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1937 - Das Deutsche Museum stellt "Fernsehen" aus.

Eine Fernsehausstellung 1 Jahr nach den Olympischen Spielen 1936

Die Begleitbroschüe für 50 Reichspfennige erläutert dem Publikum mit 24 handfesten Beispielen und 30 Bildern, wie das Fernsehen funktioniert bzw. was es damit auf sich hat.

(2) Entwicklung der Fernsehgeräte mit mechanisch-optischen Zerlegern

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a) Empfänger

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  • 30-Zeilen-Empfänger mit Nipkowscheibe und Glimmlampe von Mihaly 1928 (2), das Telehor 1928 (3), Versuchsempfänger des Reichspostzentral-amts 1928 (1).
  • 30-Zeilen-Empfänger mit Spiegelrad und Punktglimmlampe von Prof. Karolus 1929 (9).
  • 90-Zeilen-Empfänger mit Spiegelkranz, Drehspiegel und Punktglimmlampe von D. v. Mihaly 1933 (12).
  • 90-Zeilen-Empfänger mit Spirallochzylinder und Spiralglimmlampe von D. v. Mihaly (12).
  • 180-Zeilen-Spiegelschraubenempfänger für drahtlosen Empfang von Bild und Ton der Tekade 1934 (1).

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Diese ersten Empfänger sind durch die Konstruktionen mit elektrischer Zerlegung (Braunscher Röhre) verdrängt worden und heute historisch.

Indessen wird auf der Sendeseite die mechanisch-optische Abtastung noch verwendet und zwar bei der Film- wie bei der Personenabtastung.
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b) Fernsehgeber

Abb. 13: 30 Zeilen Filmabtaster des R.P.Z. 1928

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30-Zeilen-Filmabtaster mit Mechauprojektor, Abtastscheibe, Photozelle und Verstärker. Reichspostzentralamt 1928 (Abb. 13) (1).

Die Wirkungsweise der Filmabtastung erläutert ein Schema. Im Betrieb wird ein Fernseh-Tonfilmsender mit 180-Zeilen-Abtastung (s. S. 26) vorgeführt.

Die Personenabtastung, die bei dem Großbildempfänger von Karolus und bei den Gegensehstationen (s. S. 46) vorgeführt wird, veranschaulicht gleichfalls ein Schema.

Man ersieht daraus, daß das Abtastfeld etwa einen Kopf umfaßt. Außerdem muß sich die fernzusehende Person in eine Dunkelkammer begeben. Für eine Fernsehabtastung im Freien ist das Tageslicht zu schwach und das Gesichtsfeld zu klein.

c) Zwischenfilm-Sender und -Empfänger

Hier bietet das von der Fernseh AG. entwickelte Zwischen- filmverfahren einen Ausweg. Dieses besteht darin, daß man mit einer gewöhnlichen Filmkamera die Szene filmt, den Film im unmittelbaren Anschluß an die Aufnahme entwickelt, fixiert und trocknet und ihn dann durch den Filmsender schickt. Es gelang, die Zeit zwischen Aufnahme des Bildes und Sendung des Films, d. h. also auch Empfang der Fernsehsendung auf ca. 1 Minute zu verringern.

Der Vorteil des Zwischenfilm Verfahrens ist, daß infolge der hohen Empfindlichkeit des photographischen Films auch Aufnahmen bei schwacher Beleuchtung gemacht werden können, während andererseits bei der Fernübertragung der Film durch eine beliebig starke Lichtquelle (Bogenlampe) abgetastet werden kann. Ein Nachteil des Verfahrens ist der kostspielige Filmverbrauch.

Der erste Zwischenfilmsender der Fernseh AG.

