DE857554C - Schaltungsanordnung fuer Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen von Schaltungen für Kathodenstrahlröhren und Verfahren zum Betrieb solcher Röhren, und sie bezieht sich besonders auf Schalrungen für Kathodenstrahlröhren, bei denen ein Elektronenstrom von großer Intensität erzeugt wird mittels einer thermionischen Kathode, die durch Elektronenbombardement erhitzt wird.

Kathodenstrahlröhren von diesem Typ besitzen ίο eine Anode, eine Kathode, die durch Elektronenbombardement erhitzt werden kann, eine Modulationselektrode zur Steuerung der Elektronenemission aus der Kathode gegen die Anode und schließlich eine Elektronenquelle zum Bombardieren der Kathode. Kathodenstrahlröhren von diesem Typ werden im folgenden bezeichnet als »von dem festgelegten Typ«. Röhren dieser Art können natürlich auch andere Elektroden enthalten, z. B. zusätzliche Anoden zur Fokussierung und Beschleunigung des Elektronenstromes und Platten zur Ablenkung des Stromes in einer oder mehreren Richtungen, jedoch bilden diese zusätzlichen Elektroden keinen Teil der vorliegenden Erfindung und werden infolgedessen in dieser Beschreibung nicht erwähnt.

Es ist bekannt, daß bei Kathodenstrahlröhren, in denen ein Elektronenstrom von hoher Intensität erzeugt werden soll, der Gebrauch einer durch Elektronenbombardement erhitzten Kathode ver-

schiedene Vorteile bringt. Zum Beispiel während sich die Heizleistung in einem Teil einer Heizdrahtkathode mit Verringerung des Querschnitts vergrößert, mit dem Ergebnis, daß sich der Querschnitt durch Verdampfung und schnellen Verfall der Kathode weiter beschleunigt verkleinert, ist die Heizleistung bei einer bombardierten Kathode proportional der Fläche, die dem Bombardement ausgesetzt ist, so daß selten ein Zerfall durch Überhitzung ίο eintritt. Kathoden von diesem Typ können infolge dessen für einen Betrieb mit hohen Temperaturen konstruiert werden, mit infolgedessen vergrößertem thermionischen Wirkungsgrad und ohne den Nachteil einer kurzen Lebensdauer, wie er bis jetzt ζμ mit hohen Temperaturen arbeitenden Kathoden gehörte. Ein weiterer Vorteil der bombardierten Kathoden ist der, daß die Form der Kathode nicht durch die Notwendigkeit, einen Rücklauf für den Heizstrom vorzusehen, beeinflußt wird. Weiterhin kann die Verbindung zur Kathode von kleinem! _v Durchmesser sein, da der Heizstrom zur Kathode mit hoher Spannung und infolgedessen geringem Strom geleitet wird, wodurch der Wärmeverlust am kalten Ende der Kathode verringert wird. Jedoch ergaben sich beim Betrieb von Kathodenstrahlröhren von diesem Typ bestimmte Nachteile, die die Anwendung solcher Röhren beschränkten und deren ganze oder teilweise Vermeidung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Diese Nachteile entstehen aus der Tatsache, daß es bei vielen üblichen Kathodenformen in der Praxis schwierig ist, die bombardierenden Elektronen und die von der bombardierten Kathode ausgesandten Sekundärelektronen von den von der Kathode thermionisch ausgesandten Elektronen zu trennien. Infolgedessen war der wahre Elektronenstrom von der Kathode durch Elektronen verunreinigt, die weitgehend unterschiedliche Geschwindigkeiten gegenüber den thermionisch emittierten Elektronen hatten, oder durch Elektronen, die an Punkten erzeugt wurden, welche von der eigentlichen Emissionsoberfiäche durch einen beträchtlichen Abstand getrennt waren. Beide Verunreinirungen bewirken eine schlechte Fokussierung des Elektronenstromes.

Die vorliegende Erfindung sucht die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden durch eine Anordnung, bei der die verunreinigenden Elektronen nicht in dem von der Kathode während der Arbeitszeit der Kathodenstrahlröhre ausgesandten Elektronenstrom enthalten sind.

Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die eine Kathodenstrahlröhre von dem festgelegten Typ enthält, bei der eine Quelle von periodisch veränderlichem gleichgerichtetem Potential zwischen die Quelle für Bombardierungselektronen und die Kathode geschaltet ist, so daß beim Betrieb die Kathode periodisch positiv gemacht wird in bezug auf die Quelle der bombardierenden Elektronen.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht die Quelle für das gleichgerichtete veränderliche Potential aus einer Wechselspannungsquelle und einem in Reihe geschalteten Gleichrichter.

In der oben gemachten Darlegung soll der Ausdruck Wechselspannungsquelle nicht als eine Beschränkung auf eine Quelle von im wesentlichen sinusförmigem Potential verstanden werden, sondern der Ausdruck soll jede Potentialquelle einschließen, bei der die Polarität ihrer Pole periodisch wechselt. Gleichfalls wird gemäß vorliegender Erfindung eine Einrichtung vorgeschlagen, die aus einer Kathodenstrahlröhre von dem festgelegten Typ besteht und ferner aus Hilfsmitteln zur Erzeugung einer periodischen Ablenkung des Elektronenstromes der Kathodenstrahlröhre in wenigstens einer Richtung und ferner aus Hilfsmitteln, um zwischen die Kathode der Kathodenstrahlröhre und die Quelle der bombardierenden Elektronen während nur eines Teiles der erwähnten Periode ein derartiges Potential zu legen, daß Elektronen aus der Quelle emittiert werden zur Bombardierung der Kathode.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die erwähnte Periode gleich einer Abtastperiode, die von dem Elektronenstrom der Kathodenstrahlröhre gebildet wird.

Um die vorliegende Erfindung verständlicher zu machen, wird im folgenden auf die der Beschreibung anliegende Zeichnung Bezug genommen, die eine erfindungsgemäße Schaltanordnung zeigt.

In der Zeichnung wird ein Teil der Kathodenstrahlröhre ι gezeigt mit einer Anode 2 und einer Kathode 3, die durch das Bombardement mit Elekfronen erhitzt wird, welche aus einem sie umgebenden wendeiförmigen Heizdraht 4 kommen, und ferner mit einer Modulationselektrode 5, die ein Ende der Kathode umgibt. Diese Teile werden im Querschnitt gezeigt, um ihre Lage zueinander deutlicher zu machen. Eine Hochspannungsquelle (nicht gezeigt) ist zwischen die Anode und die Kathode geschaltet, so daß Elektronen, die von letzter emittiert wurden, gegen den Teil der Kathodenstrahlröhre beschleunigt werden, in dem der Elektronenstrom gebraucht wird. Die Verwendungsart des Elektronenstrahls und Hilfsmittel hierfür bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.

Der wendeiförmige Heizdraht 4, der als Quelle für die bombardierenden Elektronen dient, wird durch einen elektrischen Strom von geeigneter Größe erhitzt, der mittels eines Transformators 6 von einer geeigneten Wechselstromquelle geliefert wird. Ein Potential, das die emittierten Elektronen auf die Kathode 3 zu beschleunigt, wird zwischen den Heizdraht 4 und die Kathode 3 gelegt, dadurch, daß zwischen beide die Sekundärwindung eines Transformators 7 geschaltet wird, dessen Primärwindung an eine Wechselspannung gelegt ist; diese liegt in einem Schaltkreis, der die Arbeitsperioden der Kathodenstrahlröhre steuert. Die Sekundärwicklung des Transformators 7 liegt in Reihe mit' einer Diode 8, die im wesentlichen den Durchgang von Elektronen innerhalb der Röhre in der Richtung von der Kathode 3 zu dem Heizdraht 4 verhindert, jedoch seinen Durchgang in umgekehrter

Richtung erlaubt. Als Ergebnis dieser Anordnung wird die Kathode 3 durch von dem Heizdraht 4 ausgehende Elektronen bombardiert während der Zeit, in der das vom Transformator 7 abgenommene Potential die Kathode positiv in bezug auf den Heizdraht macht; zu allen anderen Zeiten wird die Kathode nicht bombardiert.

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Fernsehsystem kann das Potential, das an die Primärwindung des Transformators 7 gelegt wird, z. B. von dem Kippgerät abgenommen werden, das eine Abtastrichtung steuert; der Sinn der Schaltung ist der, die Kathode nur während der Rücklaufintervallc des Abtastprozesses zu bombardieren.

