Schaltungsanordnung mit einem Elektronenstrahlschalter. Die Erfindung betrifft eine Schaltungs anordnung mit einem Elektronenstrahlschal- ter, der ein Paar Ablenkelektroden und eine Anzahl Sammelelektroden aufweist.
Es sind bereits Elektronenstrahlröhren beschrieben worden, in denen der in einem Elektronenstrahl vorhandene Elektronen- fluss abgelenkt wurde, um verschiedene Stel len einer Sammel-Anordnung zu treffen, unter geeigneter Bündelung an jedem Ruf treffpunkt.
Im einzelnen bestehen diese Einrichtun gen aus zwei konzentrischen zylindrischen Elektroden. Durch das Feld zwischen diesen Elektroden wird ein Elektronenstrahl auf Sammelelektroden abgelenkt. Die Ablenkung des Elektronenstrahles wurde bei verschie denen Ausführungsformen dadurch hervor gerufen, dass das Potential einer dieser Platten verändert wurde, und zwar vorzugs weise das Potential der Platte, die den grösse ren Radius aufweist.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanord nung mit einem Elektronenstrahlschalter ist dadurch gekennzeichnet, dass die eine Ablenk- elektrode auf einem festen positiven Poten tial gegenüber der Kathode der Elektronen strahlquelle liegt und die andere Steuerab- lenkelektrode stets ein solches Potential ge genüber der Kathode hat, dass weder Primär elektronen aus dem Elektronenstrahl noch Sekundärelektronen von der positiven Elek trode zu dieser Elektrode gelangen können und dass Mittel zur Anlegung von Spannungs impulsen an die Steuerelektrode vorgesehen sind, die Elemente zur additiven Speicherung der Spannungsimpulse enthalten,
wodurch das Potential dieser Elektrode bei jedem Spannungsimpuls verändert wird, um eine Ablenkung des Elektronenstromes nach ver schiedenen Sammelelektroden zu bewirken.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren erläutert, in denen die Fig. 1 und 2 bereits vorgeschlagene Elektro- nenstrahlschalter betreffen, während Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar stellt In Fig. 1 ist eine bekannte Ausführungs form eines Elektronenstrahlschalters darge stellt, der eine Kathode 1 aufweist, von der infolge der sie teilweise umgebenden Elek trode 2, die das gleiche oder fast das gleiche Potential wie die Kathode 1 aufweist, die Elektronen nur in einem schmalen Winkel bereich ausgehen. Diese Elektrode 2 besteht aus einem Zylinder, dessen Achse mit der Längsachse der Kathode zusammenfällt.
Konzentrisch zu dieser Elektrode 2 liegt eine weitere zylindrische Elektrode 3, deren Öff nung mit der Öffnung der Elektrode 2 in, radialer Richtung fluchtet und die auf einem entsprechenden Potential liegt, um die emit tierten Elektronen zu beschleunigen. Zwei konzentrisch angeordnete, zylindrische Elek troden 4 und 5 sind so angeordnet, dass der Elektronenstrom von der Kathode 1 zwischen ihnen hindurchgeht. Der Winkel, über den sich die Elektroden 4 und 5 erstrecken, be trägt 127.
. Nach Durchlaufen des Raumes zwischen den Elektroden 4 und 5 trifft der Elektronenstrom auf eine der Sammelelek- troden Erz, 6b oder 6c auf.
Um den Elektronenstrahl so abzulenken, dass er abwechselnd auf die verschiedenen Auffangelektroden 6a,<I>6b,</I><B>6e</B> auftrifft, wird das Potential der Steuerelektrode 5 z. B. durch Steuerimpulse verändert.
Das Arbeiten eines Elektronenstrahlschal- ters mit radialer Ablenkung des Elektronen strahles, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, wird zunächst an Hand der Fig. 2 beschrieben, bei der ein Elektronenstrahlschalter der beschriebenen Art durch elektrische Impulse gesteuert wird.
Eine Steuereinrichtung dieser Art, bei der elektrische Impulse einer Ab lenkelektrode zugeführt werden, können in Telegraphen- oder Telephonanlagen sowie Fernsteuereinrichtungen oder Anzeigeein- richtungen Verwendung finden, wobei die Anzahl der Auffangelektroden 6 des Elek tronenschalters je nach Wunsch verändert werden kann.
Die Impulswählscheibe 7, deren Einzel heiten nicht dargestellt sind und die irgend eine Impulsübertragungsvorrichtung sein kann, beispielsweise eine Wählscheibe mit normalerweise offenen Impulskontakten, ist über die Leitung 8 mit einem Impulswieder- holungsrelais 9 verbunden. Die Batterie 19 ist die Stromquelle dieses Kreises.
