DE756688C - Braunsche Roehre, insbesondere fuer Mess- oder Fernsehzwecke, mit zwei oder mehr gegeneinander gedrehten Ablenkplattenpaaren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 25. JANUAR 1954

A 84257 VIII c 121g

In einer Braunschen Röhre, die mit zwei zueinander senkrechten Ablenkplattenpaaren versehen ist, wie sie sich zur Verwendung in Kathodenstrahloszillographen, Fernsehaufnahme- und -Wiedergabegeräten, als Röhre zur Gleichrichtung, Verstärkung, Frequenzvervielfachung von Schwingungen u. dgl. eignet, entstehen trapezförmige Verzeichnungen, wenn ein oder beide Plattenpaare mit unsymmetrischer Ablenkung betrieben werden. Genauere Untersuchungen haben ergeben, daß dieser Fehler in weit größerem Maße auftritt, wenn das schirmnahe Ablenkplattenpaar unsymmetrisch betrieben wird, als

wenn dasselbe mit dem kathodennahen Ablenkplattenpaar geschieht.

Es ist bekannt, diesen Fehler dadurch zu vermeiden, daß die Ablenkspannung symmetrisch zugeführt wird. Diese Möglichkeit stößt indessen mitunter auf Schwierigkeiten, die kaum ohne großen Aufwand zu umgehen sind. Es ist fernerhin vorgeschlagen, bei unsymmetrischer Ablenkung den Fehler durch Hilfselektroden zu kompensieren. Die Erfindung· bezieht sich auf eine Braunsche Röhre, bei der der Fehler überhaupt vermieden wird, obwohl die Ablenkung bei mindestens einem Plattenpaar unsymmetrisch ist.

Bei einer Braunschen Röhre, insbesondere für Meß- oder Fernsehzwecke, mit zwei oder mehr gegeneinander (z. B. um 90 oder 120⁰) gedrehten Ablenkplattenpaaren, von denen wenigstens ein Plattenpaar unsymmetrisch gespeist wird, ist erfindungsgemäß vorzugsweise bei allen, mindestens bei einem Plattenpaar auf einer oder beiden Außenseiten eine zu den Platten parallele oder nahezu parallele Hilfselektrode angebracht, von denen zur Verringerung des Trapezfehlers diejenigen, die an der Außenseite der unsymmetrisch gespeisten Ablenkplattenpaare angebracht sind, auf Anodenpotential liegen. Die Erfindung bezieht sich also in gleicher Weise auf Röhren mit zwei zueinander senkrechten Plattenpaaren, wie auch auf Röhren, die mit mehr, z. B. drei gegeneinander um 120⁰ versetzten Plattenpaaren ausgestattet sind. Die Hilfselektroden zur Vermeidung des Trapezfehlers können natürlich auch dann vorgesehen sein, wenn die Plattenpaare symmetrisch gespeist werden; es genügt jedoch, sie bei den unsymmetrisch zu speisenden Plattenpaaren anzubringen.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der an den Platten anzubringenden Hilfselektroden soll im folgenden die Entstehung des Trapezfehlers an Hand einer mit zwei zueinander senkrechten Plattenpaaren versehenen Röhre erläutert werden. Aus diesen Ausführungen wird alsdann die Wirkung von Hilfselektroden bei Röhren mit mehr als zwei Ablenkplatten ohne weiteres ersichtlich sein.

Die beobachtete Erscheinung auf dem Leuchtschirm ist in Abb. la dargestellt, in der die Figur wiedergegeben ist, die man erhält, wenn man an das erste (die vertikale Ablenkung bewirkende) Plattenpaar drei verschiedene konstante Spannungen anlegt und jedesmal das zweite (die horizontale Ablenkung bewirkende) Plattenpaar mit einerWechselspannungbetreibt (vgl. Abb.ib), so daß je eine Platte 1, 3 jedes Paares an der geerdeten Anode liegt. Als Anode ist diejenige Elektrode bezeichnet, deren Potential den Elektronen die im Ablenkraum (bei fehlender Ablenkspannung) herrschende Geschwindigkeit verleiht. Beide Plattenpaare sind unsymmetrisch geschaltet, weil ja eine Platte geerdet ist. Die Unsymmetrie könnte noch viel betonter sein, wenn zwischen Platte und Anode noch eine beliebig hohe Spannung zwischengeschaltet wäre (s. Abb. 2).

