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Braunsche Röhre mit elektrostatischem Ablenksystem und zusätzlicher
Radialablenkung in Polarkoordinaten Die Erfindung bezieht sich auf eine Braunsche
Röhre mit einer Strahlablenkung in Polarkoordinaten, bei der für die Kreisablenkung
zwei gekreuzte hintereinander angeordnete Plattenpaäre und für eine zusätzliche
Radialablenkung ein Zylinder- oder Konuskondensator angewendet wird.
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Bei derartigen Braunschen Röhren tritt stets ein Fehler in
der Ablenkung auf, weil diese in den beiden Richtungen durch -die gekreuzten
Plattenpaare an zwei in der Achsenrichtung verschiedenen Stellen .erfolgt. Dieser
Fehler kann in manchen Fällen bis zu z5° betragen und deshalb sehr häufig .die allgemeine
Anwendbarkeit der Röhre ausschließen.
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Man kann den erwähnten Ablenkfehler zwar dadurch vermeiden, daß man
zweigekreuzte magnetische Felder für die Kreisablenkung derart :anordnet, daß -die
Projektionszentren für die Ablenkungen in den beiden Richtungen in einem Punkt vereinigt
sind. Dafür sind jedoch verhältnismäßig hohe Ablenkenergien notwendig, die nicht
immer zur Verfügung stehen.
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Man kann auch- durch die bekannte Kastenanordnung der Ablenkplatten
eine gleichzeitige elektrostatische Einwirkung auf den Elektronenstrahl erreichen,
indessen ist bei der Kastenanordnung die Unabhängigkeit der beiden Feldkomponenten
voneinander nicht einwandfrei gesichert, und. es muß bei einer solchen Anordnung
die maximale Auslenkung des Elektronenstrahles innerhalb des Ablenksystems klein
sein gegen die Kantenlänge der Platten.
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Man hat auch bereits vorgeschlagen, bei elektrostatischerAblenkung
durch zweihintereinander angeordnete Plattenpaare das eine von ihnen zu unterteilen
und seine Teile in gleichen Abständen zu beiden Seiten des anderen Plattenpaares
anzuordnen. Durch eine derartige Ausbildung des Ablenksystems kann
gleichfalls
der obenerwähnte Ablenkfehler weitgehend kompensiert werden. Es zeigen aber derartige
Ablenksysteme gewisse Nachteile, weil bei den unterteilten Plattenpaaren die in
der Strahlrichtung nachfolgenden Teilplatten einen großen Abstand voneinander haben
müssen, wenn auch bei maximaler Auslenkung des Elektronenstrahles dieser nicht auf
das zweite Teilplattenpaar fallen soll. Selbstverständlich wird dadurch die Empfindlichkeit
der Anordnung stark verringert; außerdem muß man bei dieser Anordnung eine verhältnismäßig
große Systemlänge in Kauf nehmen.
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Durch die Erfindung wird ein Weg gewiesen, auf dem es gelingt, trotz
Vorhandenseins getrennter Ablenkzentren den eingangs geschilderten Ablenkfehler
zu kompensieren.
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Erfindungsgemäß wird das Radialablenksystern so ausgebildet, daß für
jeden Punkt der Ellipse, die der Strahl in einer Ebene senkrecht zur Röhrenachse
innerhalb des Radialablenksystems beschreibt, dieGleichung
erfüllt ist; dabei ist. das elektrische Potential, und es ist
wenn m der Abstand zwischen dein Ablenkzentrum des ersten Plattenpaares und er Mitte
des Radialsystems, d der Abstand zwischen den Ablenkzentren der beiden Plattenpaare
für die Ablenkung in der a-- bzw. y-Richtung und l der Abstand zwischen dem Bildschirm
und dem Ablenkzentrum des ersten Plattenpaares ist.
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Die Lösung der Erfindungsaufgabe wird also nun nicht mehr in der sehr
schwierigen Herstellung eines gemeinsamen Ablenkzentrums gesucht, sondern der Grundgedanke
der Erfindung besteht darin, die bisherige Plattenanordnung beizubehalten und dafür
das Radialsystem so zu gestalten, daß die resultierende Ablenkung wieder die gewünschte
radiale Richtung hat. Wieweit dies möglich ist, soll folgende Überlegung zeigen.
