- Elektronenstrahlröhren -
Elektronenstrahlröhren, auch Kathodenstrahlröhren oder Braunsche Röhren genannt, sind auch heutzutage aus unserem Leben kaum weg zu denken. Wir alle nutzen sie täglich, ohne das sie uns sonderlich auffallen und wir uns Gedanken über sie machen. Ob in Oszilloskopen, Meßgeräten, Radarschirmen oder ganz einfach nur als Fernseh- oder Monitorbildröhre.
Entwickelt wurden die ersten Kathodenstrahlröhren 1896 von Karl Ferdinand Braun. Braun war Professor an der Universität in Straßburg und forschte seinerzeit an "Untersuchungen der Form elektrischer Schwingungen". Die von Braun entwickelten Röhren waren aber allesamt mit kalter Kathode versehen und benötigten sehr hohe Anodenspannungen bis zu 100.000V.
Eine wesentliche Verbesserung kam mit Einführung der geheizten Kathode nach dem Prinzip von Wehnelt. Wehnelt hatte die Emissionsfähigkeit von Erdalkalioxiden bei hohen Temperaturen entdeckt und damit beschichtete Kathoden entwickelt. Dies erlaubte nun wesentlich geringere Anodenspannungen, um einen Elektronenstrahl in der Röhre erzeugen zu können. Durch die Umhüllung der Kathode mit einer Metallhülse, dem nach ihm benannten Wehneltzylinder, konnte nun auch die Helligkeit der Röhren gesteuert werden.
Aber wie funktionieren sie denn nun überhaupt? Im einfachsten Fall so, wie im nachfolgendem Bild beschrieben.
Zu Schul- und Lehrzwecken werden solche einfach aufgebauten Röhren auch heute noch hergestellt. Ein paar wenige solcher Röhren befinden auch in meiner Sammlung. Modernere Röhren haben dagegen oftmals wesentlich mehr Elektroden eingebaut, zur zusätzlichen Beschleunigung oder Fokussierung des Elektronenstrahles, bis hin zu kompletten Bildspeicher- und Lesesystemen. Den Aufbau einer modernen Oszilloskopröhre kann man im folgenden Bild sehen.
Es gibt auch Röhren, die mehrere komplette Strahlsysteme, auch Elektronenkanonen genannt, in einem Glaskolben vereinen. Zum Beispiel die Zweistrahloszilloskopröhren oder die Bildröhren für Farbfernseher und Monitore, die drei Elektronensysteme beinhalten. Das folgende Bild zeigt ein solches System einer Farbfernsehbildröhre.
Bislang haben wir so aber nur einen Leuchtpunkt erhalten. Durch Ablenkung des Elektronenstrahls auf dem Weg zum Leuchtschirm kann der erzeugte Leuchtfleck auf dem Schirm verschoben werden. Die Ablenkung kann dabei durch magnetische, oder elektrostatische, Felder erzielt werden. Bei der Ablenkung durch magnetische Felder erzeugen auf dem Röhrenhals angebrachte Spulenpaare die entsprechenden Felder. Bei der elektrostatischen Ablenkung gibt es für jede Achse ein Kondensatorplattenpaar im inneren der Röhre, die sogenannten Ablenkplatten.
Allen Elektronenstrahlröhren haftet aber ein Poblem an, sie halten nicht ewig. Neben der Ermüdung der Kathode und dem Verlust der Fähigkeit Elektronen zu emittieren, ist insbesondere die Leuchtschicht der Röhren gefährdet. Das ständige Bombardement der Elektronen und mitgerissener Ionen zerschlägt die Schicht auf Dauer. Besonders bei alten Oszilloskopröhren kann man häufig einen Strich sehen, der in der Schicht eingebrannt ist.
Zum Schutz vor den Ionen wurde bei den frühen Fernsehbildröhren das Elektronensystem schräg in den Röhrenhals eingebaut. Die austretenden Elektronen und Ionen wurden dabei auf den Röhrenhals gerichtet. Auf dem Hals saß ein Magnet zur Strahlablenkung. Die Elektronen wurden vom Magneten in Richtung Bildschirm umgelenkt, während die schwereren und trägeren Ionen dieser Umlenkung nicht folgen konnten und am Röhrenhals aufprallten. Diese Anordnung nannte sich Ionenfalle. Im folgenden Bild von einer MW43-64 läßt sich der Magnet auf dem Röhrenhals gut sehen. Er ist auf einer Schraubschelle montiert und dadurch auf dem Hals dreh- und verschiebbar.
Hier hab ich den Magnet losgeschraubt und weggeschoben. Dadurch ist das schräg eingebaute Elektronensystem in der MW43-64 gut zu sehen.
Meine Elektronenstrahlröhren im Überblick,
zunächst die Fernseh- und Oszilloskopröhren:
Mit einem Klick auf die jeweiligen Bilder kommt Ihr auf weitere Seiten. Dort habe ich die Röhren ausführlicher beschrieben und zeige auch Detailfotos.
Desweiteren befinden sich mittlerweile auch einige Elektronenstrahlröhren in meiner Sammlung, wie sie zu Lehr- und Demonstrationszwecken an Schulen genutzt werden. Einen Überblick der Lehrmittelröhren gibt es nun:
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