DE838169C - Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer Leuchterscheinung - Google Patents
Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer LeuchterscheinungInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
Bei verschiedenen Aufgaben, wie beim Fernsehen, muß in einem Punkt eine Leuchtenergie
durch ein Bündel von bewegten Teilchen erzeugt werden. Gegenwärtig handelt es sieh im allgemeinen
um Elektronen.
Dies ist der Fall bei den für Fernsehempfang verwendeten Röhren, sei es, daß das erzeugte
Leuchtbild direkt beobachtet oder auf einen Schirm geworfen wird.
Offenbar muß die durch die Umwandlung des Bildes der Teilchen erzeugte Helligkeit möglichst
groß sein, da die Größe der Bilder durch diese charakteristische Eigenschaft begrenzt wird. Beim
gegenwärtigen Stand der Technik bedient man sich gewöhnlich der durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen
Fluoreszenz gewisser Stoffe, und zahlreiche Untersuchungen wurden durchgeführt, um
den Leuchtwirkungsgrad dieser Erscheinung· zu steigern, und zwar sowohl hinsichtlich der Natur
der von den Strahlen getroffenen Schirme als auch hinsichtlich der Energie der Strahlen. Auf diesem
Wege ist man jedoch durch das Bestreben beschränkt, einen Kathodenfleck mit kleinen Abmessungen
zu erzeugen, wodurch der von dem
Strahl übertragenen Stromstärke gewisse Grenzen auferlegt sind und man zur Anwendung von sehr
hohen Beschleunigungsspannungen geführt wird, die manchmal bis nahe an iooooo V gehen. Unter
diesen Umständen ist es schwierig, ausreichend stabile Leuchtschirme herzustellen, die unter dem
Elektronenstoß nicht verbrennen oder die auf die Dauer nicht tonen, wodurch unangenehme Farbänderungen
verursacht werden.
ίο Die Erfindung bezieht sich auf Mittel, welche die
Herstellung eines haltbaren Leuchtschirmes ermöglichen, dessen verschiedene Punkte der Modulation
des Erregerbündels folgen können. Sie ergibt eine neue Lösung des Problems der Röhren zur Um-Wandlung
von kinetischer Energie in Leuchtenergie mit Anwendung zur Wiedergabe von Fernsehbildern,
ohne daß die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt wäre. Zu diesem Zweck benutzt
die Erfindung die Leuchterregung von Gasen oder Dämpfen, die von Teilchenstrahlen, insbesondere
Elektronenstrahlen, durchsetzt werden.
Es ist bekannt, insbesondere seit den Versuchen von Coolidge, daß ein Bündel von sehr schnellen
Elektronen/-" (Abb. i),~das in beliebiger Weise in
der Vakuumröhre T hergestellt wird und ein dichtes dünnes Fenster F durchsetzt, in der Luft ein
Ltuchtbüschel in dem Bereich hervorbringt, wo die Elektronen von den Luftmolekülen bei atmosphärischem
Druck angehalten werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Erscheinung auf eine neuartige Weise ausgenutzt, wie dies aus
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervorgeht.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man den Druck des Gases erhöht, um das ausgesandte
Licht in der Weise zu lokalisieren, daß ein genügend kleiner Punkt erzeugt wird, um eine gute
Bildschärfe zu ermöglichen, während gleichzeitig Verbesserungen an dem Austrittsfenster die Anwendung
des Grundgedankens möglich machen und den Raster des Systems festlegen.
Zu diesem Zweck wird eine Kathodenröhre C (Abb. 2) mit einem dichten, sehr dünnen Fenster F
versehen. Die Röhre kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise mit zwei elektrischen
Linsen L1, L2 und mit Ablenksystemen,
die als magnetische Systeme M1, M2 dargestellt sind.
Gemäß einer an sich bekannten Technik wird bei / ein Bild einer Blende erzeugt, welche den Fleck
definiert, und die Abtastsysteme ermöglichen die Abtastungeines beträchtlichen Teils des Fensters/7,
wodurch ein Elektronenbild bestimmt wird, das das übertragene Lichtbild wiedergibt. Die Stärke des
Bündels wird dabei z. B. durch die Elektrode W moduliert.
Gemäß der Erfindung wird mit dem für die Elektronen durchlässigen Fenster F eine Kammer V
verbunden, die mit einer lichtdurchlässigen Glasplatte (/" ausgerüstet ist. In dieser Kammer befindet
sich ein Gas, welches bei T unter der Wirkung der l>ei / vereinigten Elektronen zum Leuchten kommt.
Dieses Leuchten muß soweit wie möglich lokalisiert werden und dieses Ziel wird durch Anwendung
eines Gases unter hohem Druck erreicht. Der anzuwendende Druck hängt von der Geschwindigkeit
der Elektronen des Bündels, von dem Gas und der zu erreichenden Bildschärfe ab. Er kann von
einigen Atmosphären bis zu einem Mehrfachen von zehn Atmosphären schwanken. Die Anwendung von
höheren Drücken kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, je nach der Widerstandsfähigkeit des
Fensters F, für das die Erfindung eine besonders bevorzugte Ausführungsform vorsieht.