Der Anker 10 des Relais 9 arbeitet mit dem Ruhekontakt 11 und einem Arbeits kontakt 12 zusammen. Wird von der Impuls einrichtung 7 kein Impuls ausgesandt, dann liegt der Anker 10 auf dem Kontakt 11, und der Kondensator 15 wird von der Batterie 13 über den Widerstand 14 aufgeladen. Wenn ein Impuls gegeben wird, dann wird das Re lais 9 erregt, und der Anker schliesst den Kontakt 12, so dass der Kondensator 15 jetzt über den Widerstand 14 und den Kon takt 12 parallel zu dem Kondensator 16 hohen Kapazitätswertes liegt. Der Konden- Bator 16 liegt parallel zu einer gittergesteuer ten Gasentladungsröhre 17, deren Gitter durch eine Batterie 18 vorgespannt ist.
Der Kon densator 16 und die Anode der Gasentla- dungsröhre 17 sind mit der Ablenkelektrode 5 verbunden.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 liegt die Elektrode 2 des Elektronenstrahlschalters wie auch die Kathode auf Erdpotential. Die Beschleunigungselektrode 3 liegt auf einem niedrigen positiven Potential, während den Sammelelektroden 6a,<I>6b, 6c</I> über die Mess geräte<I>Ja,</I> Jb und<B>Je</B> eine hohe positive Spannung zugeführt wird, die auch an die Elektrode 4 angelegt ist.
Es sei angenommen, dass der Elektronen strahl in der Ruhelage der Vorrichtung auf die Elektrode Erz abgelenkt wird. Wenn ein erster Impuls von der Wählscheibe gegeben wird, wird der Stromkreis des Relais 9 durch die nicht dargestellten Kontakte der Wählscheibe geschlossen, und das Relais spricht an und schliesst den Arbeitskontakt 12. Der Kondensator 15, der über Kontakt 11 durch die Batterie 13 aufgeladen worden ist, ist nun mit der Elektrode 5 der Elektronen entladungsvorrichtung verbunden und liegt zum Kondensator 16 und der Gasentla- dungsröhre 17 parallel.
Dadurch wird der Elektrode 5 ein Potential zugeführt, das eine Ablenkung des Elektronenstrahles der Elektronenentladungseinrichtung von der Sammelelektrode 6a zu der Sammelelek- trode 6b gewährleistet. Die Ladung des Kondensators 16 genügt nicht zur Zündung der Gasentladungsröhre 17, da das Gitter dieser Röhre durch die Batterie 18 entspre chend vorgespannt ist.
Wenn der zweite Impuls durch die Betätigung der Wähl scheibe 7 abgegeben wird, geht derselbe Arbeitsvorgang vor sich, und der Elektronen strahl wird unter dem Einfluss des an die Elektrode 5 angelegten zusätzlichen Poten tials so abgelenkt, dass er die Sammelelek- trode 6c trifft. Dieses Potential stammt von zwei aufeinanderfolgenden Ladungen, die vom Kondensator 15 dem Kondensator 16 zugeführt wurden, der wieder nicht über die parallelliegende Röhre 17 entladen werden kann.
Bei dem dritten von der Wählscheibe 7 abgegebenen Impuls arbeitet das Relais 9 wieder, jetzt aber gibt die erneute Lade spannung des Kondensators 15 dem Konden sator 16 eine derartige Ladung, dass die Anodenspannung der Röhre 17 gross genug wird, um die Zündung derselben zu veran lassen. Der Kondensator 16 entlädt sich über die Röhre 17, so dass die Elektrode 5 nahezu auf Erdpotential gebracht wird und der Strahl somit in seine Ruhelage auf der Sam- melelektrode 6a zurückkehrt.
Die Gasentladungsvorrichtung 17 ist vor zugsweise mit Quecksilber, Argon oder Neon gefüllt, wobei die Spannung der Batterie 13 so bemessen war, dass die Röhre zündet, wenn das dem Kondensator 16 zugeführte Potential 90 Volt überschreitet. Die Platte 5 befand sich auf Null-Potential, damit der Elektronenstrahl auf die Sammelelektrode 6a abgelenkt wird und auf einem positiven Potential von 50 V, damit der Strahl auf die Sammelelektrode 6b auftreffen kann, und auf -;- 130 V, damit der Strahl auf die Sammel- elektrode 6c auftreffen kann.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei der beschriebenen Arbeitsweise der Strom zur Elektrode 5 nicht Null war, so dass der Kondensator seine Ladung und damit seine Spannung während der Impulspausen ändert. Der Strom in diesem Kreis entsteht in erster Linie durch Primärelektronen, die direkt von der Kathode 1 der Röhre kommen, und in zweiter Linie durch Sekundärelektronen, die von der Elektrode 5 stammen und von der Elektrode 4 gesammelt .werden, die auf einem höheren positiven Potential liegt.
Infolgedessen wird vorgeschlagen, Mittel. vorzusehen, um diese Störströme zur Steuer elektrode 5 zu vermeiden und damit die Stabilität und das gute Arbeiten dieser Vor richtungen zu verbessern.
Zunächst sei an Hand der Fig.3 die Potentialverteilung betrachtet.
