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Vorrichtung zur Verwendung einer Braunschen Röhre als Synchronoskop
Wie sich aus theoretischen Überlegungen der geometrischen Elektronenoptik ergibt
und durch praktische Versuche bestätigt wird, ist die Brennweite f eines elektrisch-,elektronenoptischen
Systems, z. B. :einer elektronenoptischen Linse, gegebener Elektrodenform nur abhängig
von dem Verhältnis EL , wo EL die Linsenspannung und
E'o die die Elektronen beschleunigende Spannung darstellt. Daraus folgt, daß, wenn
ein. solches @elektronenoptisches System mit phasengleichen Wechselspannungen betrieben
wird, sich ,eine scharfe jelektronernoptische Abbildung ergeben muß, die sich .äußerlich
nicht von einer mit Gleichspannungen verhaltenen Abbildung unterscheidet.
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Daß tatsächlich kein Unterschied auftritt, erklärt sich daraus, daß
bei Phasengleichheit der Wechselspannungen zu jedem Zeitpunkt das Verhältnis EL
den gleichen Wert 0 behält, also die Brennweite den diesem Verhältnis entsprechenden
konstanten Wert besitzt. Während der Zeiten, wo die elektronenbeschleunigende -Spannung
negativ ist, treten die Elektronen nicht durch das elektronenoptische System, so
daß also für die Abbildung nur die positive Halbwelle des Wechselstromes in Frage
kommt. Es tritt zwar während der positiven Halbwellr, des Wechselstromes entsprechend
dem sich .ändernden Momentanwert des Stromes eine Änderung der Geschwindigkeit des
Elektronenstrahles und damit Beine Änderung der Helligkeit des Bildes sein, die
jedoch bei genügend hoher Frequenz des Wechselstromes, d. h. schon bei der üblichen
Frequenz der Wechselstromnetze, nicht mehr störend in Erscheinung treten kann.
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Da auch. das Beschleunigungssystem, einer Brannschen Röhre als elektronenoptisches
System aufgefaßt werden kann, haben auch hier dieselben. Überlegungen Gültigkeit.
Wird also z. B. das 'in Abb. t dargestellte, aus Hohlkathode 1(, Voranode Al, Wehneltzylinder
Z und HauptanodeA2 bestehende Beschleunigungssystem, wie es zur Erzeugung eines
strukturlosen Leuchtfleckes an Braunschen Niederspannungsröhren mit Gaskonzentration
vorgeschlagen ist, mit Wechselspannungen betrieben, in der Weise, daß zwischen Ka-,
thode I( und die Anoden A1 und A2 eine Wechselspannung und zwischen Kathode I( und
Wehneltzylinder Z seine geeignete phasengleiche -Abzweigung dieser Wechselspannung
gelegt wird, so ergibt sich auf dem LeuchtschirmF ein scharfer. LeuchtfleckFo.
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Wird nun an die an der Braunsehen Röhre vorhandenen Ablenkplatten
Pi ebenfalls eine Wechselspannung gelegt, die die gleiche Frequenz und Phase wie
die am Beschleunigungssystem liegende Spannung aufweist, so ergibt sich auf dem
Leuchtschirm ein ;entsprechend
der- Größe der an P1 liegenden Wechselspannung
mehr !oder weniger abgelenkter Leuchtpunkt F, Weicht die Phase dieser zweiten an
,P1 liegenden Spannung um r8o° von der am Beschleunigungssystem liegenden Spannung
ab, so iergibt sich eine gleich große Ablenkung des Strahles nach der entgegengesetzten
Richtung, und ges entsteht ein Leuchtfleck F2. Besitzt die Phase zwischen beiden
Wechselspannungen andere Werte, so entsteht auf dem Leuchtschirm ein Strich. Es
ist dies ohne weiteres verständlich, wenn man bedenkt, daß das Plattenpaar P1 elektronenloptisch
als Prisma aufgefaßt werden kann, so daß auch hier die analoge Beziehung gilt, daß
.die Ablenkung nur von dem Verhältnis abb,ängt, wenn U die an dem Platten-0 paar
liegende Spannung bedeutet.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Erscheinungen ,ändern, wenn
