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Die Braunsche Röhre- Kathodenstrahlröhre! Karl Ferdinand Braun: -* 6.Juni 1850 in Fulda -1868-1870 Studium in Marburg und Berlin (Physik) -1870-1874 Assistent von Hermann Georg Quincke -1873-1876 Gymnasiallehrer in Leipzig -1877-1879 Professor in Marburg -1880-1882 Professor in Straßburg -1883-1885 Professor in Karlsruhe, Vorgänger von H.Hertz -1885-1895 Professor in Tübingen -1895-1918 Nachfolger von Kohlrausch in Straßburg -1897 Erfindung der Kathodenstrahlröhre -1899 Erfindung der Drahtlosen Telegraphie in Cuxhaven & Einführung des Kristalldetektors -1905 Rektor an der Universität in Straßburg -1909 Nobelpreis in Physik zusammen mit G.Marconi -t 20.April 1918 in Brooklyn (New York) an Folgen eines Unfalls Vorkommen der Kathodenstrahlröhre Der vordere Teil des Bildschirms eines Radargerätes, eines Rechners, eines Fernsehgerätes, eines Oszillographen ist eine Kathodenstrahlröhre! Kathodenstrahlröhre Die Kathodenstrahlröhre ist ein trichterförmiger haltiger Glaskolben, der im Inneren eine Elektronenkanone, ein Ablenksystem und einen Leuchtschirm enthält. Alle Bestandteile sind im absoluten Vakuum gehalten, da der für die Darstellung eines Leuchtpunktes auf dem Bildschirm notwendige Elektronenstrahl nur im Vakuum auftreten kann.
Elektronenkanone: Heizdraht, Wehneltzylinder (umschließt den Heizdraht), Lochblende. Der Heizdraht ist an der Kathode (Hochspannungsquelle) angeschlossen, die Lochblende ist mit der Anode verbunden.Der Heizdraht ist noch an einer weiteren Spannungsquelle angeschlossen, die dazu dient den Draht zu erhitzen. Aber wozu muss der Draht erhitzt werden? Da sich die Elektronen in einem Leiter in ständiger wilder Bewegung befinden und durch Zusammenstöße niemals alle in einer engsten Umgebung zusammenkommen würden (Dies gilt bei normaler, gemäßigter Temperatur), war es schwer einen Leuchtpunkt mit Elektronen herzustellen. Bei höherer Temperatur nehmen die Bewegungen und Zusammenstöße zu, bis zum Glühen des Leiters. Beim Glühen treten einzelne Elektronen aus.
Diesen Vorgang des Elektronenaustritts nennt man Elektonenemission. Diese Emission geht von der Kathode aus, bei einer \"Schicht-Kathode\" erhält man schon bei dunkler Rotglut (ca. 100 °C) eine starke Elektronenemission, also einen sehr lebhaften Fluß der Elektronen durch die Kathodenoberfläche hindurch in den umgebenden Raum. Durch das Erhitzten treten Elektronen aus der Glühkathode aus. Sie werden zur positiven Lochblende oder auch Anode hin beschleunigt und passieren sie als dünner Elektronenstrahl. Bei einer Spannung von 200V tun sie dies mit einer Geschwindigkeit von immerhin 8400 km/h; das sind 3% der Lichtgeschwindigkeit.
Zur Regelung der Intensität dieses Leuchtpunktes ist die Kathode von einem Wehneltzylinder umgeben. Durch ein kleines Loch an seiner Stirnfläche kann ein feiner Elektronenstrahl austreten. Seine Intensität wird durch Anlegen einer Steuerspannung an den Wehneltzylinder geregelt. Zwischen Kathode und Wehneltzylinder wird eine kleine Spannung von einigen Volt angelegt und zwar so, dass der Negative Pol am Wehneltzylinder liegt. So wird im Wehneltzylinder eine Art Bremsfeld erzeugt und es können weniger Elektronen herausgesaugt werden und zum Leuchtschirm fliegen, der Leuchtschirm wird dann weniger hell sein. Vergrößert man nun diese Spannung zwischen Kathode und Wehneltzylinder mehr und mehr, dann wird der Elektronenstrom durch die Röhre und damit die Helligkeit des Leuchtschirms immer kleiner, bis keine Elektronen mehr im Stande sind aus der Kathode herauszutreten.
