-
Spulenanordnung zur Kreisablenkung eines Elektronenstrahles einer
Kathodenstrahlröhre Zusatz zum Patent 720 432 Im Patent 720 472 ist eine
Spulenanordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahles einer Kathodenstrahlröhre
beschrieben, die aus zwei Teilspulen mit je einer oder mehreren Windungen zusammengesetzt
ist. Die Windungen dieser Teilspulen sollen im wesentlichen in zwei symmetrisch
zur Röhrenachse angeordneten und diese in einem spitzen Winkel schneidenden Ebenen
liegen.
-
Diese Spulenform hat vor allen anderen Spulenformen den Vorteil, daß
eine Fleckverzerrüng bei der Auslenkung durch Astigmatismus oder Koma vermieden
wird.
-
Die Erfindung betrifft nun eine Weiterbildung dieser Spulenart zum
Zweck der Kreisablenkung eines Elektronenstrahles. Gemäß der Erfindung sind zum
Zweck der Kreisablenkung wenigstens vier Spulenpaare gemäß dem Hauptpatent oder
eine höhere gerade Anzahl von Spulenpaaren gleichmäßig auf einer den Röhrenhals
umgebenden Zylinderfläche verteilt vorgesehen, von denen zwei senkrecht aufeinanderstehende
Paare
nur je eine Wicklung haben, ,,nährend die dazwischenliegenden Teilspulenpaare je
zwei Wicklungen haben, deren Windungszahlen zur Windungszahl je einer Spule mit
nur einer Wickhrng in einem Verhältnis stehen, das durch den Sinus des Winkels gegeben
ist, um welchen die Spulen mit zwei Wicklungen gegenüber je einer Spule mit nur
einer Wicklung verschoben sind.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Spulenanordnung bleiben
die Vorteile der Ablenkeinrichtung gemäß dem Hauptpatent voll erhalten, d. h. die
Ablenkung ist praktisch frei von Astigmatismus und Koma. Dies ist für Kreisablenkspulen
besonders wichtig, da sich gerade bei der Kreisablenkung der Astigmatismus besonders
störend bemerkbar macht. Gleichzeitig ergibt sich durch die erfindungsgemäße räumliche
Verteilung der Windungszahlen entsprechend dem Sinus des Winkels, um den die Spulen
gegeneinander versetzt sind, ein ideales Drehfeld.
-
Es ist an sich bekannt, bei zwei senkrecht aufeinanderstehenden Spulenpaaren
zur Erzielung eines streng homogenen Feldes den Strombelag längs des Umfanges der
Röhre ungleichmäßig zu verteilen. Hier handelt es sich jedoch nicht um die Erzeugung
eines möglichst idealen Drehfeldes, das erst durch die erfindungsgemäße Aufteilung
der Spulen erzielt wird.
-
Es ist ferner bekannt, einen Elektronenstrahl kreisförmig abzulenken,
indem zwei senkrecht zueinander angeordneten Spulenpaaren zwei um go= gegeneinander
phasenverschobene Wechselströme gleicher Frequenz zugeführt werden. Diese bekannten
Spulenanordnungen zeigen jedoch ein verhältnismäßig unvollkommenes Drehfeld, das
den Strahl nicht vollkommen kreisförmig ablenkt. Außerdem weisen diese Spulen einen
starken Astigmatismus auf, der bei der Kreisablenkung besonders störend in Erscheinung
tritt, weil infolge des unvollkommenen Drehfeldes die Lage der astigmatischen I"erzerrung
zum Mittelpunkt des Kreises verschieden ist. Diese Nachteile werden durch die Erfindung
behoben.
-
In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung
perspektivisch dargestellt. Auf einem Isolierzylinder i, durch den der Röhrenhals
hindurchgesteckt wird, sind vier Spulenpaare --i, B, C, D gleichmäßig verteilt
angeordnet. Jedes einzelne Spulenpaar, z. B. eine Spule des mit A bezeichneten Spulenpaares,
hat die im Hauptpatent beschriebene Gestalt. Ihre Windungen liegen, wie aus der
Abbildung ersichtlich ist, praktisch in zwei symmetrisch zur Röhrenachse angeordneten
und diese in einem spitzen Winkel schneidenden Ebenen. Die Spulen werden durch einen
herübergeschobenen Haltering 2, der entsprechende Aussparungen zum Durchtritt der
Spulen enthält, fest an dem Isolierzylinder i in ihrer Lag( gehalten.
-
Die Abb.2 stellt einen Schnitt durch dic Spulen gemäß Abb. i längs
des Halteringes ; dar. Die Spulenpaare A und B haben nur eine Wicklung und sind
als weiße und schraffiert( Kreise dargestellt. Jede Spule des Spulen paares A und
B hat die Windungszahl 7a, di( ebenfalls in der Abb. 2 an die entsprechender, Kreise
herangeschrieben ist. Da die Spulenanordnung gemäß Abb. i und 2 nur vier Spulenpaare
A, B, C, D hat, kommt bei gleichmäßiger Verteilung in der Mitte zwischen
A und B noch je ein Spulenpaar C und D zu liegen. Diese beiden Spulenpaare C
und D haben gemäß der Erfindung je zwei Wicklungen, was in der Abb.2 dadurch
angedeutet ist, daß die Kreise halb weiß und halb schraffiert dargestellt sind.
