DE957675C - Elektronenstrahlröhre, bei der das Licht des Leuchtfleckes auf dem Fluoreszenzschirm einem photoelektrischen Element zugeführt wird - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1957

p 36802 VIII c12igD

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einer Elektronenstrahlröhre, in der das Elektronenstrahlbündel eine Anzahl stabiler Stellungen einnehmen kann.

Solche Vorrichtungen können z. B. als Wählerschalter bei einem selbsttätigen Signalsystem, als Zählröhre bei einer elektrischen Rechenmaschine, als Regelschaltung zur Erzeugung von in regelmäßigen ZeitiiitervaJlen auftretenden Spannungsimpulsen, als Regelvorrichtung für Servomechanismen, zur Frequenzteilung oder -Vervielfachung verwendet werden.

Bei bekannten Vorrichtungen vorstehend erwähnter Art wird eine Elektronenstrahlröhre verwendet, die mit zwei oder mehr Fangelektroden versehen ist, die derart gestaltet und in bezug auf das Bündel angeordnet sind, daß in bestimmten Lagen des Bündels der Bündelstrom sich über zwei Fangelektroden verteilt. Die Fangelektroden sind weiter derart mit dem die Elektronenstrahlröhre umgebenden Ablenksystem gekoppelt, daß bei geringer Abweichung des Bündels aus der stabilen Lage die dem Ablenksystem zugeführte Spannung oder der Strom einen solchen Wert annehmen, daß das Bündel nach der stabilen Lage zurückgetrieben 25, wird.

Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Elektronenstrahlröhre mit besonders gestalteten Fangelektroden versehen sein muß, so daß keine üblichen Elektronenstrahlröhren verwendbar sind. Es ist auch praktisch nicht möglich, auf einfache Weise die Anzahl oder die Anordnung der

■ stabilen Lagen zu ändern, z. B. zur Änderung eines Kode bei einer Zählschaltung.

Es sind ebenfalls Vorrichtungen bekanntgeworden, die eine Elektronenstrahlröhre aufweisen und wobei diese Röhre mit Mitteln zur Erzeugung eines Elektronenstrahlbündels versehen ist und wobei weiterhin Mittel zum Verlegen des Aufprallpunktes des Elektronenstrahls auf einen fluoreszierenden Auffangschirm vorgesehen sind. Hierbei wird das

ίο Licht des Leuchtfiecks auf den Fluoreszenzschirm einem photoelektrischen Element zugeführt. Wenn das Licht das photoelektrische Element trifft, so steuert dieses Element die Ablenkmittel der Kathodenstrahlröhre derart, daß der Elektronenstrahl nach einer Stelle hin verstellt wird, wo das Licht des Leuchtflecks das photoelektrische Element nicht mehr trifft. Es handelt sich hierbei um Vorrichtungen zur Strahlrückführung, während die Erfindung im Gegensatz hierzu eine Vorrichtung

ao betrifft, bei der der Strahl in einer von einer Mehrzahl möglicher Lagen selbsttätig festgehalten wird. Es handelt sich hier also um eine Strahlstabilisieroder Festhalteeinrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre, die mit Mitteln zur Bildung eines Elektronenstrahlbündels und mit Mitteln zum Verlegen des Auftreffpunktes des Strahls auf einem fluoreszierenden Auffangschirm versehen ist, wobei das Licht des Leuchtflecks auf dem Fluoreszenzschirm einem photoelektrischen Element zugeführt wird, das elektrisch mit den Verlegungsmitteln des Strahls gekoppelt ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen ist erfindungsgemäß die Ablenkspannung eine Funktion der das photoelektrische Element treffenden Lichtmenge, und es ist wenigstens ein. optischer Schirm vorhanden, der in einer Mehrzahl bestimmter Lagen des Strahles den Leuchtfleck wenigstens teilweise gegen das photoelektrische Element abschirmt, und zwar derart, daß der Strahl selbsttätig in diesenLagen festgehalten ist. Er kann also nur eine bestimmte Anzahl stabiler Lagen einnehmen.

