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Kathodenstrahlröhre, insbesondere Kathodenstrahloszillograph Die Erfindung
bezieht sich hauptsächlich auf Kathodenstrahlröhren, bei denen das Kathodenstrahlbündel
eine relativ zu seinem Durchmesser große Länge besitzt, also auf Kafhodenstrahloszillographen,
Röhren für Bildtelegraphie - und Fernsehzwecke, Kathodenstrahlreiais, gewisse Arten
von Röntgenröhren usw. Bei diesen Röhren kommt es im wesentlichen darauf an, an
einer Stelle einen. Elektronenbrennfleck von möglichst kleinem Durchmesser und möglichst
großer Energiedichte zu erzeugen. Dies geschieht im allgemeinen dadurch, daß mit
Hilfe einer (elektrostati; sehen, magnetischen oder Ionen-)Strahlsammelvorrichturig
die Elektronenquelle (z. B. Glühkathode, kalte Kathode) mit mehr oder weniger großer
Genauigkeit an derjenigen Stelle abgebildet wird, wo der Elektronenbrennflleck entstehen
soll. Will man einen Brennfleck erhalten, dessen Durchmesser bedeutend kleiner ist
als der ;Durchmesser der Elektronenquelle, so muß, zwischen dieser und dem Brennpunkt
seine Lochblende mit eantspreehend kleinem Durchmesser :eingeschaltet und diese
im Brennfleck abgebildet werden-In gewissen Fällen ist es bei derartigen Kathodenstrahlröhren
erwünscht, mehrere Elektrornenstrahlbündel gleichzeitig in derselben Vakuumröhre
unabhängig voneinander steuern zu können. Dies wäre z. B. beim Kathodenstrahloszillographen
dann der Fall, wenn in demselben - Stromkreis gleichzeitig mehrere Größen gemessen
werden sollen, etwa Strom und Spannung .oder Wanderwellenvorgänge in einem Drehstromnetz;
ebenso hei Röhren für Bildtelegraphie, wenn zwei oder mehrere Bilder gleichzeitig
übertragen werden sollen. Die Erzeugung mehrerer unabhängig voneinander steuerbarer
Elektronenstrahlbündel meiner .einzigen Vakuumröhre ist jedoch aus einer Reihe verschiedener
Gründe, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll, sehr schwierig.
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Obwohl die gewöhnlich benutzten elektrodynamischen Oszillographen
mit drei bzw. sechs voneinander unabhängigen Meß-systemeii versehen sind, konnte
sich ein Mehr. phasenkathodenstrahloszillograph bisher in die Praxis nicht einführen.
Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, je ein Elektronenstrahlbündel in voneinander
getrennten Entladungsröh.ren zu -erzeugen und auf denselben Leuchtschirm zu werfen.
Ein Kathodenstrahloszillograph dieser Ausführungsform besitzt jedoch eine ganze
Reihe schwerwiegender Nachteile. Nimmt man an,- daß, vier verschiedene Spannungen
gleichzeitig gemessen werden sollen, z. B. Nulleiter und drei Außenleiber eines
Drehstromnetzes, so benötigt man in diesem Fall außer vier Entladungsröhren mindestens
vier Sammelspulen, vier Hochspannungsvorschaltwiderstände, vier Strommesser für
die Entladungsröhren und (bei Gasentladungsröhren) vier Lufteinlaßventile. Die Abmessungen
einer solchen Anordnung sind beträchtlich größer als die für einen Oszillographen
mit nur einem Strahlbündel. Die gleichzeitige Regelung der Lufteinlaßventile
und
der verschiedenen Sammelspulen, ströme macht große Schwierigkeiten, zumal die Spannung
an den Entladungsröhrenwegen ihrer Stromabhängigkeit schwer konstant gehalten werden
kann. Infolge dieser gegenseitigen Abhängigkeit ist es auch nahezu unmöglich, die
relative Ablenkempfindlichkeit der verschiedenen Strahlbündel untereinander und
ihre absolute Ablenkempfindlichkeit konstant zu halten. Die gleichen Nachteile wären
bei -einer Kathodenstrahlröhre für Mehrfachbildtelegraplüe zu erwarten.
