DE767800C

DE767800C -

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Publication number: DE767800C
Application number: DENDAT767800D
Authority: DE
Priority date: 1935-11-30
Also published as: US2155514A

Description

; E)ie/vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur. Ablenkung von Kathodenstrahlen mit auf einem geschlossenen Eisenjoch symmetrisch angeordneten Polkernen.

:Bei .den bisher gebräuchlichen Ablenkjochen, mit vier Polkernen ist es nicht leicht, ein Feld zu erhalten, dessen Kraftlinien zwischen den zugehörigen Polpaaren senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Pole des; Ablenkfeldes: und gleich dicht über den vom Kathodenstrahl überstrichenen Ablenkraümjhinweg verlaufen. Vor allem weisen die

Feldlinien an den Rändern zugehöriger Pole starke Krümmungen auf. Man konnte daher für die Ablenkung nur einen Teil dieses erzeugten! Feldes, das annähernd diesen Forderungen entspricht, ausnutzen. Auch eine entsprechende ' Polverbreiterung beseitigte diesen· Mangel nicht, da ja die Polpaare des zweiten Ablenkfeldes die Polpaare des ersten Ablenkfeldes !nicht überschneiden dürfen. Die Anpassung der Polschuhe an die Form des Röhrenhalses bewirkt eine ungleichmäßige Feldverteilung, weil der Luftraum zwischen

den zugehörigen Polpaaren ungleichmäßig gestaltet ist.

Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
Gemäß der Erfindung sind bei einer Spulenanordnung zur Ablenkung von Kathodenstrahlen mit auf einem geschlossenen Eisenjoch symmetrisch angeordneten Polkernen, die sich der Form des Röhrenhalses anpassen,

ίο 4 η (η ^ 2) Polkerne vorhanden, die zur Erzeugung jedes der beiden aufeinander senkrecht stehenden Ablenkfelder dienen, und jede Spulenhälfte des zu je einer Ablenkrichtung gehörigen Spulensystems ist nach Art von Motorenwicklungen in abwechselnden Wicklungsschritten vor- und rückwärts mit Überspringen von Polzwischenräumen aufgebracht, so daß die weiter von der zugehörigen Strahlablenkebene liegenden Polkerne von mehr Windungen umschlossen sind als die ihr näher liegenden Polkerne. Unter Strahlablenkebene ist dabei die Ebene verstanden, in welcher der Strahl beim Vorhandensein eines einzigen zugehörigen Ablenkfeldes abgelenkt wird.

Alles weitere ergibt sich aus der folgenden, an Hand der Zeichnungen ausgeführten Beschreibung.
Abb. ι ist die Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre, auf die Ablenkspulen gemäß der Erfindung montiert sind;

In Abb. 2'ist die Ablenkvorrichtung in vergrößertem Maßstab dargestellt;

Abb. 3 zeigt das Wicklungsschema der in Abb. 2 dargestellten Spulen;

Abb. 4 zeigt eine andere Ausführung der Ablenkspulen gemäß der Erfindung;

Abb. 5 zeigt das dazugehörige Wicklungsschema;

Abb. 6 ist eine andere Ausführung einer Lamellenform, außerdem enthält diese Abbildung verschiedene Angäben bezüglich der Verteilung eines durch die Spulen gemäß der Erfindung erzeugten Magnetfeldes;

Abb. 7 enthält verschiedene Angaben über die bei Verwendung, einer gleichmäßig verteilt gewickelten Spule erzeugte Feldverteilung.

In Abb. i, über die nun berichtet werden soll, besteht die Kathodenstrahlröhre aus einer hochevakuierten Hülle 60, aus einer Einrichtung zur ^Erzeugung des Kathodenstrahls 61 mit einer ersten . Anode 62 und einer zweiten Anode 63, die durch einen metallischen Belag auf der inneren Röhrenwand gebildet wird. Der Kathodenstrahl ist durch die strichpunktierte Linie 64 angedeutet. Er wird elektrostatisch fokussiert, und zwar durch das elektrostatische Feld zwischen der ersten und zweiten Anode. Auf diese Weise entsteht auf dem Fluoreszenzschirm» 65 ein sehr kleiner Fluoreszenzfleck. An Stelle der elektrostatischen Fokussierung kann auch eine elektromagnetische treten.

Die Ablenkeinrichtung soll nun an Hand der beiden Abb. 1 und 2 beschrieben werden. Es ist ein Magnetkern aus Eisenlamellen 66 verwendet. Jede Lamelle besteht aus dünnem Weicheisenblech und hat ein© größere Anzahl von Schlitzen. Diese Lamellen sind nun so angeordnet, daß die Schlitze zur Deckung kommen.

