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Elektrostatische Ablenkvorridxtung für Kathodenstrahlröhren Bei Ablenksystemen
für Elektronenstrahlröhren, z. B. Fernsehröhren oder Kathodenstrahloszillographen,
die eine Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen
bewirken, ist es vorteilhaft, wenn beide Ablenkelemente sich an derselben Stelle
befinden, z. B. sich räumlich durchdringen, dann nämlich ist es leicht, die Ablenkempfindlichkeiten
genau gleich, die Ablenkungen in beiden Richtungen auch hinsichtlich der Auslenkschärfen
voneinander unabhängig zu machen und den Strahlengang zur Erzeugung eines feinen
und hellen Leuchtflecks zu dimensionieren. Man hat nämlich bei räumlicher Durchdringung
beider Ablenkelemente nur noch den Ausgangspunkt des Elektronenstrahlbündels und
den Ort der scheinbaren Abknickung des Bündels zu berücksichtigen, wenn man die
Abbildung verfolgt. Bei anderen Anordnungen dagegen handelt es sich um drei derartige
Punkte, die beobachtet werden müssen. Die räumliche Durchdringung der Ablenksysteme
gestattet ferner, bei gleicher Empfindlichkeit die Baulänge zu verkürzen.
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Nun ist bei magnetischen Ablenkvorrichtungen das eingangs erwähnte
Konstruktionsziel leicht zu verwirklichen. Die bisher bekanntgewordenen elektrostatischen
Ablenksysteme .dieser Art sind aber nicht frei von Nachteilen, denn wegen der Feldstörungen
an den Rändern der das Ablenksystem bildenden Platten ist nur ein kleiner, in der
Mitte liegender Teil für die Ablenkung ohne Strahlverzerrungen ausnutzbar. Die bekannten
Anordnungen erfordern außerdem symmetrische Ablenkspannungen, was besonders bei
Mehrstrahlröhren die Ausführung der Röhre erheblich verteuert. Es sind z. B. bei
einer Vierstrahlröhre bei symmetrischen Ablenkspannungen mindestens acht Einschmelzdrähte
mehr
erforderlich als bei unsymmetrischen Ablenkspannungen.
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Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile der bekannten
elektrostatischen Ablenkvorrichtungen, bei denen die Systeme für beide Richtungen
am gleichen Ort angeordnet sind; überdies bringt die Erfindung insbesondere beim
Ablenksystem für Mehrstrahlröhren den Vorteil geringen Raumbedarfs und der praktisch
vollständigen gegenseitigen Abschirmung mit sich.
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Gemäß der Erfindung bilden bei einer elektrostatischen Ablenkvorrichtung
für Kathodenstrahlröhren die beiden zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei
senkrecht zueinander liegenden Richtungen dienenden Systeme einen prismatischen
Hohlkörper mit einem von der rechteckigen Form abweichenden Querschnitt. Der Querschnitt
des prismatischen Hohlkörpers ist vorzugsweise dreieckförmig ausgebildet, und für
die Erläuterung der Erfindung sind daher in der Zeichnung Ausführungsbeispiele dargestellt
und nachfolgend beschrieben, bei denen die die Ablenksysteme bildenden prismatischen
Hohlkörper einen Querschnitt von bestimmter Dreiecksform, nämlich einem gleichschenklig-rechteckigen
Dreieck, aufweisen.
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Fig. 1 zeigt ein Ablenksystem nach der Erfindung im Schnitt. Auf den
Innenflächen des prismatischen Hohlkörpers befinden sich hochohmige Widerstände,
die an den Innenkanten 1, 2, 3 des Körpers mit Zuleitungen versehen sind. An den
Kanten 1 und 2, also an den Enden der Hypotenusenfläche, liegen die Meßspannungen,
die in der x- und der y-Richtung wirken sollen. Die Kante 3 führt die gemeinsame
Rückleitung und kann sich auf Erd-, Anoden- oder einem anderen von der Strahlruhelage
bestimmten Potential befinden. Die Wandungen des prismatischen Hohlkörpers können
aus Isoliermaterial bestehen, auf das die leitenden Schichten aufgebracht werden.
