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Kathodenstrahlröhre.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kathodenstrahlröhre mit Hochvakuum, z. B. eine Braunsche Röhre für Fernsehzwecke oder zur Verwendung in Oszillographen oder eine solche, die als Verstärker verwendet wird.
Bei solchen Röhren werden die Kathodenstrahlen meistens durch eine Anzahl elektrischer Felder so gerichtet, dass sie in einem kleinen Fleck auf einen Leuchtschirm oder auf einer Auffangelektrode auftreffen. Die elektrischen Felder werden durch eine entsprechende Anordnung von Hilfselektroden erzeugt, welche, da sie auf die Kathodenstrahlen die gleiche Wirkung ausüben wie ein optisches System auf Lichtstrahlen, als elektrisches Linsensystem bezeichnet zu werden pflegen.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass eine mit einem solchen Linsensystem versehene Kathodenstrahlröhre in ihren Abmessungen klein gehalten werden kann und dass sie für den Betrieb mit verhältnismässig niedrigen Spannungen, etwa in der Grössenordnung wie sie für die Röhren eines Radioempfangsgerätes genügen, geeignet wird.
Erfindungsgemäss wird dies durch ein Linsensystem erreicht, welches aus drei oder mehreren in einer Achse hintereinander angeordneten, kongruenten Metallbüchsen besteht, wobei die Abstände der Metallbüchsen voneinander annähernd gleich gross, deren innerer Durchmesser aber geringer als deren Länge ist. Die Ringbreite der Metallbüchsen soll mindestens so gross wie ihr gegenseitiger Abstand sein, wobei unter "Ringbreite" die radiale Breite der die Strahlendurchschnittsöffnung umgebenden Fläche, von welcher die Kraftlinien des die Strahlbrechung bewirkenden elektrischen Feldes ausgehen, verstanden sein soll.
Ebenso wie bei der Bildprojektion in einer photographischen Kamera wird auch bei der Elektronenoptik die Bildschärfe bei kleinerer Linsenöffnung besser. Eine Blende zur Begrenzung der Linsen- öffnung, eine sogenannte Lochblende, kann nun bei dem Elektrodensystem nach der Erfindung mit Vorteil an der letzten Metallbüchse, u. zw. an ihrem kathodenfernen Ende, vorgesehen sein.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 stellt beispielsweise das Elektrodensystem einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung dar, Fig. 2,3 und 4 geben weitere Beispiele für die Form der Metallbüchsen an.
Die Glaswand 1 der Kathodenstrahlröhre, in welcher der Quetschfuss 2 eingeschmolzen ist, umgibt ein Kathodengebilde, eine Saugelektrode 3 und drei Metallbüchsen 4,5 und 6. Ferner befinden sich in der Röhre zwei Sätze von Ablenkplatten, einer bestehend aus den Platten 7 und 8, welche die Ablenkung in der Richtung der Zeichenebene bewirken, der andere bestehend aus zwei Platten 9, welcher für die Ablenkung senkrecht zur Zeichenebene dienen.
Das Kathodengebilde besteht aus einem bifilar auf einen Halterungskörper 11 aufgewickelten Heizdraht 10 und einem diese umgebenden, davon isolierten oder mit einem der Heizdrahtenden leitend verbundenen Metallzylinder 12, dessen der Saugelektrode 3 zugewendetes Ende verschlossen und mit einem hochemittierenden Stoff bedeckt ist. Die Kathode ist von der Steuerelektrode 13 umgeben, die ebenfalls aus einem an einem Ende geschlossenen Hohlzylinder besteht. Der Boden dieser Elektrode hat eine kleine Öffnung zum Durchlassen der Elektronen, welche unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zwischen der Kathode und der Sauganode 3 von der Kathode weg beschleunigtwerden.
Die Stärke des Elektronenbündels kann durch Veränderung des Potentiales der Steuerelektrode 13 geregelt werden. Die Sauganode 3 hat eine zentrale Öffnung 14, durch welche die Kathodenstrahlen
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in den weiteren Vakuumraum eintreten. Die an die Elektrode 3 anzulegende positive Spannung beträgt z. B. 200 Volt mit Bezug auf die Kathode.
