DE810884C - Elektrische Entladungsroehre mit gebuendeltem Elektronenstrom und einem Ablenkelektronenspiegel - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1951

p 38499 VIIIc j 21 χ D

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre mit einem gebündelten Elektronenstrom, der auf einen als Ablenkorgan dienenden Elektronenspiegel gerichtet wird.

Elektrische Entladungsrohren, in denen der von einer Kathode emittierte Elektronenstrom zu einem Bündel vereinigt auf ein Elektrodensystem, einen sogenannten Elektronenspiegel, gerichtet wird, welcher das Bündel über einen großen Winkel ablenkt, sind bekannt. Bei solchen Röhren wird pft ein Elektrodensystem angewendet, das eine Ablenkung des Bündels herbeiführt, bevor es den Elektronenspiegel erreicht. Es ist auch bekannt, an die den Elektronenspiegel bildenden Elektroden außerdem noch die Ablenkspannungen anzulegen. Der Spiegel dient dabei also gleichzeitig auch als Ablenkorgan. Die bisher bekannten Bauarten solcher Elektronenablenkspiegel bestehen im wesentlichen aus zwei oder mehreren plattenförmigen, praktisch in einer einzigen, manchmal gekrümmten Ebene liegenden Elektroden, denen die Ablenkspannungen zugeführt werden. Um zu erreichen, daß die Ablenkwirkung des Spiegels in verschiedenen Punkten der Oberfläche in gleicher Weise erfolgt, werden die Elektroden manchmal in der den Spiegel enthaltenden Röhre mittels eines Widerstandes verbunden, dessen Oberfläche einen Teil des Elektronenspiegels bildet.

Ein Nachteil diesel- Bauart ist, daß bei hohen Frequenzen die Ablenkung nicht länger verläuft, als sie durch die Spannungsteilung des Widerstandes angegeben wird. Bei hohen Frequenzen wird nämlich die Potentialverteilung im wesentlichen durch die dielektrische Verschiebung und nicht

länger durch die die Widerstandsschicht durchfließenden galvanischen Ströme bedingt. Bei hohen Frequenzen übernimmt somit, wenigstens teilweise, das Dielektrikum zwischen den Elektroden die Aufgabe des Widerstandes.

Bei diesen hohen Frequenzen ist es daher nicht recht möglich, die Form des Spiegelfeldes durch die Bemessung der Widerstandsschicht zu beeinflussen, man ist daher manchmal auf verwickelte,

ίο schwierig herzustellende Formen der eigentlichen Elektroden, z. B. die Unterteilung der Elektroden, angewiesen.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen Elektronenablenkspiegel aus zwei schwach gekrümmten Platten herzustellen, deren einander zugekehrte Ränder zickzackförmig ineinandergreifen. Der dabei angestrebte Zweck war die Vermeidung der bei hohen Frequenzen an diesen Rändern auftretenden Feldverzerrung.

ao Die Erfindung hat nun den Zweck, auf einfache Weise die erwähnten Nachteile möglichst zu beheben.

Eine elektrische Entladungsröhre gemäß der Erfindung enthält einen gebündelten Elektronenstrom,

_a5 der auf einen gleichzeitig als Ablenkorgan dienenden Elektronenspiegel gerichtet wird, der aus wenigstens zwei Elektroden besteht, zwischen denen sich ein Material befindet, dessen dielektrische Konstante von derjenigen des die Elektroden umgebenden Raumes abweicht und in dem die dielektrische Verschiebung in wenigstens 25 °/o stattfindet. Durch das Dielektrikum erhält das sich infolge der den Elektroden des Elektronenspiegels zugeführten Spannungen bildende Spiegelfeld eine Form, die von der Form abweicht, die beim Fehlen des Dielektrikums entstehen würde.

Mit Hilfe der Bauart nach der Erfindung ist es möglich, das Ablenkspiegelfeld praktisch beliebig zu gestalten. Es ist nämlich möglich, das Dielektrikum derart auszugestalten, daß sich ein beliebiger Feldverlauf erzielen läßt. Dieser gewünschte Verlauf kann im voraus berechnet werden, und an Hand dieser Berechnungen läßt sich die Form des Dielektrikums ermitteln.

Für die vorerwähnte Bauart wird das Dielektrikum derart ausgestaltet, daß die Randverzerrung praktisch ganz vermieden ist. Soll jedoch mit dem Feld das Elektronenbündel noch in anderer Weise beeinflußt, z. B. konzentriert werden, so kann dies dadurch erreicht werden, daß dem Dielektrikum eine andere Form gegeben wird. Die Randverzerrung kann dann gleichzeitig vermieden werden.

Das elektrische Feld für die Spiegelelektroden kann auch durch Anwendung eines Dielektrikums geändert werden, das vollkommen gleichmäßig zwischen den Elektroden verteilt ist, aber dessen Dielektrizitätskonstante nicht an allen Stellen die gleiche ist. Dies läßt sich durch eine bestimmte Wahl der Zusammensetzung des Dielektrikums erzielen.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht der Elektronenspiegel aus zwei parallelen Platten, die annähernd in der gleichen Richtung wie der von der Kathode aus-· gesandte Elektronenstrom verlaufen; zwischen diesen Platten befindet sich ein Block aus Isolierstoff einer bestimmten Form und Zusammensetzung. Dieser Block aus Isolierstoff kann gleichzeitig als Befestigungselement für die Elektroden dienen.