Es sei zunächst nur ein Plattenpaar im Raum, der außen durch eine Elektrode, z. B. die Anode vom Potential Null, begrenzt sei, betrachtet. Die Potentiale der beiden Platten kann man immer auf die Form bringen + V + C und — V + C. Diese Zerlegung in einen antisymmetrischen Teil ± V und einen symmetrischen C ist nicht rein mathematischer Art, sondern hat ihren guten physikalischen Sinn. Der antisymmetrische Teil entspricht Kraftlinien, die im wesentlichen von Platte zu Platte laufen, und zwar innerhalb des Plattenpaares. Dabei ist die Gesamtladung des Plattenpaares Null. Der symmetrische Teil entspricht Kraftlinien, die sämtlich auf die Anode laufen, aber nicht von Platte zu Platte. Diese Kraftlinien verlaufen außerhalb des Plattenpaares. Sie sind durch eine Gesamtaufladung des Plattenpaares erzeugt.

Sind zwei gekreuzte Plattenpaare innerhalb der xA.node vorhanden, so kann man ihre Potentiale ganz analog zerlegen. Das erste (I) habe die Potentiale + F₁-I-C₁ bzw. — F₁ +C₁, das zweite (II) entsprechend + F₂ — C₂ bzw. — F₂ + C₂, und zwar sei die Bezeichnung erstes (kathodennahes) und zweites (schirmnahes) entsprechend der Reihenfolge gewählt, in der die Plattenpaare vom Elektronenstrahl durchlaufen werden.

Die beiden Plattenpaare werden sich in dem gesamten Kraftlinienverlauf gegenseitig durch Übergriffe beeinflussen. Das Verhalten der Übergriffe sei für die folgenden Fälle erläutert:

a) C₁ φ ο; C₂ = ο; F₁ = ο; F₂ = ο

b) C₁ = ο; C₂ φ- ο; F₁ = ο; F₂ = ο

c) C₁ = 0; C₂ = ο; F₁ φ ο; F₂ = ο

d) C₁ = ο; C₂ = ο; V₁ = ο; F₂ H- ο.

Da die den C entsprechenden Kraftlinien, wie erwähnt, außerhalb der Plattenpaare verlaufen, die den F entsprechenden im wesentlichen im Innern der Plattenpaare, so werden die Übergriffe in den Fällen a und b (von I auf II und von II auf I) viel stärker sein als in den Fällen c und d. Indessen sind die Fälle a und b nicht gleichwertig, sondern im Falle b macht sich der Übergriff auf den Elektronenstrahl viel stärker geltend als der Übergriff im Falle a, und zwar aus drei Gründen:

Abb. 3 und 4 geben die Übergriffskraftlinien in den Fällen a und b in ihrem typischen Verlauf wieder, wobei das Plattenpaar II gegenüber der Darstellung in den übrigen Abbildungen gedreht ist, weil so die Kraftlinien bequemer und deutlicher gezeichnet werden können. In beiden Abbildungen ist ferner die Bahn 9 eines Elektrons eingezeichnet. Man sieht, daß im ersten Plattenpaar die Elektronen infolge der Gleichfeldablenkung durch das Gebiet gehen, in dem der Übergriff seinen größten Wert hat, während im zweiten Plattenpaar der Strahl an der Eintrittsseite, wo der Übergriff besonders stark ist, noch in der Mittelebene verläuft, in der gar kein Übergriffsfeld vorhanden ist. Er entfernt sich aus dieser Mittelebene erst um so mehr, je weiter er zur Äustrittsseite hinüberkommt. Dort ist aber der Übergriff nur noch gering. Das ist der erste Grund, weshalb die Störung durch Übergriff im ersten Plattenpaar (hervorgerufen durch C₂ φ ο) merklicher ist als im zweiten (hervorgerufen durch C₁ φ ο). Der zweite Grund ist, daß wegen der geometrischen W'ihältnisse