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Die Erfindung gibt =eine Ausführungsform für Kathodenstrahlröhren
mit zwei oder mehreren Strahlenbündeln an, die nahezu ebenso einfach und leicht
bedienbar ist wie eine Kathodenstrahlröhre mit einem einzigen Strahlbündel. Sie
besteht darin, daß, die verschiedenen Strahlbündel von einer gemeinsamen Elektronenquelle
erzeugt werden, durch zwei oder mehrere vorzugsweise zur Röhrenachse symmetrische
Durchtrittsöffnungen einer Blende in :ebenso viele Bündel zerlegt und schließlich
mit an sich bekannten Sammelvorrichtungen (z. B. magnetischen Sammelspulen) .auf
der Arbeitsfläche ganz oder nahezu zu einem oder mehreren Brennflecken vereinigt
werden. Die Steuerung der einzelnen Bündel kann dabei vor oder hinter der Sammelvorrichtung
geschehen.
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Die Vorteile dieser Anordnung sind folgende i. Es kann eine große
Anzahl (z. B. i o) Einzelstrahlen, von denen jeder unabhängig vom andeni steuerbar
ist, durch eine einzige Entladungsröhre in einer gemeinsamen Ablenkröhre erzeugt
werden. Hieraus ergibt sich eine bedeutende Ersparnis an Umfang, Material und Gewicht
gegenüber der 1)4-kannten Ausführungsform mit mehreren Entladungsröhren. Die bei
der bekannten Ausführungsform auftretenden Bedienungsschwierigkeiten kommen in Fortfall.
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2. Da die Einzelstrahlen sämtlich von der gleichen Elektronenquelle
stammen und bis zur Anodenblende dasselbe Potentialgefälle durchlaufen, besitzen
sie unter allen Umständen gleiche Geschwindigkeit. Ihre relative Ablenkempfindlichkeit
bleibt also stets konstant, ihre absolute Ablenkempfindlichkeit ist ebenso leicht
zu regulieren wie bei einer Kathoderistrahlröhre mit einem einzigen Strahlbündel.
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3. -Da die :Einzelstrahlen von einem Punkt ausgehen und gleiche Geschwindigkeit
besitzen, sind nicht wie bei der bekannten Ausführungsform ebenso viele Sammelvorrichtungen
wie Strahlbündel, sondern nur eine einzige Sammelvorrichtung für sämtliche Strahlbündel
.erforderlich. Dies bedeutet wiederum eine große Vereinfachung für Konstruktion
und Bedienung. Mit dieser :einen Sammelvorrichtung kann j e nach ihrer Einstellung
nicht nur ein Bild der Lochblende erzeugt werden, wobei gleichzeitig zwei oder mehrere
scharfe Brennflecke entstehen, sondern es können auch sämtliche Strahlbündel zu
einem einzigen Elektronenbrennfleck (Bild der Strahlenquelle) vereinigt werden.
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4. Liegen die Elektronenstrahlbündel zur Röhrenachse symmetrisch,
z. B. auf .einem Kreisumfang mit der Röhrenachse als Mittelpunkt, so ergeben sich
besonders einfache Ausführungsformen der Strahlsteuerorgane.
