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Kathodenstrahlröhre zur Mehrfachaufzeichnung Es sind Kathodenstrahlröhren,
insbesondere für die Zwecke der Oszillographie,. bekannt, die mit einem von einer
Wechselspannung oder einem Wechselstrom gesteuerten System zur Schleuderung eines
Elektronenstrahles durch mehrere über- und/oder nebeneinanderliegende Ablenksysteme
vereinigt sind. Diese Röhren wirken praktisch wie Mehrstrahlröhren, da mehrere voneinander
unabhängige, gleichwertige bleßsysteme vorhanden sind, wobei sie jedoch den großen
Vorteil aufweisen, daß nur eine Elektronenkanone für mehrere Meßsysteme gebraucht
wird. Natürlich können derartige Röhren auch mit -zwei oder mehr Elektronenstrahlen
betrieben werden: Dies wird vor allem dann zweckmäßig, wenn eine große Anzahl gleichberechtigter
Meßsysteme vorhanden ist und die Frequenz sowie die Amplitude der den Elektronenstrahl
hin und her schleudernden Spannung nicht zu hoch gewählt werden soll.
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Wenn man das Schleudersystem derartiger Röhren mit einer Wechselspannung
betreibt, so beschreibt der durch ein lleßablenlaystem hindurchtretende Elektronenstrahl
ohne Anlegung einer Meßspannung einen Strich, dessen Ausdehnung von dem. Plattenabstand
des Meßablenksystecns abhängig ist. Für die
Aufzeichnung von Kurven
ist dieser Leuchtstrich unbrauchbar, denn es ist unbedingt ein punktförmiger Leuchtfleck
notwendig, da andernfalls überhaupt keine Kurve sichtbar werden würde, sondern lediglich
ein verwaschenes, großflächiges Leuchtbild-. Bei den bekannten Kathodenstrahlröhren
wird der auf dem Leuchtschirm erscheinende Strich mittels eines Kompensationssystems
zu einem Punkt zusammengezogen. Diese Kompensation ist theoretisch verhältnismäßig
einfach, sie muß beispielsweise dann eintreten, wenn man ein dem Schleudersystem
ähnliches System in der Nähe der Meßablenkplatten vorsieht und an das zweite System
eine der Schleuderspannung gegenphasige Spannung geeigneter Amplitude anlegt.
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Die praktische Ausführung der Kompensation bietet jedoch verschiedene
Schwierigkeiten. Vor allem wird durch das Kompensationssystem leicht eine Beeinflussung
der Meßablenksysteme hervorgerufen, da diese Systeme räumlich aus elektronenoptischen
Gründen verhältnismäßig nahe beieinander angeordnet tverden müssen. Außerdem können
zwischen dem Schleuderfeld und dem Kompensationsfeld Phasenverschiebungen auftreten,
die sich in Verwaschungen der Kurven bzw. in Doppelkurven bemerkbar machen. Da ferner
die Kompensationsablenkung hinter dem %Zeßsvstem, also näher zum Schirm erfolgt,
sind zur Ablenkung sehr hohe Spannungen bzw. Ströme erforderlich. Man ist auch gezwungen,
die Spannungen oder Ströme außerordentlich genau aufeinander abzugleichen, und es
ist ein erheblicher Aufwand an Abschirmmitteln erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. die Kompensationsablenkung
hinter dem Meßsystem völlig entbehrlich zu machen.
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Dies wird bei Kathodenstrahlröhren zur Mehrfachaufzeichnung mit einem
Vorablenksystem, durch welches der Kathodenstrahl periodisch durch eine Reihe von
Hauptablenksystemen hindurchgeführt wird, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
zwischen dem V orablenksystem und den Hauptablenksystemen eine Blende angeordnet
ist, die mit einer der Zahl der Hauptablenksysteme entsprechenden Anzahl Blendenöftnungen
derart versehen ist, daß durch die Hauptahlenksysteme je ein Kathodenstrahl mit
einem der Form der Blendenöffnung entsprechenden Ouerschnitt hindurchtritt.
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Das Wesen der Erfindung ist einleuchtend aus der Fig. i zu entnehmen.