(Länge der Hebelarme) das erste Plattenpaar empfindlicher ist als das zweite. Den dritten Grund versteht man, wenn man sich die besondere Auswirkung des Übergriffs klar macht.
Das Wechselfeld ± F₂ im zweiten Plattenpaar lenkt die Elektronen von vorn nach hinten und umgekehrt ab (Vektor OA in Abb. 5). Der Übergriff von C₂ auf das erste Plattenpaar hat aber eine vertikale Komponente (siehe Abb. 3). Dort

werden also die Elektronen infolge des Übergriffs von oben nach unten und umgekehrt ein wenig abgelenkt (Vektor OB) (abgesehen von der außerdem vorhandenen Ablenkung, etwa nach oben, im ersten Plattenpaar durch das Gleich-.

feld i F₁). Da diese beiden Ablenkungen in gleicher Phase erfolgen, setzen sie sich zu einer nicht mehr ganz horizontalen linearen Ablenkung (s. Abb. 5) zusammen (Vektor OC). Die Neigung gegen die Horizontale wird um so größer, je größer ± F₁ ist, weil dann der Elektronenstrahl in Gebiete stärkeren Übergriffs kommt. Sie kehrt bei Umpolung von ± V₁ ihren Sinn um, wie sich aus dem Übergriffsfeldlinienverlauf der Abb. 3 sofort ergibt. Ist V₁ = 0, muß die gesamte Ablenkung des Strahls rein horizontal sein, weil er gar nicht mehr ins Übergriffsfeld gelangt. Alles das sieht man in Abb. ia.

Nun muß überlegt werden, wie sich der C₁ entsprechende Übergriff auf das Plattenpaar II (s. Abb. 4) bezüglich des Strahlenganges auswirkt. Die zeitlich konstante Feldstärke dieses Übergriffs hat dieselbe Richtung wie das Wechselfeld, das von F₂ herrührt. Die horizontalen Striche werden also einfach in sich selbst ein wenig verschoben. Das merkt man im allgemeinen nicht, jedenfalls ruft es keine Störung hervor.

Schließlich ist noch festzustellen, wie der Übergriff von F₁ auf das Plattenpaar II und der von F₂ auf I wirkt (Fälle c und d). Das Plattenpaar I kann, ganz roh gesprochen, bezüglich seiner Wirkung an der Stelle von II wie ein Dipol mit vertikaler Achse aufgefaßt werden.

Das Plattenpaar II befindet sich also in einem vertikalen Gleichfelde, das etwa von oben nach unten gerichtet ist. Dadurch werden in den Platten von II Ladungen infhienziert (Abb. 6), die bewirken, daß Kraftlinien vom unteren Rande zum oberen laufen, und zwar die meisten außerhalb des Plattenpaares, einige wenige aber doch auch innerhalb. Diese lenken einfach den Elektronenstrahl ein wenig nach unten ab, d. h. in entgegengesetzter Richtung wie das Plattenpaar I, stören also gar nicht, und umgekehrt (Fall d) ruft die Streuung des F₂ entsprechenden Feldes zwischen den Platten von I ein schwaches horizontales Wechselfeld senkrecht zur Zeichenebene der Abb. ia hervor, das die horizontalen Striche auch nur in sich verschieben kann, also nicht stört.

Zusammenfassend ist demnach zu sagen, daß praktisch nur der Fall b störend wirkt, er gibt die Trapezverzeichnung.

Man kann sie vermeiden, wenn man C₂ = ο macht, d. h. die Wechselspannung in symmetrischer Schaltung an II legt, wie dies bereits vorgeschlagen wurde.

