DE959480C - Elektromagnetisches Ablenksystem fuer Kathodenstrahlroehren und Verfahren zur Herstellung eines solchen Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ablenksystem für Kathodenstrahlröhren, das zumindest ein Paar Spiralwieklungen enthält. Die Anwendungsgebiete sind die Oszilloskopie, Oszillographie und Aufnahme oder Wiedergabe von Fernsehbildern.

Bei einer elektromagnetischen Ablenkwicklung bekannten Typs kann man beobachten, daß sich nach Abwicklung dieser Wicklung in eine Ebene ίο jede Windung in einer im wesentlichen rechteckigen Konfiguration darstellt; wenn dann die Wicklung in die für ihre Aufbringung am Röhrenhals notwendige Form gebracht ist, so stellt sich also offenbar jede Windung im wesentlichen als konvexes Viereck dar. Bei einer derartigen Windung jedoch wirken allein die zur Achse des Röhrenhalses parallelen Seiten nutzbringend für die Ablenksteuerung des Elektronenstrahles, und die um den Röhrenhals herumgebogenen Seiten vergeuden lediglich Energie. Obendrein weist das von diesen gekrümmten Seiten erzeugte magnetische Feld eine nachteilige Wirkung auf, indem es das longitudinale Nutzfeld verzerrt und demzufolge eine strukturelle Veränderung des gesteuerten

Strahles sowohl bei seinem Eintritt wie auch bei seinem Austritt in das bzw. aus dem Ablenksystem mit sich bringt.

Die erwähnten Mangel sind beseitigt, wenn gemaß der Erfindung jede Windung, in ebene Form gebracht, ein überschlagenes Parallelogramm darstellt, das "zwei parallele Seiten und zwei sich in ihrer Mitte überschneidende Diagonalseiten aufweist. Nachdem eine solche Wicklung für das Aufbringen auf den Hals der Kathodenstrahlröhre geformt ist, werden diese beiden parallelen Seiten ihre normale Wirkung ausüben und die zwei Diagonalseiten jeweils Felder hervorrufen, deren vektorielle Zusammensetzung sich als ein zu der gleichen longitudiualen Richtung paralleler Feldvektor ergibt, wie sie auch die Vektoren der von den zwei parallelen Seiten gebildeten Felder aufweisen, wodurch jede Verzerrung der oben bezeichneten Art für den gesteuerten Strahl beseitigt

ao wird.

Hierdurch ist ein elektromagnetisches Ablenksystem hohen Wirkungsgrades mit Rücksicht auf die zum normalen Betrieb erforderliche elektrische Energie geschaffen. Außerdem weist das elektromagnetische Ablenksystem sehr gute Ablenkeigenschaften auf, indem es praktisch frei ist von nachteiligen Randeffekten, wie sie sich bei den bekannten Ausführungsformen aus den von den Außenleitern dieser Ablenksysteme erzeugten magnetischen Streufeldern ergeben. Ferner kann das System in einem besonders einfachen und wirtschaftlichen Fertigungsverfahren hergestellt werden.

Einem weiteren Kennzeichen der Erfindung zufolge ist ein Fertigungsverfahren eines solchen elektromagnetischen Ablenksystems vorgesehen, das die folgenden Abschnitte umfaßt: Herstellung einer flachen oder als Solenoid geformten Wicklung mit Windungen in Form eines normalen Parallelogramms, dessen eine Diagonale zugleich eine Höhe darstellt, elektrisches Isolieren dieses Solenoids und Zusammenfalten dieses isolierten Solenoids entlang der obengenannten Diagonale, wodurch die zwei Teile der Wicklung beiderseits der Diagonale räumlich übereinanderzuliegen kommen und so eine Ablenkwicklung in ebener Form bilden, die dann für ihre Aufbringung auf den Hals der Kathodenstrahlröhre geformt wird.

Diese wie noch weitere Kennzeichen sollen an Hand der schematisierten Figuren im einzelnen erläutert werden; es zeigt

Fig. ι die Darstellung eines bekannten elektromagnetischen Ablenksystems, bei dem der Übersichtlichkeit halber jede Spulenwicklung als auf eine einzelne Windung reduziert gezeichnet ist,

Fig. 2 eine Ansicht dieser in eine Ebene abgewickelten Windung,

Fig. 3 die Wiedergabe eines beschriebenen elektromagnetischen Ablenksystems, das in gleicher Weise aus Gründen der Übersichtlichkeit auf eine einzelne Windung jeder seiner Wicklungen reduziert ist,

Fig. 4 eine Ansicht dieser in eine Ebene abgewickelten Windung,

Fig. 3 A eine Schnittzeichnung zu Fig. 3, welche in vereinfachter Weise die Verteilung des im Röhrenhals herrschenden magnetischen Ablenkfeldes darstellt,

Fig· 5) 6, 7 Darstellungen, die eine Ausführungsart des beschriebenen elektromagnetischen Ablenksystems erläutern, und

Fig. 8 eine Skizze, welche die Art und Weise veranschaulicht, nach der eine zwei Paare von Ablenkwicklungen zur Ablenkung des Elektronen-Strahles in zwei zueinander senkrechte Richtungen enthaltende, vollständige elektromagnetische Ablenkeinrichtung ausgeführt werden kann.

