DE755195C - Kathodenstrahl-Verstaerkerroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahl-Verstärkerröhre, bei der die unerwünschten kapazitativen Wirkungen zwischen der Eingangs- und Ausgangselektrode vollständig oder nahezu vollständig beseitigt sind.

Bei einer Schirmgitterröhre wird bekanntlich dieses Ziel durch die Anordnung eines Schirmes zwischen Anode und Steuergitter erreicht, jedoch bleibt hier noch eine gewisse Eigenkapazität zwischen Anode und Steuergitter bestehen, die durch die Erfindung ebenfalls beseitigt werden soll.

Die Erfindung besteht darin, daß die Intensität des gesamten von der Kathode ausgehenden faden- oder bandförmigen Elektronenstrahls durch eine Steuerelektrode be-, einflußt wird und eine zwischen der Steuerelektrode und der . Auffanganode liegende Hilfsanode vorgesehen ist, die von der Auffanganode einen mehrfach größeren Abstand als von der Steuerelektrode hat.

Die Erzeugung von faden- oder bandförmigen Elektronenstrahlen an sich ist bekannt.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, in

einer Kathodenstrahlröhre eine Schirmelektrode anzubringen. Dieser Vorschlag gibt aber keine Anweisung für die Abstandsbeziehungen, die für eine wirksame Abschirmung wesentlich sind.

Es ist bei Braunschen Röhren bekannt, unmittelbar vor dem Leuchtschirm eine gitterförmige Nachbeschleunigungselektrode anzuordnen, um dem Elektronenstrahl eine zur ίο Anregung des Leuchtschirms ausreichende Geschwindigkeit zu erteilen. Diese Nachbeschleunigungselektrode ist aber nicht mit dem Schirmgitter einer Verstärkerröhre vergleichbar, weil bei einer Braunschen Röhre eine Anode, deren Rückwirkung auf die Steuerelektrode aufzuheben wäre, nicht vorhanden ist.

Eine bekannte Kathodenstrahl-Verstärkerröhre enthält ein an den Eingangskreis angeschlossenes Plattenpaar, dessen Spannung die Bündelung des zwischen den Platten hindurchgehenden Elektronenstrahls beeinflußt, und vor der Auffanganode eine als Blende ausgebildete Hilfselektrode, die den nicht zur Auffanganode durchgelassenen Teil des Elektronenstrahls aufnimmt. Hierbei findet aber keine Intensitätssteuerung des ganzen Elektronenstrahls statt und die Hilfselektrode ist dicht vor der Auffanganode angeordnet. In der Zeichnung sind

Abb. ι und 2 zwei zueinander senkrechte Längsschnitte durch eine Ausführungsform der Erfindung,

Abb. 3 ein Querschnitt unter Weglassung der Auffanganode und gesehen durch die Hilfsanode, als ob sie durchsichtig wäre, während

Abb. 4, eine zweite Ausführungsform im Längsschnitt darstellt.