Vertauscht man dagegen Gleichfeld und Wechselfeld in Abb. 1 b, so daß man zu der An-Ordnung der Abb. 7 kommt, so kann man im allgemeinen die unsymmetrische Schaltung beibehalten, ohne eine zu große Trapezverzeichnung befürchten zu müssen, denn der Übergriff von C₁ (Fall a) auf II gibt zwar ein horizontales Wechselfeld, wie in Abb. 4, aber dieses wirkt sich kaum ablenkend aus, weil der Strahl bei seinem Eintritt in II noch nicht in horizontaler Richtung abgelenkt ist, sich also gar nicht im Übergriffsfelde befindet, wenn er sich aber der Austrittsseite nähert, ist der Übergriff schon sehr schwach geworden. Außerdem ist die geringere Empfindlichkeit des Plattenpaares II auch hier wieder günstig. Auch hier muß ein schwacher Trapezeffekt vorhanden sein; er ist aber so geringfügig, daß er bei den üblichen Anordnungen nicht stört. Die anderen Übergriffe stören überhaupt nicht, genau so wie bei der Abb. ib entsprechenden Schaltung.

Wesentlich für das Auftreten von Fehlern sind demnach die von der konstanten Aufladung des Plattenpaares herrührenden Kraftlinien, die auf den Platten des anderen Paares senkrecht stehen. Bringt man nun an der Außenseite des Ablenkplattenpaares auf der Seite derjenigen Elektrode, die nicht an Anodenspannung liegt, eine Hilfselektrode an, die innerhalb oder außerhalb der Röhre mit der Anode verbunden sind, so werden sich die schädlichen Kraftlinien auf diese Elektrode richten und wird damit ihr Einfluß auf den Elektronenstrahl verhindert sein. Offenbar wird aber der Einfluß der schädlichen Kraftlinien nicht ausgeschaltet, wenn (wie dies zur Verringerung des Streufeldes eines Ablenkplattenpaares bekannt ist) außer der auf Anodenpotential befindlichen Hilfselektrode noch eine weitere Hilfselektrode auf der Innenseite der Plattenpaare in der Nähe der auf Anodenpotential liegenden Platte vorgesehen und mit der anderen Platte direkt verbunden ist; denn von dieser Hilfselektrode gehen ja gerade wieder neue schädliche Kraftlinien aus. Für die Aufgabe, den Trapezfehler zu verringern, sind also Plattenpaare mit zwei Hilfselektroden der beschriebenen Art und solche ohne Hilfselektroden als gleich ungünstig zu betrachten, so daß jene nicht einmal eine Teillösung der Aufgabe darstellen. Die Lösung besteht darin, im ersten Fall eine oder mehrere Hilfselektroden auf Anodenpotential hinzuzufügen, im zweiten Fall jedoch die Hilfselektrode auf Wechselpotential fortzulassen. Ebensowenig läßt sich das Ziel der

Erfindung durch eine auf der Innenseite der auf Wechselpotential befindlichen Ablenkplatte angeordnete Gitterelektrode auf Anodenpotential erreichen, da diese zur Beseitigung des Querstromes vorgesehene Hilfselektrode in gleichem Maße die ablenkenden wie die schädlichen Kraftlinien abschirmt, während bei der Röhre nach der Erfindung die Ablenkwirkung erhalten bleibt. In den Abb. 8 bis ii sind einige Ausführungsformen von Ablenksystemen der Röhre nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. In Abb. 8 sind die Ablenkplatten mit i, 2, 3, 4 bezeichnet. Dem ersten Plattenpaar i, 2 mögen die Ablenkspannungen symmetrisch zugeführt werden. Die Platte" 3 des zweiten Paares soll auf Anodenpotential liegen, während der Platte 4 das Ablenkpotential zugeführt wird. Deshalb ist hinter der Platte 4 eine Hilfselektrode 5 angeordnet, welche ebenfalls mit der Anode verbunden ist. In Abb. 9 ist das Ablenksystem 1, 2, 3, 4 einer Braunschen Röhre dargestellt, bei welchem jedoch die Platten 1 und 3 auf Anodenpotential liegen sollen. In diesem Fall ist hinter jeder der Elektroden 2 und 4 eine Hilfselektrode 5 angebracht. Die beiden Elektroden bestehen aus einem einzigen Stück 5, welches so tordiert ist, daß es in der Nähe der Platte 2 parallel zu dieser, in der Nähe der Platte 4 parallel zu letzterer ist. Die Hilfselektrode 5 liegt wieder auf Anodenpotential.

