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Braunsche Hochvakuumröhre, insbesondere für Meßzwecke Bei Braunsehen
Hochvakuumröhren werden die Ablenksystenne aus schaltungstechnischen Gründen, häufig
unsymmetrisch betrieben, d. h. es wird je eine Platte der Ablenksysteme an festes
Potential,, in der Regel an Anodenspannung (= Erde) gelegt. In diesem Fable entsteht
bekanntlich eine trapezförrni-ge Verzeichnung des. auf dem Fluoreszenzschirm erscheinenden
Bildes. Der Trapezfehler entst-.ht vor allen Dingen durch Idas Übergreifen :dies
von der Ablenkspannung im schirmnahen Ablenksystem erzeugten Feldes in dien Ablenkraum
des kat'hodennähen Ablenksystems. Dieses St>örfel@d hat Komponenten in Richtung
der Röhrenlachse (Läng@sfe,l@d) :sowie in"derRichtunig des Ablenkfelides im kathodennahen
System (Querfeld). Zur Bildung des Trapezfehliers, tragen in geringerem Maße auch
noch andere Erscheinungen bei!, z. B. die Beschleunigung bzw. Verzögerung der S,tra:hllelekbronen
in Strahlrichtung beim Eintritt in Glas Ablznksystem., wodurch sich eine Herabsetzung
bzw. Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit ergibt, die dem Kehrwert der Elektronengeschwindigkeit
verhälltni,sgleich isst. Hierher gehören ferner der Brechungseffekt bei schrägem
Eintritt in das Ablenkfe,lid und die Schwankungen des Schirmpotentials imTakte der
Ablenkspannung des schilrmnahen Systems.
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Die Entstehung des Trapezfehlers bei Braunschen Hochvakuumrähren sei
an Hand der Fig. r noch näher erläutert. Die beiden elektros,tatiochen Ablenksystenve
sind bei I und II dargestellt. In der
Ebene III liegt der Leuclhtsohiirm.
Die in der Zeichnung untere Platte des Ablenksystems I und die hintere Platte des
Ableuksystenns Il liegen an Erde (= Anodenpotential). Die Gegenplatten werden an
abwechselnd positive und negative Spannung gegen Erde gelegt:, id. h. die AbliQnksyste!me
sollen unsymmetrisch betrieben werden. Der unabgelenkte Elektronenstrah.l eist mit
z bezeichnet. Es wird: bei positiver Ablenkung durch das Ablenksysitem I (vgl. Pfeil
3) in @die Richtung 2 abgelenkt. Wird außerdem an das Ablenksysitem II eine negative
Ablenkspannunig gelegt, dann sollte der ElivktTonenstrahl in die Richtung q. gelenkt
werden. Das durch die an .das Ablenksystem II gelegte Spannjung erzeugte elektrische
Feld greift jedoch in das System I über und erzeugt am Rande d°r oberen Platte ein
Feld (vgl. Pfeil 5), das eine Komponente in iderAhlenkrichtu.ng des Systems I (vgl.
Pfeil 3) hat. Dadurch wird die Ablenkung im Ablenksystem I um so mehr vergrößert,
je höher die Ablenkspannung des Systems II eist. Demgemäß ergibt sich eine der x-Ablenkung
proportionale Verzeichnung des y-Ausechliages, so daß der Elektronen atrahli beispielsweise
in der Richtung 6 verläuft. Eine vollständige Betrachtung der Feldverhältnisse ergibt
schließlich eine trapezförmige Verzeichnung des Bild'felides, das bei fehlerfreier
Darstellung rechteckig wäre. Es; sind biereins eine Reihe- von Vorschlägen gemachtwordenn,
die auf dieBeseitigunig des Trapezfehilers bei Braunscheu Röhren abzielen. Nach
einem dieser Vorschläge werden zwischen Geie beiden Ablenksysteme zwei ebene Blenden
eingefügt, die mit der jeweils benachbartem spannunigs!beaufschl!agtt2n Ablenkplatte
gemäß Fig. 2 verbunden sind. Durch diese Maßnahme wird der Durchgriff der an: das
Ablemksystem II angelegten Ablenkspannung in dem Ablenkraum des Systemas I weiltgehend
unterbunden. Zwischen Iden Blenden entsteht nun zwar einaxial gerichtetes im Takt
der Ablenkspannunvgen schwankendes .Feld, ;durch ;das die Starahlelektronen oder
verzögert worden., jedoch ist der Einfiuß eines derartigen Längsfeldes unerheblich.