Die Röhre gemäß Abb. 1 bis 3 enthält die Auffanganode P, eine Fadenkathode F und eine nach Art einer Wehnelt-Elektrode um die Kathode angeordnete Steuerelektrode G. A ist eine Hilfsanode, die auch als Schirmelektrode wirkt und vor dem Faden F und der Wehnelt-Elektrode liegt; sie hat die Form einer Scheibe mit einer Öffnung A₁, die in der Nähe des offenen Endes der Wehnelt-Elektrode liegt. Die Auffanganode F liegt am anderen Ende der Röhre, und die ganze Anordnung ist so, daß eine gerade Linie vom Mittelpunkt des Fadens durch die Mitte der Öffnung in der Hilfsanode und senkrecht dazu zur Mitte der Auffanganode geht. Der Hilfsanode wird eine feste positive Spannung gegeben, während die Steuerspannungen der Wehnelt-Elektrode zugeführt werden, die sowohl als elektrostatisch fokussierende Elektrode als auch als Steuerelektrode wirkt. Wenn die Elektroden richtig angeordnet sind Und die richtigen Spannungen erhalten, erhält I '■ man einen gebündelten Elektronenstrahl von : einigen Milliampere, der zur Auffanganode ! übergeht. Es ist nicht erforderlich, irgendeine Gasfüllung zur Fokussierung vorzusehen, da diese rein elektrostatisch durch die Wehnelt-Elektrode besorgt wird. Die Hilfsanode hat zwar eine feste hohe Spannung; wenn ihre Öffnung die richtige Größe hat, ist der sie erreichende Strom trotzdem sehr klein und kann gegenüber dem die Auffanganode erreichenden Strom vernachlässigt werden. Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Konstruktion die Zahl der die Auffanganode erreichenden Elektronen in einem gewissen Bereich sich ganz beträchtlich in Abhängigkeit von der der Wehnelt-Elektrode zugeführten negativen Spannung ändert. Die Form des Elektronenstrahls bleibt dabei praktisch unverändert. Wegen der festen Spannung, die der Hilfsanode-4 zugeführt wird, ist die Auffanganode P nahezu vollständig gegen die Wehnelt-Elektrode G abgeschirmt, und wegen der Konzentration des Strahles kann der Abstand zwischen der Auffanganode und der Wehnelt-Elektrode G verhältnismäßig groß und die Auffanganode verhältnismäßig klein gemacht werden, wodurch die kapazitiven Wirkungen weiter verringert werden. Die Wehnelt-Elektrode G und die AuffanganodeP können deshalb als ein kapazitätsarmer Ersatz des Steuergitters und der Anode einer gewöhnlichen Röhre betrachtet werden.

In der Praxis wird die Auffanganode ungefähr auf demselben Potential gehalten wie die Hilfsanode; es tritt infolgedessen kein starkes Bremsfeld auf, welches das Austreten von Sekundärelektronen aus der Auffanganode verhindert. Ein Weg zur Beseitigung dieser Schwierigkeit für den Fall, daß die Auffanganode eine einfache Scheibe ist, ist in Abb. 4 dargestellt und besteht in einer Schirmelektrode S unmittelbar vor der Auffanganode P, die auf Kathodenpotential gehalten wird. Diese Elektrode dient weiter dazu, die Steuerelektrode zusätzlich von der Auffanganode abzuschirmen.

Ein anderer Weg, der nicht dargestellt ist, diese Schwierigkeit zu beseitigen, besteht darin, unmittelbar vor der Hilfsanode eine weitere, scheibenförmige Elektrode anzuordnen mit einer Öffnung, die der öffnung in der Hilfsanode entspricht und die die Spannung Null oder eine nur geringe Spannung erhält, so daß sie an der Auffanganode ein Brems- ng feld hervorruft. Ein dritter Weg besteht darin, der Auffanganode eine bestimmte Form zu geben. Wegen der Bündelung des Elektronenstromes kann die Auffanganode die Form einer nahezu geschlossenen Hülse erhalten, die in der der Kathode gegenüberliegenden Wand einen Schlitz hat, der groß genug

ist, den Elektronenstrom durchzulassen. Bei einer solchen Konstruktion der Auffanganode wird deren Inneres gegen die Hilfsanode wirksam abgeschirmt, so daß nur ein vernachlässigbar kleiner Teil von Sekundärelektronen entweichen kann. Diese Hülse kann beliebige Form erhalten; um jedoch die geringste innere Kapazität zu erhalten und die Wirkungen kleiner Streufelder von der ίο Hilfsanode her zu verringern, erhält sie zweckmäßig, wie in Abb. ι bis 3 dargestellt, einen elliptischen Querschnitt ähnlich der Wehnelt-Elektrode. Das entferntere Ende ist geschlossen, und die Hülse liegt natürlich mit der Wehnelt-Elektrode koaxial. Um das Austreten von S ekundäfelektronen noch weiter zu verringern, kann das offene "Ende der rohrförmigen Auffanganode durch ein (nicht dargestelltes) Maschengitter abgeschlossen werden.