Für den Fall, daß die Röhre auch so geschaltet werden soll, daß die Platten 2 und 4 auf Anodenpotential, die Platte 1 und 3 auf Wechselpotential liegen sollen, kann auf der Seite der Platten 1 und 3 ebenfalls eine oder zwei Hilfselektroden angebracht sein. Eine derartige Anordnung ist in Abb. 10 dargestellt, in der die auf Anodenpotential liegenden Hilfselektroden mit 5, 6, 7 und 8 bezeichnet sind.

Es ist nicht notwendig, die Hilfselektroden in der Nähe der Platte genau parallel zu diesen zu machen. Es kann vielmehr zweckmäßig sein, sie als eine Belegung der Röhrenwand auszubilden. Es ist auch in vielen Fällen zweckmäßig, die Hilfselektrode so auszubilden, daß sie die Ablenkplatte an einer zur Strahlrichtung senkrechten Kante teilweise umgibt (8 in Abb. 11) oder daß sie sie an den beiden zur Strahlrichtung senkrechten Kanten umgibt (6 in Abb. 11). Wie aus Abb. 11 ersichtlich, ist die Hilfselektrode 8 so gestaltet, daß sie die Platte 4 auf der dem anderen Paar 1,2 zugewendeten Kante abschirmt.

Ferner können die Hilfselektroden innerhalb der Röhre leitend mit der Anode verbunden sein. Es ist auch möglich, wenn ständig eine bestimmte Platte eines Plattenpaares auf Anodenspannung liegen soll, diese im Innern der Röhre mit der Anode leitend zu verbinden.

Die Röhre nach der Erfindung findet immer dann Verwendung, wenn eine oder mehrere der erforderlichen Ablenkspannungen in unsymmetrischer Form vorliegen. Insbesondere können die Ablenkspannungen symmetrisch um ein vom Anodenpotential verschiedenes festes Potential sein.

Auch dann, wenn nur das zweite (schirmnahe) Plattenpaar der Röhre nach der Erfindung mit einer Hilfselektrode versehen ist, kann die Röhre unter Umständen an beiden Plattenpaaren mit unsymmetrischer Spannung betrieben werden, da sich der Trapezfehler hauptsächlich nur dann auswirkt, wenn das zweite Plattenpaar unsymmetrisch betrieben und nicht mit Hilfselektroden versehen ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Braunsche Röhre, insbesondere für Meß- oder Fernsehzwecke, mit zwei oder mehr gegeneinander (z. B. um 90 oder 120⁰) gedrehten Ablenkplattenpaaren, von denen wenigstens ein Plattenpaar unsymmetrisch gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei allen, mindestens bei einem Plattenpaar auf einer oder beiden Außenseiten eine zu den Platten parallele oder nahezu parallele Hilfselektrode angebracht ist, von denen zur Verringerung des Trapezfehlers diejenigen, die an der Außenseite der unsymmetrisch gespeisten Ablenkplattenpaare angebracht sind, auf Anodenpotential liegen.
2. 2. Braunsche Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Hilfselektroden die Ablenkplatten an den beiden zur Strahlrichtung senkrechten Kanten oder an einer dieser Kanten, vorzugsweise der einem anderen Paar zugewendeten, umgeben (Abb. 11).
3. 3. Braunsche Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere zu verschiedenen Plattenpaaren gehörige Hilfselektroden miteinander vereinigt sind, vorzugsweise derart, daß sie eine tordierte Fläche bilden, die derart angeordnet ist, daß sie sich außerhalb des von den unabgelenkten und abgelenkten Elektronenstrahlen bestrichenen Raumes befindet.
4. 4. Braunsche Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Hilfselektroden als Belag auf der Röhrenwand ausgebildet sind.
5. 5. Braunsche Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Hilfselektroden im Innern der Röhre mit der Anode der Röhre leitend verbunden sind.
6. 6. Braunsche Röhre nach einem der Ansprüche r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder je eine der zu verschiedenen

   Plattenpaaren gehörigen Platten im Innern der Röhre mit der Anode leitend verbunden ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteüungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Schweizerische Patentschrift Nr. 181 366; britische Patentschrift Nr. 44g 245 ;

   französische Patentschriften Nr. 757 658, 763 894.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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