Doppel-Nathodenstrahl-Oszillograph. Es sind heute mehrere Ausfübrungsformen von Kathodenstrahl-Oszillographen bekannt, bei denen mehr als ein Kathodenstrahl zu gleich zur Aufzeichnung rascher Vorgänge benutzt wird. So wurden zum Beispiel meh rere Oszillographen mit kalter Kathode, jeder mit getrenntem Vakuumgefäss, zusammenge baut, wobei in jedem Gefäss nur ein Katho denstrahl besteht. Diese Ausführung benötigt bei mehreren Strahlen viel Platz.
Oder man hat zwei parallele Kathodenstrahlen mit paralleler Age in das gleiche Vakuumgefäss eingebaut, derart, dass beide Strahlen in ge trennten parallelen Entladerobren an kalten Kathoden erzeugt werden, und am Ende ihrer Lauf bahn auf dieselbe Aufnahmeschicht (Leuchtschirm oder Photoschicht) auftreffen. Sofern man dafür Strahlspannungen von vielen kV verwenden will, braucht auch diese Aus führung reichlich Platz, da für ruhiges Bren nen der Kathodenstrahlen die einzelnen Kalt kathoden voneinander isoliert sein sollen und daher die Kathoden- und Strahlabstände gross werden.
Es wurde auch schon früh versucht, die zwei Schenkel eines Entladerohres aus Glas auf demselben Vakuumgefäss in spitzem Win kel zueinander anzuordnen. Doch gelang es nicht, den Nullinien der Oszillogramme beider Strahlen eine bestimmte Lage zu geben, welche auch bei Schwankungen der Strahl spannung genau erhalten bleibt. Schwierig keiten entstanden auch dadurch, dass die Regulierung des Vakuums überbäupt nicht, oder doch nicht für beide Strahlen getrennt möglich war. Da nämlich beim Oszillo graphen mit kalter Kathode und Gasent ladung die Strahlstärke mit der Höhe des Druckes (Vakuum) reguliert wird, konnte so die Intensität beider Strahlen nicht einzeln nach Wunsch eingestellt werden.
Man hat schliesslich auch versucht, einen primären Kathodenstrahl in mehrere Teil strahlen aufzuteilen, welche dann für sich gelenkt werden. Diese Lösung bat den grund- sätzlichenNachteil derverminderten Leistungs fähigkeit jedes Teilstrahls, weil die maxi male Strahldichte des primären Kathoden- strahlenbündels, die in dessen Axe besteht, von den um diese Axe herum angeordneten Blenden, welche die Teilstrahlen ausschneiden, nicht ausgenutzt wird.
Da die Teilstrahlen dem primären "vollen" Kathodenstrahl be züglich Stromdichte nicht gleichwertig sind, ist die Methode für Oszillographen höchster Schreibgeschwindigkeit nicht geeignet.
Der Doppel-Kathodenstrahl-Oszillograpli nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwei volle Kathodenstrahlen unter spitzem Winkel zueinander erzeugt und dann in elektrischen Vorablenkungen mit einem Bruchteil der Strahlspannung derart vorab gelenkt werden, dass ihre Lage an den Mess- Ablenkplattenpaaren unabhängig von der Strahlspannung ist, und die Strahlen dort mittels je einer Schubspannung auf beliebig gelegene parallele Nullinien hinlenkbar sind.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Doppel-Kathodenstrahl-Oszillographen nach der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Von den Kathoden K ausgehend, werden zwei voll ständige Kathodenstrahlen erzeugt, die zu einander unter spitzem Winkel stehen. Nach dem sie einen passenden Abstand vonein ander erreicht haben, werden sie von den Vorablenkplatten VP elektrisch derart abge lenkt, dass sie nachher zwischen den Mess- platten NP passieren.
Die Vorablenkspan- nung ist einem Spannungsteiler entnommen, der von der Strahlspannung beider Kathoden strahlen einen bestimmten Bruchteil abgreift, derart, dass bei Schwankungen der Strahl- spannung auch der Bruchteil relativ Bleich stark schwankt. Dadurch bleibt die Lage der Strahlen bis zu den Messplatten unab hängig von der Grösse der Strahlspannung U jederzeit dieselbe.
Mindestens je einer Platte der beiden Messplattenpaare MP wird eine Gleichspannung aufgedrückt, welche die Lage der Nullinien Ni und<I>1:,</I> auf der Aufnahme schicht S (Leuchtschirm oder Photosehiclit) beliebig einstellen lässt. Diese Schubspannung kann zum Beispiel ebenfalls dem Spannungs- teiler der Strahlspannung entnommen werden, wie die Figur andeutet.