Bei der speziellen Ausführung, die hier beschrieben werden soll, hat der Kern zwölf Schlitze, die durch die Bezugsnummern 1 bis 12 gekennzeichnet sind. Durch Verwendung von noch mehr Schlitzen und einer entsprechenden Vermehrung in der Anzahl der Spulen kann ein noch homogeneres Magnetfeld erzeugt werden. In Abb. 2 ist sowohl die Wicklung für die Horizontalablenkung als auch die Wicklung für die Vertikalablenkung angegeben. Die Wicklung für die Horizontalablenkung besteht aus den Spulen 2O_a, 2.I₀ und 2,2_a auf der oberen Seite des Kerns 66 und aus den Spulen 2o_b, 2i₆ und 22_b auf der unteren Seite des Kerns. Die Wicklung für die Vertikalablenkung besteht aus den Spulen 3°a. 3^ra ^und 32_a auf der rechten Seite des Kerns und aus den Spulen 30^, 31^ und 32^ auf der linken Seite des Kerns. In Abb. 1 ist nur das Ende der Spule 32_fl gezeichnet.

An Hand der Abb. 3 soll das Verfahren zur Herstellung der Spulenanordnung nach der Erfindung gemäß Abb. 2 erläutert werden.' In den Schlitzen 4 und 10 befinden sich keine Leitungen, die zu der Wicklung für die Horizontalablenkung gehören. Die Leitungen der Spule 2o_a sind in den Schlitzen 3 und 5 untergebracht, der Schlitz 4 wird dabei über-Sprüngen. Die zu der Spule 2i_e gehörenden Leitungen liegen in den Schlitzen 2 und 6, die Leitungen der Spule 22_Ö in den Schlitzen ι und 7. Aus der Abbildung ist zu erkennen, daß die drei Spulen 2O_a, 2i_a und 22_a symmetrisch in bezug auf den Schlitz 4 angeordnet sind. Jede Spule besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl von Windungen. Die Zahl der Windungen hängt von der Art des Kreises ab, der den Ablenkstrom liefert, und außerdem von der Frequenz dieses Stromes. Anfang und Ende der Horizontalspule sind mit AH bzw. EH, Anfang und Ende derVertikalspule mit AV bzw. EV bezeichnet.^{1 :}

Es soll nun über den unteren Teil der Wicklung für die ; Horizontalablenkung berichtet werden. Die Leiter der Spule 20^ sind in den Schlitzen 9 und 1 i untergebracht, der Schlitz 10 wird dabei übersprungen. Die Drähte der Spule2i(, liegen in den SchlitzenS und 12, während die Drähte der Spule 22₆ in den Schlitzen 7 und 1 liegen. Der untere Teil

der Wicklung für die Horizontalablenkung ist dem oberen Teil genau gleich. Die Spulen 2o_a und 2O₆ enthalten die gleiche Zahl von Windungen, ebenso die Spulen 2i_a und 2i₆. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel enthalten überhaupt alle Spulen die gleiche Anzahl von Windungen, und zwar liegt diese Zahl zwischen io und einigen ioo·. Es sei aber erwähnt, daß in manchen Fällen die Homogenität der Feldverteilung verbessert werden kann, indem man verschiedenen Spulen verschiedene Windungszahlen zuordnet. Beispielsweise kann die Spule 2o_a 50¹ Windungen erhalten und die Spule 22_a 55 Windungen.

Aus Abb. 3 kann man weiter erkennen, wie die verschiedenen Spulen miteinander verbunden sind. Durch die dünnen Linien ist die Wicklung für die Horizontalablenkung dargestellt und durch die dicken Linien die Wicklung für die Vertikalablenkung. Das Wicklungsschema von Abb. 3 hält sich an die bei Motorenwicklungen übliche Form des Schemas. Man muß sich vorstellen, daß der Kern und die Wicklung an der Stelle des Schlitzes 12 durchschnitten und in eine Ebene ausgebreitet wurden. Um das Schema zu vereinfachen, wurde für jede Spule nur eine Windung eingezeichnet. In den Abb. 2 und 3 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugsnummern gekennzeichnet.