an dem Plattenpaar P1 Beine Spannung liegt, deren Frequenz nicht mehr mit der Frequenz
der an dem Beschleunigungssystem liegenden: Wechselspannung übereinstimmt. Besitzt
z. B. die am Beschleunigungssystem liegende Spannung einte Frequenz von 5o Pier.,
die am Plattenpaar P1 liegende Spannung 51 Pier., so ergibt sich folgendes Bild:
Auf dem Fluoreszenzschixm erscheint ein Strich veränderlicher Länge und Intensität,
der hin und her wandert, sich jedoch in den Punkten F1 und F2 zu seinem scharfen
Leuchtfleck zusammenzieht. Das Zusammenziehen des Leuchtfleckes in F1 und F2 erfolgt
jedesmal in. den Zeitpunkten, wo die Phase zwischen der Wechselspannung am Beschleunigungssystem
und der Wechselspannung am Plattenpaar den Phasenunterschied o oder 18 o°
besitzen. Das Hinundherwandern erfolgt also bei dem angenommenen Frequenzunterschied
mit seiner Frequenz von r Per. je
Sekunde. Je kleiner der Frequenzunterschied
wird, um so langsamer erfolgt das Wandern, bis bei Frequenzgleichheit das Wandern
aufhört und bei Phasengleichheit :oder Phasenopposition der Strich sich an dem Leuchtfleck
F1 bzw. F2 zusammenzieht.
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Wird ,erfindungsgemäß in der angegebenen Weisse an. die Elektroden
des Beschleunigungssystems einer Braunschen Röhre eine Wechselspannung und :die
zu vergleichende Wechsielspannung an das eine Ablenkplattenpaar der Röhre bzw. zwecks
Feststellung der Vor- ioder Naeleilung sowohl an das erste als auch an das zweite
Ablenkplattenpaar angelegt, so kann die Anordnung als Synchrornoskop dienen. Darüber
hinaus läßt sich aus dem Abstand der beiden entstehenden Leuchtflecke Fi und F2
-auch ein Maß über die Größe der zu vergleichenden Wechselspaxinung gewinnen.
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Auf dem Leuchtschirm. entsteht jeweils eine Mehrzahl von Strichen,
die als Tangenten auf einem Kreis mit den beiden. Punkten F1 und F2 :als Durchmesser
verlaufen, wie dies in Abb. z, die den Leuchtschirm der Braunsehen Röhre von vorn
gesehen zeigt, in einem Beispiel dargestellt ist. Je nachdem, ,ob die zu vergleichende
Spannung der Vergleichsspamung gegenüber voreilt oder nacheilt, läuft die Kreistangente
im Sinne des Uhrzeigers !oder entgegengesetzt um. den Kreis. Durch Einschalten des
zweiten Plattenpaaxes lädt sich also mit einem Blick die Vor- ioder Nacheilung der
zu vergleichenden Spannung feststellen.
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Es iergibt sich also durch die beschriebene .Einordnung ein besonders
einfaches und übersichtliches Synchronoskop, das alle ierforderlichen Ablesungen
gestattet. Die Anordnung besitzt ferner den Vorzug, daß sie nur mit Wechselstrom
betrieben zu werden braucht, -da ja auch die Kathode der Röhre mit Wechselstrom
geheizt werden kann, indem sie als indirekt geheizte Kathode ausgebildet wird.
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Der besondere Vorteil der Anordnung liegt darin, daß die zu vergleichende
Wechselspannung lediglich elektrostatisch auf die Anordnung zur Anwendung gebracht
wird, so daß also kein merklicher Leistungsverbrauch stattfindet, was für viele
Anwendungen des Synchronoskops von entscheidender Bedeutung ist.
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Statt des beschriebenen Beschleunigungssystems können mit dem gleichen
Erfolg auch andere bekannte Beschleunigangssysteme, die leinen genügend scharfen
Leuchtfleck zu. erzeugen gestatten, benutzt werden.
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Bei der Benutzung der Anordnung ist darauf zu achten, daß der Einf3.uß
störender elektrischer oder magnetischer Fremdfelder ausgeschaltet bzw. kompiensnert
wird.