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Etektronenstrahl-Oszillograph mit.Ausgleidh der sich mit den versChiedenen
Schreibgeschwindigkeiten des Elektronenstrahles ändernden Bildhelligkeit
Es sind
Elektronenstrahl - Oszillographen bekanntgeworden, die es ermöglichen, einmalige
sehr rasch verlaufende Vorgänge, wie z. B. Wanderwellen in Hochspannungsnetzen oder
die VDE-Stoßwelle zur Stoßspannungsprüfung, auf dem Schirm der Elektronenstrahlröhre
aufzuzeichnen.
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Diese Oszillographen arbeiten im allgemeinen so, daß der zu untersuchende
Meßvorgang den auf eine Seite des Schirmes elektrisch vorabgelenkten Elektronenstrahl
mittels eines Zeitablenkgerätes, vorzugsweise zeitlinear, einmal über den Schirm
ablenkt. Um eine Beschädigung der Fluoreszenzschicht der Röhre und ferner bei photographischen
Aufnahmen eine Vorbelichtung des Filmmaterials zu vermeiden, wird der Elektronenstrahl
erst mit der Auslösung des Zeitablenkgerätes hell gesteuert.
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Nach einmaliger überschreibung wird der Strahl wieder dunkel gesteuert
und in seine AusgangssteIlung zurückgeführt. Da bei der Untersuchung von willkürlichen
Vorgängen das Vorzeichen der Impulse sowohl negativ als auch positiv sein kann,
werden Schaltungsanordnungen vorgesehen, die eine von der Polarität des zu messenden
Impulses unabhängige Auslösung des Zeitablenkgerätes bei gleichzeitiger Hellsteuerung
des Elektronenstrahles ermöglichen.
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Entsprechend den zu untersuchenden Vorgängen müssen hohe Schreibgeschwindigkeiten
gefordert werden, wobei unter »Schreibgeschwindigkeit« die Geschwindigkeit verstanden
wird, mit welcher der
Lichtstrahl sich über den Schirm der Elektronenstrahlröhre
bewegt. Zweckmäßig wird die Ablenkzeit des Elektronenstrahles z. B. in Stufen veränderlich
ausgeführt, so daß der zu untersuchende Vorgang in jeder gewünschten Zeitdehnung
betrachtet werden kann.
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Zur bequemen Auswertung des aufgenommenen Oszillogramms kann als
Zeitmarke z. B. die veränderliche Frequenz eines Oszillators verwendet werden, die
bei Verwendung einer bekannten Zweistrahlröhre dem einen Meßplattenpaar zugeführt
wird, während an das andere Meßplattenpaar die zu untersuchende Meßspannung gelegt
wird. Bei Verwendung einer Einstrahlröhre kann z. B. durch Anwendung einer Nachleuchtröhre
und entsprechende Umschaltung der Meßplatten von der Meßspannung auf den Oszillator
eine Zeitmarke erhalten werden. Um ein übersichtliches Oszillogramm zu erhalten,
sind Zusatzgleichspannungen für die Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre vorgesehen,
so daß die Meßspannung ungestört von der Zeitmarke dargestellt werden kann.
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Die Hellsteuerung des Elektronenstrahles beim Eintreffen eines Meßimpulses
geschieht durch einen positiven rechteckförmigen Impuls, der auf den Wrhneltzylinder
der Elektronenstrahlröhre gegeben wird. Da die Helligkeit des Elektronenstrahles
nun aber umgekehrt proportional zur Schreibgeschwindigkeit is, ergeben sich bei
den verschiedensten Schreibgeschwindigkeiten Oszillogramme mit wesenJliclrrn Unterschieden
in der Helligkeit. Bei der p jographischen Aufnahme von Oszillogrammen ,luß daher
entweder die Strahlhelligkeit von Haut betätigt oder die Blende der Kamera entsprechend
eingestellt werden. Eine bekannte, von Hand zu betätigende Einrichtung für den Ausgleich
der sich mit den verschiedenen Schreibgeschwindigkeiten des Elektronenstrahles ändernden
Bildhelligkeit besteht im wesentlichen aus zwei Gleichspannungsquellen, von denen
die eine die Spannungsquelle für das Steuergitter der Elektronenstrahlröhre darstellt.
Die andere Spannungsquelle dient zur Speisung einer Elektronenröhre, deren Gitter
ein negativer Impuls vom Kippgerät zugeführt wird. Der Anodenstrom dieser Röhre
ist von Hand einstellbar. Die Anode der Röhre ist über eine Kapazität mit dem Steuergitter
der Elektronenstrahlröhre verbunden. Die Spannungen der beiden Quellen werden nun
über ein Meßinstrument gegeneinandergeschaltet, so daß entsprechend dem eingestellten
Anodenstrom an dem Steuergitter der Elektronenstrahlröhre eine verschiedene Spannung
auftreten wird. Die von dem Meßinstrument angezeigte Spannungsdifferenz zwischen
den beiden Spannungsquellen ist also ein Maß für die Helligkeit des Elektronenstrahles.
