het essentiële deel van de kathodestraal-oscillograaf, is een instrument, waarmee men de tijdelijke verandering van fysische grootheden bestudeert. De buis bevat van links naar rechts de volgende elementen: een gloeidraad f, de kathode k, het diaphragma g, een bus A1 , een bus A2 , een condensator C1 , een condensator C2 en een scherm S.
De kathode k is bedekt met een emitter, bijv. barium oxyde, dat de eigenschap heeft bij verhitting van de kathode door de gloeidraad f reeds bij betrekkelijk lage temperatuur zeer veel electronen af te geven. Deze electronen worden aangetrokken door de bus A1 , maar moeten op hun weg naar deze A1 , het diaphragma g passeren. Dit diaphragma kan op een negatieve potentiaal t.o.v. de kathode gebracht worden, zodat de electronen hiervan een afstotende werking ondervinden. Door deze potentiaal steeds meer negatief te maken, zullen er steeds minder electronen door het diaphragma komen tot bij een bepaalde spanning alle electronen temggedrongen worden.
Daar de hoeveelheid electronen welke het scherm treffen, een maat is voor de lichtsterkte van het beeld, kan men op deze wijze de lichtsterkte naar behoefte instellen.
De electronen welke door het diaphragma heen kunnen komen, schieten als een divergerende bundel door de bus A1 en komen bij bus A2. Deze bus staat op een andere potentiaal dan de bus A1. Door dit spanningsverschil wordt er tussen de twee bussen een zgn. electrische lens gevormd, welke de eigenschap heeft, electronen die van een bepaald punt voor de lens gelegen uitgaan weer naar een punt achter de lens, te kunnen focusseren. Door het spanningsverschil tussen de bussen te variëren, kan men de sterkte van de lens groter of kleiner maken, en zodoende de divergerende bundel electronen welke van g uitgaan, op het scherm S concentreren.
Door juiste vormgeving van A1 en A2 of door het bijplaatsen van een of meer electrodes, kan men de puntscherpte zeer verbeteren. Het scherm S bestaat uit een fluorescerende stof welke op gaat lichten zodra deze door de electronenstraal getroffen wordt. Al naar gelang de toepassing, kunnen hiervoor verschillende luminophoren gebruikt worden, bijv. sulfiden, silicaten of wolframaten.
Legt men aan de condensator C1 een electrische spanning, dan wordt de kathodestraal van de rechte baan afgebogen en komt het lichtende punt op het scherm hoger of lager te liggen. Staat op de condensator een snel veranderlijke spanning, dan beweegt het lichtende punt zich snel op en neer. Men ziet op het scherm een lichtende streep ontstaan. Door deze waar te nemen met een draaiende spiegel ziet men een op- en neergaande golflijn en kan men nagaan of dit een zuivere sinuslijn is, of dat zij gecompliceerder is. In plaats van een condensator kan men ook een dwars magneetveld aanbrengen. Dit heeft dezelfde gevolgen.
In de regel zijn de Braunse buizen voorzien van nog een tweede stel condensatorplaten C2 loodrecht op het eerste stel geplaatst en die het lichtpunt in horizontale zin zouden doen bewegen. Zet men op beide condensatoren dezelfde spanning, dan ontstaat een lichtstreep, die een hoek van 45° maakt met de horizon. Zet men op de beide condensatoren spanning van dezelfde frequentie, maar verschillende faze, dan ontstaat een ellips, die ontaardt in een rechte lijn, als het fazeverschil 0 bedraagt (vorig geval) en in een cirkel, als het fazeverschil 90° bedraagt. Op deze wijze bestudeert en meet men fazeverschillen.
Door een ingenieuze schakeling, die hier niet nader beschreven zal worden, kan men op het tweede paar condensatorplaten een spanning zetten, die eenparig met de tijd aangroeit, echter telkens na een kleine tijd T weer naar 0 terugvalt. Men kan de tijd T zo instellen, dat hij gelijk is aan de periode van de op de eerste condensator staande wisselspanning. De gecombineerde werking van de beide condensatoren doet nu op het fluorescerende scherm een kromme ontstaan, die aangeeft, hoe de te onderzoeken spanning in één periode verloopt. Een draaiende spiegel is dan niet nodig, maar vervangen door een „lineaire tijdas”.
Boven andere oscillografen heeft de kathodestraal-oscillograaf dit voordeel, dat zij zo goed als zonder traagheid werkt, zodat zij bruikbaar is voor zeer hoge frequenties. Zij is dan ook in de radio- en hoogfrequentietechniek onmisbaar.
Het denkbeeld is het eerst toegepast door de Fransman A. Hess (1894). Het schijnt echter, dat K. F. Braun onafhankelijk van Hess in 1897 hetzelfde gebruik van de kathodestralen maakte.
PROF. DR C. ZWIKKER
Lit.: Zworykin und Morton, Television (1939); Klemperer, Electron opties (1939); Parr, The cathode ray tube and its application (1941); E. Brüche & A. Rechvogel, Elektronengeräte (1941); V. E. Coslett, Electron opties (1946).