Der Zwischenfilm- Kamerawagen im Hof
Abb. 14: Zwischenfilm- Empfänger und Sender

In der Sonderschau ist der erste Zwischenfilmsender der Fernseh AG. vom Jahre 1932 (7) aufgestellt, bei dem durch Glaswände die Inneneinrichtung sichtbar gemacht wurde (Abb. 14 rechts). Der im Auftrag der Reichspost im Jahre 1936 von der Fernseh-AG. gebaute Fernsehwagen stand während der ersten 14 Tage nach Eröffnung der Ausstellung im Hofe des Deutschen Museums. Er wurde zu bestimmten Zeiten so vorgeführt, daß die am Wagen vorbeigehenden Volksgenossen nach zwei Minuten in dem in einem Dunkelzelt aufgestellten Fernsehempfänger ihr Bild sehen und die vorher in ein Mikrophon gesprochenen Worte hören konnten (Abb. gegenüber der Titelseite).

Bemerkenswert ist der in der Sonderschau aufgestellte Fernseh-Projektionsempfänger (7) für 180 Zeilenbilder 1955, der nach dem stetigen Zwischenfilm verfahren arbeitet (Abb. 14 links).

Die empfangenen Bildströme modulieren über eine Kerrzelle das Licht einer Bogenlampe. Durch eine Zerlegerscheibe wird ein feiner Strahl des modulierten Lichtes ausgeblendet, der das Bild Punkt für Punkt auf die lichtempfindliche Schicht eines Films aufzeichnet. Die Belichtungszeit für jeden einzelnen Bildpunkt beträgt hierbei 1 Millionstel Sekunde. Unmittelbar anschließend durchläuft der belichtete Film den Entwicklungs- und Fixierprozeß, worauf er nach kurzer Trocknung durch einen gewöhnlichen Kinoprojektor läuft und in 5 x 4m Größe auf die Leinwand geworfen wird.

Nachdem die Fernsehbildaufzeichnung ihren Zweck erfüllt hat, wird die Schicht in einem Bad von der Filmschleife abgewaschen, anschließend der Blankfilm getrocknet und wieder aufs neue emulsioniert.

Braunsche Röhre und Elektronenoptik

Abb. 15: Versuche mit der Braunschen Röhre

Die Fernsehempfänger mit mechanischer Zusammensetzung der Bildpunkte sind seit 1932 in steigendem Maße durch die Empfänger mit Braunscher Röhre verdrängt worden. Auf der Sendeseite wird die mechanische Abtastung durch Nipkowscheibe oder Linsenkranz heute noch angewendet, indessen dringt auch hier die Kathodenstrahlabtastung in den Bildfängerröhren immer mehr in den Vordergrund.

In Anbetracht der hohen Bedeutung der Kathodenstrahlröhre in der Fernsehtechnik ist ihrer Konstruktion und Wirkungsweise in der Sonderschau ein besonderer Raum gewidmet (Abb. 15).

a) Aufbau und Wirkungsweise der Braunschen Röhre

Abb. 16: Braunsche Röhre mit Glühkathode

Die Braunsche Röhre wurde im Jahre 1897 von Ferdinand Braun, dem verdienten deutschen Pionier der Funktechnik, konstruiert. Sie dient dazu, durch einen ausgeblendeten Kathodenstrahl die Kurvenform von Wechselströmen auf einen innerhalb der Röhre angebrachten Fluoreszenzschirm aufzuzeichnen.

Im Jahre 1905 erhielt sie eine wichtige Verbesserung durch Einbau der von Wehnelt konstruierten, elektrisch geheizten Glühkathode (Abb. 16). Der durch die Batterie B geheizten Kathode K gegenüber ist eine Lochblende A eingebaut, dahinter sitzen zwei Platten C1 und C2 für die elektrische Ablenkung, am Boden des Kolbens der Fluoreszenzschirm S.

Dazu Versuch Nr. 16. Erzeugung und Ablenkung der Kathodenstrahlen (3)

Legt man an die Glühkathode den negativen, an die Lochblende den positiven Pol einer 300V Batterie, so geht ein Strom von 1-2mA durch die evakuierte Röhre. Der Strom wird getragen durch die von dem glühenden Draht ausgesandten negativen Elektronen, welche die Kathodenstrahlen bilden. Der durch die Lochblende tretende dünne Strahl, der durch die bläuliche Fluoreszenz der noch vorhandenen Luftreste sichtbar wird, erzeugt beim Auftreffen auf den Fluoreszenzschirm einen hell leuchtenden Fleck.

