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Braunsche Röhre für Fernsehzwecke Es sind bereits Nipkow-Scheiben
bekannt, welche quadratische oder rechteckige Öffnungen besitzen, und zwar zu dem
Zwecke, die Flächenhelligkeit über die Höhe einer Zeile im Fernsehbild möglichst
konstant zu machen. Die Abb. i a zeigt die quadratische Öffnung einer Nipkow-Scheibe,
Abb. ib die Intensitätsverteilung j über die Vertikalrichtung der Lochöffnung und
die Abb.. ic die ebenfalls konstante Helligkeitsverteilung h über die Vertikalrichtung
der mit einer quadratischen Nipkow-Scheibenöffnung geschriebenen Zeile. Bei Braunschen
Röhren, welche einen genau oder annähernd runden Leuchtfleck wie in Abb.2a besitzen,
ist jedoch die Helligkeitsverteilung über die Höhe einer Zeile nicht mehr konstant,
und zwar auch dann nicht, wenn je Flächeneinheit des runden Leuchtfleckes die gleiche
Anzahl von Elektronen vorhanden ist. Längs der Linie A-B ist zwar die Stromdichte
konstant, wie die Abb.2b zeigt. Die Helligkeitsverteilung ändert sich aber über
die Höhe einer Zeile, wie in Abb.2c dargestellt, nach einem Halbkreis. Dies hat
zur Folge, daß in dem Fernsehbild, auch wenn die Zeilen unmittelbar aneinandergrenzen,
also ohne Zwischenräume geschrieben sind, in der Vertikalrichtung bei der Modulationsspannung
Null eine störende Struktur auftritt. Praktisch sind sogar die Verhältnisse meistens
noch ungünstiger, wie in Abb. 2 c dargestellt, weil nämlich aus verschiedenen Gründen
die Stromdichte über den Leuchtfleck nicht konstant ist, sondern nach dem Rand zu
etwas abnimmt. Die Stromdichte längs der Linie C-D in Abb. 3a verläuft also derart,
wie in Abb. 3b angedeutet, so daß die Helligkeitsverteilung über die Zeilenhöhe
etwa die in Abb. 3c angedeutete Gestalt besitzt.
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Gemäß der Erfindung soll bei einer Braunschen Röhre für Fernsehzwecke
mit wenigstens annähernd rundem Leuchtfleck zur Vermeidung dieser Nachteile die
spezifische Emission von Flächenelement zu Flächenelement der Kathodenoberfläche
derart gewählt werden, daß die Helligkeitsverteilung über die Zeilenhöhe mindestens
annähernd konstant wird.
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Bei rundem Leuchtfleck und einer Emissionsverteilung längs der Linie
E-F in Abb. 4a, . die etwa nach Abb. 4b gewählt ist, und konstanter Emission in
der zur Linie E-F senkrechten Richtung bekommt man z. B. wieder die gewünschte konstante
Verteilung in Abb. 4c. Bei einer annähernd verzeichnungsfreien elektronenoptischen
Linse kann man die spezifische Emission der Kathode, d. h.
die je
Flächenelement der Kathode emittierte Elektronenzahl bei festem Heizstrom derart
wählen, daß längs der Linie E-F in Abb. q.a die spezifische Emission veränderlich
ist. Die Gesamtemission einer Fläche f, welche dieselbe Höhe (senkrechte Ausdehnung
in Abb. q.a) besitzen soll wie die Fläche g, muß sich zu der .gesamten Emission
der Fläche g umgekehrt verhalten wie die Länge L der Fläche f zu der Länge M der
Fläche g. Diese Regel gilt für den Fall, daß die Fluoreszenzhelligkeit dem Produkt
aus der Stromdichte und der Zeit, während welcher diese Stromdichte wirkt, proportional
ist. Sofern man eine Leuchtmasse verwendet, bei welcher die Fluoreszenzhelligkeit,
ähnlich wie bei photographischen Platten, bei gleichem Werte des erwähnten Produktes
bei kürzerer Wirkungszeit abnimmt, muß die gesamte Emission, welche die Fläche f
trifft, noch größer sein, als es sich aus der obenerwähnten Regel ergibt.
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Eine entsprechende Emissionsverteilung über eine Kathode kann man
erhalten, wenn man die Kathodenoberfläche vor dem Einbau in die Braunsche Röhre
in einem Hilfsapparat einem Elektronen- oder Ionenbombardement durch einen unmittelbar
vor der Kathode liegenden, verschiebbaren Spalt aussetzt und die Dauer dieser Kathodenbehandlung
und/oder die Intensität des Bombardements über die ganze Kathodenoberfläche verändert,
so daß die emittierende Substanz teilweise zerstört wird.
