Braunsche Röhre

Fach Fach

Klasse 9

Autor Joker2017

Veröffentlicht am 26.05.2018

Schlagwörter

Braunsche Röhre

Zusammenfassung

Dieses Referat behandelt die Geschichte und den Aufbau der Braunschen Röhre. Außerdem wird ihre Funktionsweise erklärt und Möglichkeiten zur Verbesserung der Bildqualität erläutert. Darüber hinaus wird auch die Farbbildröhre erklärt.

Die Braunsche Röhre ist eine Kathodenstrahlröhre, welche einen gebündelten Elektronenstrahl erzeugt. Dieser Strahl kann mit Hilfe von Magnetfeldern oder elektrischen Feldern abgelenkt und moduliert werden. Die Folge hiervon ist, dass ein sichtbares Bild auf einem Leuchtstoff Schirm erzeugt werden kann, wenn der Elektronenstrahl dort auftrifft. Elektronenstrahlen werden beispielsweise auch im Elektronenmikroskop und in der Röntgenröhre benutzt.

Die klassische und berühmteste Anwendung einer Kathodenstrahlröhre ist die Bildröhre in Röhrenfernsehern. Diese gelten jedoch heute als veraltet, da der Flachbildfernseher den Röhrenfernseher nahezu vollständig abgelöst hat. Das gleiche gilt auch für Computermonitore, auch hier ist der Röhrenmonitor nur noch sehr selten zu finden.

Die Kathodenstrahlröhre wurde im Jahre 1897 von dem deutschen Physiker Karl Ferdinand Braun erfunden. Ihm zu Ehren wird das Gerät oft auch als Braunsche Röhre bezeichnet. Zur Zeit der Entwicklung war noch nicht klar, dass die ausgesendete Strahlung aus Elektronen besteht, daher wird die Strahlung als Kathodenstrahlung betitelt.

Aufbau der Braunschen Röhre

Eine Kathodenstrahlröhre ist ein geschlossener und evakuierter Glaskolben, in dem sich eine Glühkathode befindet. Vor der Kathode befindet sich ein Wehneltzylinder, einige Fokussierelektroden sowie eine Anode.
Der Wehneltzylinder ist für die Helligkeit verantwortlich, diese kann über ihn gesteuert werden. Außerdem verhindert der Wehneltzylinder, dass der Elektronenstrahl auseinander geht. Am Ende des Zylinders befindet sich ein kleines Loch, aus dem der Elektronenstrahl gebündelt austreten kann.

Die Anode besteht aus einer zylinderförmigen Anode zur Vorbeschleunigung und beispielsweise bei Bildröhren zusätzlich aus einer speziellen Beschichtung, welche eine elektrische Leitfähigkeit hat. Diese befindet sich im konischen Teil des Kolbens. Außerdem sitzt ein Leuchtschirm am anderen Ende. Bei Bildröhren ist dieser aluminiumhinterlegt. Handelt es sich um die Bildröhre eines Farbfernsehers, so existieren zusätzlich noch eine Lochmaske und eine Schlitzmaske.
Die Aluminiumschicht sorgt für eine bessere Helligkeit durch Reflexion und für einen besseren Kontrast. Darüber hinaus verhindert sie den Ionenfleck.

Die Erzeugung des Elektronenstrahls bei der Braunschen Röhre

Die Kathode wird aufgeheizt und an die Anode wird eine hohe elektrische Spannung angelegt. Dies hat zur Folge, dass Elektronen losgelöst werden, welche im Anschluss sehr stark beschleunigt werden. Sie fliegen durch das Beschleunigungsfeld und treffen dann auf den Leuchtschirm, wo sie durch die Fluoreszenz Licht erzeugen.
Die Verbesserung der Bildqualität