Diese Anordnung garantiert, daß nur die thermionisch von der Kathode ausgesandten Elektronen bei der Bildung des Abtaststromes verwandt werden, der damit im wesentlichen gans aus Elektronen von einheitlicher Geschwindigkeit besteht, die eine räumlich begrenzte Entstehungsquelle haben; die Fokussierung des Elektronenstromes wird dadurch verbessert.

Diese Anordnung ist natürlich auch für andere Anwendungen der Kathodenstrahlröhre geeignet,

z. B. in einem Radarempfangsgerät. Die Anordnung der Kathode ist so, daß sie nur während der Intervalle zwischen dem Ende einer Auslenkung der Zeitablenkung für die Entfernung und dem Beginn der nächsten Auslenkung bombardiert wird.

Die Anwendung der Erfindung für oszillographische Anwendungen der Kathodenstrahlröhre liegt in derselben Richtung.

Bei einigen dieser Anwendungen kann es für geeignet erachtet werden, den Transformator 7 durch eine Quelle von periodisch sich änderndem gleichsinnigem Potential zu ersetzen, deren Polarität so ist, daß die Elektronen von dem Heizdraht 4 zur Kathode 3 beschleunigt werden während eines Teiles der Veränderungsperiode des Potentials.

Der in der Zeichnung gezeigte Schaltkreis enthält eine Anordnung, die günstig ist, wenn diei Modulation des Elcktronenstromes während eines Teiles der Arbeitsperiode mittels an die Modulationselektrode 5 der Röhre gelegter Signale erfolgt. Die Modulationselektrode ist, wie gezeigt, über einen Hochohmwiderstand 9 und eine Spannungsquelle, die durch eine Batterie 10 dargestellt wird und die das Potentiometer 11 im Nebenschluß hat, mit der Kathode verbunden. Signale, die der Modulationsclcktrodc zugeführt werden sollen, werden der Klemme 12 zugeführt; von dort gelangen sie mittels des Kondensators 13 zur Modulationselektrode 5, wenn der Widerstand 9 einen genügend hohen Wert besitzt, so daß er im wesentlichen keinen Xcbenschlußeffckt ausübt; diese Anordnung ist bekannt. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung ergab es sich jedoch als vorteilhaft, die Modulationselektrode während des Teiles der Arbeitsperiode, bei dem die Bombardierung der Elektrode durchgeführt wird, negativ in bezug auf die Kathode zu halten, so daß die Emission daraus unterdrückt wird; gleichzeitig soll sie auch kein so negatives Potential erreichen, daß die Barnbardierelektronen von dem Teil der Kathode zurückgeworfen werden, der der Modulationselektrode benachbart ist.

Diese Bedingungen werden gemäß einem Merkmal der Erfindung durch eine im Nebenschluß zum j Widerstand 9 liegende Diode 14 erreicht, wobei die Schaltung so ist, daß der Widerstand 9 im wesentliehen kurzgeschlossen ist für Elektronen, die von der Modulationselektrode zu dem Heizdraht 4 gehen über die Batterie 10 des Transformators 7 und die Diode 8. Es zeigt sich, daß durch diese Anordnung die zur Modulationselektrode gehenden Elektronen keine negative Ladung darauf aufbauen, wie sie bei Anwesenheit des Widerstandes 9 und bei Abwesenheit der Diode 14 erzeugt würde, sondern daß sie durch die Diode hindurch frei zu dem Heizdraht zurückgehen. Die Richtung des Stromes, der während dieser Periode durch die Batterie 10 fließt, ist so, daß er die Batterie auflädt, die somit auch durch ein RC-Glied in bekannter Weise ersetzt werden kann.

Bei Betrieb ist die Schaltung des Potentiometers 11 derart, daß die Modulationselektrode 5 negativ ist in bezug auf die Kathode 3, und zwar um einen Betrag, der genügt, um im wesentlichen die von ihr in Richtung auf die Anode ausgehende Emission zu unterdrücken und die Emission von Elektronen aus irgendeiner Quelle zur Anode hin zu unterdrücken. Das Modulationssignal, das an die Pole 12 angelegt wird, ist vorzugsweise gleich Null während des Heizabschnittes der Arbeitsperiode, wohingegen im Arbeitsabschnitt der Periode das Signal einen solchen Wert hat, daß die Modulationselektrode 5 in genügend positiver Richtung gesteuert wird, um die erwünschte Emission aus der Kathode 3 zu erhalten.