In Fig. ι sind zwei Windungen ABCD und A'B'C'D' dargestellt, die beiderseits des Halses 1 einer Kathodenstrahlröhre angebracht sind. Jede Windung ist, ausgehend von einer solchen rechteckigen flachen Windung, wie ABCD in Fig. 2 zeigt, durch entsprechende Formgebung der Krümmung des Röhrenhalses angepaßt.

Die Seiten AB und A'B' ergeben im Zusammenwirken einen Dipol eines Dipolpaares, dessen anderer durch Zusammenwirken der gegenüberliegenden Seiten CD und CD' der beiden Windungen gebildet wird.

Jedes der Windungspaare eines vollständigen Ablenksystems bestimmt in gleicher Weise ein Paar von Dipolen, die sich bezüglich des Halses 1 im wesentlichen diametral gegenüberliegen und die insgesamt die hinsichtlich der Erzeugung eines elektromagnetischen Gesamtablenkfeldes in diesem Röhrenhals wirksamen Teile bilden, wobei dessen Richtung im Ruhezustand offenbar parallel zur Längsachse dieses Halses verläuft.

Die kreisförmig gebogenen Seiten AC und BD der einen, A'C und B'D' der anderen dieser Windungen sind in ihrer Länge offenbar vom Durchmesser des Röhrenhalses 1 abhängig. Diese Windungsanteile sind offensichtlich von keinerlei Nutzen für die Erzeugung des Ablenkfeldes im Röhrenhals. Sie bilden jedoch einen nicht vernachlässigbaren Teil der Windungen, der einerseits um so größer wird, je geringer die axiale Länge des Ablenksystems ist, andererseits mit Vergrößerung des Durchmessers zunimmt.

Außerdem wird in dem Maße, wie sich der abgelenkte Strahl den Rändern der Ablenkwicklungen nähert, das durch die Kreisbogenabschnitte BD und B'D' verursachte magnetische Feld die Form jenes Strahles verschlechtern, wie dies allgemein bekannt ist und nicht näher beschrieben zu werden braucht. Diese Verformung kann dadurch vermindert werden, daß man die Wicklungen vom Röhrenhals absetzt, was jedoch einen noch höheren Energieverlust und eine geringere Wirksamkeit des Ablenksystems mit sich bringt.

So stellt sich bei jeder Windung der bekannten Wicklungsart die nutzbringende Länge AB + CD jeder Windung als ein geringer Anteil der gesamten Windungslänge dar, zu gering, um einen guten Wirkungsgrad des Ablenksystems zu ge-

währleisten. Da andererseits der Ablenkungswinkel für eine Kathocenstrahlröhre, der früher etwa 55⁰ betrug, heutzutage häufig yo° erreicht und selbst auf 90⁰ kommt, kann man überlegen, daß bei einem Ablenksystem die Nutzlänge eines Stückes wie AB oder CD in bezug auf den Röhrenhalsradius R und den Ablenkungswinkel 0 gegeben ist durch die Beziehung

L = R

ι + cos Θ
sin Θ

(ι)

und infolgedessen bei konstantem R die nutzbringende Länge L um so geringer wird, je größer der für die Ablenkung geforderte Winkel ist. Zum Beispiel würde bei einem für die Strahlablenkung unter yo° eingerichteten Ablenksystem die Nutzlänge einer Windung, AB + CD, höchstens gleich 35% der gesamten Windungslänge sein.

Diese zwei Mangel, nämlich Feldverzerrung und Energieverlust, werden beseitigt, wenn das elektromagnetische Ablenksystem so aufgebaut wird, daß nach Abwicklung jeder seiner Wicklungen in eine Ebene jede seiner Windungen die Form eines überschlagenen Parallelogramms darstellt, wie in Fig. 4 abgebildet. Fig. 3 zeigt dann die grundsätzliche Anordnung eines derartigen Ablenksystems auf dem Hals der Kathodenstrahlröhre, und Fig. 3 A zeigt im Querschnitt die Form des im Innern des Röhrenhalses herrschenden magnetischen Feldes.