Dadurch bleibt die Lage der Nullinien von der Grösse der Strahl spannung unabhängig, weil jede Ablenkung nur vom Verhältniswert Strahlspannung U/Ab- lenkspannung ic abhängt. lin Strahlengang liegen ferner die üblicben Strahlsperrungen SIr und Sammelspulen gSI), letztere sind zum Beispiel unterhalb der Vorablenkungen VP angeordnet. A bezeichnet die Anode.
Die Regulierung der Strahlintensität ge schieht über die Druckregulierung in beiden Entladerohren. Bekanntlich ändert der Strahl- strom und damit die Strahldichte und -Inten sität ausserordentlich stark mit dem Druck.
Während beim betriebsmässigen Druck von ca.<B>0,01</B> mm Hg die üblichen Strahlströme der Grössenordnung 1 mA entstehen, ver schwindet der Strahl bereits bei Drucken von ca. 0,001 mm Hg. Dadurch, dass ständig etwas Luft über die Regulierventile Vi und V2 in die Entladerohre eingelassen wird, wel che über die vorhandenen Strömungswider stände zur ständig arbeitenden Hochvakuum pumpe abgesogen wird, lässt sich mit dem Druck auch die Strahlintensität beider Strah len unabhängig voneinander einstellen.
Für die Niederschrift etwa gleich rascher Vor gänge werden beide Strahlen etwa gleich stark gemacht. Die Zeitablenkung kann in diesem Fall für beide Strahlen dieselbe sein, was mit den durchgehenden Zeitplatten ZZ' erreicht wird.
Es kann auch erwünscht sein, dass ein Strahl sehr intensiv, der andere schwächer ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn ein Strahl einen viel rascheren Vorgang aufzeich nen soll als der andere. Die verschiedenen Strahlstärken werden in diesem Fall durch die beschriebene Regulierung der eintretenden Luft, die verschiedene Ablenkung längs der Zeitaxe dagegen durch getrennte Zeitplatten paare Zi und Z: ermöglicht. Durch passende Schubspannungen können die beiden Nullinien Ni und 11-y zur Deckung gebracht werden, wenn dies erwünscht ist.
Die Einstellung der Vorablenkung kann entweder auf elektrische oder auf mechani sche Weise geschehen. Zur elektrischen Ein stellung wird die Grösse der Vorablenkspan- nung verändert, indem zum Beispiel das Teil verhältnis Ri/Rz des Teilers geändert wird. Zur mechanischen Verstellung ist es nötig, eine oder beide Vorablenkplatten verstellbar zür machen. Durch die Änderung des Platten abstandes ändert die Ablenkung bei gleich bleibender Ablenkspannung. Am besten werden die Ablenkplatten dazu auf vakuumdichten Durchführungen befestigt, die ihrerseits in bekannter Weise mittels federnder Metall hülsen, sog.
Federkörper, unter Vakuum ver stellt werden können. Die Federkörper wer den dazu einerseits mit dem Gehäuse des Oszillographen, anderseits mit der Platten durchführung durch Löten oder Klemmen vakuumdicht verbunden, so dass eine Ein stellung der Ablenkplatten unter Ausnutzung der Elastizität des Federkörpers ohne jeden Schliff möglich ist.
Für jene Zwecke, bei denen die Intensitäts regulierung beider Einzelstrahlen nicht nötig ist, können die beiden Strahlen unter Um ständen im gleichen Entladerohr, mit geeig neten Mitteln sogar aus derselben Kathode ausgelöst werden, wobei sie gegeneinander wieder einen spitzen Winkel bilden. Durch Vorablenkspannungen, welche einen bestimm ten Bruchteil der Strahlspannung betragen, bleibt die Möglichkeit bestehen, dass beide Strahlen unabhängig von Schwankungen der Strahlspannung in stets genau derselben Lage in die Messplatten einfallen.
Durch Anwen dung von Schubspannungen, welche ebenfalls einen bestimmten Bruchteil der Strahlspan- nung ausmachen, bleibt auch die Lage der Nullinien der Oszillogramme von Schwan kungen der Strahlspannung unabhängig.
Der beschriebene Oszillograph eignet sich insbesondere für höchste Schreibgeschwindig keit.
Double cathode ray oscilloscope. Several embodiments of cathode ray oscillographs are known today in which more than one cathode ray is used at the same time to record rapid processes. For example, several oscillographs with a cold cathode, each with a separate vacuum vessel, were assembled, with only one cathode ray in each vessel. This version requires a lot of space with several beams.
Or two parallel cathode rays with a parallel age have been built into the same vacuum vessel in such a way that both rays are generated in separate parallel discharge tubes on cold cathodes, and at the end of their path they hit the same recording layer (fluorescent screen or photo layer). If you want to use beam voltages of many kV for this purpose, this version also needs plenty of space, since the individual cold cathodes should be isolated from one another for calm burning of the cathode rays and therefore the cathode and beam spacings are large.