Das Fenster F muß gemäß seiner Aufgabe sehr dünn sein. Es könnte z. B. aus Aluminium von
Y100 mm bestehen. Dieses Metall ist verhältnismäßig
leicht ohne Poren zu erhalten.
Dieses Fenster muß ausreichende Abmessungen haben, um ein Bild mit guter Bildschärfe zu erhalten,
und wenigstens mit den gegenwärtig bekannten Stoffen könnte diese Folie die Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen C und V nicht
aushalten. Gemäß der Erfindung wird das Fenster unter Verwendung eines widerstandsfähigen Gitters
ausgebildet, dessen Raster in Abb. 3a wiedergegeben ist und an welchem das durchscheinende Fenster 2
(Schnitt 3b) angekkabt oder abgestützt wird. Bei 3c ist der Schnitt eines Elements dieser Zellenbauart
wiedergegeben. Eine Verbesserung besteht darin, daß man die Seiten des Rasters in Richtung
auf den Umlaufbereich des Bündels in der Röhre ausrichtet, so daß das Bündel an den Seiten des
Bildes nicht zu sehr abgefangen wird. Die durchlässige Folie kann dann aus einem leichten Stoff,
sei er metallisch oder halbisolierend, bestehen. In die erste Stoffgruppe fällt z. B. Aluminium, in die
zweite gehören Folien aus plastischen Stoffen, die man in sehr kleinen Stärken von wenigstens 100 μ
erhalten kann.
Der Raster kann selbst fein sein, wenn man ihn aus geeigneten Metallen herstellt, wie z. B. Stahldrähte
mit hohem Widerstand, die zu einem Raster ineinandergefügt sind. Die Form des Gitters selbst
kann entweder aus Vierecken zusammengesetzt oder auf parallele Drähte beschränkt sein.
Schließlich kann das Fenster mit seinem Raster gleichzeitig durch Preßformung hergestellt werden,
so daß man eine geriffelte Folie erhält, deren Maschentiefe in Abhängigkeit von dem auszuhaltenden
Druck bestimmt werden kann. Die Riffelung kann im übrigen zu beiden Seiten des für die Elektronen
durchlässigen Teils vorgenommen werden (Abb. 4aund4b). Die Preßformung kann auf einem
metallischen Raster vorgenommen werden, wodurch ein besonders widerstandsfähiges Fenster erzielt
wird. Der Teil der Maschen c, welcher der Röhre C zugewendet ist, kann im übrigen in der Weise
metallisiert werden, daß sein Potential genau festgelegt wird, was ein Vorteil ist gegenüber den
Schirmen, die "durch Transparenz leuchtend sind. Diese Bauart ermöglicht sehr feine Maschen, in
der Größenordnung von Y10 mm Weite, so daß ein
Schirm von einigen Zentimetern bis zu 1 dm Seitenlänge
ein gutes Bild ergibt.
Es sei hervorgehoben, daß der Raster des Bildes sich durch die Maschen des Fensters ergibt und
daß keine sehr weit getriebene Schärfe des
Kathodenflecks erforderlich ist, was ein Vorteil ist für die Einfachheit des Röhrenaufbaus.
Die Farbe des Bildes wird bestimmt durch die ATatur des Gases, und bei einer Einrichtung gemäß
der Erfindung steht dem Fachmann eine sehr weite Farbmskala zur Verfügung und gleichzeitig ein
Schiim, der nach seiner Natur nicht Gefahr läuft, scinc Farbe zu ändern oder eine Ermüdung zu
ίο zeigen.
Die Röhren gemäß der Erfindung eignen sich demnach nicht nur für alle Anwendungen, bei
welchen man eine Teilchenenergie in eine Leuchtenergie einer Farbe umwandeln will, sondern auch
für das Farbfernsehen. Zu diesem Zweck können mehrere, z.B. drei, Röhren mit Grundfarben gleichzeitig
verwendet werden, indem man ihre Projektionen durch geeignete optische Systeme auf einem
Schirm überlagert.
Man kann auch ein einziges Kathodensystem zur lirregung von vier Gaskammern benutzen, die z. B.
nach Abb. 5 angeordnet sind, welche die zusammengesetzte Röhre in Sicht von der Seite der Fläche
der Kammern aus darstellt. Die mittlere Lage des Bündels wird durch eine Polarisation der Ablenksysteme
l>estimmt, welche die Abtastung in den gewünschten Farben1>ereich bringt, wo1>ei jede
Kammer die erforderliche Farl>e erzeugt, damit die
Überlagerung der vier Farben ein weißes Bild ergibt. Ein Projektionssystem mit vier Linsen bewirkt
die überlagerte Projektion der vier farbigen Bilder auf einem Schirm.
