DE820322C

DE820322C - Elektrische Entladungsroehre mit einem gebuendelten Elektronenstrom

Info

Publication number: DE820322C
Application number: DEN863A
Authority: DE
Inventors: Zeger Van Gelder
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1949-05-14
Filing date: 1950-05-11
Publication date: 1951-11-08
Also published as: CH287008A; NL73499C; BE495703A; FR1017656A; NL146459B; GB683491A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, in der die von einer Kathode emittierten Elektronen zu einem Bündel vereinigt werden, das gegebenenfalls nach Ablenkung auf eine oder mehrere Fangelektroden oder auf einen Lumineszenzschirm auftrifft. Bekannte Vertreter dieser Röhreuart s-ind die Braunsche Röhre und die Ablenkverstärkerröhre.

Eine der größten Schwierigkeiten, auf die man beim Aufbau der vorerwähnten Röhrenart stößt, besteht darin, daß eine richtige stabile Bündelung des Elektronenstroms schwer erzielbar ist, da die Bündelung in hohem Maße von den angelegten Spannungen abhängig ist, so daß Spannungsschwankungen einen großen Einfluß darauf ausüben. Es müssen somit Maßnahmen getroffen werden, um die Spannungen konstant zu halten.

Um eine richtige Bündelung zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen, eine Bündelungselektrode mit einem bestimmten, verhältnismäßig hohen Widerstand zu verwenden und durch diese Elektrode einen Elektronenstrom in Richtung des Bündels zu schicken, so daß längs dieser Bündelungselektrode ein Spannungsverlauf auftritt, und zwar derart, daß die Spannungsänderung über die Oberfläche in dem Maße größer ist, wie der Abstand von der Kathode größer ist. Der Elektrodenwiderstand je Längeneinheit wird somit um so größer, je größer der Abstand von der Kathode ist. Dies ist dadurch erzielbar, daß diese Elektrode konisch ausgebildet wird oder das halbleitende oder Widerstandsmaterial, aus dem diese Elektrode besteht, auf der Kathodenseite dieser Elektrode fester zusammengepreßt ist. Eine derartige Elektrode ist nicht nur

schwer herstellbar, sondern die vorerwähnten Nachteile treten auch bei Verwendung solcher Elektroden auf.

Die erwähnten Schwierigkeiten können nun unter Beibehaltung einer einfachen Bauart vollständig vermieden werden, wenn bei einer elektrischen Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem, das unter anderem eine Kathode und eine oder mehrere Bündelungselektroden enthält, die während des

ίο Betriebes der Röhre längs der Oberfläche in der Bewegungsrichtung des Bündels eine derartige Potentialverteilung haben, daß ein Elektronenbündel gebildet wird, gemäß der Erfindung diese Potentialverteilung über die Bündelungselektroden von einem Strom in diesen Elektroden herbeigeführt wird, der zu wenigstens 30% aus vom Bündel stammenden Elektronen besteht. Dies ergibt den Vorteil einer stabilen Bündelung, da bei Änderung dieser Bündelung die Anzahl aus dem Bündel ent-

ao weichender Elektronen, die zur Bündelungselektrode gelangen, und somit der Spannungsverlauf längs dieser Elektroden sich ebenfalls ändert, und zwar derart, daß die Abweichung in der Bündelung wieder rückgängig gemacht wird. Wenn das Bündel mehr abweicht, werden mehr Elektronen zu den Bündelungselektroden gelangen. Die Potentialverteilung ändert sich dann sofort derart, daß die Abweichung ausgeglichen wird. Die Bündelwirkung dieser Elektroden ist daher praktisch unabhängig von geringen Schwankungen der Betriebsspannungen. Selbstverständlich kann dies sowohl bei parallelen Bündeln als auch bei divergierenden oder konvergierenden Bündeln Anwendung finden.

Im allgemeinen muß die Bündelungselektrode einen hohen Widerstand haben, da dann dei erwünschte Potentialverlauf längs der Oberfläche bereits mit einer geringen Stromstärke erzielbar ist. Dieser Widerstand kann von der Größenordnung von ι bis 5 Megohm sein. Die Form der Bündelungselektroden soll der Form des Bündels angepaßt werden. Bei einem platten Bündel wird man im allgemeinen mit zwei Bündelungselektroden in Form parallel angeordneter Platten auskommen, die beiderseits dieses Bündels aufgestellt sind. Hat das Bündel einen kreisförmigen Querschnitt, so wird man eine einzige zylindrische Bündelungselektrode verwenden. Es ist dabei stets erforderlich, daß der gebündelte Elektronenstrom dicht an der Oberfläche der Bündelungselektroden vorüberläuft. Diese Elektroden müssen gleichsam Grenzflächen des Bündels bilden. Bei einer geringen Abweichung des Verlaufs der Elektronen parallel zur Elektrodenoberfläche wird dann eine wesentliche Stromänderung in den Bündelungselektroden auftreten. Ist der Widerstand dieser Elektroden passend gewählt, so wird infolge dieser Stromänderung eine hinreichend große Feldänderung auftreten, wodurch das Bündel wieder seine ursprüngliche Form erlangt.

Häufig ist es vorteilhaft, die Bündelungselektroden an einem Ende mit der Kathode zu verbinden und eine positive Spannung an das andere Ende anzulegen. In diesem Fall muß der Strom aus dem Bündel etwa die Hälfte des die Bündelungselektroden durchfließenden Stromes betragen. Dies ist jedoch nicht durchaus erforderlich. Es können z. B. auch die beiden Enden der Bündelungselektroden an eine gesonderte Stromquelle angeschlossen werden, wobei das auf der Kathodenseite liegende Ende dieser Elektroden eine bestimmte Spannung gegenüber der Kathode haben kann. Es ist sogar möglich, diese Elektroden nur mit dem von der Kathode abliegenden Ende an ein gegenüber der Kathode positives Potential zu legen. Der Potentialverlauf längs der Oberfläche wird dann vollständig von dem aus dem Bündel stammenden Elektronenstrom gebildet.