In manchen Fällen ergeben sich j,--doch bei dieser Anordnung gewisse Schwierigkeiten,
denen wenn zur Vermeitdung &s Trapezfehlers der Durchgriff des Ablenkfeldes
Ii ein Glas Ablankfelid I möglichst klein sein soll; müssen die Öffnungen .der eingefügten
Blenden klein seien, andererseits ruß angestrebt werden, -die Blendemöffnvungen
möglichst groß zu machen, wenn,der Strahlsitrom (die Helligkeit) erhöht und die
Pliatbenstromaufnahme herabgesetzt werden sollen.
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Es ist auch bereits bekannt, Aden Trapezfehl-eir nicht von vornherein
zu unterdrücken., sondern ferst nachträglich zu kompensieren. Zu diesem Zweck werden
die Ablenkplatten des schirmnahen Ablenksystems mit seitlichen: Wänden versehen,
so daß im kathodennahen Ablenksysteim stark albgelenkte Strahlen in ein Querfelid
im schirmnahen System geraten.
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Die gleiche Wirkung wird auch dadurch armgestrebt, d'aß an die Platten
des schirmnahen Ablenksystenns zwei Drähte angesetzt werden, die auf die Elektronenstrahlen,
die im System stark asus!elenkt wtwden, ebenfalls eine Querablenkung ausüben sohlen,
die den Träpezfehler herabsetet. Den beddlen zuletzt genannten Anordnungen haftet
dler Nachteil an., @daß die gewünschte Kompensierung des Trapezfehlers erstens nur
recht unvollkommnen möglich ist und zweitens mit ihnen die Braunscheu Röhren nur
unsymmetrisch betrieben werden können, denn bei symmetrischem Betrieb würden Trapezfehler
ggerarde auftreten. Im allgemeinen eist es jedbeh @dringemid erwünscht, mit derselben
Biraunsrhen Röhre sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Ablenkung vornehmen
zu können.
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Die Erfind'umg zeigt einen Weg, auf dem dieses Ziel -unter praktiisch
vollständiger Beseitigung des Trapezfehlers erreicht werden kann. Der Erfinidung
liegt die Erkenntnis zugrundie, daß man :dlie schädliche Wirkung ,dies eingangs
erwähntem Querfeldes so ansehen kann, als ob es eine im Takt aller Ablenkspamnunigdies
schirmnahen Systems in ihrer Brechkraft schwankende Zylinderlinse darstellte, denen
Wirkung auf -dien Elektronenstirahl .außerdem von der y-Ablienk un@g tdes Strahles
abhängig ist. Gemäß der Erfindung werden daher bei einer Braunischen Hochvakuumr#öhre,
ins:besonidene für Meßzwecke, zur Kompensation des Trapezfe!hders in dien abbildenden
Strahlengang eingefügte Zyliinderl(inisen benutzt, deren Brechkraft von der Ablenkspannung
des schirmnahen Ablenksystems abhängt. Da Gier zu kompensierende Trapezfehler von,
der y-Ablenkung .im kathodennahen System abhängt, ruß die Zylinderlinse so konstruiert
sein, d!aß ihre Brechkraft proportional zur y -Ablenkung zunimmt. Dazu ruß sie mit
einem Öffnungsfehler versehen sein,, d@e@r gerade diesen Gang .der Brechkraft liefert.
Main kann aber auch eire zvvoite Zylinderlinse zur Ergänzung vorsehen, die von edier
2#blenkspannung des kathodennahen Systems gesteuert wird und gerade die erwähnte
Abhängigkeit ergibt.
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Mit besonderem Vorteil 'kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
dwrch Vrweadüng elektrischer tori6cher Linsen gelöst werden, die aus zwei Elektirodenpiajaren
bestehen, die an, verschiedenem Potential lieberen: und derart, angeordnet .sind,
daß die durch ihre Mitten und in Strahlrichtung verkaufenden Ebenzin senkrecht aufeinanidierstehen
-und deren Schnilttgerade von dien einarider gegenüberstehend(en, ein Elektodenpaar
bildenden und am selben Potential liegenden Elektroden dien gleichen Abstand; hat.