Da das Bild aus verschiedenen auf der Leuchtschicht entstehenden Punkten besteht, müssen diese „scharf“ sein. Um eine bessere Schärfe zu erreichen, muss der Elektronenstrahl fokussiert werden. Diese Fokussierung findet mit Hilfe eines Fokussierzylinders statt. Der Anodenzylinder hat eine kleine Lücke, in welcher der Fokussierzylinder, elektrisch isoliert montiert ist. An diesen Zylinder wird eine Fokussierspannung angelegt, um den Elektronenstrahl zu fokussieren und somit einen scharf begrenzten Punkt auf dem Leuchtschirm zu erzeugen. Es existieren darüber hinaus auch Bildröhren, in denen die Fokussierung über Magnetfelder verrichtet wird, welche sich axial zum Verlauf des Elektronenstrahls befinden.

Um die Punkte an verschiedenen Orten auf dem Leuchtschirm entstehen zu lassen, ist es notwendig, dass der Elektronenstrahl zur gewünschten Stelle hin abgelenkt wird. Dies geschieht mit Hilfe von Ablenkfeldern. Bei Oszilloskopen sind diese Ablenkfelder elektrische Felder. Bei Fernseherbildröhren oder Computerröhrenmonitoren sind diese Ablenkfelder Magnetfelder. Die Ablenkfelder werden durch eine angelegte elektrische Spannung an horizontalen Ablenkplatten und vertikalen Ablenkplatten erzeugt. Eine Alternative ist die Erzeugung durch elektrische Ströme in den senkrecht angeordneten Ablenkspulen.

Sowohl magnetische Ablenkfelder als auch elektrische Ablenkfelder haben ihre Vorteile und Nachteile. Bei Bildröhren von Röhrenfernsehern oder Computerröhrenmonitoren werden magnetische Ablenkfelder benutzt, weil mit diesen ein deutlich größerer Ablenkwinkel des Elektronenstrahls möglich ist. Daher kann die komplette Braunsche Röhrer kleiner gebaut werden, was für die Größe eines Fernsehers von Interesse ist. Bei Oszilloskopröhren werden elektrische Ablenkfelder benutzt, weil mit diesen ein über weite Frequenzbereiche konstanter Zusammenhang zwischen der Ablenkspannung sowie dem entsprechenden Ablenkwinkel besteht.

Abbildungsfehler

Bildröhren können verschiedene Abbildungsfehler haben, welche behoben werden müssen. Dies sind beispielsweise Verzerrungen und Schwankungen der Bildschärfe. Letztere ist abhängig von der Position des Leuchtpunktes auf dem Schirm. Diese Fehler haben die gleiche Ursache: der Leuchtschirm ist nicht so stark gekrümmt, wie es für einen konstanten Abstand des Fokuspunktes von der Kathode benötigt ist.

Die bisher beschriebenen Bildröhren, sind schwarz - weiss Bildröhren. Nun wird die Farbbildröhre erklärt, welche zusätzliche Elemente besitzt. In einer Farbbildröhre sind drei verschiedene Elektronenstrahlsysteme integriert. Die Elektronenstrahlen kreuzen sich in jeder Position im Bereich der nahe des Leuchtschirms befindlichen Masken. Diese Masken sind eine Lochmaske, eine Schlitzmaske und eine Streifenmaske. Durch die Abschattung der Masken können sie nur eine der Fluoreszenzfarben von der Leuchtschicht treffen. Dies sind passend zu Maske angeordnete Streifen und Punkte in den Grundfarben. Diese sind rot, gelb und blau. Die Wehneltzylinder der Farbbildröhre sind alle miteinander gekoppelt, sodass sich die drei Strahlströme über die Kathodenspannung steuern lassen.

Bildkorrekturen bei der Farbbildröhre

Um das Bild einer Farbbildröhre zu korrigieren, müssen: alle drei Elektronenstrahlen auf einen Punkt des Leuchtschirmes treffen. Außerdem müssen die Strahlen im korrekten Winkel durch die Maske fallen.