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In der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
schematisch dargestellt. Sie zeigt einen Kathodenstrahloszillographen: mit vier
Strahlbündeln, einer Strahlsperrvorrichtung und dem zugehörigen symmetrischen System
elektrostatischer Ablenkplatten. Zur Erzeugung der Strahlbündel dient die Gasentladungsröhre
z, welche aus der Kathode 2, dem Isolierrohr 3 und dem Metallanodenrohr 4 besteht,
Wird bei entsprechend reingestellter Luftleere zwischen Kathode und Anode eine Gleichspannung
angelegt, so bildet sich zwischen der Stirnfläche der Kathode und der ihr ,gegenüberliegenden
geerdeten Anodenlochblende 5 ein nahezu kegelförmiges Kathodenstrahlbündel aus,
das durch. vier in der Lochblende befindliche Löcher 6 vor Eintritt in den Ablenkraum
in vier einzelne zur Röhrenachse symmetrische Strahlbündel zerlegt wird. Diese gelangen
zunächst in einen Zylinderkondensator, welcher aus den koaxial angeordneten Zylindern
8 und 9 besteht; der innere Zylinder 8 ist geerdet; :erhält der äußere Zylinder
9 mittels der Durchführung io eine Spannung, so tritt je nach dem Vorzeichen dieser
Spannung entweder eine Konvergenz der vier Strahlbündel auf das Hindernis i i (Strahl.sperrkammer)
oder eine Divergenz .ein., so daß die StraMbündel an dem Hindernis i i vorbeilaufen:
können. Der Zylinderkondwisator 8, 9 kann demnach zusammen mit dem Hindernis i i
als Strählsperrvorrichturigeine Vorbelichtung von Leuchtschirm oder photographischer
Schicht während der Schreibpause verhindern. Nach der Strahlsperrvorrichtung durchlaufen
die symmetrisch zur Röhrenachse liegenden Strahlbündel die koaxial zu dieser angeordnete
Sammelspule 12, welche ihre Konzentration zu einem bzw. vier Brennflecken auf dem
durch das Stützgitter 13 getragenen Leuchtschirm 14 bewirkt. Zwischexi Sammelspule
12 und Leuc'htsc'hirm 14 liegen die elektrostatischen Meßablenkplatten 15, 16,
17, 18 und 19, welche symmetrisch zur Röhrenachse angeordriet sind. Durch
diese Art der Ausführung werden an Stelle von acht Meßablenkplatten für vier Strahlbündel
nur fünf Meßablenkplatten
benötigt, was besonders ins Gewicht fällt,
wenn die Ablenkplatten unter Vakuum beweglich sein sollen. Die gegenseitige Beeinflussung
der Meß-ablenkplatten wird durch den Schirm 2o verhindert. Die Zeitablenkplatten
21 sind in der bei gewöhnlichen Kathodenstrahloszillographen üblichen Weise ausgeführt.
Der zu belichtende Film 23 läuft von der Vorratsrolle 22 zur .Aufwickelrolle 24
(Leuchtschirmkontaktphotographie).
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In sinngemäßer Abänderung des Erftm.-dungsgedankens kann statt der
Gasentladungsröhre auch eine Glühkathodenröhre Verwendung finden. Bei Kathodenstrahlröhren
für Bildtelegraphie kann der Zylinderkondensator 8, 9 nicht nur zur Strahlsperrung,
sondern auch zur Intensitätssteuerung des Elektronenbrennleckes dienen, wobei
je nach der momentan an 9 liegenden Spannung ein mehr oder weniger großer
Teil der Elektronenstrahlen zum Elektronenbrennfieck gelangt. Bei solchen Röhren
kann gemäß der Erfindung durch jedes Strahlbündel ,gleichzeitig ein anderes Bild
übertragen werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit derartiger Apparate außerordentlich
verbessert wird. Bei Fernsehröhren wird durch die Erfindung eine einfache Ausführungsform
der Röhre für stereoskopisches Fernsehen ermöglicht.
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Statt des Hindernisses i i kann auch eine Lochblende als Strahlsperrkammer
vorgesehen sein; der Zylinderkondensator 8, 9 muß dann in den Schreibpausen eine
Spannung @entgegengesetzten Vorzeichens :erhalten. Ebenso kann das die Elektronenstrahlen
steuernde Ablenkplattensystem rotationssymmetrisch zur Röhrenachse angeordnet sein;
es kann beispielsweise aus :einem konzentrisch zur Röhrenachse liegenden Prisma
bestehen, wobei parallel zu jeder Prismenfläche ,eine Ablenkplatte angeordnet ist,
oder es kann aus einem konzentrisch zur Röhrenachse angebrachten Zylinder bestehen,
um den als Mittelpunkt ebenso viele Ablenkplatten angeordnet werden, als Elektronenstrahlen
vorhanden sind.