Derartige tioirische Linsen haben. die Eigenschaft, daß -sie je mach. der Polarität
der angeleigüen Spannungen sowohl, als als Semmel- wie auch als Zerstreuungslliusen
wiirken können,. Außeridem nimmt,die Brechkraft derartiger Linsen, beispielsweise
in der ;in F'ig. 3 sitriichpunktiert gezeichneten y-Richtung, praktisch proportional
dem Achsenabstaanad, za. Das, aber sind gerade.dlie Eigenschaften, die vgrn Gier
zur Kompensation d:-s Trapezfehlers dienenden Zylinderlinse gefordert werden. In
dem Ausführungsbeispiel: mach Fi,g. 3 bilden die EinczelelektrodenA und I3 der toreschen
Linsen Teile eines
Kreiszylinders; von dieser Form kann. jedoch
unter Umständen rauch 'abgewichen. werden, insbesondere können sie auch, ebene Platten
sein, so daß der Querschnitt,der Linsen senkrecht zur Röhrenachse :eine quadratiische
oder rechteckige Fornn aufweist,. Wie die Spannungszuführung zu. den einzelnen Linsenelektroden
erfolgt, ergibt :sich laus der Fig. 3.
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Gemäß der Erfindung wird neun eine derartige torische Linse gemäß
Fig. q. zwischen idie beiden Ablenksysteme I rund II einer Braunischen Röhre eingefügt,
dabei .die Elelktroden B mit Anode (= Erde), die Elektroden A mit der Ablenkspan,
nung des Systems II verbunden und die Länge der Linse in Strahlrichtung so bemessen,
daß die @im Takt der Ablenkspannumg dies Systems II schwankende Brechkraft der Linse
gerade dien Trapezfehler kompensiert. Dazu, ist nur eine geringe Brechkraft erforderlich,
so daß die Länge der Linse kllein bleibt. Günstig tim Sinne der Anwendung ist ferner,
daß der Durchmesser der Linse groß gehalten werden sold., um Bildfehler zu vermeiden.
In Fig. 6 ist die torische Linse der Deutlichkeit wegen in der Darstellung um 9o°
gedreht.
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Nach vorstehendem ist ohne weiteres einzusehen, daß Strahlen, die
vom kathodennahen Ablienksystem I in der y-Richtung abgelenkt wurden, in der toreschen
Linse biet positiver und negativer y-Ablenkung proportional zu dieser Ablenkung
zur Achse gebrochen werden., wenn die, Span,n.ung an denElektrodenA (=Ablenkspannrung@dles
SystemslI) negativ ist, und von der Achse weg gebrochen werden, wenn die Spannung
an den Elektiroden A positiv eist, und zwar um einen Bietrag, .der seinerseits der
SpannungA (=Ablankspannurngdes.System.s,II) proportional :ist. Das entspricht aber
genlau der Forderung, die zur Kompensaition dies Trapezfehlers erfül'l't werden
muß.
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Die Fig. 5 zeugt leim; Ausführungsibeispiel, beidem die Elektroden
A und B der toreschen Linse von. Bliendlen 12 und 13 getragen werden.
Die Ablenksysterne sind wiederum rnsilt I und II, der Schirm mit III bezeichnet.
Bei S isst das Sfira;hlerzeugungssystem angeäleutet. Die Größte dies Durchgriff
s vom sdhi,rmnahen Ablenksystem II auf das System I ist zwar belanglos, weile der
entstehende Fehler kompensiert wird, es kann aber trotzdem zweckmäßig .ein, den
Durchgriff der auch an den Elektroden A liegenden Ablenkspannung des Systems II
dadurch zu verringern, :dhaß an der Blendre zig gemäß Feig. 6 eire zyli-ndni,schier
Ansatz R angesetzt wird, an den erst &e Pliatten B anschließen.
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Bei symmetrischem Betrieb würde die beschriebene Anordnung wie die
bekannten Kompens,ationisanord"ruungern des Trapezfehlers zu einer Verzeichnung
des Bildfedies führen (-entgegengesetzter Trapezfehler). Deshalb empfiehlt es sich,
die Blende 13
und die E 1ektiroden A nicht im Vakuumraum der Braunsehen Röhre
mit dem Ablenksystem 11 zu verbinden., sondern getrennt herauszuführen. Dann
können die Elektroden A bei symmetrischem Betiricb mit der Anode (= Ende) verbunden
werden, so d!aß aufs edier Zylinderldnse einfach eine Bitende auf Anodenpotential
wund. Eine andexe Lösung besteht darin, daß die Platten des: Ablenksystems 1I vorzugsweise
im Vakuum.ruium der Röhre si:lbst durch einten Poten tiometerwiderstunid P gemäß
Fig. 7 überbrückt wenden, an dessen Mitte die Spannung für die Blende 13 und die
Elektroden A abgegriffen wird. Dann liegt bei symmetrischem Betrieb an denn Elektroden
A automatisch Anodenspannung (=MiitmelwertiderAblieirnkspannungen,des Systems II).