DE903014C - Hochvakuumroehre mit veraenderbarem Anodenstrom, insbesondere zur Verstaerkung und Schwingungserzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochvakuumröhre mit veränderbarem Anodenstrom, welche insbesondere als A^erstärkerröhre oder als Schwingungserzeuger Verwendung· finden kann.
Gemäß der Erfindung werden in dieser Röhre außer der Kathode und der Anode Elektroden zur Fokussierung und zur Ablenkung des von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahles angeordnet umdl ferner die Anode derart ausgebildet, daß der ίο Elektronenstrahl nur bei bestimmten Ablenkungen auf sie auftrifft. An Stelle einer Auffangainode können auch mehrere vorgesehen sein.

Es ist bereits bekanntgeworden, in Braunschen Röhren mit Fokussierungssystemen und Ablenkorganen Auffanganoden anzuordnen, beispielsweise um die durch eine Steuerspannung in den Ablenkplatten hervorgerufene Bewegung des Elektronenstrahles unter Zuhilfenahme von in die einzelnen Anodenkreise eingeschalteten Relais aufzunehmen. Im Gegensatz dazu bezieht sich die Erfindung auf Hochvakuumröhren, bei denen es auf die Stärke des Elektronenstromes bzw. auf die Veränderung der Elektronenstromstärke ankommt.

Bei der erfindungsgemäßeii Anordnung wird durch das zweckmäßig nur schwach vergrößernde elektronenoptische Fokussierungssystem ein scharf begrenztes ElektronenstraHbündel erzeugt, welches bei bestimmten Steuerspannungen an den Ablenk-

*; Von der Patenlsucherin ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. phil. Eberhard Steudel, Berlin-Dahlem

platten mehr oder weniger vollständig auf die bzw. eine der Auffanganoden auftrifft und dadurch im Anodenkreis einen mehr oder weniger starken Strom hervorruft. Durch besondere Formgebung des Querschnittes des Elektronenstrahlbündels in der Bildebene, d.h. in der Ebene, in der sich die Auffanganoden befinden, und der Auffanganoden lassen sich Verstärkerröhren mit beliebig steilen, vorzugsweise geradlinigen Charakteristiken erzielen, ίο Bei Vorhandensein nur einer Auffanganode wird diese zweckmäßig so angeordnet, daß sie vom nicht abgelenkten Elektronenstrahl nicht getroffen wird. Für verschiedene Zwecke ist es vorteilhaft, die Auff angunode aus zwei getrennt symmetrisch zum Strahl liegenden rechteckigen Teilanoden zu bilden und deren Entfernung voneinander ungefähr gleich dem Durchmesser des Strahlquerschnittes zu wählen. Auf diese Weise entsteht ein sehr empfindliches Nullinstrument, das schon auf geringe positive oder negative Änderungen der Steuerspannung an den Ablenkplatten anspricht und unter Umständen auch den vollen Anodenstrom fließen läßt.

Wird die Auffanganöde in eine größere Zahl nebeneinander in der Auslenkungsrichtung des Elektronenstrahles liegender Einzelanoden unterteilt, so läßt sich bei Zusammenfassung sämtlicher Anoden in einen Anodenkreis und bei Anlegen einer Wechselspannung an die Ablenkplatten im Anodenkreis eine Wechselspannung von einer von der Zahl der Einzelanöden abhängigen Frequenz erzielen.