An die Metallbüchse 4 wird z. B. eine positive Spannung von 500 Volt mit Bezug auf die Kathode angelegt, während die zweite Metallbüchse 5 mit der Saugelektrode 3 unmittelbar verbunden ist.
Da die Länge der Metallbüchsen gross im Verhältnis zu ihrem inneren Durchmesser, z. B. doppelt so gross ist, nehmen die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsfelder innerhalb der Metallbüchsen vom Rande nach der Mitte zu rasch ab. Die Abstände der Büchsen sind gleich oder kleiner ihrem inneren Durchmesser. Bei diesem Verhältnis wird ein besonders günstiger Verlauf der Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes erhalten, so dass mit verhältnismässig geringen Spannungen gearbeitet werden kann.
Dies bedeutet an sich bereits einen grossen Vorteil und bringt-auch noch eine Empfindlichkeitserhöhung mit sich, weil bei kleinerer Elektronengesehwindigkeit die Elektronen länger in dem Ablenkgebiet zwischen den Platten 7, 8 und 9 verweilen. Dadurch kann der Abstand des Leuchtschirms von diesem geringer als sonst gehalten werden und somit die Baulänge der Röhre erheblich beschränkt werden.
Die dritte Metallbüchse 6 hat wieder das Potential der ersten Büchse 4, so dass die Elektronen, wenn sie in das Ablenkgebiet eintreten, nur eine Geschwindigkeit entsprechend einer Spannung von z. B. 200 Volt haben.
Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel beträgt die Länge a der Metallbüchsen 4, 5, 6 6 mm, während deren gegenseitiger Abstand c 1 mm ist. Der innere Durchmesser b ist dabei 3 mm und die Wandstärke d 1-5 mm. Wählt man den Abstand c grösser als 1-5 mm, so hat man erfindungsgemäss die Wandstärke d und gegebenenfalls auch die Länge und den inneren Durchmesser zu vergrössern. Hiedurch wird nicht nur die Form der Äquipotentialflächen günstig beeinflusst, sondern es können auch Störungen, verursacht durch äussere elektrische Felder, welche in das Breehungsfeld zwischen den Metallbüchsen eingreifen, verringert werden.
Um die bei der Abbildung fehlerhaft wirkenden peripheren Kathodenstrahlen unwirksam zu machen, kann man mittels einer Lochblende das Strahlenbündel begrenzen. Würde diese Blende an einer Stelle angeordnet werden, wo sie ein Abbildungsfeld stört, so kann dies Fehler in der Abbildung verursachen. Bei einer Röhre mit einem nach der Erfindung gebauten Elektrodensystem kann zweckmässig die letzte Metallbüchse, also in Fig. 1 die Büchse 6, mit einer Lochblende an ihrem kathodenfernen Ende versehen werden. Das Vorhandensein der Blende an dieser praktisch feldfreien Stelle beeinflusst dann nicht den Verlauf der durch die Blendenöffnung tretenden Strahlen, es werden aber von ihr die der Peripherie zustrebenden Elektronen aufgefangen und abgeleitet. In Fig. 1 ist diese Blende mit 15 bezeichnet. Der Durchmesser der zentralen Öffnung beträgt ungefähr 1 mm.
Es ist nicht notwendig, dass die Metallbüchsen über ihre ganze Länge dieselbe Wandstärke haben, sondern es kommt nur auf den inneren Durchmesser und die Ringbreite an den Enden an.
So können die Elektroden auch die in Fig. 2,3 und 4 angegebenen Formen haben. Die Äquipotentialflächen werden bei der Form gemäss Fig. 2 nicht und bei den Formen gemäss Fig. 3 und 4 nur wenig geändert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kathodenstrahlenröhre, insbesondere Braunsche Röhre mit einem elektrostatischen Linsensystem zum Fokussieren des Kathodenstrahlenbündels auf den Auffangschirm, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem aus drei oder mehreren koaxial hintereinander angeordneten, gleich ausgeführten Metallbüchsen mit ringförmigen Endflächen besteht und dass die Abstände der Metallbüchsen voneinander annähernd gleich gross oder kleiner als ihr innerer Durchmesser und kleiner als ihre Länge sind, während die Ringbreite der einander gegenüberliegenden Endflächen mindestens so gross wie ihr Ab- stand ist.