DE885117C

DE885117C - Process to achieve high jet currents when recording brief, one-off processes with Braun tubes

Info

Publication number: DE885117C
Application number: DEA8027D
Authority: DE
Inventors: Harald Ganswindt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-07-04
Filing date: 1941-07-04
Publication date: 1953-08-03

Description

Verfahren, um bei der Aufnahme kurzzeitiger, einmaliger Vorgänge mit Braunschen Röhren hohe Strahlströme zu erzielen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung höchster Schreidgeschwindigkeiten mit Braunschen Röhren. Es ist bekannt, mittels der der Kathode einer Braunschen Röhre nächstliegenden Elektrode, des Wehneltzylinders, die Intensität zu steuern. Der Wehneltzylinder arbeitet dabei im Raumladungsgebiet und ist im allgemeinen negativ vorgespannt. Er bewirkt auf diese Weise gleichzeitig eine Bündelung des Elektronenstrahles (Vorkonzentration). Die Steuerung erfolgt überdies leistungslos. Es wäre an sich auch denkbar, das Elektrodensystem so zu entwickeln, daß der Wehneltzylinder eine positive Vorspannung erhält.Procedure to use when recording short-term, one-off events Braun tubes to achieve high beam currents The invention relates to a method to achieve the highest writing speeds with Braun tubes. It is known, by means of the electrode closest to the cathode of a Braun tube, the Wehnelt cylinder, control the intensity. The Wehnelt cylinder works in the space charge area and is generally negatively biased. He works this way at the same time a bundling of the electron beam (preconcentration). The control takes place moreover without performance. It would also be conceivable per se to adjust the electrode system in this way develop that the Wehnelt cylinder receives a positive preload.

Das ist jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilig. Es wird einmal die Kathode übermäßig stark beansprucht; außerdem gelangt ein großer Elektronenstrnm auf den Zylinder, so daß eine unerwünschte Belastung g der Spannungsquelle eintritt, und durch die Verlustleistung wird schließlich der Wehneltzylinder in solchem Maße erwärmt, wie dies aus Gründen der Röhrentechnik ebenfalls unangenehm ist. Die Erfindung bezieht sich nun auf solche Braunschen Röhren, deren Wehneltzylinderspannung bei längerem Betrieb negativ ist.However, this is disadvantageous for various reasons. It will be once the cathode is excessively stressed; in addition, a large stream of electrons arrives on the cylinder, so that an undesired load g of the voltage source occurs, and through the power loss the Wehnelt cylinder finally becomes so much heated, which is also uncomfortable for reasons of tube technology. The invention now refers to those Braun tubes whose Wehnelt cylinder tension is at prolonged operation is negative.

Betreibt man eine solche Röhre mit einer bestimmten Wehneltzylinderspannung, so wird man im allgemeinen eine bestimmte Linsenspannung einstellen müssen, um einen scharfen Fleck zu er- haltert. Unter Linsenspannung wird dabei bei einer einfachen Braunschen Röhre mit elektrostatischer Strahlbündelung, die beispielsweise eine Kathode, einen sie umgebenden Wehneltzylinder, davor die Linsenelektrode und anschließend die Anode enthält, die Spannung der Linsenelektrode verstanden, während die Spannung der Anode bei dieser Überlegung konstant zu denken ist. Statt einer Linsenelektrode können auch deren mehrere vorgesehen sein. Steuert man nun den Elektronenstrahl heller oder dunkler, indem man die Wehneltzylinderspannung nach kleineren und größeren negativen Werten verschiebt, so wird im allgemeinen der Leuchtfleck etwas unscharf. Man kann dem durch eine Änderung der Linsenspannung Rechnung tragen. If such a tube is operated with a certain Wehnelt cylinder voltage, so you will generally have to set a certain lens tension to get a sharp spot holds. Under lens tension is at a simple Braun tube with electrostatic focusing, for example a cathode, a Wehnelt cylinder surrounding it, in front of it the lens electrode and subsequently containing the anode, the voltage of the lens electrode understood while the voltage of the anode is to be thought of as constant with this consideration. Instead of one Several lens electrodes can also be provided. If you now control the electron beam lighter or darker by dividing the Wehnelt cylinder tension according to smaller and larger ones shifts negative values, the light spot is generally somewhat blurred. This can be taken into account by changing the lens tension.