Durch Nähern eines waagrecht liegenden Stahlmagneten oder einer stromdurchflossenen Spule wird der (Elektronen-) Strahl je nach der Polarität senkrecht nach oben oder unten abgelenkt, die gleiche Ablenkung kann durch Anlegen einer Spannungsdifferenz von 3-5V an die beiden Ablenkplatten erzielt werden.

So funktioniert ein Oszilloscope

Abb. 17: Magnetische Ablenkung des Kathodenstrahls

Zur Kurvenaufzeichnung z. B. eines Wechselstroms schickt man diesen durch ein System von Ablenkspulen; der Lichtfleck wird dadurch zum Strich auseinander- gezogen (Abb. 17). Zur Auflösung der Kathodenstrahlbahn nach der Zeit schickt man in ein zweites, zum ersten senkrecht liegendes Spurensystem einen mit der Zeit anwachsenden Strom, wie dies zuerst im Jahre 1899 Professor Zenneck mit einer Schleifdrahtanordnung (Potentiometer) durchgeführt hat.

Um mit der Braunschen Röhre scharfe Aufnahmen
zu erhalten, müssen die Kathodenstrahlen möglichst in einem Punkt des Fluoreszenzschirmes zusammenlaufen. Die Konzentration des von der Blendenöffnung ausgehenden, durch gegenseitige Abstoßung der Elektronen sich verbreiternden Strahlenbündels hat bereits im Jahre 1899 Professor Wiechert durch eine über die Röhren geschobene stromdurchflossene Spule erreicht. Durch Regelung der Stromstärke ist es möglich, die Strahlen genau auf dem Schirm zu vereinigen.

Ein gewisser Grad von Konzentrierung wird bei den noch etwas Luft enthaltenden Kathodenstrahlröhren selbsttätig von den durch Stoß erzeugten im Kern des Strahles zurückbleibenden positiven Ionen und den als Raumladungswolke den Strahl umhüllenden Elektronen bewirkt (Gaskonzentration).

Die Konzentrierung wird zweckmäßig auch beim Elektronenquellpunkt durch Verkleinerung des Öffnungswinkels, unter dem die Strahlen austreten, eingeleitet. Professor Wehnelt umgab hierzu die Glühkathode mit einem Zylinder, der durch eine negative Aufladung die Elektronen nach der Mitte zusammendrängt und eine günstige Feldverteilung zwischen Kathode und Lochblende hervorruft.

Versuch Nr. 17 (3)

Kathodenstrahloszillograph, welcher den technischen Wechselstrom sowie die bei Besprechung eines Mikrophons entstehenden Sprachschwingungen aufzeichnet.

b) Entwicklung der Braunschen Röhre

Die 40jährige Entwicklung der Braunschen Röhre für die Kurvenaufzeichnung ist durch eine lückenlose Eiitwicklungsreihe von der ersten Originalröhre Brauns bis zur neuzeitlichen Doppelstrahl- und Polarkoordinatenröhre dargestellt (1 u. 3); sie umfaßt:

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  • 1. Originalröhre von Professor Braun.
  • 2. Braun'sche Röhre, die erstmalig die von Professor Wehnelt angegebene Glühkathode benutzt. - Hersteller: Gundelach-Leybold 1905.
  • 3. Braun'sche Röhre, Strahleinstellung durch Wehneltzylinder: Für Wirkungsgradmessungen benutzt. Hersteller: Kordatzki, Schleede, Schröter 1923.
  • 4. Braun'sche Röhre mit Glühkathode, die erstmalig bewußt die Gaskonzentration verwendet. Hersteller: Western-Electric 1920, Telefunken 1929/30.
  • 5. Versuchsröhre für Nachbeschleunigung nach Scheller. Hersteller: Telefunken 1929/30.
  • 6. Gaskonzentrations-Röhre nach Dobke, gebaut nach elektronenoptischen Gesichtspunkten: Hohlraumstrahler als Abbildungsobjekt, Einzellinse. Benutzt von der deutschen Nordlicht-Expedition im internationalen Polarjahr. Hersteller: AEG 1981.
  • 7. Hochvakuum-Versuchsröhre nach Scherzer. Eine der ersten Hochvakuumröhren. Zur Erzielung kleiner Vergrößerungen ist die Elektronenlinse (Immersionslinse) weit von dem Hohlraumstrahler fortverlegt und ein Telesystem zur Anwendung gekommen. Hersteller: AEG 1938.
  • 8. Fadenstrahl-Röhre, nach Brüche-Ende, benutzt für den Elektronenstrahl-Kompaß und für Versuche zu Störmers Polarlichttheorie. - Hersteller: AEG 1980.
  • 9. Hochvakuum Oszillographenröhre Type HO1. Keine Hochfrequenzanomalie. Keine Nullpunktanomalie. - Hersteller: AEG 1936.
  • 10. Hochvakuum-Oszillographenröhre Type HO2. Keine Hochfrequenzanomalie. Keine Nullpunktanomalie. - Hersteller: AEG 1936.
  • 11. Hochvakuum-Elektronenstrahl Oszillograph. Hersteller: Leybold und v. Ardenne.
  • 12. Hochvakuum-Kathodenstrahl Oszillographenröhre. Für Höchstfrequenzmessungen (bis ca. 100 MHz) Ablenkempfindlichkeit 0.3mm/Volt, Max.-Anodenspannung 3.000 Volt. Hersteller: D. S. Loewe.
  • 13. Einfachstrahl-Hochvakuum Oszillographenröhre Typ ORB1 für Mittel- und Niederfrequenzmessungen. Doppelt elektrostatische Ablenkung. Ablenkempfindlichkeit ca. 1mm/Volt bei 1.000 Volt Anodenspannung. Max.- Anodenspannung 3.000 Volt. Hersteller: D. S. Loewe 1936.
  • 14. Doppelstrahl-Hochvakuum Oszillographenröbre Typ ORB2 für Nieder- und Mittel-frequenzmessungen bis 1 MHz. Doppelt-elektrostatische Ablenkung. Ablenkempfindlichkeit ca. 1mm/Volt bei 1.000 Volt Anodenspannung. Max.-Anodenspannung 3.000 Volt. Hersteller: D. S. Loewe 1935.
  • 15. Polarkoordinaten-Elektronenstrahl-Oszillograph für photographische Registrierung schneller einmaliger Vorgänge. Hersteller: Leybold und v. Ardenne 1936.

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c) Elektronenlinsen

Die systematische Zusammenfassung der bei der Konstruktion von Oszillographenröhren gewonnenen Erkenntnisse über die Sammlung und Ablenkung eines Elektronenstrahlbündels ergab in den letzten fünf Jahren als neues Gebiet der Strahlenphysik die sog. Elektronenoptik.

Die Ergebnisse dieses neuen Forschungsgebietes ermöglichten es, die Leistung der Fernsehröhren bezüglich der Schärfe, des Kontrastes und der Geometrie des Schirmbildes zu erhöhen, was auch in der Sonderschau durch einige Beispiele veranschaulicht wird.

Die erste Forderung für eine Abbildung durch Kathodenstrahlen ist ihre Bündelung durch konzentrische elektrostatische oder magnetische Kraftfelder. In Anlehnung an die Lichtoptik nennt man die zur Erzeugung der Felder verwendeten Blendenanordnungen oder Spulen „Elektronenlinsen". Auch diese Linsen haben eine bestimmte Brennweite, die sich bei der elektrischen Linse aus der geometrischen der Blenden und den angelegten Spannungen, bei der magnetischen Linse durch die Abmessungen der Spule und die Amperewindungszahl ergibt.

