Во всех известных конструкциях катодных осциллографов изображение, получаемое на экране или фотографической пластинке, получается в декартовых координатах. Между тем для изучения многих процессов гораздо более удобными являются координаты полярные. Это становится особенно существенным при изучении неустановившихся режимов, когда наибольшую трудность представляет собой установление синхронизма момента начала развертывания кривой и начала явления. Применение катодного осциллографа, вычерчивающего искомую зависимость в полярных координатах, значительно облегчает работу, устраняя совершенно вопрос о синхронизме.
Принцип действия подобного прибора построен на следующих соображениях. Если электронному потоку, идущему в пространстве с определенной постоянной скоростью, сообщить электростатические или электромагнитные отклонения в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, из коих отклонение по оси X равно х=А1 sin ω t, а по оси Y равно у=А2 sin(ωt+Θ), где А - амплитуда, а Θ - разность фаз, - то, при равенстве амплитуд A1-А2, поток будет вычерчивать эллипс, уравнение которого будет х2+у2-2xy cosΘ=A2 sin2Θ. При сдвиге фаз на 90° уравнение эллипса принимает вид х2+у2=А2, т.-е. мы имеем круг и, следовательно, электронный поток описывает в пространстве правильный конус, двигаясь по его образующим.
Заставляя движущийся по образующим конуса электронный поток пройти между двух колец, коаксиальных с конусом, описываемым потоком, и подводя к этим кольцам исследуемое напряжение, можно получить на плоскости, перпендикулярной к оси конуса, исследуемую кривую, вычерченную в полярных координатах, так как между коаксиальными кольцами возмущающая сила действует всегда по радиусу, а угловое перемещение зависит только от ω и пропорционально времени.
Для того, чтобы кривая не имела постоянной составляющей, равной А, между кольцами может быть приложено постоянное электрическое поле, направляющее электронныйпоток к полюсу координат. Подобрав величину напряжения или силы этого постоянного поля такой, чтобы создаваемое ею перемещение равнялось минус А, можно получить искомую кривую без постоянной составляющей, так как радиус описываемой потоком окружности станет равным нулю.
На чертеже схематически изображен предлагаемый катодный осциллограф, устройство которого состоит в следующем: электроды 1 и 2 представляют собой обычно применяемые во всех видоизменениях трубки Брауна катод и анод со сквозным отверстием, при чем катод 1 может быть как холодным, так и накаливаемым. Две пары пластинок 3, 3 и 4, 4, лежащие за анодом, служат для отклонения электронного пучка двумя переменными электродвижущими силами, имеющими сдвиг фазы в 90°. Наконец, кольцеобразные электроды 5 и 6, установленные по оси прибора, служат для наложения исследуемой электродвижущей силы. Флюоресцирующий экран или фотографическая пластинка 7 служат для регистрации движений электронного пучка.
Кроме описанного способа движения потока электронов по конусу могут быть применены и иные способы, известные в электротехнике, как-то: воздействие двумя переменными магнитными полями, имеющими сдвиг фазы; воздействие электрическим и магнитным полем; воздействие вращающимся магнитным полем и воздействие вращающимся электростатическим полем.
Последние два способа могут быть осуществляемы как вращением постоянного магнита или заряженного тела вокруг электронного потока, так и применением многофазных переменных токов.
Катодный осциллограф с применением для записи кривых катодного пучка, приводимого во вращение при помощи двух вспомогательных электрических полей, характеризующийся применением помещенного в трубке и предназначенного для отклонения катодного пучка конденсатора, состоящего из двух коаксиальных колец 5 и 6, к которым подводится исследуемое напряжение.