Eine solche Röhre mit mehreren Anoden läßt sich außerdem mit großem Vorteil dazu verwenden, um Impulse verschiedener durch die Höhe der Steuerspannung bestimmter Amplituden aufzunehmen. Jede der Anoden muß in diesem Falle natürlich einen eigenen Stromkreis, eventuell mit einem Anzeige- oder Meßinstrument besitzen. Je nach der Größe der Auslenkung, d.h. der Höhe der Steuerspannung, wird eine mehr oder weniger von der Nullpunktstellung des Elektronenstrahles entfernt liegende Teilanode vom Elektronenstrom getroffen. Die Anordnung kann somit beispielsweise zur Spannungsmessung oder auch bei akustischen Untersuchungen zur Aufnahme von in elektrische Spannungen umgewandelten Ton- oder Geräuschspitzen verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird die Röhre mit zwei senkrecht zueinander liegenden elektrostatischen oder elektromagnetischen Ablenkelementen und einer großen Anzahl schachbrettartig angeordneter Teilanoden versehen. Durch entsprechende Auelenkungen des Strahles mittels der beiden Ablenksysteme nach zwei verschiedenen Richtungen kann von dem Elektronenstrahl eine bestimmte Teilanode ausgewählt werden, in deren Anodenkreis dann ein Strom erzeugt wird. Es lassen sich also durch Geben bestimmter Steuerimpulse an den Ablenkorganen, ähnlich wie bei den Selbstanschlußapparaten in der Fernsprechtechnik, bestimmte elektrische Leitungsverbindungen auswählen und herstellen.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι zeigt beispielsweise den Aufbau der ervfindungsgemäßen Röhre. 1 bedeutet die Glühkathode. Die Blenden 2 stellen das Konzentrationssystem zum Sammeln der Elektronen dar, während die'ebenso wie die das Konizentrationsorgan 2 an passendes Potential gelegten Blenden 3 als elektronenoptische Linse wirken, mit der sich die Kathode in der Ebene der Anoden 6 abbilden läßt. Das Bild kann je nach der Art der Linse irgendeine, beispielsweise kreisrunde oder strichförmige Gestalt, wie sich das durch entsprechende Wahl der elektrischen Linse erzielen läßt, erhalten. Die Auffanganode 6 besteht bei der iii Fig. ι dargestellten Ausführungsform aus zwei symmetrisch zum nicht abgelenkten Elektronenstrahl liegenden Teilanodfen, deren Zuleitungen zu je einem dem Verbraucher bzw. ein Meßinstrument enthaltenden Stromkreis führen. An Stelle der zwei Teilanoden kann natürlich auch eine einzige Auffaniganode vorgesehen sein. Die Richtung des unaibgelenkten Elektronenstrahles ist bei der dargestellten Anordnung mit 7 bezeichnet. Die Anoden werden von diesem Strahl nicht getroffen. Es kann also erst ein Anodenstrom fließen, wenn der Elektronenstrahl durch eine an die Ablenkplatten 4 angelegte Stromsteuerspannung ausgelenkt wird. Besitzt der Querschnitt des Elektronenstrahles in der Anodenebene beispielsweise die Form eines Striches, wie es in Fig. 2 a dargestellt ist und liegt die Kante der rechteckigen Anode parallel zu diesem Strich und senkrecht zur Auslenkungsrichtung der Strahles, so trifft bei nur geringer Strahlablenkung bereits die gesamte Elektronenenergie auf die Anode. Die Röhre besitzt ,also in diesem Falle eine außerordentlich steile Charakteristik, wie sie im Diagramm der Fig. 3 beispielsweise dargestellt ist. Hier ist auf der Abszisse die Ablenkungsspannung e_a und auf der Ordinate der Anodenstrom i aufgetragen.

Bei der in Fig. 2b gezeichneten kreisrunden Form des Strahlquerschnittes 8 und entsprechend angepaßten Begrenzungen der Anoden 6 entsteht ebenfalls eine im wesentlichengeradlinige, jedoch weniger steile Charakteristik. Charakteristiken beliebiger Steilheit lassen sich auch bei strichförmigem Elektronenstrahlquerschnitt und rechteckiger Anode durch Neigung der Anodenkante gegen die vorzugsweise senkrecht zur Au'slenkungsrichtung liegende Begrenzung des Elektronenstrahlbündels erzielen. Ho In Fig. 2a ist ein solcher Fall beispielsweise gezeichnet.

In vielen Fällen, wie z. B. bei Zusammenschaltung einer Röhre mit einer Fotozelle, ist es erwünscht, die Charakteristik der erfmdungisgernäßen Röhre der der Fotozelle derart anzupassen, daß die resultierende Charakteristik geradlinig wird. Das läßt sich durch passende, leicht ausprobierbare Formgebung der Anodenbegrenzung, welche vom Elektronenstrahl bei der Auslenkung überschritten wird, erreichen.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Hochvakuumröhre gemäß der Erfindung dargestellt, welche zum Wählen und Herstellen von Verbindungen zwischen verschiedenen elektrischen Leitungen verwendet werden kann. Die Röhre ist ähnlich

der in Fig. ι gezeichneten. Sie enthält jedoch ein zweites Ablenkplattenpaar 5, welches senkrecht zum ersten Plattenpaar 4 angebracht ist. Diie Plattenpaare lassen sich auch durch Ablenkspulenpaare ersetzen. Die Auffanganode ist in eine große Zahl Einzelanoden mit besonderen Stromkreisen· aufgeteilt. Diese Teilanoden 6 sind, wie Fig. 5 zeigt, vorzugsweise schachbrettartig angeordnet. 8 bedeutet in dieser Fig. 6 den Querschnitt des nicht ausgelenkten Strahles. Zweckmäßig wird man hundert Teilanoden in zehn Reihen zu je zehn Stück anordnen. Durch Geben von z. B. drei Steuerimpulsen nach rechts mit dem einen Ablenkplattenpaar und vier Impulsen nach oben mit dem anderen Plattenpaar kann man beispielsweise die zweistellige Zahl 34 wählen und in einem bestimmten, dieser Zahl entsprechenden Anodenstromkreis einen Strom schicken. Zweckmäßig werden in jeder Anodenleitung Relais angeordnet, die dafür sorgen, daß der von den Anoden aufgenommene Elektronenstrom erst nach beendigter Einstellung des Strahles weitergeleitet wird.