Eine Röhre mit einer gegebenen Farbe, die gemäß der F'rfinidung hergestellt ist, kann auf der
Kathodenseite alle zweckmäßigen Verbesserungen erhalten. Insbesondere kann nach einem bekannten
Verfahren, um trotz der großen erforderlichen Geschwindigkeit der Elektronen eine passende Abtastempfindlichkeit
beizubehalten, die Abtastung mit langsamen Elektronen, z.B. 4000 bis 10 000 V,
durchgeführt und eine zusätzliche Beschleunigung auf 100 000 oder 500 000 V durch eine Gruppe von
elektrischen Linsen vorgenommen werden. Abb. 6 zeigt schematisch eine mit dieser Verbessierung ausgestattete
Röhre gemäß der Erfindung.
Bei A' befindet sich die emittierende Kathode, L1 und L1 ist ein erstes elektrisches System, welches
r>ei Abtastung durch die Felder M1 und M2 auf
Grurid der Modulation des Bündels durch die Elektrode
W ein Zwischenbild I1 ergibt. Das System V1,
V0 ergibt an dem Fenster F das endgültige Bild I2
nach Beschleunigung der Elektronen bis auf die gewünschte Spannung. Die Riffelung des Fensters
ist in einem gegenüber der Wirklichkeit stark vergrößerten Maßstab wiedergegeben, um die an
Hand der AbI). 4b beschriebene Ausbildung darzustellen. Der Spannungsunterschied zwischen V0
und A" kann z. B. 100 000 bis 500000 V sein, wobei
die Verteilung der Spannungen zwischen den verschiedenen Elektroden je nach den Erfordernissen
der Optik des Systems vorgenommen wird. Die Gaskammer ist bei (·' dargestellt. Die Innenfläche
des Fensters wird vorzugsweise an den dicksten Teilen der Riffelung metallisiert,' so daß das Potential
des Bereichs des endgültigen Bildes gut deflniert wird. %
Die vorhergehende Beschreibung der Erfindung bedient sich des Ausdrucks Elektronen, jedoch ist
die Erfindung auch bei Strahlen aus anderen geladenen Teilchen anwendbar.
Claims (7)
1. Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer
Leuchterscheinung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines punktförmigen Leuchtbereichs
mit einem in der Wand der Röhre angebrachten durchlässigen Fenster eine ein Gas
unter hohem Druck enthaltende Kammer verbunden ist.
2. Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer
Leuchterscheinung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster gegen ein
widerstandsfähiges Gitter anliegt, um seine Verformung unter der Wirkung des Gasdrucks
zu vermeiden.
3. Vakuumröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster mit dem Gitter
in Form einer geriffelten Folie hergestellt ist, die mit einem Male durch Preßformung erhalten
wird und deren Maschentiefe in Abhängigkeit von dem einwirkenden Gasdruck bestimmt
wird.
4. Vakuumröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Inneren der Röhre
zugewendete Teil der Maschen metallisch gemacht ist, damit sein Potential gut definiert ist.
5. Einrichtung zum Parbfernsehen, gekennzeichnet durch die Vereinigung von mehreren
Vakuumröhren nach Anspruch 1, unter Verwendung von Gasen mit hohem Druck, die so gewählt
sind, daß sie bei Erregung durch Teilchenstrahlen, die durch die Bildströme moduliert sind, durch Leuchtwirkung farbige,
je einer Grundfarbe entsprechende Bilder erzeugen, wobei ein Schirm und optische Systeme
in der Weise angeordnet sind, daß auf dem Schirm die überlagerte Projektion der farbigen
Bilder hergestellt wird.
6. Kathodenstrahlröhre mit in ihrer Wand angebrachten durchlässigen Fenstern und mit
diesen Fenstern verbundenen Kammern, welche Gase unter Druck enthalten, die so gewählt
sind, daß sie durch Leuchtwirkung verschiedene Färbungen annehmen, wobei Ablenksysteme in
der Weise vorgesehen sind, daß mittels einer iao geeigneten Polarisierung von dem Elektronenstrahl
der Röhre die den verschiedenen Färbungen entsprechenden Bereiche abgetastet werden können.
7. Einrichtung zum Farbfernsehen mit einer ias
Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die unter. Druck verwendeten Gase so gewählt sind, daß sie bei Erregung
durch den von den Bildströmen modulierten Elektronenstrahl farbige, je einer Grundfarbe
entsprechende Bilder hervorbringen, wobei ein Schirm und ein Projektionssystem, das
ebenso viele Linsen besitzt, wie Kammern vorhanden sind, in der Weise angeordnet sind, daß
die überlagerte Projektion der farbigen Bilder auf dem Schirm hergestellt wird.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
I 5137 4.
Applications Claiming Priority (1)
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