Vorzugsweise wird das photoelektrische Element über einen Verstärker mit den Verlegungsmitteln des Bündels gekoppelt. Die Erfindung schafft weiter Mittel zur Verlegung des Bündels von einer stabilen Lage nach einer anderen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der verschiedene Ausführungsbeispiele und Vorrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt sind. Angenommen wird, daß diese Vorrichtungen für Zählzwecke verwendet werden.
In Fig. 2 ist eine Abart der Vorrichtung nach Fig. ι dargestellt, bei der zwei Elektronenstrahlröhren verwendet werden, wobei die eine Röhre die eigentliche Zählröhre bildet, während die zweite Röhre zur optischen Anzeige der Bündellage der ersten Röhre dient.

Die Fig. 3 und 4 stellen das Bild des Fangschirms bei einer solchen Anzeigeröhre dar.

Fig. 5 stellt eine weiter ausgearbeitete Schaltung dar.

Fig. ι stellt schematisch eine Elektronenstrahlröhre ι dar, die mit einer Kathode 2, einem schematisch dargestellten Elektrodensystem 3 zur Erzeugung eines Elektronenstrahlbündels 4 und einem aus zwei Ablenkplatten 5 und 6 bestehenden Ablenksystem zur \^erlegung des Aufprallpunktes des Bündels über einen fluoreszierenden Auffangschirm 7 versehen ist.

Gegenüber dem Auffangschirm 7 ist eine Photozelle 9 angeordnet, deren Emissionsstrom von Licht gesteuert wird, das vom Lichtfleck auf dem Fluoreszenzschirm kommt. Es ist ersichtlich, daß das Licht nicht notwendigerweise direkt der Photozelle zugeführt werden muß, -sondern daß auch flache oder gekrümmte Spiegel verwendbar sind, die das Licht auf die Photozelle richten, so daß die Photozelle z.B. seitlich von der Elektronenstrahlröhre angeordnet werden kann. Es kann auch erwünscht sein, zwischen dem Schirm 7 und der Photozelle ein Linsensystem vorzusehen, das das Licht des Lichtflecks auf die Kathode der Photozelle konzentriert.

Die Photozelle 9 ist über ein Koppelnetzwerk 10 mit dem Ablenksystem der Elektronenstrahlröhre gekoppelt, so daß die Ablenkung des Elektronenstrahlbündels, wenigstens in der statischen, Lage, durch die Lichtmenge bedingt ist, die von der Photozelle aufgefangen wird.

Zwischen dem Fluoreszenzschirm und der Photozelle ist eine Anzahl optischer Schinne 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 vorgesehen, die z. B. von einer mit Löchern oder Schlitzen versehenen Metallplatte oder von an die Glaswand der Elektronenstrahlröhre geklebten Papierstreifen gebildet werden können. Naturgemäß kann die Zahl der Schirme sowohl größer als auch kleiner als die hier angegebene Zahl sein. Infolge des Vorhandenseins dieser Schirme ist die von der Photozelle empfangene Lichtmenge eine Funktion der Lage des Elektronenstrahlbündels. Liegt der Lichtfleck zwischen zwei Schirmen, so ist der Lichtstrom maximal, ist die Mitte des Lichtflecks jedoch hinter einem der Schirme, so wird der Fleck ganz oder teilweise abgeschirmt, und der Photozelle wird nur eine geringe Lichtmenge oder überhaupt kein Licht zugeführt.

Das Bündel kann eine Anzahl stabiler Lagen n₀ einnehmen, wobei der Lichtfleck hinter einem der Fenster eines der optischen Schirme liegt, und zwar in Abhängigkeit von dem Sinne, in dem die von der Photozelle erzeugte Steuerspannung dem Ablenksystem zugeführt wird, am linken oder am rechten. Rand der Schirme. Entsprechen z. B. die rechten Ränder stabilen Lagen des Bündels, so entsprechen die linken Ränder instabilen Bündellagen.

