Geschichte der Braun'schen Röhre

Braun'sche Röhre

Die von der Kathode beschleunigten Elektronen treffen auf dem Bildschirm auf und erzeugen einen Leuchtfleck.

© gfu

Die Erfindung der Kathodenstrahlröhre und des Radios erfolgte gegen Ende des 19. Jahrhunderts. Diese Epoche war besonders reich an Entdeckungen. Es wurden die Röntgenstrahlen, die Radioaktivität, das Elektron als Träger der Elektrizität entdeckt, die Glühlampe erfunden und die drahtlose Telegraphie entwickelt. Mit diesen Entdeckungen und Erfindungen verbinden sich große Namen – Wilhelm Röntgen, Henry Becquerel, Pierre und Marie Curie, Josef John Thomson,... Viele dieser Wissenschaftler stehen symbolhaft für diese Epoche, andere sind zu berühmten Söhnen ihrer Wirkungsstätten avanciert und auf Straßenschildern verewigt. Wiederrum andere sind die Opfer historischer Wirren und geographischer Veränderungen geworden, sie sind so gut wie vergessen. 2

Kathodenstrahlen

Die Kathodenstrahlen wurden erstmals 1859 von Julius Plücker entdeckt. Er beobachtete in der Nachbarschaft der Kathode einer weitgehend ausgepumpten Röhre eine grün-gelbe Fluoreszenz der Farbe des Glases. Er stellte fest, dass die leuchtende Stelle ihre Lage änderte, wenn ein Magnet in die Nähe gebracht wurde und er deutete die Strahlen elektrischer Natur. Danach folgten viele Untersuchungen hinsichtlich der Verwendung verschiedener Mineralien. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass die Strahlen eine negative Ladung haben, senkrecht zur Kathodenfläche austreten und sich geradlinig ausbreiten. Durch hintereinander Schalten zweier Kathoden wurde die elektrostatische Ablenkung der Kathodenstrahlen experimentell nachgewiesen.

Unter der Annahme, dass Kathodenstrahlen aus Partikeln bestehen, gab Thomson das Verhältnis von Ladung e und Masse m der Partikel mit e/m = 0,77·10E7 an und erkannte schließlich

Röhre von Julius Plücker

1859 wurden von Julius Plückner erstmals die Kathodenstrahlen entdeckt.

© INRP

die Kathodenstrahlen als Elektronenstrom. 1897 lagen daher die wesentlichen physikalischen Erkenntnisse über Kathodenstrahlen vor, die es Ferdinand Braun und seinen Mitarbeitern in seinem Labor an der Universität Straßburg erlaubten, ein darauf basierendes Messverfahren zu entwickeln. 1

Ferdinand Braun

Im Jahre 1897 wurde vom späteren Nobelpreisträger Ferdinand Braun (1850-1918) in einer Fachzeitschrift die grundlegende Arbeit «Über ein Verfahren zur Demonstration und zum Studium des zeitlichen Verlaufs variabler Ströme» veröffentlicht, in der die Kathodenstrahlröhre erstmalig zur Aufzeichnung elektrischer Signale an einem fluoreszierenden Bildschirm demonstriert wird. Die Kathodenstrahlröhre hat in der Zwischenzeit die verschiedensten Entwicklungen und Anwendungsmöglichkeiten erfahren. Während die Radioröhre, wie sie von Robert von Lieben und von Lee De Forest um 1906 erfunden wurde, schon weitgehend verschwunden und durch Transistoren ersetzt ist, hat sich die Bildröhre bis heute als Fernsehbildröhre und als Bildschirm für den Computer erhalten. 1

Ferdinand Braun

Ferdinand Braun konnte als erster elektrische Signale auf einem fluoreszierenden Bildschirm demonstrieren.

© Gymnasium Laurentianum Warendorf

Kathodenstrahlröhre

Die Kathodenstrahlröhre ist eine Hochvakuumröhre. Aus der geheizten Kathode treten Elektronen aus, die zur Anode hin beschleunigt werden. Der Wehneltzylinder steuert die Intensität des Elektronenstrahls. Er weist gegenüber der Kathode ein negatives Potential auf, drängt also einen Teil der Elektronen zurück. Die Hilfsanode (positives Potential, aber deutlich unter dem der Anode) bündelt den Elektronenstrahl. Sie bildet mit der Anode zusammen ein System, das dem einer optischen Sammellinse ähnlich ist. Der Elektronenstrahl erzeugt auf dem Bildschirm einen Leuchtfleck. Zum Scharfstellen des Leuchtflecks verändert man die Spannung der Hilfsanode. Dadurch verändert man den Einfluss der Elektronenoptik auf den Elektronenstrahl – vergleichbar mit dem Einstellen der Schärfe bei einer Spiegelreflexkamera. 4

Die Kathodenstrahlröhre «cathode ray tube, CRT» ist ein technisches Instrument zur Visualisierung von sich schnell ändernden Spannungen und Ströme. 3

Anwendungen

Während es bis in die 70-iger Jahre hauptsächlich Zentralrechner gab und die Braun'sche Röhre vor allem in den daran angeschlossenen Terminals eingesetzt wurde, gibt es heute bei vielen PC's einen Monitor mit Braunscher Röhre. Sie ist somit an vielen Computerarbeitsplätzen aber auch z.B. bei Bankomaten das Interface zwischen Mensch und Maschine. In der Frühzeit der Entwicklung des elektronischen Computers wurde jedoch die Braun'sche Röhre verschiedentlich auch zur Konstruktion von Rechenschaltungen vorgeschlagen.

Von Maximilian Mathias stammt das Dt. Reichspatent von 1938, in dem die Braun'sche Röhre als Dezimalzähler eingesetzt wird. Walter Hündorf reichte 1939 ein Patent mit dem Titel "Elektrische Rechenzelle" ein, in dem die Braun'sche Röhre zur Realisierung verschiedener Rechenschaltungen und somit zum Aufbau einer elektronischen Rechenanlage vorgeschlagen wird. 1

Entwicklung

Es ist in der Technik und besonders in der Informationstechnik nicht selbstverständlich, dass ein Baustein über den Zeitraum von 100 Jahren sich in seiner prinzipiellen physikalischen Funktionsweise erhält. Für die Braun'sche Röhre trifft dies zu. Die grundsätzliche Idee von Ferdinand Braun mittels Elektronenstrahls durch magnetische oder elektrostatische Ablenkung ein Bild auf einem fluoreszierenden Schirm zu schreiben, hat sich bis heute erhalten.

Natürlich ist die Entwicklung bei der Anordnung von Braun nicht stehengeblieben und die Braun'sche Röhre hat sich bis zu den heutigen Formen von Bildröhren, wie sie in Fernsehapparaten oder bei Computern Verwendung finden, entwickelt. Neben dem Telefon (Bell 1876) bildet die Braun'sche Röhre die wichtigste Schnittstelle für den Empfang von Information mittels elektrischer Signale. 1