Ein anderes Verfahren, um die Emission der Kathode gegen die Anode während des Heizabschnittes der Arbeitsperiode zu unterdrücken, besteht darin, das an die Anode gelegte Potential zu modulieren, wobei es im wesentlichen vorzugsweise auf Null reduziert wird während der Zeit, wo die Kathode geheizt wird.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung ermöglichein es unter anderem, daß bestimmte geeignete Konstruktionen von Kathodenstrahlröhren verwandt werden können. Zum Beispiel kann die Form der Kathode 3 von der gezeigten derart abgeändert werden, daß der emittierende Teil punktförmig ist, j wobei die verstärkte Emission bei einer solchen j Kathode gemäß dem höheren Feldgradienten in ihrer Nachbarschaft erreicht wird. Ein weiterer Vorteil, der erreicht werden kann, ist der, daß die erfindungsgemäß arbeitende Kathode der Kathodenstrahlröhre so geformt werden kann, daß sie leicht aus der Röhre entfernt und ersetzt werden kann, wenn ihre Emission abfällt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung für Kathodenstrahlröhren mit einer Anode, einer Modulationselektrode zur Steuerung des Elektronenstromes,

   einer durch Elektronenbombardement erhitzten Kathode und einer Elektronenquelle zum Bombardieren der Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle von periodisch veränderlichem, gleichgerichtetem Potential zwischen die Quelle der Bombardierelektronen und die Kathode gelegt ist, so daß bei Betrieb die Kathode periodisch positiv gemacht wird in bezug auf die Quelle der Bombardierelektronen.

   ίο 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle von periodisch veränderlichem, gleichgerichtetem Potential 'aus einer Wechselspannungsquelle und einem in Reihe geschalteten Gleichrichter besteht.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle von periodisch veränderlichem, gleichgerichtetem Potential ein Kippgerät enthält, welches mit der

   ao Kathodenstrahlröhre verbunden ist.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Gleichrichter zwischen die Kathode und die Modulationselektrode der Kathodenstrahlröhre geschaltet wird, so daß die Elektronen von der Modulationselektrode zur Kathode durch diesen Gleichrichter hindurchgehen.

   5. Schaltungsanordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, um das Potential zwischen der Kathode und der Modulationselektrode der Kathodenstrahlröhre in solcher Weise zu verändern, daß im wesentlichen die Emission der Elektronen von der Kathode in Richtung auf die Anode der Röhre verhindert wird während der Bombardierung der Kathode.

   6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, ,daß Mittel vorhanden sind, um das Potential zwischen der Kathode und der Anode der Kathodenstrahlröhre in solcher Weise zu verändern, daß im wesentlichen die Emission der Elektronen aus der Kathode zur Anode hin während der Bombardierung der Kathode verhindert wird.

   7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält zur Erzeugung einer periodischen Ablenkung des Elektronenstromes der Kathodenstrahlröhre in mindestens einer Richtung und ferner Mittel, um zwischen die Kathode der Kathodenstrahlröhre und die Quelle für die Bombardierelektronen während eines Teiles der Periode ein solches Potential zu legen, daß Elektronen aus der Quelle emittiert werden zur Bombardierung der Kathode.

   8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Potential nur während der Rücklaufperioden des vom Elektronenstrom durchgeführten Abtastvorganges angelegt wird.

   9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, durch die das Potential zwischen der Modulationselektrode und der Kathode der Kathodenstrahl- röhre periodisch verändert wird, um im wesentlichen die Emission aus der Kathode gegen die Anode der Kathodenstrahlröhre während der Bombardierung der Kathode zu verhindern.

   10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, durch die das Potential zwischen der Anode und der Kathode der Kathodenstrahlröhre periodisch derart verändert wird, daß im wesentlichen die Emission aus der Kathode gegen die Anode während der Bombardierung der Kathode verhindert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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