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Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Ablenkung.
Entladungsröhren mit gerichtetem Elektronenbündel und mit elektrostatischer Ablenkung des Bündels haftet nicht selten der Mangel an, dass die Ablenkung, die ein Ablenkplattenpaar dem Bündel erteilt, in bezug auf ihre Grösse von der Spannung an den Platten abhängt, die eine Ablenkung in einer zu der ersteren Ablenkung senkrechten Richtung herbeiführen soll. Dieser Nachteil macht sich besonders bemerkbar, wenn eine der Platten des Plattenpaares ein festes Potential aufweist, gegenüber dem das Potential der andern Platte schwankt.
Ein Vorteil dieser Schaltung ist ihre verhältnismässige Einfachheit ; die Schaltung ist aber Ursache einer Form Veränderung der vom Bündel an der Auftreffstelle beschriebenen Figur, die darin besteht, dass Ablenkspannungen, die das Bündel zum Beschreiben eines Rechtecks bringen sollen, tatsächlich eine Trapezform hervorrufen.
Die Erfindung hat den Zweck, diese nachteilige Wirkung zu unterdrücken. Gemäss der Erfindung hat bei mindestens einem Ablenkplattenpaar eine der Platten an den (im wesentlichen in der Längsrichtung der Röhre verlaufenden) Kanten Ansätze oder Flügel, die sich wenigstens bis zur Ebene, in der die andere Platte liegt, erstrecken. Infolgedessen wird das elektrische Feld zwischen den Platten derart geändert, dass es eine Wirkung hervorruft die der vorerwähnten entgegengesetzt ist und diese daher beheben kann.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung kommt bei Röhren mit zwei hintereinandergelegenen zueinander senkrechten Ablenkplattenpaaren besonders für das (von der Kathode an gerechnet) zweite Plattenpaar in Betracht.
Ein weiterer Vorteil wird noch erzielt, wenn gleichzeitig die der Kathode zugewendeten Kanten des zweiten Ablenkplattenpaares bogenförmig ausgenommen sind, da hiedurch die defokussierende Wirkung, welche die Platten auf das Elektronenbündel ausüben, verringert bzw. unterdrückt wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 stellt eine Ausführungsform einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung dar. Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung des Ablenkplattensystems der Röhre nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt das elektrische Feld zwischen den Platten des ersten Paares und Fig. 4 das zwischen den Platten des zweiten Paares der Ablenkplatten.
Die in Fig. 1 dargestellte Röhre hat ein luftleeres Gefäss 11 aus Glas oder glasähnlichem Stoff, das einen zylindrischen und einen kegelförmigen Teil aufweist. Am Ende des zylindrischen Teiles ist die mittels eines Glühdrahtes 15 indirekt geheizte Kathode 13 angeordnet ; sie hat einen wirksamen Überzug 14 aus Bariumoxyd oder Strontiumoxyd oder andern Stoffen, die, wenn sie erhitzt werden, stark Elektronen aussenden.
Die Röhre enthält ferner eine Anode 1'1, die eine positive Spannung gegen die Kathode erhält, so dass die von der Kathode 13 ausgesandten Elektronen beschleunigt werden und sich in einem engen Bündel durch die Röhre bewegen, um schliesslich auf einen am Ende der Röhre angeordneten, gegebenenfalls auf die Wand des Gefässes 11 aufgebrachten Schirm 19 zu gelangen, der zufolge des Elektronenaufpralles fluoresziert. Die Bildung eines engen Bündels wird noch durch die Blenden 23 und 25 im Innern der zylindrischen Anode 17 begünstigt.
Wenn eine Steuerung der Intensität des Elektronenstroms gewünscht ist, was bei der elektrischen Übertragung von Bildern der Fall ist, kann die Röhre
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mit einer Hilfselektrode, die aus einer mit einer zentralen Öffnung versehenen Scheibe bestehen kann, oder einem Gitter 21 versehen werden. Die Intensität kann auch auf andere Weise geregelt werden.
In vielen Fällen, z. B. bei Röhren für Oszillographie, ist aber eine dauernde Intensitätssteuerung des Bündels gar nicht erforderlich und es kann die Hilfselektrode 27 wegfallen.
Eine zweite Anode 27 ist als ein leitender Überzug der Innenwand des Gefässes 11 ausgebildet.
Diese zweite Anode hat zwecks Erzeugung eines fokussierenden elektrostatischen Feldes ein positives Potential gegen die erste Anode. Die Potentialdifferenz zwischen der zweiten Anode 27 und der Kathode 13 kann z. B. viermal grösser sein als die zwischen der ersten Anode 17 und der Kathode. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der leitende Überzug 27 bis etwa an die Ebene, an der die erste Anode 17 endet ; er kann sieh aber auch weiter erstrecken als in der Zeichnung angedeutet ist, letzteres gilt auch für das andere Ende dieser Elektrode. Die zweite Anode kann auch als ein frei im Innern der Röhre angeordneter Metallzylinder, gegebenenfalls als eine Verlängerung der zylindrischen ersten Anode 17 ausgebildet sein.