Attempts were also made early on to arrange the two legs of a glass discharge tube on the same vacuum vessel at an acute angle to one another. However, it was not possible to give the zero lines of the oscillograms of both beams a specific position, which is precisely maintained even if the beam voltage fluctuates. Difficulties also arose from the fact that the regulation of the vacuum was not possible, or not possible for both jets separately. Since the oscilloscope with a cold cathode and gas discharge regulates the beam intensity with the level of pressure (vacuum), the intensity of both beams could not be set individually as required.
Finally, attempts have also been made to split a primary cathode ray into several partial rays, which are then directed separately. This solution had the fundamental disadvantage of the reduced efficiency of each partial beam, because the maximum radiation density of the primary cathode ray bundle, which exists in its axis, is not used by the diaphragms arranged around this axis, which cut out the partial beams.
Since the partial beams are not equivalent to the primary "full" cathode beam in terms of current density, the method is not suitable for oscilloscopes with the highest writing speed.
The double cathode ray oscillograph according to the invention is characterized in that two full cathode rays are generated at an acute angle to each other and then deflected in advance in electrical pre-deflections with a fraction of the beam voltage so that their position on the measuring deflection plate pairs is independent of the beam voltage is, and the rays there by means of a shear stress can be directed to any parallel zero lines.
An exemplary embodiment of the double cathode ray oscilloscope according to the invention is shown in the figure. Starting from the cathodes K, two full cathode rays are generated which are at an acute angle to each other. After they have reached a suitable distance from one another, they are electrically deflected by the pre-deflection plates VP in such a way that they then pass between the measuring plates NP.
The pre-deflection voltage is taken from a voltage divider, which taps off a certain fraction of the beam voltage from both cathodes rays, in such a way that when the beam voltage fluctuates, the fraction also fluctuates sharply. As a result, the position of the beams up to the measuring plates remains the same at all times, regardless of the size of the beam voltage U.
A direct voltage is applied to at least one plate of the two pairs of measuring plates MP, which allows the position of the zero lines Ni and <I> 1 :, </I> on the recording layer S (fluorescent screen or Photosehiclit) to be set as desired. This shear stress can, for example, also be taken from the stress divider of the beam stress, as the figure indicates.
As a result, the position of the zero lines remains independent of the magnitude of the beam voltage, because each deflection only depends on the ratio of beam voltage U / deflection voltage ic. In the beam path there are also the usual beam blockages SIr and collecting coils gSI), the latter are arranged, for example, below the pre-deflections VP. A denotes the anode.
The jet intensity is regulated by regulating the pressure in both discharge tubes. As is well known, the jet current and thus the jet density and intensity change extremely strongly with the pressure.
While the usual jet currents of the order of magnitude of 1 mA arise at an operating pressure of approx. 0.01 mm Hg, the jet disappears at pressures of approx. 0.001 mm Hg If regulating valves Vi and V2 are let into the discharge tubes, which are sucked off via the existing flow resistances to the constantly working high vacuum pump, the jet intensity of both jets can be adjusted independently of each other with the pressure.
Both beams are made about equally strong for the writing down of processes at about the same speed. The time deflection can in this case be the same for both beams, which is achieved with the continuous time plates ZZ '.
It can also be desirable that one ray is very intense and the other weaker. This is useful when you want one beam to record a much faster process than the other. In this case, the different beam intensities are made possible by the regulation of the incoming air described, while the different deflections along the time axis are made possible by separate time plate pairs Zi and Z :. The two zero lines Ni and 11-y can be brought into congruence by suitable shear stresses, if this is desired.
The pre-deflection setting can be done either electrically or mechanically. For electrical adjustment, the magnitude of the pre-deflection voltage is changed, for example by changing the part ratio Ri / Rz of the divider. For mechanical adjustment it is necessary to make one or both pre-deflection plates adjustable. By changing the distance between the plates, the deflection changes while the deflection voltage remains the same. It is best to attach the baffles to vacuum-tight bushings, which in turn are sleeves in a known manner by means of resilient metal, so-called.
Spring body, can be adjusted under vacuum. The spring bodies are connected to the one hand with the housing of the oscilloscope, on the other hand with the plate passage by soldering or clamping vacuum-tight, so that a position of the deflector plates using the elasticity of the spring body is possible without any grinding.
For those purposes where the intensity regulation of both individual beams is not necessary, the two beams can be triggered in the same discharge tube, with suitable means even from the same cathode, where they form an acute angle to each other. Due to pre-deflection voltages, which amount to a certain fraction of the beam voltage, the possibility remains that both beams always strike the measuring plates in exactly the same position regardless of fluctuations in the beam voltage.
By using shear stresses, which also make up a certain fraction of the beam voltage, the position of the zero lines of the oscillograms remains independent of fluctuations in the beam voltage.
The oscilloscope described is particularly suitable for the highest writing speed.