Die Kurve .1 stellt die Leuchtspur eines von einer Schleuderwechselspannung bzw.
von einem -wechselstrom beeinflußten Elektronenstrahles dar. wobei eine Zeitablenkung
angenommen ist, die praktisch nicht vorhanden zti sein braucht und in diesem Falle
nur zum besseren Verständiiis der Erfindung dienen soll. Der bin I und her geschleuderte
Elektronenstrahl <-elangt durch die Meßablenkplattenpaare`P. von denen im vorliegenden
Beispiel drei Paare angenommen sind. Wenn nun keine Kompensation vorhanden wäre.
so würden auf dem Leuchtschirm ohne Zeitableiiktiiig drei Striche erscheinen, deren
Länge dem Abstand der gestrichelten Linien entsprechen würde. Diese Striche werden
in der Bisher bekannten Ausführung mittels des Kompensationssystems zu Punkten zusammengezogen.
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Die Erfindung schlägt nun vor, statt des Kompensationssystems in der
Nähe der Meßablenksysteure eine Blendenanordnung B vorzusehen. durch die lediglich
eng begrenzte Anteile des Elektronenstrahliveges hindurchgelangen. Praktisch kann
man die Blenden so bemessen, daß ihr wirksamer Durchmesser etwa dem Ouerschnitt
des geschleuderten Elektronenstrahles am Ort der Blende entspricht. Es ist nun einleuchtend,
daß. angenommen. die Blende befinde sich zwischen dem Schleudersvstem und den Ablenksystemen,
durch -jedes Ablenksvstem kurzzeitig ein strahlähnlicher Elektronenstrom hindurchtritt,
der auf dem Leuchtschirm einen Punkt hervorruft. Es ist klar, daß dadurch ein Verlust
an Intensität bei dem Leuchtschirmbild auftreten muß, denn bisher gelangten alle
diejenigen Elektronen auf die Vereinigungsstelle, die den ganzen Zwischenraum eines
Plattenpaares durchsetzten. und erregten den Schirm an der Vereinigungsstelle zum
Leuchten. Die wesentliche Vereinfachung, die sich durch die Anwendung der Blende
gegenüber dem bisherigen Kompensationssystem ergibt, wiegt diesen :'Fachteil jedoch
auf, um so mehr, als durch etwas höhere Spannung und durch Nachbeschleunigung die
Intensität der Leuchtpur erhöht werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin. daß nunmehr verhindert
«-erden kann, daß der Elektronenstrahl unmittelbar auf das :lteßablenl:plattenpaar
auftrifft und diesem eine Ladung erteilt. Obgleich diese Ladungen in den meisten
Fällen über die :lfeßkreise leicht abfließen können, wird die Meßcpannungsquelle
dadurch belastet und dadurch der Vorteil der Elektronenstrahlröhre, nämlich der
der trägheitslosen :Messung, unter Umständen wieder aufgeholfen. Es besteht die
Gefahr, <lad sich die hierhei auftretenden Spannungen dem Meßvorgang überlagern
und die Oszillogramme verfälschen, eine Gefahr. die bei hochohmigen Meßkreisen besonders
groß ist.
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In Fig. a ist die Anwendung der Erfindung bei einer Kathodenstrahlröhre
schematisch
dargestellt. Der von der Kätliode i ausgehende Elektronenstrahl
tritt durch den Wehneltzvlinder 2, die Linse 3 und dic Anode .l in ein elektrostatisches
Schleudersystem 5, an das eine Wechselspannung gelegt ist, ein. Der Strahl wird
nun, wie es durch die beiden Grenzlinien 6 und 7 angedeutet ist, im Takte der Frequenz
der Wechselspannung; hin und her geschleudert und trifft auf die Blendenanordnung
B. Im vorliegenden Falle ist noch ein weiteres System 9 vor der Blendenanordnung
angebracht, an das eine der Schleuderspannung gegenphasige Spannung angelegt ist,
um die divergenten Bahnen des Elektronenstromes ungefähr parallel zu richten. Es
wird dadurch erreicht, daß der Strahl die Meßablenksysteme von einem Ende bis zum
andern in ungefähr gleichem Abstande von den Platten und parallel zu ihnen durchsetzt,
ohne in ihre störenden Randfelder zu gelangen. Das Blendensystem 8, das entweder
aus einzelnen, jedem der drei Meßablenksysteme to; 1r, 12 zugeordneten Blenden oder
auch aus einer einzigen Platte mit mehreren Blendenöffnungen bestehen kann, läßt
durch die Ablenksysteme io bis 12 nur verhältnismäßig schmal begrenzte Elektronenströme
hindurch, wobei man diese Ströme praktisch, wie schon erwähnt wurde, auf den Durchmesser
des geschleuderten Elektronenstrahles in der Nähe der Blende 8 begrenzen kann. Der
wechselweise durch die drei Meßablenksysteme hindurchtretende Elektronenstrahl wird
von diesen abgelenkt und trifft auf den Leuchtschirm 13 der Röhre auf, und zwar
an drei verschiedenen Stellen.