Sie können aber auch durch Halbleitermaterial gebildet werden, wobei die Kanten
des Hohlkörpers durch besser leitende Streifen verstärkt oder ersetzt sind. Schließlich
kommt als Material für die Wandungen des Hohlkörpers auch Metall in Betracht, wenn
man die Widerstandsschichten und Zuleitungen durch Emaille- oder andere Zwischenlagen
gegen die metallischen Wandungen isoliert. Zweckmäßig wird das ganze Ablenksy stem
mit einer leitenden Abschirmung 4. umgeben.
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Denkt man sich Fig.1 in ein rechtwinkliges Koordinatensystem eingebettet,
das in der Figur angedeutet ist, und bezeichnet man die Spannung zwischen den Kanten
2 und 3 mit Ax und die zwischen den Kanten 1 und 3 mit Bv, dann muß das Potential
an einem beliebigen Punkt mit den Koordinaten x und y P (x, v) = Ax
-f- Bt sein, solange P (x, v) innerhalb der drei Widerstandsschichten liegt. Man
überzeugt sich leicht, daß diese Forderung, die die Voraussetzung für einen homogenen
Feldverlauf bei beliebigen Werten von A und Bist, auf den drei Widerstandsschichten
erfüllt wird, Auf den beiden Katheten ist ohne weiteres P (x, o) = Ax und
P (o, v) = By. Aber auch auf der Hypotenuse zwischen den Kanten 1 und 2 ist jene
Bedingung erfüllt, denn es ist zu berücksichtigen, daß z. B. das Potential des Punktes
5 gebildet wird durch die Spannung zwischen den Kanten 2 und 3, vermehrt um den
Spannungsabfall am Abschnitt der Hypotenusen, 5. Die Gesamtspannung an der Hypotenuse
ist 1, 3-2,3 = B-A. Die Spannung 2-,5 entspricht der Länge des Abschnittes.
Der so errechnete Wert ist derselbe, wie wenn aus den Koordinaten x und
y der Wert von P (x, y)
_ Ax -f- By ermittelt wird.
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Bei Verwendung des Ablenksystems nach der Erfindung in einer Einstrahlröhre
wird das Ablenkelement zweckmäßig so angeordnet, daß der unabgelenkte Strahl das
System etwa in der Mitte der Höhe über der Hypotenuse durchsetzt. Bei Mehrstrahlröhren
ist dagegen eine andere Anordnung besonders günstig. Zunächst kann man gemäß Fig.
2 vier Ablenkelemente nach der Erfindung zu einem Prisma von quadratischem Querschnitt
zusammenfassen. Das Elektronenstrahlbündel12, das von einer gemeinsamen Kathode
ausgeht, durchsetzt das Mehrfachablenksystem in seinem Mittelpunkt 3. Das Ablenksystem
wird im Strahlengang hinter der Linse so angeordnet, daß das konvergierende Bündel
12 sämtliche Teilsysteme bedeckt. Die gemeinsame Linse, die von derselben Bauart
sein kann, wie sie bei Einstrahlröhren üblich ist, bewirkt bei allen vier Teilstrahlen
die Abbildung der Kathode bzw. der Kathodenblende auf dem Leuchtschirm.
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Damit die Leuchtflecke nicht bei Ablenkung einer Richtung durch Ausblendung
an Helligkeit verlieren, werden zweckmäßig durch Vorspännungen getrennte Nullpunkte
erzeugt. Die Vorspannungen können entweder einzeln den Meßspannungen überlagert
oder gemeinsam dem Nulleiter 3 bzw. gleichzeitig der Abschirmung ,I des Systems
aufgedrückt werden. Ist das Ablenksystem in dieser Anordnung genügend schmal und
der Querschnitt des Elektronenstrahlbündels am Ort des Ablenksystems hinreichend
groß, so kann auch der ursprünglich gemeinsame Nullpunkt für alle vier Strahlen
erhalten bleiben, weil dann auch bei der Auslenkung über eine Kathete hinaus nur
wenig von dem betreffenden Bündel ausgeblendet wird.