Da, wie schon erwähnt, die Spulenpaare C und D
in der Mitte zwischen den beiden
Spulenpaaren rl und B liegen, beträgt der Winkel, den die Spulen A und C bzw. B
und C miteinander bilden, 45y. Infolgedessen beträgt die Windungszahl jeder Wicklung
der Spule C oder der Spule D = 1a, da der Sinus von 45" = r.@ 1 ist. Die
Gesamtwindungszahl der Spule C beträgt etwa das i,4fache der Windungszahl der Spule
.-I oder der Spule b'. Sämtliche weiß gekennzeichneten Wicklungen und sämtliche
schraffiert gezeichneten Wicklungen sind hintereinandergeschaltet und werden mit
zwei sinusförmigen, um go gegeneinander phasenverschobenen Wechselströmen gleicher
Frequenz gespeist. Fließt der Strom in der oberen Hälfte der weiß gezeichneten Spulen
von vorn nach hinten, was durch das Schwanzende des Pfeiles ausgedrückt ist, so
fließt der in der unteren Hälfte von hinten nach vorn, was die Pfeilspitze darstellen
soll. Innerhalb des gesamten strichpunktierten Bereiches ist die Stromrichtung die
gleiche. Bei den schraffiert gezeichneten Spulen kommt dies durch die entsprechenden
voll ausgezogenen Linien zum Ausdruck. Die beiden Wechselströme mit einigen eingetragenen
Augenblickswerten der Ströme i zeigt die Abb. 3.
-
Die Entstehung eines idealen Drehfeldes durch die erfindungsgemäß
ausgebildeten Spulen geht am besten aus der in der Abb. 4 dargestellten Tabelle
hervor, die für eine Spulenanordnung gemäß Abb. i und 2 gilt. In Abb.2 sind innerhalb
der Spulen durch drei Kreise drei verschiedene Punktstellen auf dem Leuchtschirm
markiert in Abhängigkeit von der Ablenkung der diese bewirkenden Spulen. Die Kreise
haben die gleiche Kennzeichnung wie das für die Punktstellung in der Symmetrieebene
liegende Ablenkspulenpaar. Die Kreise finden sich am Kopf der Tabelle der Abb. 4.
wieder. Betrachtet man zunächst die durch den weißen Kreis bezeichnete Punktstellung,
so ergibt sich ohne
weiteres, daß in den weißen Spulen der maximale
Strom i und in den schraffierten Spulen der Strom0 fließen muß. Betrachtet man jetzt
nur die rechte Hälfte der Abb. 2, was, ja ohne weiteres zulässig ist, da sie zur
linken Hälfte vollkommen symmetrisch ist, ergibt sich für die Spule A bei dem fließenden
maximalen Strom i die Amperewindungszahl n . i, für die Spule C, von
der ja nur der weiße Teil durchflossen ist, die Amperewindungszahl 1/2 1/-2 ya
. i,
für die Spule B die Amperewindungszahl o, für die Spule D die
Amperewindungszahl 1/ 11-2,n # i
und für die Spule A wieder
n . i. Diese Werte sind in der Tabelle der Abb. q. in der linken Spalte eingetragen.
Betrachtet man jetzt die zweite Punktstellung, die halb weiß halb schwarz gezeichnet
ist, so liegt hierzu die Spule C in der Symmetrieebene. Der Strom hat sich inzwischen
geändert, und zwar fließt jetzt sowohl in den weißen wie in den schraffierten Spulen
der Strom 1/ j/ 2 i, wie aus der Abb. 3 abzulesen ist. Da in beiden Wicklungsteilen
der Spule C die Stromrichtung die gleiche ist, addieren sich die Amperewindungszahlen
und wie aus der Spalte,-> der Tabelle in Abb. q. hervorgeht, ergibt sich als Summe
dieser beiden Amperewindungszahlen wieder n # i. Entsprechend wurden
die übrigen Werte der Spalte 2 ermittelt. Hierbei ist zu beachten, daß in der Spule
D die beiden Ströme entgegengesetzt fließen, so daß'statt der Summe die Differenz
zu bilden ist. Die Spalte 3 (rechte Spalte der Tabelle der Abb. q.) gilt für die
schwarze Punktstellung, bei welcher nur in den schraffierten Spulen der Strom i
fließt. Wie aus einem Vergleich der drei Spalten der Tabelle ersichtlich ist, wirkt
bei jeder Punktstellung auf den Strahl stets das gleiche Feld, so daß also die gleiche
Wirkung eintritt, als ob die Spulen von einem konstanten Strom durchflossen sind
und sich um die Röhre drehen. Durch diese erfindungsgemäße Wicklungsverteilung entsteht
also praktisch ein ideales Drehfeld.
-
Die Abb. 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Spulenanordnung, bei dem sechs Spulenpaare verwendet werden. Die Abb.5 stellt wieder
einen Schnitt durch die Spulen am Orte des Halteringes 2 der Abb. z dar. Die Windungszahlen
der Spulen sind in der Abb.5 gleich an die Spulen mit herangeschrieben und entsprechen
dem Wert der Sinus von o, 3o, 6o, 9o°. Die Windungszahlen betragen demnach o, 1/z
n, 1/ y' 3 n und n. Für die vier in der Abb. 5 bezeichneten Punktstellungen sind
in der Tabelle der Abb. 6 die sich ergebenden Amperewindungszahlen eingetragen und
man erkennt, daß sich wieder ein praktisch ideales Drehfeld ergibt. Bei der Berechnung
der Werte der Tabelle ist darauf zu achten, daß in den Spulen E und F die Strcme
die gleiche Richtung haben, während sie in den Spulen G und H entgegengesetzt gerichtet
sind. Auch bei der Spule gemäß der Abb. 5 sind sämtliche weißen und sämtliche schwarzen
Spulen hintereinandergeschaltet und werden von zwei um 9o° gegeneinander phasenverschobenenWechselströmen
gleicher Amplitude durchflossen. Die in der Tabelle eingesetzten Stromwerte sind
der Abb. 3 entnehmbar.