-
Kathodenstrahlröhre Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren mit
Glühkathode, insbesondere Kathodenstrahlröhren mit kleiner Anodensteuerelektrodenkapazität,
kleinen Elektrodenabmessungen und kleinen Elektrodenabständen, bei denen die Gefahr
einer Überhitzung der Elektroden vermieden ist. Die Kathodenstrahlröhre vorliegender
Art weist außerdem noch einen verbesserten Kennlinienverlauf auf.
-
Es ist bereits eine Kathodenstrahlröhre bekannt, bei der die Kathode
von einer geschlitzten zylindrischen Steuerelektrode umgeben ist und bei der zwischen
einer U-förmigen Anode und der Steuerelektrode eine geschlitzte Schirmelektrode
und eine geschlitzte Bremselektrode vorgesehen ist. Hinter der U-förmigen Anode,
die sich in großem Abstand vom Schirmgitter befindet, ist eine auf positivem Potential
liegende plattenförmige Hilfsanode angeordnet. Bei dieser bekannten Röhre soll durch
Regelung der Schirmelektrodenspannung die Stromverteilung zwischen Anode und Hilfsanode
geändert
werden. Das Ziel der vorliegenden Anordnung ist, die bei einer Schirmgitterröhre
auftretende Umhehr der Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie durch Ausbildung der
Anode als geschlitzten Zylinder zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil vorliegender
Anordnung ist, daß die Bremselektrode überflüssig wird und dadurch sich der Röhrenaufbau
vereinfacht.
-
Bei einer Kathodenstrahlrölre mit einer Kathode und einer diese umschließenden
geschlitzten zylindrischen Steuerelektrode, einer ebenen mit einem Schlitz versehenen
Schirmelektrode und einer geschlitzten Auffangelektrode, deren Schlitz mit den Mittellinien
der anderen Elektrodenschlitze und der Kathode in einer Ebene liegt, besteht erfindungsgemäß
die Auffangelektrode aus einem mit einem engen Schlitz versehenen Hohlzylinder,
der mit seinem Schlitz in geringem Abstand von dem Schlitz der Steuerelektrode angeordnet
ist.
-
Die Anodenstrom (@@4j -Anodenspannungs-(E@4)-Kennlinien einer normalen
Triode bestehen, wie bekannt und in Abb. I dargestellt ist, aus einer Schar von
Kurven, die nahezu einander parallel verlaufen und die für steigende negative Gitterspannung
in Richtung steigender positiver E@4-Werte weiter vom Koordinatenursprung wegrücken.
Der Arbeitsteil jeder Kurve ist gegen die Ordinatenachse schwach konkav gekrümmt;
die Krümmung. die bei kleinen negativen Gitterspannungen sehr gering ist, vergrößert
sich mit der negativen Gitterspannung. Für manche Zwecke sind solche Kennlinien
sehr erwünscht, jedoch liegt ein Mangel der gewöhnlichen Triode in einer beträchtlichen
Gitteranodenkapazität. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird bekanntlich ein Schirm
gitter zwischen Steuergitter und Anode vorgesehen; die Röhre wird dann zu einer
Schirmgitterröhre. Die Einführung eines Schirmgitters verursacht aber, wie in Abb.
2 gezeigt, einen abfallenden Kurventeil NP, der sich etwa über die halbe Länge jeder
Kennlinie erstreckt, so daß jede Kennlinie aus einem ansteigenden Teil RP, einem
darauf folgenden Teil mit fallender Steilheit DP, wo ein negativer Widerstand vorhanden
ist, und einem folgenden zweiten ansteigenden Teil a RP besteht; beide ansteigenden
Teile sind im allgemeinen gegen die Abszissenachse konkav gekrümmt. Es ist auch
bekannt, wie man den abfallenden Teil der Schirmgitterröhrenkennlinie durch Einführung
eines zusätzlichen, sogenannten Bremsgitters, das üblicherweise auf oder nahezu
auf Kathodenpotential gehalten wird, zwischen Schirmgitter und Anode vermeidet.
So wird aus der Schirngitterröhre die bekannte Penthode. Durch das Bremsgitter wird
der abfallende Teil der Kennlinie beseitigt, und es entsteht eine Kurvenschar, wie
sie in Abb.3 gezeigt wird. Jede Kurve besteht aus einem ziemlich steil ansteigenden
Teil SRP, der ziemlich schnell in einen viel weniger steil ansteigenden Teil LRP
übergeht; die ganze Kurve ist wieder konkav gegen die Abszissenachse gekrümmt.
