siemens: Oscillar M07107; Speicher-Oszillograph Beschreibung
ID: 229387
Dieser Artikel betrifft das Modell: Speicher-Oszillograph Oscillar M07107 (Siemens (& Halske, -Schuckert Werke SSW, Electrogeräte); Berlin, München)
siemens: Oscillar M07107; Speicher-Oszillograph Beschreibung
16.Sep.10 15:20
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Quelle: Auszug aus der techn. Beschreibung des Gerätes M07107 Sichtgerät M07021 von Siemens
Beschreibung der Funktionsweise der Speicherröhre E714C
Speicherteil
Die Speicherung geschieht in der Weise, daß der Verlauf des zu speichernden Vorganges mit Hilfe eines Elektronenstrahles als positives Ladungsbild auf eine Speicherschicht geschrieben wird. Diese Speicherschicht besteht aus einem hochwertigen Isoliermaterial, so daß das Ladungsbild auch nach dem Abschalten des Elektronenstrahles noch erhalten bleibt.
Ein zweiter Elektronenstrahl, dessen Elektronen an den positiv geladenen Stellen der Speicherschicht durchgelassen werden, überträgt das gespeicherte Bild auf den Bildschirm. Die Entstehung des positiven Ladungsbildes wird durch die SekundärelektronenEmission ermoglicht.
a)
Bei Spannungen UA < UA1 entsteht infolge Ipr > Isek ein Elektronenüberschuß an der Plattenoberfläche, so daß deren Potential zunehmend negativer wird, bis es schließlich den gleichen Wert wie die Kathode, also 0V erreicht.
b)
Bei Spannungen UA > UA1 entsteht infolge Isek > Ipr ein Elektronenmangel, der das Potential der Plattenoberfläche in positiver Richtung verschiebt.
Bei Spannungen UA > UA1 entsteht infolge Isek > Ipr ein Elektronenmangel, der das Potential der Plattenoberfläche in positiver Richtung verschiebt.
Beim Auftreffen der von einer Kathode emittierten Elektronen (Primarelektronen) auf eine als Anode wirkende Platte werden Sekundarelektronen ausgelöst. Die Anzahl der ausgelösten Sekundärelektronen /sek im Verhältnis zur Anzahl der auftreffenden Primärelektronen Ipr hängt ab von der Spannung UA, die zwischen der Anode und der Kathode liegt. Bei einer bestimmten Spannung UA1 werden genauso viele Sekundärelektronen ausgelöst als Primär-elektronen auftreffen. (UA1 liegt bei Isoliermaterialien meist zwischen +20V und +50V.) Bei Spannungen UA <UA1 " werden weniger Sekundär-elektronen, bei Spannungen UA > UA1 mehr Sekundärelektronen ausgelöst als Primärelektronen auftreffen. Bei einer Anode aus Isoliermaterial werden dadurch Potentialänderungen an ihrer Oberfläche verursacht.
Bild 6.2. zeigt den Aufbau einer Netzspeicherröhre wie sie im „OSCILLAR M07107" verwendet wird. Außer dem Schreibsystem, dessen Aufbau und Wirkungsweise der gleiche ist wie bei einer normalen Elektronenstrahlröhre, besitzt die Röhre noch ein Flutsystem.
Die beiden auf 0V liegenden Kathoden KF des Flutsystems liefern zwei, sich kegelförmig ausbreitende Elektronenstrahlen IF , die sich durch den Einfluß der beiden Kollimator-Elektroden G3 und G4 zu einer gleichmäßig dichten Elektronenwolke vereinigen.
Schreibsystem
KS: Kathode
IS: Schreibelektronenstrahl
Flutsystem
IS: Schreibelektronenstrahl
Flutsystem
KF: Kathode
G1 : Steuergitter
G2: Beschleunigungselektrode
G3,4: Kollimator-Elektroden
G5: Kollektornetz
G6: Speichernetz mit Speicherschicht „L"
G6: Speichernetz mit Speicherschicht „L"
G7: Leuchtschirm
IF: Flutelektronen
Bild 2/6 Aufbau einer Netzspeicherröhre
Das Speichernetz ist ein feinmaschiges Metallnetz, auf dem die Speicherschicht in Form einer dünnen Lage aufgetragen ist. Die Speicherschicht besteht aus einem Material mit hochwertigen lsoliereigenschaften.