Bewegt sich der Lichtfleck aus einer stabilen Lage nach links, so wird der Lichtfleck mehr vom Schirm abgeschirmt, und der Lichtstrom zur Photozelle und damit die Emission dieser Zelle nimmt ab, und das Potential der Ablenkplatte 6 steigt an, wodurch der Bewegung des Bündels nach links entgegengewirkt und das Bündel in die sta-

bile Lage zurückgetrieben wird. Erfährt das Bündel jedoch eine Abweichung nach rechts in bezug auf eine stabile Lage, so steigert sich der Lichtstrom und das Potential der Ablenkplatte 6 sinkt ab, so daß das Bündel auch in die stabile Lage zurückgeführt wird.

Im allgemeinen ist die Änderung der Ablenkspannung etwas verzögert in bezug auf eine Änderung des Liehtstroms infolge der stets vorhandenen,

ίο Eigenkapazitäten z. B. des Ablenksystems oder der dem Koppelnetzwerk io zugeordneten Kondensatoren. Wird einer solchen Kapazität eine solche Ladung erteilt, daß das Bündel eine Lage einnimmt, die nicht einer stabilen Lage entspricht, so wird das Bündel sich nach der zunächst liegenden stabilen Lage bewegen. Liegt der Lichtfleck z. B. zwischen dem linken Rand des Schirms 8.3 und dem linken Rand des Schirms 8.2, so Avanciert der Lichtfleck zur stabilen Lage am rechten Rand des Schirms 8.2.

Diese Eigenschaft wird benutzt, um das Bündel von einer stabilen Lage nach einer anderen zu verlegen. Wird das Bündel mittels eines Impulses, der einer der Ablenkplatten oder dem Koppelnetzwerk 10 zugeführt wird, außerhalb der »Anziehungssphäre« einer stabilen Lage geführt, so wird das Bündel diese stabile Lage verlassen und sich in eine andere stabile Lage einstellen. Wenn Impulse dem Netzwerk 10 oder den Ablenkplatten zugeführt werden, kann das Bündel auf diese Weise von einer stabilen Lage nach der nächstfolgenden stabilen Lage verlegt werden, so daß nacheinander alle stabilen Lagen eingenommen werden.

Wenn die Anfangslage des Bündels dem rechten Rand von 8.4 entspricht, wird vom ersten Impuls das Bündel nach einer Lage zwischen dem linken Rand von 8.4 und dem linken Rand von 8.3 verlegt, worauf das Bündel die stabile Einstellung am rechten Rande von 8.3 aufsucht. Die Größe des Impulses ist also nicht besonders kritisch. Der nächstfolgende Impuls verlegt das Bündel zum rechten: Rand von 8.2 und der dritte Impuls zum rechten Rand von 8.1.

Um das Bündel wieder in die Anfangslage zurückzuführen, kann eine nicht in der Zeichnung dargestellte Photozelle verwendet werden, die an einer solchen Stelle gegenüber dem Fluoreszenzschirm 7 angeordnet ist, daß diese Zelle Licht vom Lichtfleck empfängt, wenn dieser bis jenseits des linken Randes des letzten Schirms 8.1 verlegt wird. Mit der Photozelle kann eine an sich bekannte Triiggerschaltuiig gekoppelt sein, die reagiert, sobald die Photozelle zu emittieren anfängt und einen so starken negativen Impuls dem Ablenksystem zuführt, daß das Bündel in die Anfangslage zurückgeführt wird. Dieser Impuls kann einer zweiten, in ähnlicher Weise eingerichteten Zählvorrichtung zugeführt werden zum Verlegen des Bündels in der zugehörigen Elektronenstrahlröhre von einer stabilen Lage nach einer folgenden, so daß das zweite Bündel nur um eine Stufe verlegt wird, wenn das erste Bündel alle Stellungen durchsetzt hat.

Es ist auch möglich zu bewirken, daß die Vorrichtung zurückzählt, indem Impulse entgegengesetzten Vorzeichens dem Ablenksystem zugeführt werden.

Wenn die Photozelle 9 nicht genügend empfindlich ist, um unmittelbar die erforderliche Steuerspannung für das Ablenksystem erzeugen zu können, muß dem Koppelnetzwerk 10 ein Verstärker zugeordnet werden.