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Der Fehler, dessen Beseitigung bzw. Verringerung durch die vorliegende
Erfindung möglich ist, hat seine Ursache in der Tatsache, daß der Elektronenstrahl
sich in der Ablenkebene des Radialsystems nicht mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
auf einer Kreisbahn bewegt, sondern auf einerEllipsenbahn, wobei sein Phasenwinkel
gegenüber. dem richtigen Wert periodisch vor- und nacheilt. Da das Feld radial ist,
hat dies zur Folge, daß die Ablenkung nicht in der gewünschten Richtung erfolgt,
sondern von dieser zeitweise um einen positiven, zeitweise um einen negativen Winkel
abweicht. Nach der Erfindung soll nun der entstehend Fehler dadurch beseitigt werden,
daß das elektrische Feld der Radialablenkung so gestaltet wird, daß es an jeder
Stelle der Strahlbahn so gegen den Radius geneigt ist, daß .die Ablenkung auf dem
Schirm gerade wieder radial erfolgt. Überlegungen haben gezeigt, daß zwischen dem
Phasenwinkel co t und der Ablenkrichtung q) die folgende Beziehung besteht:
tg P = oc tg to t.
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ä ist dabei eine Zahl, die aus den geometrischen Abmessungen der Röhre
errechnet werden kann, und zwar ist
wobei gemäß der Figur unter d der Abstand zu verstehen ist zwischen den beiden Ablenkzentren,
in der Abstand zwischen der Mitte des Radialsy s-terns und dein ersten Ablenkzentrum,
L der Abstand zwischen dein ersten Ablenkzentrum und dein Fluoreszenzschirm S und
z die Richtung des vom StrahlerzeugungssystemEausgehenden, unabgelenktenStrahles.
So ist der Abstand zwischen den Fußpunkten des unabgelenkten und des ausgelenkten
Strahles auf dem Leuchtschirm S.
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Die Gleichung
bedeutet geometrisch, daß die Ablenkung unter dem Winkel
erfolgt, während sie bei richtiger Ablenkung unter dem Winkel arc tg co
t erfolgen müßte. Das bedeutet für das der Erfindung zugrunde liegende Problem,
daß das Feld so deformiert werden muß, daß seine Kraftlinien in der Richtung arc
tg a) t liegen. Dies gelingt dadurch, daß die Elektroden nicht mehr kreisförmig
ausgebildet «-erden, sondern einen gestreckten Querschnitt erhalten, dessen große
Achse mit der Ablenkvorrichtung des ersten Piattensystems zusammenfällt. In Form
einer Differentialgleichung ausgedruckt, bedeutet abige Bedingung, daß
sein müßte. Da die Lösung dieser Gleichung den Laplaceschen Differentialgleicliuuigen
nicht genügt, kann eine exakte Lösung der Aufgabe in der ganzen x-y-Ebene nicht
erhalten werden. Es genügt aber für alle praktischen Fälle, die Elektroden so zu
gestalten, .daß in der Nähe der Bahn des Kathodenstrahls das Feld die gewünschte
Richtung
hat. Diese Aufgabe ist bekanntlich immer durch ein reines
Potentialfeld erfüllbar. Eine eingehende Untersuchung hat gezeigt, daß das gewünschte
Potentialfeld mit guter Näherung hergestellt wird, wenn die Elektroden so gestaltet
sind, daß ihre Spuren in Ebenen .senkrecht zur Röhrenachse einer Schar von konfokalen
Ellipsen angehören, die so ,gewählt ist, daß das Achsenv%rhältnis .einer in der
Nähe der Strahlbahn liegenden, zu dieser Schar gehörigen Ellipse gleich
wird. Im allgemeinen hat eine derartige Deformation der Elektroden zur Folge, daß
- die Feldstärke längs des Umfanges nicht mehr konstant ist. Unter bestimmten Verhältnissen
läßt es sich indessen auch erreichen, daß die beiden Feldstärken in den Achsenrichtunigen
gleich werden. Eine eingehendere Überlegung hat gezeigt, daß dies etwa dann der
Fall ist, wenn die Größe a in der Nähe von o,65 liegt.