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Das Blendensystem 8, das man praktisch mit einer besonderen Zuführungsleitung
versieht, um es im Bedarfsfalle an eine von der Beschleunigungsspannung verschiedene
Spannung -zu legen, kann man mit den zwischen den Meßablenksystemen angeordneten
Schirmungen 14 leitend verbinden. Gleichfalls mit dem Schirmsystem 14 kann ein weiteres,
-hinter den Meßablenkplatten angeordnetes Blendensystem 15 verbunden werden,
das mit wesentlich größeren Blendenöffnungen versehen ist als das Blendensys.tem
8 und das zur Abschirmung der zurückkehrenden Sekundärelektronen dient.
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In den Fig. 3 bis 5 sind die Blendensysteme in der Aufsicht dargestellt.
In Fig. 3 ist eine Ausführung der Blende 8 gezeigt, bei der die wirksamen Öffnungen
etwa der Form des Elektronenstrahles bzw. seiner Ausdehnung angcpaßt sind.
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Fig.4 zeigt eine Abänderung'diescr 131endenausführung, die dann notwendig
ist, wenn dem Elektronenstrahl eine zu seiner Schleuderebene senkrechte Zeitablenkung
erteilt wird. Die Breite der Öffnung entspricht also ! @lcm maximalen Ausschkig
des Strahles unter h:inwirkung der Zeitahlenkiin-, ulirl clie i-lölle i entspricht
etwa dein Stralilcluerschnitt.
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t In Fig. 5 ist die :\ilsiclit der Blende i; dargestellt.
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In Fig. 2 trifft, wie bereits erwähnt wurde, der Elektronenstrahl
an drei verschiedenen Stellen auf den Leuchtschirm auf; die entsprechenden Kurven
würden also übereinandergeschrieben werden. Zuweilen ist es nun erwünscht, die drei
Kurven mit gleicher Nulllinie aufzuzeichnen, und man muß dafür sorgen, daß der Strahl
in seinen drei Nulllagen auf einen Punkt des Leuchtschirmes trifft. Man kann- hierfür
entweder an die Meßablenkplatten geeignet bemessene Gleichspannungen anlegen oder
aber durch Anlegen verschiedener, von der Beschleunigungsspannung unterschiedlicher
Spannungen an die Elektrodensysteme und an den Belag des Röhrenkolbens auf elektronenoptischem
Wege eine Vereinigung-der Punkte erzielen. Man kann aber auch besondere Ablenksvsteme
im Röhrenkolben; vorsehen. Wesentlich einfacher ist es jedoch, den normalerweise
in Braunsehen Röhren angeordneten abschirmenden, leitenden Innenbelag des Kolbens
in der dargestellten Weise etwa in vier Felder 16 bis i9 aufzuteilen und an diese
Felder Spannungen anzulegen, die eine Vereinigung der drei Nullpunkte zu einem bewirken.
Auf diese Weise wirkt der Belag sowohl abschirmend als auch konzentrierend.
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Statt, wie im vorliegenden Beispiel, mit einem einzigen Elektronenstrahl
zu arbeiten, kann man auch zwei öder mehr Strahlen benutzen, die im gleichen Takte
geschleudert werden. Dies wird vor allein dann vorteilhaft sein, wenn eine größere
Anzahl von Meßsystemen vorhanden ist. Angenommen, es seien vier 1,Ießsysteme vorhanden,
so kann man bei zwei Strahlen jeden Strahl durch zwei Systeme hindurchschleudern,
und man braucht zu diesem Zweck nur die Hälfte der Amplitude der Schleuderspannung,
die nötig wäre, wenn ein einziger Strahl durch vier Systeme hindurchtreten sollte.
Außerdem wird, wie eine einfache C`berlegung erkennen läßt, bei zwei Strahlen für
vier :Systeme die i doppelte Helligkeit der Leuchtspur erzielt gegenüber derjenigen,
die hei Anwendung eines einzigen Strahles herrschen würde.