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Mit der Anordnung von vier prismatischen Hohlkörpern nach Fig. 2 kann
übrigens auch eine Zweistrahlröhre mit symmetrischen Ablenkspannungen gebaut werden.
Zwei einander diagonal gegenüberliegende Dreieckskörper werden dann so zusammengeschaltet,
daß beispielsweise 1' und 1'` die Anschlüsse der v-Meßspannung, 2' und 2"' die Anschlüsse
der x-Meßspannung bilden. Der Mittelpunkt ist geerdet. Eine derartige Anordnung
benötigt zwar symmetrische Ablenkspannungen, verbürgt aber in elektrischer und elektronenoptischer
Hinsicht eine völlige Gleichmäßigkeit beider Teilsysteme der Zweistrahlröhre.
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In Fig. 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vierstrahlröhre
mit einem Ablenksvstern nach Fig. 2 dargestellt. Das Elektronenstrahlbündel 12 wird
erzeugt durch die Kathode 6 mit dem Wehneltzylinder
7, die erste
und zweite Anode 8, 9 und durchsetzt das Vierfachablenksystem io (entsprechend Fig.
2) in seiner Mitte. Sind die Ablenkspannungen gleich Null, so wird das Elektronenbündel
12 durch die Linse 8, 9 auf dem Leuchtschirm i i in einem Punkt, bei verschiedenen
Spannungen in vier getrennten Punkten abgebildet.
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Soll die Mehrstrahlröhre so beschaffen sein, daß sie im Ruhezustand
getrennte Leuchtflecke liefert, die genau übereinanderliegen, dann werden die prismatischen
Ablenkkästchen zweckmäßig nach Fig. 4 einzeln übereinander angeordnet. Die Fig.
6 a und 6b zeigen die Anwendung eines Ablenksystems nach Fig. 4 bei einer an sich
bekannten Mehrstrahlröhre mit gemeinsamer Kathode. Hier wird aus der Kathode 6 mit
dem Wehneltzylinder 7 und der Anode 8 ein zunächst kreiskegelförmiges Elektronenbündel
erzeugt, das durch die Zylinderlinsen g , j' auf dem Leuchtschirm i i eine Bildlinie
erzeugt. Das Elektronenbündel 12' bzw. 12" wird aus einem ursprünglich kreiskegelförmigen
Bündel zu einem Flachstrahlbündel, wie man aus den beiden zueinander senkrechten
schematischen Darstellungen in den Fig.6a und 6b entnimmt. Das Ablenksystem nach
Fig. 4 ist in den Fig. 6a und 6b mit io bzw. io' bezeichnet. Schirmseitig ihm nachgeordnet
ist eine Mehrfachzylinderlinse 13 bzw. 13', die zusammen mit der Nachbeschleunigungselektrode
14 die Abbildung auf dem Leuchtschirm i r in einzelnen übereinanderliegenden Punkten
bewirkt, wie es die Fig. 6 a andeutet.
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Wenn die Anwendungen es zulassen, daß der Ablenksinn in der x-Richtung
von Ablenkkästchen zu Ablenkkästchen wechselt, können die Ablenkelemente auch in
dichterer Folge gemäß Fig. 5 angeordnet werden, denn dadurch gelingt es, den notwendigen
Durchmesser des Flachstrahles auf die Hälfte gegenüber der Anordnung nach Fig. 4
herabzusetzen.
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Das Ablenksystem nach der Erfindung ist schließlich auch für solche
Mehrstrahlröhren geeignet, die getrennte Strahlerzeugungssysteme haben, weil etwa
die Forderung besteht, daß sämtliche Elektronenstrahlbündel unabhängig voneinander
in der Helligkeit steuerbar sein müssen.