Verfahren zum Betriebe einer Elektronenstrahlröhre. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von elektrischen Entladungs röhren, in denen die aus der Kathode aus tretenden Elektronen zu einem Bündel ver einigt werden, das durch ein Gebiet hin durchgeführt wird, in dem ihm eine seitliche Ablenkung erteilt wird. Dazu gehören die sogenannten Braunsehen Röhren, aber auch Entladungsröhren zur Verstärkung, Erre gung usw. von elektrischen Schwingungen.
Je grösser in Röhren dieser Gattung die Stärke des Elektronenstromes ist, und je länger die Elektronen in dem Gebiete, in welchem sie von den Ablenkmitteln beein flusst werden, verweilen, desto grösser ist die Ablenkung, desto grösser ist aber auch die Streuung des Bündels infolge der gegen seitigen Abstossung der Elektronen. Diese Streuung kann dadurch vermindert werden, dass man die Kathodenstrahlen an der Stelle, an der sie in das Gebiet, in dem die Ab lenkung des Bündels bewirkt werden soll und das im folgenden mit Ablenkgebiet be zeichnet wird, eintreten, konvergieren lässt.
Der Punkt des Zentralstrahls, auf den die Strahlen bei ihrem Eintritt in das Ablenk- gebiet gerichtet sind, wird Richtpunkt und sein Abstand von der Vorderseite des Ab lenkgebietes Richtpunktabstand genannt. Je höher die Stromstärke und je geringer die Elektronengeschwindigkeit ist, umso mehr weichen die Kathodenstrahlen von der Gera den durch den Richtpunkt ab. Der Punkt des Zentralstrahls, in dem das.
Kathodenstrahlen bündel seinen kleinsten Durchmesser hat, wird als der Mittelpunkt des Bündels und sein Abstand von der Vorderseite des Ab lenkgebietes als Mittelpunktabstand be zeichnet. Bei sehr kleiner Stromstärke nähert sich der Mittelpunkt des Bündels dem Richtpunkt. Die :Stelle, an der das Elek tronenbündel schliesslich einen Leuchtschirm bezw. eine oder mehrere Auftreffelektroden trifft, sei mit dem Namen Auftreffstelle an gedeutet.
Gemäss der Erfindung wird der Nach teil der Streuung dadurch auf ein Mindest mass herabgesetzt, dass die Stromstärke und die Elektronengeschwindigkeit so gewählt werden, dass bei einem. Richtpunktabstand von mindestens einem Viertel der Länge des Ablenkgebietes der Mittelpunkt des Bündels in der Elektronenstromrichtung hinter dem Richtpunkt liegt, und zwar soll er min destens in der Längsmitte des Ablenkgebie- tes und höchstens in der Auftreffstelle des Bündels liegen.
Durch entsprechende Wahl der Strom stärke und der Elektronengeschwindigkeit lässt sich das Verhältnis zwischen dem Mit telpunktsabstand und dem Richtpunktab- stand möglichst gross machen und dadurch die Verbreiterung des Bündels zufolge der Streuung beschränken.
Auch ist es vorteilhaft, besonders wenn Zentrierungsmittel angewandt werden kön nen, das Bündel derart zu gestalten, dass es mindestens ungefähr symmetrisch mit Be zug auf eine durch .die Mitte des Ablenk- gebietes senkrecht zum Zentralstrahl ge dachte Ebene ist.
Die Fig. 1 bis 4 der Zeichnung erläutern schematisch Ausführungsbeispiele des erfin dungsgemässen Verfahrens.
Deutlichkeitshalber ist in sämtlichen Figuren die Breite des Strahlenbündels über trieben gross gezeichnet. Es erübrigt sich, in diesem Zusammenhang auf die Mittel zur Er zeugung, Bündelung oder Zentrierung der Kathodenstrahlen einzugehen, da sich das Verfahren nach der Erfindung mit den bis her bekannten Mitteln ohne weiteres aus führen lässt.
In Fig. 1 ist ganz schematisch mit 1 eine Kathode, zum Beispiel eine Glühkathode, angegeben, die Elektronen emittiert, welche durch die Sammelvorrichtung 2 zu einem Bündel vereinigt und in dem elektrischen Felde zwischen der Kathode und der durch lochten Anode 3 beschleunigt werden.
Das Bündel tritt durch die Anode 3 hindurch in das zwischen den Platten 4 und 5 liegende Ablenkgebiet hinein, wo .es einer Beeinflus sung durch ein zwischen diesen Platten in folge eines Potentialunterschiedes herrschen des, elektrisches Querfeld unterliegt. Falls der Potentialunterschied der Platten 4 und 5 gleich Null ist, wird das Bündel als Ganzes nicht abgelenkt, liegt also der Zentralstrahl in der Röhrenachse 6. Für diesen Fall ist die Fig. 1 gezeichnet.
Bevor die Elektronen in das Ablenk- gebiet hineintreten, werden sie unter dem Einfluss des elektrischen Richtfeldes zwi schen: der Anode 3 und dem Rande der Plat ten 4 und 5 oder einer besonderen Elektrode zusammengedrängt, und zwar dermassen, dass sie bei ihrem Eintritt in das Ablenkgebiet eine Richtung durch den Punkt P der Röh- renaehse 6 haben, der als der Richtpunkt bezeichnet wird.
