung,
die unter Verwendung abgeschirmter Fangelektroden durchgeführt wurden, haben ergeben,
daß der Strahlstrom an der Spitze nur etwa 20°,o des gegebenen Gesamtanodenstromes
beträgt. Der restliche Stromanteil wird durch Streuelektronen verursacht, die seitlich
vom Strahl abgehen. Durch Verkürzung der Strahlbahn wird der Streuelektronenverlust
außerordentlich: verringert, und der Strahlstrom an der Schreibstelle steigt auf
50 und mehr Prozent des Gesamtanodenstromes an. Hierdurch ergibt sich nicht nur
eine Helligkeitszunahme auf etwa das Doppelte, sonder gleichzeitig eine Abnahme
des durch die Streuelektronen verursachten Nebenleuchtens auf etwa die Hälfte. Nach
diesen Vorschlägen gebaute Röhren liefern daher ungemein kontrastreiche Bilder,
zumal bei ihnen die schon oben ierwähnte Lichthofstörung fortfällt. Wird der Metallschirm
abgeleitet und mit der Anode verbunden, so wird gleichzeitig ein Rückstrom der Elektronen
über dem Gasraum in der Röhre vermieden und damit auch eine Reihe mit dem Rückstrom
verbundener Störerscheinungen.
-
Störungen durch Wandladungen an der verengten Stelle des Röhrenhalses
lassen sich in bekannter Weise dadurch vermeiden daß diese Partie mit einer äußeren,
geerdeten Metallbelegung versehen wird.
-
Speziell wenn die Röhre mit Anodenspannungen der Größenordnung 4000
V betrieben und der für diesen Spannungsbereich besonders günstigen Wasserstoffgasfüllung
versehen wird, vermittelt der Schirm Helligkeiten, die für die Projektion auf sehr
große Formate (2 X 2 m in verdunkelten Räumen) ausreichen und bei oszillographischer
Verwendung Schreibgeschwindigkeiten bis zu 2o km/sec bei Verwendung lichtstarker
Optiken zulassen.
-
Eine mit der beschriebenen Röhre hergestellte Anordnung für Projektionszwecke
ist in Fig. 2 schematisch gezeichnet. Die Röhre ist geneigt und in ihrer Höhe und
Stellung gegenüber der Optik in gewissen Grenzen verschiebbar angeordnet. Dem Schirm
gegenüber ist in einem Ausschnitt des Schutzkastens eine lichtstarke Optik angebracht.
Ein in der Abschrägung des Schutzkastens unterhalb der Optik angebrachtes Beobachtungsfenster
gestattet die Betrachtung des Strahlerzeugungssystems speziell zur 1:Tberwachung
der Kathodentemperatur. Wird die photographische Aufzeichnung gewünscht, so kann
ein analoger Aufbau zur Anwendung kommen, wobei die lichtstarke Optik mit Kamera
sinngemäß umgekehrt zu orientieren ist.