In der Fig. 6 ist eine Schaltung mit der Röhre gemäß der Erfindung dangestellt, die zur Erzeugung

a5 elektrischer Schwingungen höherer Frequenz dienen kann. Jeder der beiden Teilanoden 6_a, 6_b ist mit den auf der entsprechenden Seite des Elektronenstrahles liegenden Ablenkplatten verbunden. Findet nun eine Auslenkung des Elektronenstrahles beispielsweise auf die Anode 6_a statt, so wird die Ablenkplatte 4_a über die Leitung 11 negativ aufgeladen und lenkt infolgedessen den Strahl nach der Anode 6_b zu ab. Dadurch wird die Ablenkplatte 4_b über die Leitung 12 negativ aufgeladen und der Strahl wieder auf die

Teilanode 6_b zugetrieben. Es ist ersichtlich, daß sich wegen der Trägheitslosigkeit des Elektronenstrahles in einem an die Teilanode bei 9 angeschlossenen Schwingungskreis sehr schnelle Schwingungen erzeugen lassen.

Eine auf außerordentlich schwache Spannungsschwankungen an den Ablenkplatten ansprechende Röhre ist in Fig. 7 dargestellt. Die Röhre arbeitet ebenfalls nach dem Rückkopplungsprinzip. Die beiden Anoden 6_a und 6_b sind mit den entgegengesetzt gelegenen Ablenkplatten 4₆ bzw. 4_a verbunden. Findet hier durch eine Änderung der am Ablenkplattenpaar liegenden Steuerspannung eine nur so geringe Auslenkung des Strahles statt, daß dieser beispielsweise die Anode 6_a gerade eben berührt, so bewirkt der sehr kleine nun fließende Anodenstrom eine negative Aufladung der Ablenkplatten. 4₆ derart, daß die Strahlenauslenkung auf die Anode 6_a immer stärker wird, bis der volle Anodenstrom fließt. In den Anodenleitungen liegen die Verbraucher, beispielsweise Meßinstrumente io„ und iOj. Es ist nicht notwendig, zwei Teilanoden vorzusehen und die Anordnung symmetrisch auszubilden. Für viele Zwecke wird es genügen, in der Röhre nur eine Anode vorzusehen.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hochvakuumröhre mit veränderbarem Anodenstrom, insbesondere zur Verstärkung und Schwingungserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß sie Fokussierungs- und Ablenksysteme zur Beeinflussung des von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahles besitzt und die Anode derart ausgebildet ist, daß der Elektronenstrahl nur bei bestimmten Auslenkungen auf sie auftrifft.
2. 2. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere, vorzugsweise in einer Ebene liegende Auffanganoden.
3. 3. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (Anoden) außerhalb der Richtung des unabgelenkten Elektronenstrahles angeordnet ist.
4. 4. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Anodenbegrenzung der Form des Strahlenquerschnittes angepaßt ist.
5. 5. Hochvakuumrohre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlquerschnitt als senkrecht zur Ablenkungsrichtung verlaufender Strich ausgebildet ist und die eine Kante der zweckmäßig rechteckig ausgebildeten Auffanganode parallel der Längsrichtung dieses Striches liegt.
6. 6. Abgeänderte Ausführungsform der Hochvakuumröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Auslenkung vom Elektronenstrahl überschrittene Anodenbegrenzung mit dem strichförmigen Strahlquerschnitt einen beliebig vorgegebenen Winkel einschließt.
7. 7. Verwendung einer Hochvakuumröhre nach Anspruch 2 bis 6 mit mehreren in der Auslenkungsrichtung vorzugsweise symmetrisch zum nicht abgelenkten Strahl liegenden Anoden zur Anzeige und Messung einer an die Ablenkplatten gelegten (veränderlichen) Spannung.
8. 8. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 6 mit zwei symmetrisch zum nicht abgelenkten Elektronenstrahl liegenden Auffanganoden zur Schwingungserzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Anoden mit der entsprechenden auf derselben Seite des Elektronen-Strahles befindlichen Ablenkplatte elektrisch verbunden ist.
9. 9. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Rückkopplungseffektes die außerhalb der Riehtung des unabgelenkten Elektronenstrahles angeordnete Anode mit der auf der anderen Seite des Elektronenstrahles liegenden, mit einer Steuerspannung beaufschlagten Ablenkplatte elektrisch verbunden ist.
10. 10. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode eine solche {nichtlineare) Begrenzung 'besitzt, daß eine vorgegebene, vorzugsweise nichtlineare Röhre charakteristisch erzielt wird.
11. 11. Die Kombination eines elektrischen Elementes (z. B. Fotozelle) mit bestimmter (nichtgeraidliniiger) Charakteristik mit einer Hochvakuumröhre nach Anspruch 10, deren Charakteristik durch entsprechende Ausbildung der Anodenbegrenzung derart gewählt ist, daß das

    kombinierte Element eine vorgegebene, vorzugsweise geradlinige Charakteristik besitzt.
12. 12. Hochvakuumröhre nach Anspruch ι bis 6, gekennzeichnet durch ein zweites, rechtwinklig zum ersten Ablenksystem angeordnetes Ablenkplattenpaar und eine große Zahl schachbrettartig, vorzugsweise außerhalb der Richtung des nicht abgelenkten Elektrodenstrahles angebrachte Auffanganoden/ mit eigenen Stromkreisen.
13. 13. Verwendung· einer Röhre nach Anspruch 12, zum Wählen und Herstellen elektrischer Leitungsverbindungen.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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