Die seitliche Bedeckung jeder Wicklung kann bei einem solchen Ablenksystem höchstens 90⁰ betragen. ■ Die parallelen Seiten AB und CD einer-

35' seits, A'B' und CD' andererseits spielen für die Erzeugung des magnetischen Ahlenkfeldes noch die Rolle der obenerwähnten Dipole. Die Richtung des durch die Leiter AB und CD fließenden Stromes ist in diesem Fall die gleiche und diejenige des Stromes durch die Leiter A'B' und CD' ebenso, jedoch der ersteren entgegengerichtet. So sind die Vorzeichen der von den horizontalen Zweigen der ersten und zweiten Wicklung des Ablenksystems hervorgerufenen magnetischen FeI-der entgegengesetzt.

Das in der Mitte der Diagonalseiten AD und CB der ersten Wicklung erzeugte magnetische Feld ist gleich der vektoriellen Summe der zufolge des Fließens des Ablenkstromes durch diese Drahtstücke entstehenden magnetischen Felder. Ebenso ist es mit dem in der Mitte der Diagonalseiten A'D' und CB' der zweiten Wicklung erzeugten magnetischen Feld. Diese magnetischen Felder und ihre resultierenden' Feldvektoren besitzen eine solche Richtung, daß ihre Hauptkomponente entlang der Achse der Anordnung in der gleichen Richtung wie die von den erwähnten Dipolen erzeugten magnetischen Felder gerichtet ist. Infolgedessen wird in einem beschriebenen Ablenksystem der von den Diagonalen verbrauchte Energieanteil zum mindesten teilweise zu einem nutzbringenden· Zweck wiedergewonnen und der Gesamtwirkungsgrad erhöht.

Offensichtlich ist bei einem derartigen Ablenksystem der Randeffekt nicht vorhanden, da die Komponenten des Magnetfeldes auf den für die Ablenkung wirksamen Bereich im Inneren des Ablenkraumes im Röhrenhals beschränkt sind und in diesem Raum keinerlei Streufeldkomponente erzeugt wird. Genauer ausgedrückt erscheint die aus der Vektorsumme der oben beschriebenen Feldkomponenten resultierende maximale magnetische Feldstärke in der Mittelebene dieses Raumes. Ein derartiger Aufbau des Ablenksystems ist demnach besonders vorteilhaft für kurze Ablenksysteme, die einen geringen astigmatischen Fehler besitzen.

Was die Herstellung eines solchen Ablenksystems anbelangt, ist ferner vorgesehen, von folgender Methode Gebrauch zu machen: Ein ebenes Solenoid 2 (Fig. 5) wird gefertigt, bei dem jede seiner zu einem Parallelogramm geformten Windungen eine Diagonale 3 besitzt, die gleichzeitig eine Hohe des Parallelogramms bildet. Die Länge dieser Diagonale ist so bemessen, daß sie bei der vollständigen Spirale die seitliche Bedeckung des Ablenksystems nach Aufbringung auf den Röhrenhals bestimmt.

Diese parallelogrammförmige Spirale wird elektrisch isoliert und dann entlang jener Diagonale 3, wie in Fig. 6 gezeigt, gefaltet. Jede ihrer Windüngen nimmt also die in Fig. 4 wiedergegebene Gestalt an. Dieses Umfalten erfolgt im ebenen Zustand der Wicklung. Ist dieses einmal geschehen, so kann die Ablenkwicklung zur Aufbringung auf den Hals der betreffenden Kathodenstrahlröhre oder einem diesen Hals umgebenden zylindrischen Träger zurechtgeformt werden. Falls erforderlich können mehrere auf diese Weise gebildete Wicklungen vor oder nach dem Falten geschichtet oder übereinandergelegt und in Serie geschaltet werden. So kann man je nach Wunsch jede Gesamtzahl von Windungen oder jede Wicklungsstärke erzielen.

In den Fig. 5 und 6 ist ein isolierender Träger 4 gezeigt. Dieser Träger kann vorübergehend oder bleibend sein, namentlich dann, wenn einer bevorzugten Ausführungsart entsprechend die Fertigung durch »Aufdrucken« der leitenden Spiralen erfolgt.

Wie z. B. in Fig. 7 gezeigt, bringt man auf eine dünne isolierende Folie 6 aus biegsamem Material, beispielsweise eine Polyvinylfolie, eine dünne Metallfolie 5, beispielsweise aus Kupfer, auf und befestigt sie auf jener durch eine thermoplastische Klebemasse wie etwa ein polymerisierbares Harz. Die Stärke beider Folien zusammen kann größenordnungsmäßig bei einigen hundertstel Millimeter liegen.