Die Wicklung für die Vertikalablenkung ist die gleiche wie die eben beschriebene Wicklung für die Horizontalablenkung, abgesehen davon, daß die Zahl der Windungen je Spule eine andere sein kann und daß sie um einen rechten Winkel verdreht angeordnet ist. Auf der rechten Seite sind die Leitungen der Spule 3o_a in den Schlitzen 6 und 8 untergebracht, der Schlitz 7 ist übersprungen. Die Leitungen der Spule 3i_fl liegen in den Schlitzen 5 und 9, während die Leitungen der Spule 32_a in den Schlitzen 4 und io< liegen. Auf der linken Seite sind die Leitungen der Spule 3O₆ in den Schlitzen 2 und 12 untergebracht; der Schlitz 1 ist übersprungen. Die Leitungen der Spule 31₆ sind in den Schlitzen 3 und 11 angeordnet und die Leitungen der Spule 32,, in den Schlitzen 4 und 10. Aus Abb. 3 ist wieder zu erkennen, wie die zu der Vertikalablenkung gehörenden Spulen zu verbinden sind; dabei sind die Leiterenden, die miteinander verbunden werden sollen, durch die gleichen Bezugszeichen kenntlich gemacht.

Anstatt die konzentrische Spulenwicklung, die eben beschrieben wurde, zu verwenden, können die Ablenkspulen auch so, wie in Abb. 4 und 5 dargestellt ist, gewickelt werden. Ganz ähnlich wie bei der bisher beschriebenen Anordnung wird auch hier ein Magnetkern verwendet, auf den die Spulen für die Horizontalablenkung und die Spulen für die Vertikalablenkung gewickelt werden. Die Wicklung für die Horizontalablenkung besteht aus den Spulen 4O₀, 4I₀ und 42,, auf der oberen Seite und aus den Spulen 40^, 4i₆ und 42₆ auf der unteren Seite des Kerns. Die Leitungen der Spule 4O₀ sind in. den Schlitzen 1 und 5 untergebracht, die Leitungen der Spule 41,, in den Schlitzen 2 und 6 und die Leitungen der Spule 42,, in den Schlitzen 3 und 7. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß in dem Schlitz 4 keine Leitungen sind, die zu den Horizontalablenkspulen gehören. Ferner ist aus den Abbildungen zu erkennen, daß diese Spulen symmetrisch in bezug auf den Schlitz 4 angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind die unteren Spulen 40^, 4I₆ und 42₆ symmetrisch um den Schlitz 10 herum angeordnet, der selbst keine Drahtwindungen von der Wicklung für die Horizontalablenkung enthält.

Das Wicklungsschema in Abb. 5 zeigt, wie die Spulen geschaltet werden müssen. Gleiche Teile haben dabei in den Abb. 4 und 5 die gleichen Bezugszeichen. In Abb. 5 sind die Enden der Wicklung, die miteinander verbunden werden, durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Wicklung für die Vertikalablenkung besteht aus den Spulen 5O₀, 5I₀ und S2_a auf der rechten Seite des Kerns und aus den Spulen 5O₆, 51₆ und 52₆ auf der linken Seite des Kerns. Aus Abb. 4 ist zu erkennen, daß die Spulen auf der rechten Seite des Kerns den Schlitz 7 überspringen, während die Spulen auf der linken Seite des Kerns den Schlitz ι überspringen.

In Abb. 5 sind die zu den Vertikalablenkspulen gehörigen Leitungen mit dicken Linien eingezeichnet. Die Enden, die miteinander verbunden werden, sind wieder durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, z. B. wird das mit c' bezeichnete Ende auf der rechten Seite von Abb. 5 verbunden mit dem ebenfalls mit c' bezeichneten Leitungsende auf der linken Seite der Abb. 5.

An Stelle der Lamellen, wie sie in Abb. 2 und 4 dargestellt sind, können auch andere Lamellen mit teilweise geschlossenen Schiitzen verwendet werden. Eine derartige Lamelle ist in Abb. 6 dargestellt. Diese besondere Lamellenform kann in manchen Fällen noch dazu beitragen, die Homogenität des Feldverlaufes zu erhöhen.

Jede der beiden beschriebenen Wicklungen liefert ein Magnetfeld, das im wesentlichen homogen ist in einer zu der Längsachse der Kathodenstrahlröhre senkrechten Ebene, das ist also in der Zeichenebene der Abb. 2 und 4. Infolgedessen wird bei Verwendung dieser verteilt gewickelten Ablenkspulen die Fokus-

sierung des Kathodenstrahls nicht gestört, vielmehr wird auf dem Fluoreszenzschirm eine dünne scharfe Lichtzeile bei der Ablenkung erzeugt.