Es ist ersichtlich, daß anstatt des in Fig. 1 dargestellten elektrostatischen Ablenksystems auch ein magnetisches System verwendbar ist.

Die Bündellage kann unter Zuhilfenahme einer zweiten Elektronenstrahlröhre kenntlich gemacht werden. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, bei der die zweite Elektronenstrahlröhre mit 11 bezeichnet ist. Die Kathoden, Anoden und Ablenkplatten der Röhren 1 und 11 sind parallel zueinander geschaltet. Unter diesen Bedingungen nehmen die Bündel in den beiden Röhren entsprechende Lagen ein. Die Oberfläche in der Anzeigeröhre 11 ist mit einer Rechteckverteilung von der in Fig. 3 dargestellten Art derart versehen, daß der Lichtfleck in der Röhre 11 innerhalb eines bestimmten Rechtecks liegt, wenn das Bündel in der anderen Röhre 1 eine bestimmte stabile Lage einnimmt. '

Wenn, wie vorstehend angegeben wurde, zwei Zählvorrichtungen in Kaskade arbeiten, ist es möglich, die Bündellagen in den zwei Elektronenstrahlröhren gleichzeitig unter Zuhilfenahme einer einzigen Anzeigeröhre erkennbar zu machen. Zu diesem Zweck ist die Anzeigeröhre mit zwei Ablenksystemen versehen, wodurch das Bündel in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt werden kann, und. diese Ablenksysteme werden je parallel zu den. Ablenksystemen der Elektronenstrahlröhre der Zählvorrichtungen geschaltet.

Die Oberfläche der Anzeigeröhre 11 kann in diesem Fall mit einer Rechteckverteilung versehen werden, wie diese in Fig. 4 dargestellt ist. Die Lage im Lichtfleck zeigt an, daß die Zahl der zugeführten Impulse 4+3 = 7 ist.

Fig. 5 stellt eine in ausführlicheren Einzelheiten angegebene. Schaltung der beschriebenen .Vorrichtung dar, wobei die Photozelle 9 mit dem Ablenksystem der Elektronenstrahlröhre 1 durch einen von zwei Röhren V₁ und; V₂ gebildeten Gleichstromverstärker gekoppelt ist.

Die Anode der Photozelle 9 ist mit einer Anzapfung der Batterie Ba verbunden, während die Kathode über den Widerstand R₁ mit dem Minuspol dieser Batterie gekoppelt und weiter mit¹ einer Steuerelektrode 21 der Entladungsröhre V₁ verbunden ist. Die Kathode der Röhre V₁ ist mit einer passend gewählten Anzapfung der Batterie Ba verbunden. Die Anode 22 von V₁ wird über den Widerstand R₂ gespeist und ist mit einer Steuerelektrode 23 der zweiten Entladungsröhre V₂ verbunden. Der Anodenkreis von V₂ enthält die Parallelschaltung eines Widerstandes R₁ und eines Kondensators C. Die Ablenkplatte 6 der Elektronenstrahlröhre 1 ist mit der Anode der Röhre F, verbunden.

Wenn der Lichtfleck am Fluoreszenzschirm von V₁ von einem der optischen Schirme 8 abgeschirmt wird, ist die Photozelle 9 nicht leitend, und die Röhre V₁ wird von einem verhältnismäßig

niedrigen Strom durchflossen, so daß über den Widerstand R₂ nur eine geringe Spannung entwickelt wird und die Röhre V₂ stark leitet. Der Kondensator C lädt sich nun, wodurch das Potential der Ablenkplatte 6 herabsinkt und das Bündel nach links verlegt wird.

Sobald der Lichtfleck den linken Rand des Schirmes erreicht, empfängt die Photozelle Licht und wird leitend, wodurch das Potential der Steuerelektrode 21 von V₁ ansteigt und der Anodenstroni von V₂ herabsinkt, so daß der Kondensator C sich nicht weiter lädt. Der Lichtfleck kommt somit am linken Schirmrand zum Stillstand.

