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Anordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen.
Zur Erzeugung von Kippschwingungen, wie sie z. B. zur zeitproportionalen Ablenkung des Elektronenstrahls von Braunsehen Röhren benötigt werden, benutzt man bisher entweder Gasent-
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schaltung. Bei der Verwendung von Gasentladungsröhren liegt die maximal erreichbare Schwingung- frequenz bei etwa 100 kHz. Sie ist in der Hauptsache dadurch begrenzt, dass diese Röhre zur Ent- ionisierung, d. h. zum Nichtleitendwerden, eine gewisse Zeit benötigt. Bei Hochvakuumröhren lassen sich wesentlich höhere Schwingungsfrequenzen erzielen, doch macht es hier Schwierigkeiten, eine genügend grosse Schwingungsamplitude zu erzielen.
In praktischen Fällen ist man zumeist gezwungen, die mittels Hoehvakuumröhren erzeugten Kippsehwingungen zu verstärken, wobei sich ein verhältnis- mässig grosser Aufwand an Röhren und Sehaltelementen für die gesamte Anordnung ergibt.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der sich die Vorzüge der Gasentladungsröhren- schaltung-grosse Schwingungsamplitude-und der Hoehvakuumröhrenschaltungen-hohe Sehwin- gungsfrequenzen-vereinigen lassen.
Es wird hiebei von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, dass man einen Elektronen- strom in einer Hochvakuumröhre dadurch wesentlich verstärken kann, dass man die Primärelektronen so auf eine Elektrode schiesst, dass auf dieser eine grosse Zahl von Sekundärelektronen ausgelöst wird.
Die Sekundärelektronen kann man auf eine zweite Platte auftreffen lassen, so dass sie nochmals durch Sekundärelektronenauslösung vervielfacht werden. Trifft man die Anordnung so, dass sich dieser Vorgang mehrere Male wiederholt, so kommt man zu sehr grossen Verstärkungen des primären Stromes.
Diese Anordnung ist unter dem Namen Elektronenvervielfacher bekannt und ist bereits in mannigfacher Weise, z. B. zur Verstärkung von Photozellenströmen, angewendet worden.
Erfindungsgemäss wird ein Sekundärelektronenvervielfacher dazu verwendet, einen Kondensator zu entladen und den Einsatz dieser Entladung exakt zu steuern.
An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele schematisch wiedergegeben sind, soll der Erfindungsgedanke näher erläutert werden. In Fig. 1 bedeuten 1, 2,3 und 4 die Elektroden eines Sekundärelektronenvervielfaehers nach Zworykin, die aus einem Stoff bestehen oder mit einem Stoff bedeckt sind, der dem Auftreffen von Elektronen eine grosse Anzahl von Sekundärelektronen abgibt. Durch die Elektroden 5,6 und 7, die mit den Elektroden 2,3 bzw. 4 elektrisch verbunden sein können, sowie durch Magnetfelder, deren Kraftlinien senkrecht zur Zeichenebene verlaufen, werden die von der Elektrode 1 abgelösten Elektronen so abgelenkt, dass sie auf 2 auftreffen ; die von 2 abgelösten Elektronen treffen auf 3 auf und die von 3 abgelösten auf 4, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.
Zwischen den Platten 1, 2, 3 und 4 liegen in bekannter Weise Gleichstromquellen 8, 9, 10 ; die Gleichspannungen können auch derselben Quelle unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers entnommen werden.
Nach der Erfindung ist zwischen den Platten 3 und 4 ein Kondensator 11 eingeschaltet, der über einen Widerstand 12 von der Gleichstromquelle 10 aufgeladen wird. Um einen zeitproportionalen Anstieg der Kondensatorspannung zu erzielen, kann der Widerstand 12 in an sich bekannter Weise durch eine Elektronenröhre ersetzt werden, deren Anodenstrom in weiten Grenzen unabhängig von
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der Grösse der Anodenspannung konstant bleibt. Während der Kondensatoraufladung soll zwischen den Elektroden und 4 ein möglichst kleiner Strom fliessen. Sobald der Kondensator jedoch eine bestimmte Spannung erzielt, muss plötzlich ein grosser Strom einsetzen, so dass der Kondensator schnell entladen wird.
Die Steuerung dieser Entladung kann beispielsweise durch den primären, auf die Elektrode 1 auftreffenden Elektronenstrahl erfolgen, u. zw. kann das gemäss der Erfindung z. B. in der Weise geschehen, dass der Elektronenstrahl zunächst durch eine beispielsweise indirekt geheizte GlÜhkathode13 erzeugt und durch einen Wehnelt-Zylinder 14 oder eine andere Linsenanordnung konzentriert und durch die einer Gleichstromquelle 15 entnommene Anodenspannung zur Anode 16 beschleunigt wird. Durch eine Öffnung in der Anode wird der Strahl. ausgeblendet und gelangt, sofern an den Ablenkplatten 17 und 18 keine Spannung liegt, auf dem durch die strichpunktierte Linie 20 angedeuteten Wege in eine Auffangkammer 19. Legt man nun zwischen die Ablenkplatten 17 und 18 eine Spannung, so wird der Elektronenstrahl entsprechend abgelenkt.