Diese Änderung der Linsenspannung ist aber nur geringfügig, d. h. sie beträgt nur einen geringen Bruchteil der gesamten Linsenspannung. Vor allen Dingen läßt sich aber bei solchen Röhren, Idie bei längerem Betrieb mit negativer Wehneltzylinderspannung arbeiten, nicht erreichen, daß man auch bei positiver Wehneltzylinderspannung einen scharfen Fleck erhält. Wollte man nämlich den Wehneltzylinder über das Kathodenpotential hinaus nach positiven Spannungen, also z. B. auf + 10 Volt oder höhelr steuern, dann erhält man auch durch Nachregelung der Linsenspannung keinen scharfen Fleck mehr.However, this change in lens tension is only slight; H. it is only a small fraction of the total lens tension. Above all But things can be done with such tubes, Idie with longer operation with negative ones Wehnelt cylinder tension work, do not achieve that one also with a positive Wehnelt cylinder tension gets a sharp spot. If you wanted the Wehnelt cylinder via the cathode potential out for positive voltages, e.g. B. control to + 10 volts or higher, then one does not get a sharp spot even by readjusting the lens tension more.

Es ist bereits bei der Aufnahme kurzzeitiger Vorgänge mittels einer Braunschen Röhre bekannt, der den Strahl sperrenden Elektrode während der Aufnahme eine positive Spannung zu erteilen. It is already in the recording of short-term processes by means of a Braun's tube known as the electrode blocking the beam during recording to give a positive tension.

Dabei handelt es sich aber stets um unter :+ 10 Volt liegende positive Spannungen.However, these are always positive values below: + 10 volts Tensions.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß sich bei vorgenommenen kurzen Aufnahmezeiten (dynamischer Betrieb) bei solchen Röhren ganz andere Verhältnisses ergeben. Es gelingt nämlich bei diesen Röhren auch bei positiver Wehneltzylinderspannung, d. h. bei Spannung von + I0 Volt und darüber, bei nur mäßiger Nachregelung der Linsenspannung, kurzzeitig einen scharfen Fleck zu erzeugen. Auch hier darf allerdings die Wehneltzylinderspannung nicht beliebig hoch gewählt werden, wohl aber lassen sich noch scharfe Flecke bei überraschend hohen Werten der Wehneltzylinderspannung erzielen, die bei längerem Betrieb bereits völlig ausgeschlossen sind. So wurde bei einer Hochleistungsröhre folgendes festgestellt: Diese Röhre besitzt eine kathode, einen Wehneltzylinder, eine Linsenelektrode und zwei Anoden. The invention is based on the knowledge that when made short recording times (dynamic operation) with such tubes completely different ratio result. With these tubes, even with a positive Wehnelt cylinder voltage, it is possible to d. H. at voltage of + 10 volts and above, with only moderate readjustment of the lens voltage, to create a sharp spot for a short time. Here too, however, the Wehnelt cylinder tension is allowed cannot be chosen arbitrarily high, but sharp spots can still be left Achieve surprisingly high values of the Wehnelt cylinder tension, which with longer Operation are already completely ruled out. This was the case with a high-performance tube found the following: This tube has a cathode, a Wehnelt cylinder, a lens electrode and two anodes.

Die beiden Anoden liegen auf 5 bzw. 20 kV gege;1-über der Kathode. Die Linsenelektrode befindet sich auf einigen hundert Volt. Bei länger dauerndem Betrieb wirdein scharferLeuchtfleck z. B. bei einer Wehneltzylinderspannung von - 10 Volt erhalten. Bei kurzen Aufnahmezeiten, d. h. für etwa Io-6 Sekunden, war es dagegen möglich, die Wehneltzylinderspannung auf + 100 Volt zu erhöhen und damit Schreibgeschwindigkeiten von über 50000 kmlsec in solcher Helligkeit zu erzielen, daß die Aufseichnung kopierbar photographiert werden kann. Geht man dann allelndings zu noch höheren Wehneltzylinderspannangen, beispielsweise zu + 20Q Volt über, so läßt sich auch bei kurzzeitigem Betrieb kein scharfer Fleck mehr erzielen. Diese Beobachtung legt die Deutung nahe, daß auch bei kurzzeitigem Betrieb eine Raumladungssteuerung vorhanden ist.The two anodes are at 5 or 20 kV against; 1-above the cathode. The lens electrode is at a few hundred volts. For longer Operation will produce a sharp light spot e.g. B. at a Wehnelt cylinder voltage of - Get 10 volts. For short recording times, i. H. for about Io-6 seconds, was on the other hand it is possible to increase the Wehnelt cylinder voltage to + 100 volts and thus To achieve writing speeds of over 50000 kmlsec in such brightness, that the recording can be photographed in a copyable manner. If you go all then to even higher Wehnelt cylinder clamps, for example to + 20Q volts, see above a sharp spot can no longer be achieved even with short-term operation. These Observation suggests that space charge control is also used for short-term operation is available.