Die frei liegende Seite der Metallfolie wird gereinigt und darauf mit einer dünnen Schicht eines Materials bedeckt, das nach Trocknen lichtempfindlich wird und als photographische Schicht für das Aufdrucken eines Abbilds der herzustellenden Spirale dienen kann. Nach dem Belichten, Entwickeln, Wässern und Trocknen wird das somit erhaltene Negativ in ein Gravierbad mit einer Säure gelegt, in welchem sämtliche von dem Aufdruck nicht bedeckten Stellen jener Metallfolie

angegriffen und weggeätzt werden. Man erhält alsdann das »aufgedruckte« Produkt nach Fig. 5. Es genügt, dessen unbedeckte Seite mit einer Isolierschicht (Firnis) zu überziehen und es, wie beschrieben, zu falten.

Es ist natürlich vorteilhaft, mehrere Spiralen auf einmal herzustellen und, wie beispielsweise in Fig. 8 gezeigt, kann man auf ein und derselben isolierenden Trägerfolie die Anordnung einer vollständigen Ablenkwicklung für zwei Ablenkrichtungen für eine Kathodenstrahlröhre »aufdrucken«. Dieses vollständige Ablenksystem muß zwei Paare von Spiralwicklungen enthalten, das eine, I und III, für die horizontale und das andere, II und IV, für die vertikale Ablenkung. Die Spiralwicklungen I und III werden mit der passenden Windungszahl vorgesehen und vor oder nach dem Falten elektrisch in Serie geschaltet. Das gleiche gilt für die Spiralwicklungen II und IV.

Nach dem Falten genügt es dann, die »bedruckte« Folie um den Hals der betreffenden Kathodenstrahlröhre über 360⁰ herumzuwickeln.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetisches Ablenksystem für Kathodenstrahlröhren, das zumindest ein Paar Spiralwicklungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung in ebene Form gebracht ein überschlagenes Parallelogramm darstellt, welches zwei parallele Seiten und zwei sich in ihrer Mitte überschneidende Di agon al s ei ten aufweist.

2. Ablenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spiralwicklung bei der Abwicklung in einer Ebene eine Spirale mit parallelogrammförmigen Windungen darstellt, die eine gemeinsame Diagonale aufweisen, welche zugleich eine Höhe bildet, und daß jede Spifalwicklung durch Falten dieser ebenen Abwicklung entlang der erwähnten diagonalen Höhe hergestellt ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Ablenksystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ebenes Solenoid mit parallelogrammförmigen Windungen angefertigt wird, wobei die Windungen eine gemeinsame Diagonale, welche zugleich ihre Höhe ist, aufweisen, daß hierauf das Solenoid elektrisch isoliert und entlang der erwähnten Diagonale umgefaltet wird, woraufhin der gefaltete Gegenstand für seine Aufbringung auf den Hals einer Kathodenstrahlröhre entsprechend geformt wird.

4. Verfahren zur Herstellung des ebenen Solenoids nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Folie auf eine isolierende Folie aufgeklebt wird, daß auf die Metallfolie das Bild des Solenoids auf metallphotographischem Wege aufgedruckt und das bedruckte Stück graviert wird, so daß nur die leitenden Windungen des Solenoids auf der Isolierfolie bleiben.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl von ebenen Solenoiden übereinandergeschichtet und elektrisch in Serie geschaltet wird, nachdem sie isoliert und hierauf das ganze Paket entlang der besagten gemeinsamen Diagonale zusammengefaltet wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem getrennt vorgenommenen Falten einer Mehrzahl derartiger Solenoide diese gefalteten Wicklungen vor ihrem gemeinsamen Aufbringen auf dem Hals einer Kathodenstrahlröhre in Serie geschaltet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar spiralförmiger Solenoide gleichzeitig auf einen gemeinsamen, biegsamen Isolierträger aufgedruckt wird, wobei diese zwei Solenoide mit einer gemeinsamen diagonalen Höhe gleich einem Viertel des Umfanges gebildet sind und voneinander einen dieser Höhe gleichen Abstand aufweisen, sowie daß diese zwei Wicklungen in Serie geschaltet und dann gemeinsam entlang jener Diagonale gefaltet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Paar spiralförmiger Solenoide ebenfalls gleichzeitig auf diesen Isolierträger aufgedruckt wird, indem sie auf der Höhe dieses Trägers zwischen den Solenoiden des ersten Paares eingeschoben werden und die Gesamthohe gleich der Länge eines vollen Umfanges des Halses einer Kathodenstrahlröhre gewählt wird, auf dem sie befestigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 577/385 7. SS (609 833 2.57)