Entnimmt man diese Spannung dem Aufladekreis des Kondensators 11, so lässt sich durch richtige Dimensionierung der Ablenkplatten und passende Wahl der Betriebsspannungen erreichen, dass der Elektronenstrahl gerade dann durch die Öffnung bzw. den Schlitz der Kammer 19 auf die Elektrode 1 fällt, wenn der Kondensator die gewünschte Höehstspannung erreicht hat. Durch den Elektronenstrahl werden dann an der Elektrode 1 Sekundärelektronen abgelöst, die über 2 und 3 die Auslösung des vervielfachten Stromes zwischen 3 und 4 bewirken, durch die der Kondensator 11 in verhältnismässig kurzer Zeit entladen werden kann.
Gleichzeitig mit der Kondensatorspannung sinkt die Spannung an den Ablenkplatten 17 und 18 ab. so dass der Elektronenstrahl weniger stark abgelenkt wird und wieder in die Auffangkammer zurückfällt.
Sobald auf 1 keine Elektronen mehr auftreffen, hört auch der Stromfluss zwischen 3 und 4 auf, und der Kondensator wird von neuem aufgeladen. Die Kondensatorspannung nimmt also den als Kippschwingung bekannten sägezahnförmigen Verlauf an.
In Fig. 1 ist nur eine Ausführungsform der Steuerung des zur Erzeugung an Kippschwingungen dienenden Sekundärelektronenvervielfachers gezeigt. Eine weitere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, die Platte 1 als Anode eines Drei-oder Mehrelektrodenrohres auszubilden, bei dem der von einer Glühkathode emittierte Elektronenstrom durch ein oder mehrere Gitter gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt dann ebenfalls wieder in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung in der Weise, dass das oder die Gitter den Elektronenstrom so lange absperren, bis der Kondensator die gewünschte Spannung erreicht hat. Dabei kann durch an sich bekannte Schaltungen dafür gesorgt werden, dass beim Erreichen der gewünschten Kondensatorspannung der Elektronenstrom plötzlich auf den vollen Wert anspringt.
Diese Schaltung hat den Vorzug, dass man mit einer verhältnismässig grossen Zahl Primärelektronen arbeitet, so dass man mit nur wenigen Vervielfacherstufen auskommt.
Die Anordnung der Vervielfaehungsplatten ist ebenfalls nicht auf das in Fig. 1 wiedergegebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Platten können beispielsweise auch in der in Fig. 2 wiedergegebenen Weise in einem regelmässigen Vieleck angeordnet werden. Diese Anordnung hat vor der in Fig. 1 gezeigten den Vorzug, dass sich eine grosse Zahl von Platten auf kleinem Raum unterbringen lässt und ausserdem nur ein einziges Magnetfeld zur Ablenkung der Elektronen notwendig ist, dessen Achse mit der Achse des Vielecks zusammenfällt. In Fig. 2 ist dieses Magnetfeld wieder senkrecht zur Zeichenebene zu denken. Ausserdem kann bei dieser Anordnung die Anzahl der Gegenelektroden 5, 6,7 usw.
. kleiner sein als die Anzahl der Zwischenräume zwischen den Elektroden 1, ; 2,, 1, 4 usw. Die Steuerung dieses Vervielfachers kann wieder in der oben angegebenen Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein gesteuerter Elektronenstrahl in bekannter Weise durch eine Öffnung in der Platte 1 in den Vervielfacher eintreten.
Eine Abwandlung des Erfindungsgedankens besteht in der Verwendung des Sekundärelektronenvervielfachers nach Farnsworth zur Erzeugung von Kippschwingungen. Farnsworth benutzte zur Elektronenvervielfaehung eine Anordnung mit zwei sekundäremissionsfähigen Platten (vgl. z. B.
Fig. 3, Bezugszeiehen 22 und 23), zwischen denen eine hochfrequente Wechselspannung liegt, zu deren Erzeugung die Sekundärwicklung eines Transformators, dienen kann. Infolge der Wechselspannung pendeln die Elektronen zwischen den Platten hin und her, bei jedem Aufprall Sekundärelektronen auslösend. Der verstärkte Strom wird an einem zwischen den Platten angeordneten Anodenzylinder 21 abgenommen. Es ergibt sich unmittelbar aus der Theorie dieses Vervielfaehers, dass erst dann der Vervielfaehungsprozess vor sich geht, wenn an dem Vervielfacher eine Wechselspannung mit bestimmter Amplitude und Frequenz und eine bestimmte Anodenspannung liegt. Es gibt eine ganze Schar solcher Tripel von Zahlenwerten dieser Grössen, für die Resonanz besteht, d. h. eine Vervielfachung eintritt.
Hält man Frequenz und Amplitude der Wechselspannungfest, so gibt es einen ganz bestimmten kritischen Wert der Anodenspannung, bei dem Vervielfachung eintritt und somit der Anodenstrom von 0 plötzlich auf einen beträchtlichen Wert springt. Dieses Springen erfolgt jedoch nicht bei allen Wertetripeln, bei denen man das Auftreten der Resonanz erwarten sollte ; die bestehenden Springstellen sind aber gut reproduzierbar. Hat der Vervielfachungsvorgang an einem Resonanzwert der drei erwähnten Grössen eingesetzt, so muss man z. B. die Anodenspannung über den kritischen Punkt hinaus noch weiter erniedrigen, bis der Anodenstrom wieder 0 wird. Die Differenz zwischen den Spannungen, bei denen der Vervielfaehungsvorgang einsetzt und wieder zusammenbricht, hängt von der Resonanzstelle
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