Nach der Erfindung wird daher dem Iden Strahl im Ruhezustand sperrenden Wehneltzylinder während der Aufnahme des einmaligen Vorganges eine, vorzugsweise einstellbare, positive Spannung solcher Größe (mindestens 10 Volt) erteilt, daß wohl noch bei der vorgenommenen kurzen Aufnahmezeit, aber nicht mehr bei längerer Betriebsdauer ein scharfer Leuchtfieck entsteht. Die bei längerem Betrieb bei positiver Wehneltzylinderspannung auftretenden Nachteile sind hierbei nicht zu befürchten. Wie bereits erwähnt, läßt sich überraschenderweise für diesen Fall ein scharfer Fleck erzielen, dessen Entstehen wahrscheinlich durch die Intensitätsverteilung der Elektronen im Strahl begünstigt wird, da nur die helle Mitte des Fleckes zu sehen ist, während der nach außen sich ergebende etwa exponentielle Helligkeitsabfall nicht wahrgenommen werden kann. Auch tritt bei dem kurzzeitigen Betrieb eine Beschädigung der Kathode nicht ein, und die auf den Wehneltzylinder gelangen, den Ströme sowie seine Erwärmung halten sich in mäßigen Grenzen. According to the invention, therefore, the iden beam is blocked in the idle state Wehnelt cylinder during the recording of the one-time process one, preferably adjustable positive voltage of such magnitude (at least 10 volts) that probably still with the short recording time made, but no longer with longer Operating time a sharp luminous triangle is created. The one with longer operation with positive The disadvantages of Wehnelt cylinder tension are not to be feared here. As already mentioned, surprisingly a sharp one can be found for this case Achieve a spot, the creation of which is likely due to the intensity distribution the electrons in the beam are favored because only the light center of the spot is too can be seen, while the outwardly resulting approximately exponential decrease in brightness cannot be perceived. Damage also occurs during short-term operation the cathode does not enter, and which get on the Wehnelt cylinder, the currents as well its warming is kept within moderate limits.

Es war bereits an Hand eines Beispiels erläutert worden, daß für Impulse von etwa 10-6 Sekunden Dauer eine Wehneltzylinderspannung von beispielsweise + 100 Volt vorteilhaft angewendet werden kann. Dabei war übrigens vorausgesetzt, daß vor und d nach dieser kurzzeitigen Hellsteuerung der Strahl verdunkelt war. Es scheint nun verständlich, daß man zur Erzielung höherer Schreibgeschwindigkeiten, bei denen der Strahl entsprechen, d nur kürzere Zeit hell gesteuert zu werden braucht, zu höheren Wehneltzylinderspannungen übergehen kann, und daß umgekehrt bei geringeren Strahlgeschwindi, gkeiten die positive Wehneltzylinderspannung kleinere Werte annehmen muß. Die Höhe der anzulegenden Wehneltzylinderspannung wird daher zweckmäßig in Abhängigkeit von feder Oszillogrammzeit eingestellt. Insbesondere kann diese Einstellung in Abhängigkeit vom Zeitablenkkreis der-Braunschen Röhre erfolgen. Diese Einstellung kann selbsttätig, z. B. durch mechanische Kopplung des betreffenden Potentiometers, von dem die Wehneltzylinderspannung abgegriffen wird, mit dem Umschalter, der die verschiedenen Zeitkreiskondensatoren (Kippkondensatoren) einschaltet, erfolgen. Auch wird die erforderliche Einstellung der Elektronenoptik des Strahlerzeugungssystems vorteilhaft selbsttätig, z. B. durch mechanische Kopplung der Potentiometer für die Spannung des Wehneltzylinders und der Linse vorgenommen. It has already been explained using an example that for Pulses of about 10-6 seconds duration a Wehnelt cylinder voltage of, for example + 100 volts can be used advantageously. Incidentally, it was assumed that that before and after this brief brightness control the beam was darkened. It now seems understandable that in order to achieve higher writing speeds, in which the beam corresponds to d only needs to be controlled brightly for a shorter time, can go over to higher Wehnelt cylinder voltages, and vice versa with lower ones Beam velocities the positive Wehnelt cylinder voltage assume smaller values got to. The level of the Wehnelt cylinder voltage to be applied is therefore expedient in Set depending on the spring oscillogram time. In particular, this setting can take place as a function of the time deflection circle of the Braun tube. This setting can automatically, e.g. B. by mechanical coupling of the relevant potentiometer, from which the Wehnelt cylinder voltage is tapped, with the switch that controls the switches on various time circuit capacitors (breakover capacitors). The required setting of the electron optics of the beam generation system is also required advantageous automatically, e.g. B. by mechanical coupling of the potentiometer for the tension of the Wehnelt cylinder and the lens made.