Infolge dieser hochwertigen Isoliereigenschaften kann die Speicherschicht als eine Anordnung aus lauter kleinen, voneinander isolierten Teilchen aufgefaßt werden. Jedes dieser Teilchen stellt ein Speicherelement dar. Die den Flutkathoden zugekehrte Oberfläche der Speicherelemente bildet mit dem Speichernetz eine Kapazität.
Das Speichernetz liegt auf +2V. Das Potential der Speicherschicht bzw. der Speicherelemente wird dagegen vom Schreibelektronenstrahl und von den beiden Flutelektronenstrahlen bestimmt. Ihr Potential ist entweder 0V oder negativer, je nachdem ob sie sich in einem beschriebenen oder unbeschriebenen Zustand befinden.
Wenn das Potential der Speicherschicht 0V beträgt, kann der größte Teil der Flutelektronen durch die Löcher des Speichernetzes hindurchfliegen und auf den Leuchtschirm gelangen. Der restliche Teil der Flutelektronen wird von der Speicherschicht zurückgewiesen und vom Kollektornetz aufgefangen.
Je negativer die Speicherschicht ist, um so mehr verringert sich die Anzahl der durch das Speichernetz hindurchfliegenden Elektronen. Ab einem bestimmten negativen Potential, dem Sperrpotential, läßt die Speicherschicht keine Elektronen mehr durch. Das ist der Fall bei etwa -5V.
Die durch die Speicherschicht hindurchfliegenden Elektronen werden durch die am Leuchtschirm liegende Spannung von +6,5 kV so stark beschleunigt, daß sie diesen zum Aufleuchten bringen. Das Aufleuchten ist um so heller, je mehr Elektronen zum Leuchtschirm gelangen.
Die Speicherschicht ist vergleichbar mit dem Steuergitter einer Triode. So wie dieses den Anodenstrom steuert, so steuert die Speicherschicht den zum Leuchtschirm fließenden Flutelektronenstrom und damit die Helligkeit.
Die Speicherschicht ist durch einen vorausgegangenen Löschvorgang so vorbereitet, daß ihre gesamte Oberflache so weit unter dem Sperrpotential von -5V liegt, daß mit Sicherheit keine Flutelektronen zum Leuchtschirm gelangen können. Das ist der Fall bei -6V.
Jetzt wird der Schreibstrahl Is eingeschaltet und mit Hilfe der Ablenkplatten einmal über die Speicherschicht bewegt. Infolge der hohen Spannung von 1,5kV, die zwischen Speicherschicht und Schreibkathode Ks liegt, werden mehr Sekundärelektronen ausgelöst als Primärelektronen auftreffen. Dadurch wird das Potential der vom Schreibstrahl getroffenen Speicherelemente so weit positiver, daß die Flutelektronen durch die in der Nähe liegenden Löcher im Speichernetz hindurch zum Leuchtschirm fliegen können. Auf diese Weise entsteht auf dem Leuchtschirm ein genaues Abbild des vom Schreibstrahl zurückgelegten Weges.
Die Anzahl der ausgelösten Sekundärelektronen und die damit verbundene Potentialverschiebung der Speicherelemente hängt ab von der Intensität des Schreibstrahles und der Geschwindigkeit, mit der dieser über die Speicherelemente bewegt wird. Je höher die Geschwindigkeit um so weniger Sekundärelektronen werden ausgelost. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit ist die Anzahl der Sekundärelektronen so klein, daß die damit verbundene Potentialverschiebung nicht genügt, um die Speicherelemente vom sperrenden in den durchlässigen Zustand zu bringen.
Die höchste Geschwindigkeit des Schreibstrahles, bei der eine Speicherung gerade noch möglich ist, ist die „Schreibgeschwindigkeit" des Speichers. Sie ist um so größer, je weniger das Potential der Speicherelemente im Sperrbereich liegt. Die höchste Schreibgeschwindigkeit wird dann erreicht, wenn die Speicherschicht nur so weit negativ gemacht wird, daß die Flutelektronen gerade gesperrt werden.