-
Bei der vorliegenden Anordnung sollen die Arbeitskennlinien denen
von gewöhnlichen Trioden ähnlich sein, trotzdem soll eine sehr kleine Steuergitteranodenkapazität
vorhanden sein. Weitere Vorteile, die mit Hilfe der Anordnung vorliegender Art erreicht
werden. sind: I. Verringerung der wirksamen Anodenfläche bei gegebenem Anodenstrom
und gegebener Steilheit und somit weitere Verkleinerung der Anodengitterkapazität
und 2. Verwendung kleiner Elektrodenabstände ohne Gefahr der Überheizung der Steuerelektrode
und/oder der Kathode.
-
Wie später gezeigt ist, werden die oben erwähnten Merkmale und Vorteile
durch die vorliegende Verbesserung der bekannten Kathodenstrahlröhren erreicht.
Die Kathodenstrahlröhren unterscheiden sich bekanntlich von den gewöhnlichen Elektronenröhren
hauptsächlich dadurch, daß die von der Kathode emittierten Elektronen in einem mehr
oder weniger gut ausgebildeten Band, Strahl oder Bündel zusammengefaßt sind. anstatt
eines Stromübergangs ohne bestimmte Form. In den üblichen Kathodenstrahlröhren wird
eine Strahlerzeugungsanordnung verwendet, die im wesentlichen eine Kathode. eine
Steuerelektrode und eine Beschleunigungselektrode enthält; in größerer Entfernung
hiervon ist eine Auffangelektrode angebracht, die als Ausgangselektrode arbeitet
und den von der Kathode ausgehenden Strahl oder das Elektrodenband aufnimmt. Eine
oder mehrere Schirm- oder andere Elektroden können z-,vischen der Strahlerzeugungsanordnung
und der Auffangelektrode angeordnet sein.
-
Die zugleich als Beschleunigungselektrode wirkende Auffang- oder Ausgangselektrode
der Kathodenstrahlröhre vorliegender Art ist als Hohlkörper mit einer Wandöffnung
ausgebildet und derart angeordnet, daß diese Wandöffnung nahe und genau gegenüber
der Öffnung einer Steuerelektrode zu liegen kommt, welche zusammen mit der Kathode
den übrigen Teil des Strahlerzeugers darstellt. Zwischen der Steuerelektrode und
der Auffangelektrode ist eine mit einer (Öffnung versehene Schirmelektrode derart
angeordnet. daß der Kathodenstrahl von der Kathode ausgeliend der Reihe nach durch
die Steuerelektrodenöffnung, die Schirmzitterelektrodenöffnang und die Auffangelektrodenöffnung
tritt
und dann auf die innere Fläche der Hohlanode auftrifft.
-
In den Abb. 4 und 5 sind wechselseitige, zueinander senkrechte Ansichten
einer Ausführung einer Röhre gemäß der Erfindung dargestellt. Es ist eine geradlinig
verlaufende Kathode C vorgesehen, die als Glühfaden ausgebildet sein kann, aber
vorzugsweise, wie gezeigt, nach Art einer indirekt geheizten Kathode gebaut ist.
Diese Kathode ist in der Achse der Steuerelektrode G befestigt, die als Hohlzylinder
mit einem parallel zur Achse gerichteten Spalt oder Schlitz dargestellt ist. Dieser
Spalt oder Schlitz kann sich über die ganze Länge des Zylinders erstrecken. Die
Auffangelektrode A ist ebenfalls als längs geschlitzter Hohlzylinder ausgebildet
und derart angeordnet, daß die Schlitze dieser beiden hohlzylindrischen Elektroden
A und G, zueinander parallel verlaufend, sich ganz nahe gegenüberstehen, so daß
sie sich fast berühren. Zwischen der Steuerelektrode Gund der Auffangelektrode A
ist noch eine plattenförmige Schirmelektrode S mit einem Spalt oder Schlitz vorgesehen,
der wenigstens so lang ist wie jene bereits erwähnten Elektrodenschlitze, aber eine
größere Breite als jene aufweist, etwa die dreifache Breite. Die Ebene der Schirmelektrode
S steht senkrecht auf der durch die Achsen der zwei zylindrischen Elektroden A und
G gehenden Ebene; die Mittellinie des Schlitzes der Schirmelektrode S verläuft in
dieser Ebene.
-
Beim Betrieb tritt der von der Kathode C ausgehende Kathodenstrahl
durch die Spalte der Steuerelektrode G, der Schirmelektrode S und der Auffangelektrode
A und trifft dann auf die innere Fläche der Auffangelektrode A auf.