Entsprechendes gilt selbstverständlich für den Fall magnetischer Strahlkonzentration, bei der die Linsenströme in Abhängigkeit von der anzulegenden Wehneltzylinderspannung gesteuert werden.The same applies of course to the case of magnetic beam concentration, in which the lens currents depend on the Wehnelt cylinder voltage to be applied being controlled.

Die Spannungsimpulse können entweder als positive Spannungsimpulse dem Wehneltzylinder oder aber als negative Impulse der Kathode zugeführt werden. Auf beide Fälle beziehen sich sinngemäß die vorstehenden Ausführungen, bei denen von einer positiven Wehneltzylinderspannung die Rede ist. The voltage pulses can either be used as positive voltage pulses fed to the Wehnelt cylinder or as negative impulses to the cathode. To both cases apply accordingly the above statements, where there is talk of a positive Wehnelt cylinder tension.

Die Impulse erhalten zweckmäßig Rechteckform, um eine möglichst gleichmäßige Hellsteuerungldes Strahles während des ganzen Schreibvorganges zu erhalten. Um Spannungsimpulse verschiedener Höhe zu erhalten, kann man entweder die Höhe der Rechteckimpulse verändern; in vielen Fällen einfacher ist es jedoch, stets Rechteckimpulse von gleicher Höhe zu verwenden und zur Einstellung der Wehneltzylinderspannung die während der Dunkel steuerung des Strahles verwendete Vorspannung einzuregeln. Es können also beispielsweise stets Impulse von I50 Volt Höhe verwendet werden, wobei dann positive Wehneltzylinderspannungen für die Hellsteuerung zwischen + So und +IOO Volt dadurch erhalten werden, daß die Vorspannung zwischen - 70 und - 50 Volt geregelt wird.The impulses are appropriately rectangular in shape in order to be as uniform as possible To maintain bright control of the beam during the entire writing process. About voltage pulses To get different heights, one can either change the height of the square pulses; In many cases, however, it is easier to always use square-wave pulses of the same height to use and to adjust the Wehnelt cylinder tension during the dark control of the beam to regulate the bias voltage used. So it can for example Pulses of 150 volts are always used, with positive Wehnelt cylinder voltages for the light control between + So and + 100 volts are obtained in that the Bias voltage is regulated between -70 and -50 volts.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Procedure for short-term one-time recording Processes with Braun tubes, their Wehnelt cylinder tension during prolonged operation is negative and which is controlled positively for recording to achieve high beam currents, characterized in that the Wehnelt cylinder blocking the beam in the idle state one, preferably adjustable, positive one during the recording of the one-off process Voltage of such magnitude (at least 10 volts) is issued that probably still with the short recording time, but no longer for longer periods of use sharp light spot is created.

2. The method according to claim I, characterized in that the electron optics of the beam generation system as a function of the positive Wehnelt cylinder voltage, preferably automatically, one is set.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that rectangular pulses of the same height are fed to the Wehnelt cylinder, and that for Adjustment of the Wehnelt cylinder voltage for the light control of the beam, the dark scattering one Bias is changed.

4. The method according to claim I or the following, characterized in that that the positive Wehnelt cylinder voltage as a function of the time constant of the deflection circle, preferably automatically, is set.