Unter „Speicherzeit" versteht man die Zeit, während der der Kontrast so gut erhalten bleibt, daß sich das gespeicherte Bild noch deutlich vom Hintergrund abhebt. Das ist so lange der Fall, wie ein Potentialunterschied zwischen beschriebenen und unbeschriebenen Speicherelementen besteht.
Beim abgeschalteten Oszillograph ist ein Abbau des Potentialunterschiedes nur möglich durch einen Ladungsausgleich zwischen beschriebenen und unbeschriebenen Speicherelementen, sowie zwischen Speicherelementen und Speichernetz. Infolge der hochwertigen Isoliereigenschaften erfolgt dieser Ladungsausgleich jedoch sehr langsam. Aus diesem Grunde können beim abgeschalteten Gerät Speicherzeiten von mehreren Tagen erreicht werden.
Beim eingeschalteten Gerät wird die Speicherzeit durch die Einwirkung von Ionen begrenzt. Diese Ionen entstehen durch Kollision der Flutelektronen mit den restlichen Gasmolekülen, die sich noch in der Elektronenstrahlröhre befinden. Die Ionen fliegen zur Speicherschicht, und zwar vorwiegend zu den unbeschriebenen, negativen Speicherelementen. Deren Potential wird dadurch allmählich positiver, so daß die Differenz gegenüber dem Potential der beschriebenen Speicherelemente immer kleiner wird und schließlich ganz verschwindet. Diese positive Aufladung dauert so lange, bis die gesamte Speicherschicht auf 0 V liegt. Die Folge davon ist ein gleichmäßig heller Bildschirm.
Je negativer die Speicherschicht gemacht wird, um so länger dauert die positive Aufladung und um so größere Speicherzeiten können erreicht werden. Wird die Speicherschicht jedoch nur sehr wenig negativ gemacht, um hohe Schreibgeschwindigkeiten zu erreichen, so sind nur kurze Speicherzeiten möglich.
Beim eingeschalteten Gerät kann eine Verlängerung der Speicherzeit durch Sperrung des Flutelektronenstrahles erreicht werden. Dies geschieht mit Hilfe einer Rechteckimpulsfolge, die den Elektroden G1 oder G2 zugeführt werden. Das Tastverhältnis der Impulse wird so gewählt, daß der Flutelektronenstrahl bei jeder Periode nur kurzzeitig eingeschaltet ist. Die Impulsfrequenz soll so hoch sein, daß kein Flimmern sichtbar ist.
Bei dieser Art der Speicherzeitverlängerung geht die Helligkeit des Speicherbildes zurück, und zwar um so mehr, je kürzer die Zeit wird, während der der Flutelektronenstrahl eingeschaltet ist.
Durch den Löschvorgang wird ein gespeichertes Bild wieder entfernt und die Speicherschicht für eine neue Speicherung vorbereitet. Das kann durch einen einmaligen oder durch einen automatischen Löschvorgang erfolgen.
Beim einmaligen Löschvorgang wird die Spannung am Speichernetz entsprechend dem in Bild 2/7a) gezeigten Verlauf geändert. Diese Änderung führt zu dem in Bild 2/7 b) gezeigten Potentialverlauf auf der Speicherschicht.
Vor dem Löschen liegt das Speichernetz auf +2V. Das Potential der einzelnen Speicherelemente liegt entweder bei -6V oder zwischen -6V und 0V, je nachdem, ob sie sich im unbeschriebenen oder im beschriebenen Zustand befinden.