Die Abb. 6 enthält verschiedene Angaben über den Feldverlauf in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Kathodenstrahlröhre und durch die Mitte der Ablenkspulen. Der Betrag des Flusses ist in willkürlichen Einheiten angegeben. Jeder Punkt, an dem eine Messung ausgeführt wurde, ist durch ein Kreuz gekennzeichnet. Das gestrichelt gezeichnete Rechteck 70 gibt den Bereich an, durch den der Kathodenstrahl abgelenkt wird.

An verschiedenen Punkten innerhalb dieses Bereiches unterscheiden sich die Größen des Flusses um weniger als 5 %>.

Es wurde gefunden, daß¹ in solchen Fällen, bei denen sich der Fluß innerhalb einer Ebene senkrecht zum Kathodenstrahl um 5"/» oder um weniger ändert, Bilder hoher Qualität erhalten werden, weil der defokussierende Einfluß unbedeutend ist. Selbst wenn die Variation des Flusses 10% beträgt, ist die Defokussierung bei Verwendung von Spülen gemäß der Erfindung sehr klein, verglichen mit der Defokussierung bei Verwendung von bisher bekannten Spulenanordnungen.

In Abb. 7 gibt der gestrichelte Kreis 71 die innere Begrenzung des Kernes 66 an und das gestrichelte Rechteck 72 den "Bereich, durch welchen der Kathodenstrahl abgelenkt wird. Durch verschiedene Kreuze und danebenstehende Zahlen wird der Feldverlauf dargestellt, wie er durch eine einheitlich verteilt gewickelte Spule erzeugt wird, d. h. wenn die Ablenkspulen so gewickelt werden, wie in Abb. 2 bzw. Abb. 4 dargestellt ist, aber ohne daß dabei ein Schlitz übersprungen wird.

Hier variiert der Fluß von einer Größe 44 in der Mitte des Bereiches bis zu einer Größe 30 in der Nähe des inneren Kernrandes. Eine Veränderlichkeit von dieser Größe verursacht schon eine ziemliche Defokussierung.

Die in den Abb. 6 und 7 angegebenen Meßpunkte beziehen sich nur auf das Horizontalablenkfeld, dessen Kraftlinien also von oben nach unten verlaufen, wie durch die Buchstaben N und 6" angedeutet ist. - ■*

Claims

PATENTANSPRÜCHE: · ' . ,

ι. Spulenanordnung zur Ablenkung von Kathodenstrahlen mit auf einem geschlossenen Eisenjoch symmetrisch angeordneten Polkernen, die sich der Form des Röhrenhalses anpassen, dadurch gekeiltezeichnet, daß 4 η (η Ξϊ; 2) Polkerne vorhanden sind, die zur Erzeugung jedes der beiden aufeinander senkrecht stehenden Ablenkfelder dienen, und daß jede Spulenhälfte des zu je einer Ablenkrichtung gehörenden Spulensystems nach Art von Motorenwicklungen in abwechselnden Wicklungsschritten vor- und rückwärts mit Überspringen von Polzwischenräumen aufgebracht ist, so daß die weiter von der zugehörigen Strahlablenkebene liegenden Polkerne von mehr Windungen umschlossen sind als die ihr näher liegenden Polkerne.
2. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulenhälften jeder Ablenkwirkung hintereinandergeschaltet sind.
3. Spulenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenjoch lamelliert ist und die Magnetpolkerne durch Aussparungen von Schlitzen, in welchen die Wicklungen untergebracht sind, gebildet sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer Spulenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, mit 4 w Polkernen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Wicklungsschritt in jeder Spulenhälfte in der einen Richtung ein Zwischenraum übersprungen wird und bei jedem, weiteren Wicklungsschritt die Zahl der übersprungenen Zwischenräume um eins zunimmt, bis beim letzten Wicklungsschritt 2n—1 Zwischenräume übersprungen werden (Abb. 2 und 3).
5. Verfahren zur Herstellung einer Spulenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, mit 4 η Polkernen, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Wicklungsschritt in einer Spulenhälfte in der einen Richtung η Zwischenräume und bei jedem Wicklungsschritt in der anderen Richtung μ—ι Zwischenräume übersprungen werden (Abb. 4 und 5).

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

Deutsche Patentschrift Nr. 620 173;
britische Patentschriften Nr. 403 671,

433996;

schweizerische Patentschrift Nr. 182 519; Grimsehl: »Lehrbuch der Physik«, 1932, '
6. Aufl., Bd. II, i, S. 456 bis 461,
Abb. 588 und 594.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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