Dann bleibt der Leuchtschirm dunkel. Durch Ablenkelektroden, welche aus einem Plattensystem bestehen, kann die Richtung des Elektronenstahls verändert werden. Das Plattensystem besteht aus zwei Plattenpaaren die sich rechtwinklig gegenüber stehen. Liegt an jeweils einem Plattenpaare eine el. Spannung an, dann wird der Elektronenstrahl von der negativen Platte weg zur positiven Platte hin abgelenkt. Treffen die Elektronen auf dem Leuchtschirm auf, so erzeugen sie in einer fluoreszierenden Farbschicht einen Lichtfleck.
Fernseher Der Fernseher funktioniert ähnlich wie das Oszilloskop. Die Unterschiede sind, daß bei dem Farbfernseher drei Elektronenstrahlen erzeugt werden, einer für je eine der Grundfarben Rot, Grün und Blau. Bei übereinstimmender Intensität aller drei Elektronenstrahlbündel entstehen je nach ihrer Stärke die Unfarben Schwarz, Grau oder Weiß, bei unterschiedlicher Intensität alle anderen Farben. Die Strahlen werden auch nicht durch elektrische Felder abgelenkt, sondern durch Magnetische. Das Fernsehbild besteht von oben nach unten aus 625 Zeilen, die von drei Strahlen Zeile für Zeile von links nach rechts abgetastet werden, bis sie an der Unterkante des Bildes angelangt sind. Danach springen sie wieder auf den Startpunkt zurück.
Ein Einzelbild baut sich in einer Zeit von 1/25s auf, was bedeutet, daß pro Sekunde 25 Bilder auf dem Fernsehbildschirm entstehen und wieder verschwinden müssen. Diese Tatsache ist sehr entscheidend für die Wahl des fluoreszierenden Materials, das man für die Beschichtung der Bildröhren benutzt. Wenn das Material vom Elektronenstrahl getroffen wird, leuchtet es noch eine Zeit lang nach. Wenn diese Zeit länger als 1/25s ist, dann entsteht der Eindruck, daß das Fernsehbild verwischt wird. Wenn die Nachleuchtdauer jedoch kürzer als 1/25s ist, verschwindet das Bild bevor ein neues aufgebaut wird; es entsteht der Eindruck des Flackerns. Dieses Problem gibt es bei Oszilloskopen nicht, weil die Geschwindigkeit der wechselnden Vorgänge geringer ist.
Wenn auf dem Bildschirm nicht nur ein Leuchtfleck, sondern ein Bild entstehen soll, muß der Elektronenstrahl über die fluoreszierende Schicht des Leuchtschirms geführt werden. Die Ablenkung kann durch elektrische oder magnetische Felder erfolgen. Um die Baulänge der Röhre möglichst kurz zu halten, erfolgt in der Fernsehröhre die Ablenkung mittels Magnetspulen, wobei für die horizontale, bzw. vertikale Ablenkung je ein Spulenpaar benötigt wird. Zur Erzeugung eines Bildes lenkt man den Elektronenstrahl zeilenweise über den Bildschirm und verändert gleichzeitig die Spannung am Wehneltzylinder, so daß helle und dunkle Bildpunkte entstehen. Um sicherzugehen, dass kein Elektronenstrahl aus Versehen eine andere Farbe als der ihm zugeordneten anregt, muss er, bevor er auf den Schirm auftrifft, noch eine Lochmaske passieren, die dafür sorgt, dass nur die Punkte getroffen werden, die auch angeregt werden sollen.
Lochmaske ist die Bezeichnung für das Gitter, das der Anordnung der Bildpunkte auf der Leuchtschicht einer Bildröhre entspricht. Der Lochmaskenabstand, auch als "Dot-Pitch" bezeichnet, kennzeichnet die Distanz zwischen zwei Öffnungen der Lochmaske und wird in Millimetern angegeben. Je geringer dieser Abstand ist, desto schärfer ist das Bild und damit die einzelnen Zeichen am Bildschirm. Deshalb sollte man beim Kauf keinen Monitor mit einem größeren Lochmaskenabstand als 0,28mm wählen. Bei der Lochmaske geht der Kathodenstrahl direkt durch die feinen Löcher der Maske. Sind die einzelnen Strahlen genau justiert, ergibt sich ein sehr scharfes Bild.
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