Um eine Entladungsröhre nach der Erfindung auch für niedrige Frequenzen geeignet zu machen, können die den Elektronenspiegel bildenden Elektroden durch die hochohmige Widerstandsschicht verbunden werden, die auf der der Kathode zugewandten Seite des Dielektrikums vorgesehen ist. Bei dieser Bauart eignet sich die Röhre sowohl für hohe als auch für niedrige Frequenzen.

Für das Dielektrikum wird vorzugsweise ein Stoff verwendet, dessen dielektrische Konstante größer als 4 ist. Gut brauchbar ist z. B. Titandioxyd oder Porzellan.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι schematisch eine Entladungsröhre mit einem bekannten Elektronenspiegelsystem sowie einen Teil einer bei einer derartigen Röhre verwendbaren Schaltung darstellt;

Fig. 2 stellt einen Teil des Elektrodensystems der Röhre nach Fig. 1 in größerem Maßstabe dar;

Fig. 3 zeigt die Potentialverteilung, beim System _go nach Fig. 2;

Fig. 4 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die an Stelle des Elektrodensystems nach Fig. 2 anwendbar ist;

Fig. 5 zeigt die Potentialverteilung beim Elektrodensystern nach Fig. 4;

Fig. 6 stellt eine andere Ausführungsform dar, die gemäß der Erfindung an Stelle des Elektrodensystems nach Fig. 2 anwendbar ist;

Fig. 7 zeigt die Potentialverteilung des Elek- j_Oo trodensystems nach Fig. 6, und

Fig. 8 stellt eine dritte Ausführungsmöglichkeit dar, die gemäß der Erfindung an Stelle des Elektrodensystems der Fig. 2 anwendbar ist.

In Fig. ι bezeichnet 1 die Wand der Entladungsröhre, die am unteren Ende an eine Fußplatte 2 angeschmolzen ist, in der mehrere Durchführungsstifte 3 und außerdem ein Suchernocken 4 vorhanden sind. Mit den Durchführungsstiften 3 sind im Innern der Röhre die Elektroden des schematisch no dargestellten Elektrodensystems verbunden. Das Elektrodensystem besteht aus einer Kathode 5 mit einem Heizfaden 6, einer Blende 7 und einer Beschleunigungsanode 8. Mit Hilfe des Systems S bis 8 kann ein Elektronenbündel erzeugt werden, das schematisch durch die gestrichelte Linie 9 angedeutet ist. Durch das Elektronenspiegelsystem im oberen Röhrenteil wird das Bündel 9 auf die Anoden 10 und 11 gerichtet. Das Elektronenspiegelsystem im oberen Teil der Röhre, das in iao Fig. 2 vergrößert dargestellt ist, besteht aus zwei schwach gekrümmten Elektroden 12 und 13, die in üblicherweise durch eine Glimmerplatte 14 miteinander verbunden sind. Die Durchführungen der Elektroden 12 und 13 endigen in Anschlußkappen us 15 und 16, an die eine Spule 17 angeschlossen ist,

in der mittels einer zweiten Spule i8 eine Wechselspannung induziert werden kann, die somit den Elektroden 12 und 13 entgegengesetzte Ablenkspannungen erteilt. Die Spule 17 hat eine Mittelanzapfung, die über den Punkt 19 mit einer Spannung verbunden wird, die gegenüber der Kathode 5 negativ ist. Infolge dieser negativen Spannung am Elektronenspiegelsystem 12, 13 wird das Bündel 9, wie dargestellt ist, abgelenkt und auf die Anöden 10 und 11 gerichtet. Das Elektronenspiegelsystem hat, wie vorher erwähnt, eine Bauart, die bereits bekannt ist. Die Glimmerplatte 14 ist auf der der Kathode zugewandten Seite mit einer hochohmigen Widerstandsschicht überzogen, welche die beiden Elektroden 12 und 13 miteinander verbindet. Diese Schicht wird z. B. durch Überziehen mit Aquadag erhalten.

Fig. 3 zeigt die Potentialverteilung, die zwischen den Elektroden 12 und 13 entsteht, wenn über die

ao Spulen 18 und 17 eine Hochfrequenzwechselspannung z. B. mit einer Frequenz von mehr als 10⁵Hz zugeführt wird. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, verläuft dieses Potential nicht gemäß einer geraden, sondern gemäß einer gekrümmten Linie, die bei den Elektroden die größte Krümmung aufweist. Diese Krümmung entsteht dadurch, daß das Feld mehr durch die dielektrische Verschiebung zwischen den Elektroden 12 und 13 als durch den galvanischen Strom in der auf der Glimmerverbindungsplatte 14 vorhandenen Widerstandsschicht bestimmt wird. Es ist ersichtlich, daß ein derart verlaufendes Feld sich nicht zur regelmäßigen Ablenkung des Bündels eignet.