Es ist bekannt, dass bei einer koaxial zylindrischen Anordnung die Potentialver- teilurig durch folgenden Ausdruck wiederge geben werden kann Er - EI -E- (EI - E2) log rI R, I log RII R2 Hierbei ist ET das Potential auf einem Zy linder mit dem Radius r, dessen Wert zwi schen den beiden extremen Radien R, und R2 der Anordnung liegt, und EI stellt das Po tential der Elektrode mit dem Radius R, dar.
Die Potentialänderung J Er, hervorgerufen durch eine Potentialänderung J E2 auf dem Zylinder mit dem Radius R2, kann wie folgt ausgedrückt werden:
EMI0003.0022
Man erkennt, dass :J E,. eine lineare Funktion von J E2 ist, wenn die Abmessungen des Aufbaues konstant gehalten werden.
In Fig. 4 ist das Verhältnis der Potential änderungen J E,. <I>:</I> J E2 als Ordinate und das Verhältnis R./R, als Abszisse aufge tragen, und es sind Kurven für verschiedene Werte des Verhältnisses riRl als Parameter gezeichnet. Aus diesen Kurven entnimmt man, dass es möglich ist, der Platte 5 in der Elektrodenanordnung 4-5 einen grösseren Radius zu geben und dass eine kleine Potentialänderung der Platte 5 hinreichend ist, um die gleiche Ablenkung des Elektronen strahles zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 beträgt beispielsweise die Änderung J Er 75 % von d E2, wenn R, gleich 7,5 r = 19,5 und R2 gleich 27 ist.
In Fig. 5 sind die Werte von R2 in mm als Ordinate aufgetragen und die Werte R, in mm als Abszisse. Die dargestellten Kurven sind für zwei verschiedene Werte des Ver hältnisses aufgetragen, wobei die Differenz der Radien r - R, konstant ist. Aus den Kurven entnimmt man, dass es für jedes Verhältnis einen optimalen Wert für R2 gibt. Solche Kurven können für irgendeinen ge wünschten Wert des Verhältnisses gezeichnet werden. Das Vorhandensein eines Kleinst- wertes für R2 ist wichtig, um Röhren kleiner Abmessungen zu erhalten.
Um den obengenannten Nachteil eines Stromflusses zur Elektrode 5 zu vermeiden, wird diese Elektrode immer auf einem Null- oder negativen Potential-Wert gegenüber dem Kathodenpotential gehalten und kann infolgedessen niemals Strom aus der Kathode aufnehmen und wird trotzdem eine richtige Ablenkung des Elektronenstrahles auf die Sammelelektroden 6a, 6b und 6c gewähr leisten.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer derartigen Steuerschaltung.
Die Schaltung ist ähnlich der Schaltung nach Fig. z. Bei der Schaltung nach Fig. 6 ist aber jetzt die positive Klemme des Kon- densators 16 geerdet, und die negative Klem me liegt an der Steuerelektrode 5' des Elek tronenschalters. Die Abmessungen und die den Elektroden 4 und 6 des Elektronen schalters zugeführten Spannungen sind so gewählt, dass das Potential längs der Fläche, die durch die gestrichelte Linie 5 angedeutet ist, annähernd + 80 V in bezug auf die Kathode 1 beträgt, wenn das Potential an den Klemmen des Kondensators 16 Null ist.
Dieser Wert jedoch kann von + 80 V ver schieden sein je nach dem vorliegenden Fall und sollte einfach dem Wert entsprechen, bei dem der Elektronenstrahl auf die Sammel- elektrode 6e abgelenkt wird, wenn die Schal tung in ihrem Normalzustand ist.
Nach dem ersten Impuls wird die Steuerelektrode 5' in bezug auf die Kathode negativ und dem zufolge wird das Potential längs der Fläche, die durch die gestrichelte Linie 5 angedeutet ist, weniger positiv in bezug auf die Kathode sein. und der Strahl wird auf die Elektrode 6b abgelenkt. In gleicher Weise lenkt der zweite Impuls den Elektronenstrahl auf die Elek trode Erz ab, und der dritte Impuls, durch den der Kondensator 16 entladen wird, was über die Gasentladungsröhre 17 geschieht, ver- anlasst, dass der Elektronenstrahl auf die Elektrode 6c zurückkehrt.
Diese Art der Steuerung der Vorrichtung mit radialer Ablenkung kann auch für irgend- eine andere Vorrichtung mit radialer Ablen kung angewandt werden und nicht nur für die in Fig. 6 gezeigte Schaltung Verwendung finden.
Es ist klar, dass diese Schaltung nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Röhrenanord nung beschränkt ist, sondern ganz allgemein bei allen Elektronenentladungsvorrichtungen angewandt werden kann, die ein Paar paral lele Elektroden für die Konzentration des Elektronenstrahles benutzen, wobei das Po tential einer Elektrode verändert wird, um eine stabile Ablenkung des Strahles zu ge währleisten.