Im Gegensatz zur vorerwähnten Ausführungsform, bei der der Widerstand in der Längsrichtung der Bündelungselektroden ungleichmäßig verläuft, kann dieser Widerstand bei der Röhre gemäß der Erfindung je Längeneinheit konstant sein. Da nicht alle aus dem Bündel entweichenden Elektronen zum einen Ende der Bündelungselektrode gelangen und somit nicht alle diese Elektroden über ihre ganze Länge durchlaufen, ergibt es sich, daß trotzdem die günstigste Potentialverteilung, die bei einem Bündel mit parallelen Elektronenbahnen gemäß einer 4/3-Potenz verlauf en soll, ohne weiteres erzielt wird. Der die Bündelungselektroden durchfließende Gesamtstrom soll an sich auch sehr gering sein, da im allgemeinen der vom Bündel stammende Strom nur einige Prozent des Gesamtbündelstroms betragen darf. Die Bündelungselektroden gemäß der Erfindung müssen denn auch im allgemeinen in der Bündelrichtung einen hohen Widerstand haben, wie vorerwähnt. Dies ist dadurch erzielbar, daß diese Elektroden aus an sich bekannten halbleitenden Stoffen oder Gemischen oder aus Isolierstoff hergestellt werden, der an der Bündelseite mit einer Schicht mit hohem Widerstand überzogen ist.

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

Fig. ι schematisch eine elektrische Entladungsröhre und die

Fig. 2, 3 und 4 besondere Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

In Fig. ι ist die von einem Wehneltzylinder 2 umgebene Kathode mit 1 bezeichnet. Die Bündelungselektroden, die in der Bündelrichtung einen beträchtlichen Widerstand haben, sind mit 3 und 4 bezeichnet. 5 und 6 sind Ablenkplatten, die das Bündel derart beeinflussen können, daß es zur Elektrode 7 oder 8 gelangt.

Da die Bündelungselektroden 3 und 4 je mit zwei Zuführungsleitern verbunden sind, ist es möglich, das auf der Kathodenseite liegende Ende dieser Elektroden mit einer bestimmten positiven Spannung gegenüber der Kathode zu beaufschlagen, entsprechend Fig. i. In den meisten Fällen kann jedoch das auf der Kathodenseite liegende Ende der Bündelungselektroden 9 und 10 unmittelbar mit der Kathode verbunden sein. Dabei ist ein Wehneltzylinder entbehrlich (Fig. 2). Es ist weiter möglich, die Elektroden 11 und 12 (Fig. 3) an dem der Kathode zugewendeten Ende ganz frei zu lassen.

Dabei wird der diese Elektroden durchfließende Gesamtstrom von aus dem Bündel stammenden Elektronen gebildet. Obgleich die Elektronen 11 und 12 einen linear gemäß der Länge verlaufenden Widerstand haben, entsteht ein gemäß der 4/3-Potenz verlaufendes elektrisches Feld, was zur Bildung eines aus in parallelen Bahnen laufenden Elektronen bestehenden Bündels erforderlich' ist. Derartige Bündelungselektroden sind somit in einfacher Weise herstellbar.

Nach Fig. 4 wird ein in einem Brennpunkt fokussiertes Bündel gebildet. Auch hier wird das Bündel von den Bündelungselektroden 14 und 15 begrenzt. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Hohlkathode 13 verwendet.

Obgleich die Figuren plattenförmigeBündelungselektroden darstellen, die bandförmige Bündel ergeben, ist bei Verwendung von Bündeln mit kreisförmigem Querschnitt eine einzige, zylindrische oder konische Bündelungselektrode verwendbar. Die Länge und der Widerstand der Bündelungselektroden wird mit Rücksicht auf die anzulegenden Spannungen und die Bündelbemessung gewählt. _% Es ist selbstverständlich möglich, anstatt der Elektroden 7 und 8 einen Lumineszenzschirm vorzusehen. Auch können mehrere Ablenkplatten, zusätzliche Beschleunigungselektroden, zusätzliche Blenden, kurz, alles was in derartigen Röhren mit gebündeltem Elektronenstrom erforderlich oder erwünscht sein kann, vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrische Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem, das unter anderem eine Kathode und eine oder mehrere Bündelungselektroden enthält, die beim Betrieb der Röhre längs der Oberfläche in der Bewegungsrichtung des Bündels eine derartige Potentialverteilung haben, daß ein Elektronenbündel gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Potentialverteilung über die Bündelungselektroden von einem diese Elektroden durchfließenden Strom hervorgerufen wird, der zu wenigstens 30% aus vom Bündel stammenden Elektronen besteht.
2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gebündelte Elektronenstrom von der Oberfläche von wenigstens einer Bündelungselektrode begrenzt wird.
3. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bündelungselektrode wenigstens teilweise aus halbleitendem Material besteht.
4. Elektrische Entladungsröhre nach den An-Sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelungselektroden einen Widerstand von mehr als io^e Ohm haben.
5. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bündelungselektrode das Bündel vollständig umgibt.
6. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bündelungselektrode an den Enden mit einer Stromquelle verbunden ist.
7. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bündelungselektrode auf einer Seite mit der Kathode verbunden ist.
8. Elektrische Entladungsröhre nach den Ansprüchen i, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bündelungselektrode nur an dem von der Kathode abliegenden Ende mit einem Stromzuführungsdraht versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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