Sein Abstand QP von der Vorderseite des Ablenkgebietes ist der Richt- punktabstand.
Der Raumladungseffekt (gegenseitige Abstossung der Elektronen) bewirkt, dass die Strahlen von der Geraden durch den Richt- p un 'kt P aba-ebogen C werden. Der Punkt B der Röhrenare, in dem das Kathodenstrah lenbündel seine grösste Einschnürung hat, wird der Mittelpunkt des Bündels genannt.
Entsprechend der Erfindung hat er einen grösseren Abstand von dem Punkt Q als der Richtpunkt P, und zwar liegt er hinter dem Ablenkgebiet oder mindestens in der Mitte desselben.
Zweckmässig wird die Stromstärke so gross und die Elektronengeschwindigkeit so klein gewählt, dass das Verhältnis zwischen dem Mittelpunktabstand QR und dem Richt- punktabstand QP möglichst gross ist. Dieser Vorschrift entspricht die Fig. 1. Das ge nannte Verhältnis ist ungefähr gleich 2.
Die Elektronen erreichen dabei noch gerade die Age 6 und weichen danach wieder von die ser ab. Bei; noch grösser werdender Strom stärke bezw. kleiner werdender Elektronen- geschwindigkeit biegen sich die Kathoden strahlen von dem Zentralstrahl zurück, be vor sie diesen erreicht haben und wird der Mittelpunktabstand wieder kleiner.
Der Mittelpunkt R des Bündels liegt in Fig. 1 in der Mitte des Ablenkgebietes. Die Kurven 7 und 8, welche die äussersten Be- grenzungslinien des Kathodenstrahlenbün dels darstellen, sind symmetrisch mit Bezug auf die durch die Mitte des Ablenkgebietes senkrecht zum Zentralstrahl gedachte Ebene 9. Die Bündelbreite ist beim Verlassen des Ablenkgebietes _ gerade so gross, wie beim Eintritt in dasselbe.
Dass die Figur nicht genau mit den in der Wirklichkeit auf tretenden Verhältnissen übereinstimmt, ist auf nebensächliche Umstände, zum Beispiel auf das Durchgreifen der elektrischen Richt- und Beschleunigungsfelder in das Ablenk- gebiet zurückzuführen.
Durch die Wirkung eines elektrischen Feldes zwischen der Auffangelektrode 10 und dem Rande der Platten 4 und 5 oder einer besonderen Elektrode werden die Ka thodenstrahlen in an sich bekannter Weise auf die Platte 10 zusammengedrängt. Die Platten 4 und 5 können der Oberfläche des Bündels angeformt werden, so dass ihr Ab stand kleiner und dadurch die Stärke des Querfeldes grösser gemacht werden kann.
Die Empfindlichkeit der Röhre wird dadurch grösser, aber es ist darauf zu achten, dass der Abstand der Platten überall so gross bleiben muss, dass das Bündel, wenn es -durch ein elektrisches Feld zwischen den Platten ab gelenkt wird, sich frei bewegen kann, ohne dass die Kathodenstrahlen die Platten tref fen. Die gestrichelten Linien 11 und 12 geben eine Möglichkeit in dieser Richtung an.
In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist das Bündel wie im Beispiel der Fig. 1 mit Bezug auf die Mittelebene symmetrisch gehalten, so dass auch hier die Breite des Bündels beim Verlassen des Ablenkgebietes etwa ebenso gross wie beim Eintritt in das selbe ist. Die Stromstärke ist aber kleiner bezw. die Elektronengeschwindigkeit grösser und dementsprechend der Richtpünktabstand grösser als im ersten Beispiel, so dass die Empfindlichkeit geringer ist.
Im Beispiel nach Fig. 3 ist zwar bei gleichem Richtpunktabstand, wie in Fig. 2, die Empfindlichkeit noch geringer, aber es wird durch ein möglichst grosses Verhältnis zwischen Mittelpunktabstand und Richt- punktabstand erreicht, dass das Bündel mög lichst schmal wird.
Fig. 4 bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem unter Beibehaltung des möglichst gro ssen Verhältnisses vom Mittelpunktabstand zum Richtpunktabstand der Mittelpunkt in die Auftreffstelle verlegt wird, so dass es sich erübrigt, die Kathodenstrahlen nach dem Verlassen des Ablenkgebietes zu kon zentrieren. Diesem Vorteil steht aber eine geringere Empfindlichkeit als in den oben berück siehtigten Fällen gegenüber.
Wenn man den Mittelpunkt noch weiter nach hinten verlegt, wie zum Beispiel in Fig. 5 dargestellt, so verschlechtern sich die Eigenschaften der Röhre, weil dann nicht nur die Empfindlichkeit geringer wird, son dern ausserdem, trotz der geringeren Streu ung, die Bündelbreite wieder grösser wird. Dieser Fall stellt kein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dar.