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Man kann die gemäß der Erfindung gestellte Forderung nach unveränderlicher
Flächenhelligkeit über die Zeilenhöhe mit einer weiteren Forderung verbinden, nämlich
mit der, daß die Flächenhelligkeit auch dann noch konstant sein soll, wenn die Braunsche
Röhre nach dem Einbau in den Fernsehempfänger bei unveränderter Lage der Ablenkspulen
gedreht wird. Eine derartige Drehung kann beispielsweise deshalb zweckmäßig sein,
um die unvermeidlichen Unsymmetrien im Aufbau der Röhre gerade gegen das Erdfeld
oder ein konstantes Feld der Horizontal- oder Vertikalablenkspulen zu kompensieren.
Wenn man diese zusätzliche Forderung stellt, lassen sich, wie leicht ersichtlich,
die an Hand der Abb. q. beschriebenen Hilfsmittel nicht mehr anwenden. Es wird deshalb
gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen, längs jedes Radius der Kathodenoberfläche
die spezifische Emission nach demselben Gesetz derart ansteigen zu lassen, daß man
bei einem runden Leuchtfleck (Abb.5a) eine wenigstens annähernd konstante Flächenhelligkeit
über die Zeilenhöhe erhält. Die Ermittlung der entsprechenden Emissionsverteilung
ist auf analytischem und graphischem Wege möglich, und man erhält die in Abb. 5b
dargestellte Kurve. Die graphische Auswertung läßt sich über go°fo des Leuchtfleckdurchmessers
bequem ausführen und zeigt, daß im Abstand vom Kreisrand, der 5 °1o des Durchmessers
beträgt, die spezifische Emission den Betrag z haben muß, in der Mitte des Kreises
den Betrag o,21 und sich dazwischen in der dargestellten Weise ändern muß. Wenn
man in jedem Flächenelement des Leuchtfleckes die spezifische Emission in der Richtung
der dritten Koordinate aufträgt, erhält man also eine Rotationsfläche. Sofern man
die Emission nach Abb. 5b wählt, ergibt sich also wieder wenigstens innerhalb von
go°fo der Zeilenhöhe eine konstante Flächenhelligkeit.
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Der mit der Erfindung erstrebte Zweck einer konstanten Flächenhelligkeit
über die Zeilenhöhe ist dann als ein Optimum zu betrachten, wenn die Zeilen in der
Vertikalrichtung des Fernsehbildes unmittelbar aneinandergrenzen. lm. Sinne der
Erfindung kann man jedoch auch Braunsche Röhren verwenden, bei welchen die Flächenhelligkeit
über die Zeilenhöhe etwa den in Abb. 6c dargestellten Verlauf hat. Es ist leicht
einzusehen, daß man diesen Verlauf erhalten kann, wenn man die Emission nach dem
Rand der Kathodenfläche hin noch stärker zunehmen läßt, als es in Abb.5 gezeichnet
ist. Man kann mit einer deratigen größeren. Flächenhelligkeit am oberen und unteren
Rand der Zeile auch bei einem gewissen Abstand der aufeinanderfolgenden Zeilen die
unerwünschte Struktur in der Vertikalrichtung des Bildes in noch höherem Maße zum
Verschwinden bringen als mit einer Einrichtung nach Abb. 5.
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Bei dem Bisherigen wurde stets vorausgesetzt, daß die Kathodenoberfläche
selbst auf dem Leuchtschirm abgebildet wird. Bei vielen elektronenoptischen Anordnungen
ist dies nur in dem Sinne der Fall, daß ein in der Anodenblende entstehendes reelles
Bild der Kathode seinerseits auf dem Leuchtschirm abgebildet wird. Dies ändert jedoch
an den oben dargelegten Verhältnissen nichts Wesentliches, da die Stromdichte in
einem Flächenelement des reellen Bildes proportional der spezifischen Emission des
entsprechenden Flächenelementes der Kathode ist.
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Für die Fabrikation von Braunschen Röhren gemäß der Erfindung seien
noch einige Prüfverfahren erwähnt. An einer fertigen Braunschen Röhre kann man durch
folgende Versuche genauer feststellen, ob die Helligkeitsverteilung über die Zeilenhöhe
den gemäß der Erfindung angestrebten, annähernd konstanten Verlauf hat bzw. ob die
Verteilung der Kathodenemission den obengenannten Regeln genügt. Durch Änderung
der
Spannung in der elektrostatischen Linse oder durch Änderung
des Stromes oder der Lage der Sammelspule wird eine Zeile mit vergrößerter Höhe
auf dem Leuchtschirm erzeugt. An dieser kann man dann bequem kontrollieren, ob die
Verteilung der Flächenhelligkeit gemäß der Erfindung vorhanden ist. Außerdem kann
man auch mittels eines lichtoptischen Objektivs eine normal gesichriebene Zeile
vergrößert abbilden und an diesem Bild die Verteilung der Flächenhelligkeit kontrollieren.