Die beschriebene Anordnung ergibt gewissermaßen ein Elektronenband und eignet sich daher für solche Fälle, wo starke Ströme von großer Konzentration verlangt werden. Wo solche starken Ströme nicht verlangt werden, kann man dem Elektronenstrom einen punktförmigen Querschnitt anstatt eines linienförmigen geben. In diesem Falle ersetzt man die lineare Kathode, die eine linienförmige Elektronenquelle darstellt, durch eine haarnadelförmige Kathode, die eine punktförmige Elektronenquelle darstellt; man ersetzt ferner die elliptische Wehnelt-Elektrode durch einen einfachen Wehnelt-Zylinder; man sieht ferner in der Hilfsanode eine runde öffnung anstatt eines Schlitzes vor und man bildet schließlich die verschiedenen Elektroden insgesamt so aus, daß sie einen Elektronenstrom von punktförmigem Querschnitt ergeben.

Für die meisten Verwendungszwecke eignet sich am besten die Ausführung gemäß Abb. 1 bis 3, wie sie vorstehend im einzelnen beschrieben ist.

Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Kathodenstrahl-Verstärkerröhre kann beispielsweise, mit folgenden Herstellungs- und Betriebsdaten gebaut bzw. betrieben werden: Heizfaden 5 mm lang, Hilfsanode: rechteckige Scheibe von 10X3 mm mit einem Schlitz von 3 bis 5 mm Länge und 1 mm Breite, Auffanganode: abgeplattetes Rohr von rechteckigem Querschnitt 5 bis 10 mm X 2 bis 3 mm, Länge des Rohres 10 bis 15 mm, Spannung für Auffang- und Hilfsanode: 150 bis 300 Volt, für Steuerelektrode: 10 bis 30 Volt negativ, Strom zur Auffanganode: 3 bis 5 Milliampere, Stromänderung an der Auffanganode bei ι Volt Spannungsänderung an der Steuerelektrode: 0,2 bis 0,3 Milliampere.

Claims (6)

Patentansprüche:

1.. Kathodenstrahl-Verstärker röhre, gekennzeichnet durch eine die Intensität des gesamten von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahls beeinflussende Steuerelektrode und eine zwischen dieser und der Auffanganode liegende Hilfsanode, . deren Abstand von der Auffanganode ein Mehrfaches ihres Abstandes von der Steuerelektrode ist.

2. Kathodenstrahl-Verstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode als Wehnelt-Zylinder ausgebildet ist.

3. Kathodenstrahl-Verstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanode als Platte ausgebildet ist und einen Schlitz hat, welcher dem Querschnitt des Elektronenstrahles entspricht.

4. Kathodenstrahl-Verstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hilfsanode und Anode eine vorzugsweise mit der Kathode verbundene Elektrode angeordnet ist, welche die Form einer Scheibe hat und mit einer öffnung zum Durchgang des Elektronenstrahles versehen ist.

5. Kathodenstrahl-Verstärker röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß go" die Auffanganode die Form einer zylindrischen Hülse hat, welche parallel zur Entladungsrichtung orientiert und an dem der Kathode zugekehrten Ende offen bzw. stromdurchlässig ist.

6. Kathodenstrahl-Verstärkerröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der Auffanganode mit einem Metallnetz bedeckt ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Britische Patentschriften Nr. 363 084, 345 942;

USA.-Patentschriften Nr. 1 757 345, ι 613 626;

französische Patentschrift Nr. 705 523; österreichische Patentschrift Nr. 115 564; deutsche Patentschrift Nr. 316 on; Barkhausen, »Elektronenröhren«, Bd. 1,

4. Aufl., S. 114, Bild 55;

»Radio News«, 1930, Nr. 10, S. 905, Fig. 3,

5. 949; »Fernsehen und Tonfilm«, 1930, S. 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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