Die elektrische Linse wird innerhalb der Röhre eingebaut, während die magnetische Linse (Drahtspule) meist außerhalb der Röhre angebracht ist. In der Sonderschau sind vertreten: eine elektrische und eine magnetische Einzellinse mit Zeichnung der Kraftfelder und des Strahlenganges (4), ferner eine magnetische Kondensorlinse und eine elektrische Linse mit Netzelektroden von E. Ruska 1933 (8). Ein Drahtmodell veranschaulicht den Strahlengang der Elektronenbahnen im Magnetfeld (4).
Die Elektronenlinsen sind ebenso wie die von Kugelflächen begrenzten optischen Linsen mit Fehlern behaftet, die man korrigieren muß.

Dazu Versuch Nr. 18. Fehler der Elektronenlinsen (18)

1. Das „Koma". Fallen Lichtstrahlen schief zur Achse einer Linse ein, so werden diese nicht mehr zu einem Punkte, sondern zu einer gekrümmten Linie, dem „Koma" vereinigt. Die gleiche Erscheinung tritt bei schiefem Einfall der Kathodenstrahlen in die Elektronenlinse auf. Zur Vermeidung dieses Fehlers ist gute Ausrichtung des elektronenoptischen Systems erforderlich.

2. Der Zerdrehungsfehler der magnetischen Linse entsteht durch die Verdrehung der Bildebene im magnetischen Feld. Er kann durch Abblenden der Randstrahlen klein gehalten werden.

d) Elektronenmikroskope

Durch die Elektronenlinsen hat man die Möglichkeit, die Glühkathode oder ein in den Gang der Kathodenstrahlen gebrachtes Gitter vergrößert auf den Leuchtschirm abzubilden. Man nennt diese Apparate, die wichtige Aufschlüsse über die Struktur und den Emissionsvorgang der Kathode ergeben, Elektronenmikroskope.

In der Sonderschau sind aufgestellt: Elektrische Elektronenmikroskope. Original-Apparatur Brüche-Johannson, mit der das erste Elektronenbild durch elektrische Elektronenlinsen erzielt wurde. Erstes elektrisches Elektronenmikroskop nach Johannson (4). Magnetisches Elektronenmikroskop nach Knoll, Houtermans u. Schulze (18).

Dazu Versuch Nr. 19 Kathodenabbildung durch ein magnetisches Elektronenmikroskop (18)

Die von den einzelnen Punkten einer Barium-Glühkathode ausgehenden Elektronenstrahlen werden durch eine magnetische Linse auf den Leuchtschirm vereinigt, wodurch ein Bild der Kathode entsteht. Vergrößerung 3-50fach.

Versuch Nr. 20. Abbildung feiner Wolframdrähte durch ein zweistufiges magnetisches Elektronenmikroskop. Vergrößerung 3-80fach (18).

Eine Auswahl der mit dem Elektronenmikroskop gewonnenen vergrößerten Strukturaufnahmen befindet sich an der Wand, nämlich: Durchstrahlungs- und Glühkathodenbilder (seit 1931), ferner Bilder mit sekundären und lichtelektrischen Elektronen (seit 1933). Die verschiedenen Abbildungsmethoden sind veranschaulicht durch das erste Bild eines Drahtes, das erste Spiegelbild, das erste Reflexionsbild, das erste Bild eines biologischen Gegenstandes usw.

Erwähnt seien noch zwei Bildnisse, nämlich ein stark vergrößertes Fernsehbild von Ferdinand Braun, das mit 275 Zeilen aufgenommen wurde, und ein vergrößertes Elektronenbild von O.v.Guericke. Dieses Bild ist so entstanden: das Diapositiv wird durch ein Objektiv auf die Photokathode eines Bildwandlers geworfen; die Photoschicht sendet ein Bündel von Elektronenstrahlen aus, welches durch eine Elektronenlinse auf einen Fluoreszenzschirm geworfen und so wieder sichtbar wird. Das Fluoreszenzbild wird photographiert und nach Entwicklung vergrößert (4).

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