Ist das Bündel jedoch aus irgendeinem Grunde über die stabile Lage hinaus gewandert, so empfängt die Photozelle mehr Licht, als der stabilen Lage entspricht, so daß Röhre V₁ verhältnismäßig mehr und die Röhre V₂ verhältnismäßig weniger leitend wird, der Kondensator C sich entlädt und die Bewegungsrichtung des Bündels sich umkehrt, bis die stabile Lage erreicht wird.

Das Bündel kann von einer stabilen Lage nach einer folgenden Lage verlegt werden, indem dem Punkt 26 ein Stromimpuls zugeführt wird, so daß die Ablenkspannung sich plötzlich ändert und das Bündel nach einer Lage verlegt wird, die innerhalb der »Anziehungssphäre« der nächstfolgenden stabilen Lage liegt. Ein solcher Stromimpuls kann sich z. B. ergeben, indem ein Spannungsimpuls einer Steuerelektrode einer der Verstärkerröhren zugeführt wird.

Das Bündel kann in eine Anfangslage verlegt werden, indem der Kondensator C z. B. über Kontakt vS" entladen oder auch indem dem Punkt 26 oder einer Steuerelektrode der Röhren ein passend gewählter Impuls zugeführt wird.

Die Vorrichtung kann auf einfache Weise zur Anwendung als elektronischer Schalter geeignet gemacht werden, z. B. als Wählerschalter in einem selbsttätigen Signalsystem, indem die Elektronenstrahlröhre mit einem Zeilenfokus versehen wird und eine Anzahl von Hilfsphotozellen derart gegenüber dem Fluoreszenzschirm angeordnet wird, daß eine Zelle nur Licht empfängt, wenn das Bündel eine bestimmte stabile Lage einnimmt. Ein anderer Teil im Licht des Lichtflecks, z. B. das von dem unteren Teil des Flecks kommende Licht, wird der Photozelle 9 zugeführt, um das Bündel auf die vorstehend beschriebene Weise in der stabilen Lage festzulegen.

Der einer Hilfsphotozelle zugeführte Lichtstrom kann durch Änderung der Bündelstärke oder durch Aufdrücken einer Modulationsspannung auf die Ablenkspannung des Bündels moduliert werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenstrahlröhre, die mit Mitteln zur Bildung eines Elektronenstrahlbündels und mit Mitteln zum Verlegen des Auftreffpunktes des Strahls auf einem fluoreszierenden Auffangschirm versehen ist, wobei das Licht des Leuchtflecks auf den Fluoreszenzschirm einem photoelektrischen Element zugeführt wird, das elektrisch mit den A^erlegungsmitteln des Strahls gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspannung eine Funktion der das photoelektrische Element treffenden Lichtmenge ist und wenigstens ein optischer Schirm vorhanden ist, der in einer Mehrzahl bestimmter Lagen des Strahls den Leuchtfleck wenigstens teilweise gegen das photoelektrische Element abschirmt, und zwar derart, daß der Strahl selbsttätig in diesen Lagen festgehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die dem Ablenksystem zum Zweck der Verlegung des Bündels von einer stabilen Lage nach einer anderen ein Impuls zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites photoelektrisches Element derart gegenüber dem Fluoreszenzschirm angeordnet ist, daß dieses Element Licht empfängt, wenn der Lichtfleck über eine äußerste Lage hinaus verlegt wird, und Mittel vorhanden sind, die darauf reagieren und dem Ablenksystem oder dem zwisehen dem ersten photoelektrischen Element und dem Ablenksystem eingeschalteten Koppelnetzwerk zum Zweck der Verlegung des Bündels nach einer bestimmten stabilen Lage einen Impuls zuführen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Photozellen derart gegenüber dem Fluoreszenzschirm der Elektronenstrahlröhre angeordnet ist, daß eine Photozelle nur Licht vom Lichtfleck empfängt, wenn das Bündel eine bestimmte stabile Lage einnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 843441;
britische Patentschrift Nr. 315362;
deutsche Patentschrift Nr. 540 923.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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