Damit dem Elektronenbündel auf seinem Wege durch die zweite Anode zum Schirm 19 eine Ablenkung gegeben werden kann, sind zwei zueinander senkrechte Ablenkplattenpaare 29, 31 und 33, 35 zwischen der Strahlenquelle und der Auftreffstelle angeordnet. An diese Platten können geeignete Spannungen angelegt werden, um das Bündel in zwei zueinander senkrechten Richtungen abzulenken und auf diese Weise zum Beschreiben einer Figur auf dem Schirm 19 zu bringen. Diese Spannungen
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Die Platten 29 und 37 haben, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, beide die Form eines Rechtecks oder eines Quadrates. Die der Kathode zugewendeten Kanten 37 und 38 der Platten. 3 und 35 haben eine bogenförmige Ausnehmung mit einem für beide gleichen Krümmungsradius. Die Kanten der Platte 35 besitzen vorstehende Ränder oder Ansätze 39 und 40, die sich (als seitliche Flügel) senkrecht zu den Platten 33 und 35 bis kurz hinter die Ebene der Platte 33 erstrecken. Diese Ansätze oder Flügel sind durch rechtwinkeliges Abbiegen der Platte 35 gebildet worden ; es können aber auch besondere Platten 39 und 40 vorgesehen und an der flachen Platte 35 befestigt sein.
Die Platte 3 ? muss in der Richtung quer zum Strahlenbündel etwas breiter als die Platte 33 sein, damit die Flügel 39 und 40 die Platte 33 nicht berühren.
Bei der Verwendung der Röhre werden die Platten 29 und 33 zweckmässig mit der zweiten Anode 27 verbunden. Diese Verbindung ist in Fig. 1 durch die Leitungen 41, 42 und 43 angedeutet.
Die zweite Anode und die Platten 29 und 33 sind unmittelbar mit der Erde verbunden. Die Kathode l,'l hat ein negatives Potential, u. zw. ein solches, dass die Elektronen die erforderliche Geschwindigkeit erhalten und die Kathodenstrahlen entsprechend gesammelt werden. Die Kathodenstrahlen werden von dem zwischen den Platten 29 und 37 herrschenden elektrischen Feld in der Zeichenebene der Fig. 1 und vom elektrischen Feld zwischen den Platten 33 und 35 senkrecht zu dieser Ebene abgelenkt.
In Abhängigkeit von der Grösse der dem Bündel vom ersten Plattenpaar erteilten Ablenkung würde die Grösse der Ablenkung durch das zweite Plattenpaar, d. h. die Empfindlichkeit in bezug auf dieses eine verschiedene sein, und dies könnte eine defokussierende Wirkung herbeiführen. Dieser Wirkung wird jedoch durch die Ausrnndung, welche die Seiten 37 und 38 der Platten 3. 3 und 35 aufweisen, entgegengewirkt. Der Krümmungsmittelpunkt dieser Rundung liegt zweckmässig ungefähr dort, wo die Ablenkung durch das erste Plattenpaar anfängt. Dieser Punkt bzw. der Krümmungsradius ist durch die strichpunktierte Linie der Fig. 1 angedeutet.
Liegt an den Platten 33 und 35 eine Spannung, die mit wesentlich grösserer Frequenz als die Spannung an den Platten 29 und 31 wechselt, so muss auf dem Schirm 19 vom Strahlenbündel eine Figur beschrieben werden, die aus parallelen, zu der Zeichenebene der Fig. 1 senkrechten Strichen besteht. Es zeigt sich nun, dass, wenn die Platten des zweiten Paares denen des ersten Paares gleich sind, diese Striche nicht vollkommen parallel sind, sondern nach der Seite der das feste Potential aufweisenden Platte des zweiten Paares divergieren. Die Flügel 39 und 40 üben nun eine korrigierend Wirkung aus, durch welche diese Divergenz verringert und sogar behoben werden kann.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Potentialverteilungen zwischen den Ablenkplatten 29 und 31 bzw.
. 33 und 35. (Die Figuren lassen erkennen, wie die Punkte mit gleichem perzentuellen Potentialunterschied mit Bezug aufeinander liegen ; absolute Werte der Spannung sollen sie nicht'angeben.) In der Nähe der schlitzförmigen Öffnungen zwischen der Platte 33 und den Flügeln 39 bzw. 40 entsteht, wie Fig. 4 erkennen lässt, ein starkes elektrisches Feld, dessen Äquipotentialebenen senkrecht zu denen im Raum in der Mitte zwischen den Platten 33 und 35 stehen.
Es ist klar, dass ein umgebördelten Rand der Platte 35, der nur einen Teil des Abstandes zwischen den Platten 33 und 35 überbrückt, kein entsprechend vollständiges Abbiegen des Feldes herbeiführt.
Hiedurch lässt sich vermutlich erklären, dass die Korrektur erst hinreichend sein kann, wenn die abgebogenen Ränder oder Flügel sich wenigstens bis zu der Ebene der gegenüberliegenden Platte erstrecken.