Der Löschvorgang beginnt bei t1. Die Spannung am Speichernetz springt von +2V auf +110V (Kollektorspannung). Das ist ein Spannungssprung von 108V. Dieser Spannungssprung wird durch kapazitive Kopplung auf die einzelnen Speicherelemente übertragen. Diese werden ebenfalls um 108V positiver, so daß ihr Potential jetzt bei +102V oder zwischen +102 und +108V liegt. Die Spannung zwischen den Speicherelementen und den Flutkathoden ist jetzt so groß, daß mehr Sekundärelektronen ausgelöst werden als Flutelektronen auftreffen. Das führt zu einem weiteren Potentialanstieg, bis schließlich alle Speicherelemente das gleiche Potential haben wie das Kollektornetz, nämlich +110V. Dieser Wert kann nicht überschritten werden, weil sonst das Kollektornetz negativer wäre als die Speicherelemente. Das Kollektornetz könnte dann keine Sekundärelektronen mehr aufnehmen, diese müßten wieder zurück zur Speicherschicht, worauf deren Potential sofort wieder auf +110V zurückgehen würde.
Bei t2 geht die Spannung am Speichernetz wieder auf +2V zurück. Dieser Spannungssprung wird wieder kapazitiv auf die Speicherelemente übertragen, deren Potential ebenfalls auf +2V zurückgeht. Bei +2V können Flutelektronen landen, welche die Speicherelemente so lange negativ aufladen bis ihr Potential auf 0V abgesunken ist.
Bei t3 springt die Spannung am Speichernetz von +2V auf +8V und das Potential der Speicherelemente von 0 auf +6V. Bei +6V können wieder Flutelektronen landen, die das Potential der Speicherelemente wieder auf 0V zurückbringen.
Bei t4 geht die Spannung am Speichernetz wieder auf +2V zurück. Um den gleichen Betrag geht auch das Potential an den Speicherelementen zurück, und zwar von 0 auf -6V. Damit ist der Löschvorgang zu Ende und die Speicherschicht zu einer neuen Speicherung vorbereitet.
Je nachdem ob die Amplitute des Spannungssprunges bei t3 größer oder kleiner ist, wird die Speicherschicht mehr oder weniger negativ werden. Auf diese Weise kann eine Änderung der Schreibgeschwindigkeit erreicht werden.
Beim automatischen Löschvorgang erfolgt die Wiederherstellung des Sperrpotentials von -6V in mehreren Schritten. Dies wird mit Hilfe eines periodisch wiederkehrenden Rechteckimpulses erreicht, der dem Speichernetz zugeführt wird.
Bild 2/8a) zeigt den Spannungsverlauf am Speichernetz, Bild 2/8b) den Potentialverlauf an einem vorn Schreibstrahl getroffenen, auf -3V liegenden Speicherelementes.
Bild 2/8a) zeigt den Spannungsverlauf am Speichernetz, Bild 2/8b) den Potentialverlauf an einem vorn Schreibstrahl getroffenen, auf -3V liegenden Speicherelementes.
Wie bei der einmaligen Löschung wird auch hier jeder Spannungssprung am Speichernetz kapazitiv auf das Speicherelement übertragen. Nach jedem Spannungssprung von +2V auf +8V erfolgt durch den Einfluß der Flutelektronen ein Rückgang des Potentials von ∆U. Je größer die Impulsdauer ist, um so größer ist auch ∆U und um so weniger Impulse sind erforderlich, um das Sperrpotential zu erreichen.
In gleichem Maße wie die Speicherelemente auf -6V gebracht werden, verringert sich auch die Helligkeit des Speicherbildes, bis dieses schließlich ganz verschwunden ist. Die Zeit, die das Speicherbild braucht, um ganz zu verschwinden, ist die Nachleuchtdauer. Durch Vergrößern oder Verkleinern der Impulsdauer läßt sich die Nachleuchtdauer verkürzen oder verlängern.
Indieser Betriebsart wird das Speichernetz auf etwa -50V gelegt. Die durch den Schreibstrahl ausgelösten Sekundärelektronen schieben auch jetzt das Potential der Speicherschicht so lange in positiver Richtung, bis diese auf 0V liegt.Trotz der jetzt durchlässigen Speicherschicht können jedoch keine Flutelektronen auf den Leuchtschirm gelangen, da sie von dem auf -50V liegenden Speichernetz gesperrt werden. Auf dem Leuchtschirm ist deshalb nur die Spur des Schreibstrahles sichtbar.
Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.