Mit dieser Einrichtung ist lediglich die Einstellung der Strahlstromstärke des verdunkelten
Elektronenstrahles vor der photographischen Aufnahme möglich. Außerdem muß bei den
verschiedensten Ablenkgeschwindigkeiten die Ausgleicheinrichtung immer wieder von
neuem eingestellt werden. Ferner wurde festgestellt, daß die Kennlinien der für
diese hohen Schreibgeschwindigkeiten konstruierten Elektronenstrahlröhren sehr starke
Abweichungen untereinander aufweisen, so daß bei einem Röhrenwechsel unter Umständen
eine völlig andere Bildhelligkeit erhalten wird.
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Durch die Erfindung werden die genannten Nachteile vermieden. Die
Erfindung bezieht sich auf einen Elektronenstrahl-Oszillographen mit Ausgleich der
sich mit den verschiedenen Schreibgeschwindigkeiten des Elektronenstrahles ändernden
Bildhelligkeit. Die Erfindung besteht darin, daß zum selbsttätigen Ausgleich in
die Kathodenleitung ein hochohmiger Widerstand eingeschaltet ist, dem eine Kapazität
parallel liegt. Zweckmäßig wird die Parallel-Kapazität ganz oder teilweise durch
die Schaltkapazitäten gebildet. Durch diese Maßnahmen wird eine weitestgehende Gleichmäßigkeit
der Strahlhelligkeit bei den verschiedensten Schreibgeschwindigkeiten erreicht.
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An Hand der Zeichnung soll der Erfindungsgedanke näher erläutert
werden.
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Die Figur zeigt in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung.
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Die Elektronenstrahlröhre I erhält über den Spannungsteiler 2 die
für ihren Betrieb benötigten Gleichspannungen. Mit dem veränderbaren Abgriff 3 wird
die Vorspannung des Wehneltzylinders g und damit die Strahlhelligkeit der Elektronenstrahlröhre
eingestellt. Solange an den Meßplatten 4 keine Spannung auftritt, wird der Elektronenstrahl
dunkel gesteuert. An den Zeitplatten 5 liegt ein in bekannter Weise aufgebauter
Zeitablenkgenerator, der gleichfalls erst beim Auftreten einer Meßspannung dem Elektronenstrahl
einmalig, vorzugsweise zeitproportional, über den Schirm der Elektronenstrahlröhre
ablenkt. Mit dem Zeitablenkgerät wird die Hellsteuerung ausgelöst, indem dem Wehneltzylinder
g ein rechteckförmiger Impuls zugeführt wird. Die bekannten Beschleunigungsanoden
sind mit 10 und II bezeichnet. Ist die Kathode der Elektronenstrahlröhre nun direkt
mit dem Punkt 6 der Schaltung verbunden, so wird z. B. bei niedrigen Schreibgeschwindigkeiten
eine hohe Bildhelligkeit, hingegen bei großen Schreibgeschwindigkeiten eine geringere
Schreibhelligkeit auftreten.
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Durch die erfindungsgemäße Einfügung eines Widerstandes 7 in die
Kathodenleitung wird zwar die Helligkeit bei kleineren Schreibgeschwindigkeiten
durch die auftretende Gegenkopplung herabgesetzt, jedoch wird eine ausreichende
Gleichmäßigkeit der Strahlhelligkeit bei den verschiedensten Schreibgeschwindigkeiten
erreicht, da bei hohen Geschwindigkeiten der Widerstand durch die Schaltungskapazitäten
kurzgeschlossen wird. Durch den Kondensator 8 besteht eine weitere Möglichkeit des
Helligkeitsabgleiches, speziell für die hohen Schreibgeschwindigkeiten.
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Die Größenordnung des ohmschen Widerstandes ist mit der Größenordnung
des kapazitiven Widerstandes so abgeglichen, daß bei geringer Schreibgeschwindigkeit
lediglich der ohmsche Widerstand zur Wirkung kommt, während bei hohen Schreib-
geschwindigkeiten
die Größe des kapazitiven Widerstandes wesentlich unter der des ohmschen Widerstandes
liegt und somit praktisch diesen Widerstand kurzschließt.
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Abschließend sei erwähnt, daß sich die beschriebene Maßnahme natürlich
auf Oszillographen für die Untersuchung einmaliger Vorgänge beschränkt, sondern
mit gleichem Erfolg bei Oszillographen mit periodischer Zeitablenkung angewendet
werden kann.
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PATENTANSPROCHE: I. Elektronenstrahl-Oszillograph mit Ausgleich der
sich mit den verschiedenen Schreibgeschwindigkeiten des Elektronenstrahles ändernden
Bildhelligkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zum selbsttätigen Ausgleich in die Kathodenleitung
ein hochohmiger Widerstand eingeschaltet ist, dem eine Kapazität parallel liegt.
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2. Elektronenstrahl-Oszillograph nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß die Parallelkapazität ganz oder teilweise durch die Schaltkapazitäten gebildet
wird.