-
Die Stirnseiten der hohlzylindrischen Elektroden können offen oder
geschlossen sein. Die Röhre der beschriebenen Art ergab die in Abb. i gezeigten
Anodenstrom-Anodenspannungs-Kurven einer Triodentype. Der Hauptgrund für das Zustandekommen
dieser Kurvenform liegt darin, daß die Auffangelektrode A als Ausgangs- und als
Beschleunigungselektrode wirkt, so daß der aufgenommene Strom über einem beträchtlichen
Spannungsbereich eine annähernd geradlinige Funktion der Spannung ist. Da der Elektronenaustrittswinkel
durch die Formgebung der Kathode begrenzt ist, kann die wirksame Auffangelektrodenfläche
für einen gegebenen Strom und eine gegebene Steilheit verhältnismäßig klein gemacht
werden, was die Erreichung einer kleinen Steuerelektroden-Anodenkapazität unterstützt.
Die Schirmelektrode S, die im Betrieb auf oder nahezu auf Kathodenpotential liegt,
hat geringen Einfluß auf die Strahlbildung und auf die Stromwerte; sie wirkt fast
ausschließlich wie ein elektrostatischer Schirm, der die kleine Restkapazität zwischen
der Steuerelektrode G und der Auffangelektrode A beseitigt. Diese Restkapazität
wird im allgemeinen trotz der Nähe der Steuerelektrode G zu der Auffangelektrode
A sehr klein sein, weil die aufeinanderprojIzierten Flächen dieser Elektroden sehr
klein gemacht werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Erhitzung
der Auffangelektrode praktisch nicht auf das Gebiet der Kathode und der Steuerelektrode
einwirkt.
-
Mit einer Kathodenstrahlröhre der beschriebenen Art wurde bei einer
Anodenspannung von ioo V ein Anodenstrom von io mA und eine Kennliniensteilheit
von etwa i mA/V erhalten.
-
Erforderlichenfalls kann die Auffangelektrode karbonisiert und/oder
mit einem oder mehreren Kühlflügeln versehen werden. Es können dann hohe Anodenverluste
zugelassen werden, ohne daß die Kathode oder die Steuerelektrode dabei überhitzt
wird.
-
Die vorliegende Anordnung ist nicht auf die Verwendung von kreiszylindrischen
Steuer- und Auffangelektroden beschränkt, sondern es können auch andere Querschnittsformen
verwendet werden, z. B. elliptische. Auch die Durchmesser der Steuer- und Auffangelektroden
brauchen nicht gleich groß zu sein. Tatsächlich wird im allgemeinen die Steuerelektrode
kleiner sein als die Auffangelektrode, da sie ganz dicht an der Kathode sein soll.
-
In den Fällen, wo hohe Widerstände erwünscht sind, kann der Schlitz
oder Spalt der Steuerelektrode G durch Gitterdrähte oder Maschen überbrückt werden,
z. B. kann ein Draht wendelförmig um die Steuerelektrode herum gewickelt und an
den Zylinder angeschweißt werden.
-
Wo niedriger Widerstand und große Steilheit verlangt wird, kann der
oben beschriebene Aufbau dadurch abgeändert werden, daß ein zweiter Spalt oder Schlitz
in der Steuerelektrode gegenüber dem schon erwähnten angebracht ist und dementsprechend
eine zweite Auffangelektrode und eine zusätzliche Schirmelektrode für einen zweiten
Kathodensträhl vorgesehen ist. Diese Ausführung, in der. zwei Auffangelektroden,
zwei Schirmgitter und eine Steuerelektrode mit zwei Schlitzen oder Spalten verwendet
werden, kann zur Erreichung einer Gegentaktanordnung gemäß Abb.6 weiter abgeändert
werden. Hierbei ist die doppelt geschlitzte hohlzylindrische oder ähnlich ausgebildete
Steuerelektrode G der Abb. q. und 5 durch zwei parallele, geschlitzte, ebene Platten
G1 und G2
ersetzt, von denen sich je eine zu beiden Seiten der Kathode
C befindet. Entsprechend sind dann zwei Schirmgitter S1, S2 und zwei Auffangelektroden
A1 und A2 vorgesehen. Eine solche Röhre stellt eine Doppelröhre dar, die in Gegentaktschaltungen
versendet werden kann. Werden die zwei Auffangelektroden A1 und A, und die beiden
Steuerelektroden G1 und f2 miteinander verbunden, so liefert diese Röhre die doppelte
Ausgangsleistung wie eine Röhre gemäß der Abb. 4 bzw. 5.