In Fig. 4 ist ein Elektronenspiegelsystem dargestellt, das gemäß der Erfindung anstatt des in Fig. ι und 2 dargestellten, nicht zufriedenstellend arbeitenden Systems verwendet wird. Das Spiegelsystem besteht hier aus zwei schwach gekrümmten Elektroden 20 und 21, die durch einen Block aus Isolierstoff 22 miteinander verbunden sind. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß dieser Block aus Isolierstoff in der Mitte zwischen den Elektroden dünner als an den Seiten ist. Da der Isolierstoff 22 so stark ist, daß die dielektrische Verschiebung zu wenigstens 25 % in diesem Stoff stattfindet, kann durch diese besondere Form des Isolierstoffes erreicht werden, daß sich eine Feldverteilung ergibt, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wenn über die Zuführungsdrähte 23 und 24, ähnlich wie in Fig. 1

j₀ angegeben, die Ablenkspannungen zugeführt werden.

In Fig. 6 ist eine ganz andere Ausführungsform

eines Elektrodenspiegelablenksystems dargestellt, das bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Röhre anwendbar ist. Es besteht aus den Elektroden 25 und 26, die hier jedoch nicht in einej praktisch senkrecht zur Bündelrichtung stehenden Ebene, sondern in zwei parallelen Ebenen liegen, die praktisch die gleiche Richtung haben wie das mit 27 bezeichnete Elektronenbündel. Zwischen den Elektroden 25 und 26 befindet sich ein Block aus Isolierstoff 28, dessen Dielektrizitätskonstante größer als diejenige des das Elektrodensystem umgebenden Raumes ist. Infolge der besonderen Form des '· Isolierstoffes 28 wird vor dem Elektronenspiegel eine Potentialverteilung erzielt, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform des Elektrodensystems dargestellt, das in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Entladungsröhre anwendbar ist. In dieser Figur bezeichnen 29 und 30 Elektroden, die, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6, sich nahezu parallel zum Elektronenbündel erstrecken. Die Richtung dieses Elektronenbündels ist mit 31 angegeben. Der Isolierstoff 32 füllt hier den Raum zwischen den Elek- ⁷^ troden 29 und 30 ganz regelmäßig aus. Die Dielektrizitätskonstante des Materials ist jedoch auf der Seite der Elektrode 29 geringer als auf der Seite der Elektrode 30, was durch die unterschiedliche Schraffierung angedeutet ist. Infolgedessen kann eine Potentialverteilung erzielt werden, welche der aus Fig. 7 nahezu entspricht.

Schließlich ist in dieser Figur noch angegeben, daß auf der der Kathode zugewandten Seite des Elektronenspiegels auf dem Isoliermaterial eine hochohmige Widerstandsschicht 33 vorhanden ist. Infolge dieser Widerstandsschicht eignet sich die Röhre, die dieses Elektronenspiegelsystem enthält, auch für niedrigere Frequenzen. Die Widerstandsschicht 33 ist hier mit den beiden Elektroden 29 9" und 30 verbunden. Dies ist jedoch nicht stets unbedingt erforderlich; sie kann auch mit nur einer der Elektroden verbunden sein. In diesem Fall ist die Wirkung bei niedrigeren Frequenzen nicht befriedigend.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrische Entladungsröhre mit einem gebündelten Efcktronenstrom, der auf einen gleichzeitig als Ablenkorgan dienenden Elektronenspiegel gerichtet wird, der aus wenigstens zwei Elektroden aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden ein Dielektrikum vorhanden ist, dessen Dielektrizitätskonstante von der Dielektrizitätskonstante des die Elektroden umgebenden Raumes abweicht und in dem die dielektrische Verschiebung zu wenigstens 25 °/o stattfindet.

2. Elektrische Entladungsröhre nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum eine Dielektrizitätskonstante hat, die größer als 4 ist.

3. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Dielektrikum auf der der Kathode zugewandten Seite eine hochohmige Widerstandsschicht vorhanden ist.

4. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum derart zwischen den Elektroden des Elektronenspiegels verteilt ist, daß das Feld, das sich infolge der diesen Elektroden zugeführten Spannungen bildet, eine Form annimmt, die von derjenigen abweicht, die beim Fehlen des Dielektrikums entstehen würde.

5. Elektrische Entladungsröhre nach den An-

Sprüchen ι, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des zwischen den Elektroden des Elektronenspiegels vorhandenen Dielektrikums, in verschiedenen Punkten des Dielektrikum« gemessen, verschieden ist.

6. Elektrischie Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenspiegel durch zwei parallele Platten gebildet wird, die ungefähr die gleiche Richtung wie das von der Kathode auf den Spiegel gerichtete Elektronenbündel haben und zwischen denen sich das Dielektrikum befindet.

7. Elektrische Entladungsröhre nach den An-Sprüchen 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum in der Mitte zwischen den Elektroden des Elektronenspiegels dünner als an den Seiten ist.

8. Elektrische Entladungsröhre nach den An-Sprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum außerdem als Halteorgan der Elektroden des Elektronenspiegels dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 1175 8.