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Elektronenstrahlröhre mit einer Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen mehrerer Elektronenbündel
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Bündel in der Elektronenstrahlquelle die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden, das von den Mittelpunkten dieser Auftreffstellen gebildete Dreieck dann zu stark von einem gleichseitigen Dreieck abweicht.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Vermeidung dieser Nachteile der Abstand zwischen den Bündelmitten und der Achse der Elektronenstrahlquelle im Feld der Konvergenzlinse möglichst klein sein muss, jedoch nicht kleiner als ein bestimmtes Mass, das von dem beim Höchststrom auftretenden örtlichen Bündeldurchmesser abhängig ist, da sonst bei hohen Strömen keine vollständige Farbwahl am Leuchtschirm erfolgen würde, d. h., dass sonst ein bestimmtes Bündel auch einen nicht diesem Bündel zugeordneten Leuchtstoff des Leuchtschirmes treffen würde. Wegen der divergierenden Linsenwirkung zwischen dem dritten und dem vierten Gitter ist der Abstand zwischen den Bündelmitten und der Achse der Elektronenstrahlquelle im Feld der Konvergenzlinse grösser als der Abstand zwischen den Achsen der Öffnungen im dritten Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle.
Um einen kleinen Abstand zwischen den Bündeln im Feld der Konvergenzlinse zu verwirklichen, müssen die Öffnungen im dritten Gitter also näher an der Achse der Elektronenstrahlquelle angebracht werden. Die Öffnungen können aber nicht unbeschränkt nahe an der Achse der Elektronenstrahlquelle liegen, da sonst in der Nähe der Bündel an der Seite der Achse der Elektronenstrahlquelle zu wenig leitende Teile des Gitters vorhanden wären. Dies gilt auch für die vorherigen Gitter, aber die Schwierigkeit tritt insbesondere beim dritten Gitter auf, da die Bündeldurchmesser dort grösser sind und folglich grössere Öffnungen im Gitter beanspruchen.
Um nun zu erreichen, dass beim dritten Gitter dennoch in ausreichendem Masse leitende Teile an der Seite der Achse der Elektronenstrahlquelle vorhanden sind, muss der Bündeldurchmesser beim Eintreten in dieses Gitter möglichst klein sein und beim Durchlaufen dieses Gitters möglichst wenig zunehmen. Letzteres kann erreicht werden, wenn das Gitter möglichst kurz gewählt wird.
Nach der Erfindung beträgt der Abstand zwischen den Mitten der Öffnungen im dritten Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle weniger als 4 mm und ist in Richtung der Achse der Elektronenstrahlquelle die Abmessung des dritten Gitters an der Stelle der Öffnungen höchstens gleich diesem Abstand. Insbesondere ist diese Abmessung des dritten Gitters kleiner als 1 mm. Die infolge sphärischer Aberration der Konvergenzlinse in der Fokussierung eines jeden Bündels auftretenden Fehler sind dann beträchtlich geringer. Ausserdem entstehen beim Durchlaufen der Ablenkspule weniger Fehler in der Konvergenz, so dass bei Verwendung eines dazu geeigneten Ablenksystems eine ausschliesslich gemeinsame dynamische Konvergenz genügt.
Da das Dreieck, das in einem bestimmten Falle von den Mittelpunkten der zu einem Maskenloch gehörenden Auftreffstellen gebildet wird, auch bei grösseren Ablenkwinkeln die Form eines gleichseitigen Dreiecks besserbeibehält, werden die Probleme hinsichtlich der
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diesem Falle eines in der Achsenrichtung kurzen gemeinsamen dritten Gitters erfolgt die fokussierende Linsenwirkung für jedes Elektronenbündel zwischen dem zweiten und dem vierten Gitter. Diese fokussierende Linsenwirkung muss derart sein, dass der Bündelknoten jedes Bündels nahezu im Schnittpunkt der Achse des Bündels beim Eintreten in das dritte Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle abgebildet wird.
Lediglich in diesem Falle kann bei einer bestimmten Stärke der Konvergenzlinse sowohl eine vollständige Konvergenz der Bündel in der Ebene der Farbwählelektrode als auch eine vollständige Fokussierung jedes Bündels in dieser Ebene erreicht werden. Im besonderen Falle, dass die Achsen der Bündel beim Eintreten in das dritte Gitter parallel zur Achse der Elektronenstrahlquelle verlaufen, liegt der erwähnte Schnittpunkt im Unendlichen und es muss der Bündelknoten jedes Bündels dort abgebildet werden. In letzterem Falle liegen die Mitten der Öffnungen in dem ersten, zweiten und dritten Gitter auf zur Achse der Elektronenstrahlquelle parallelen Linien. Aus baulichen Gründen ist diese Ausführungsform im allgemeinen vorzuziehen. Dabei brauchen die Achsen der Kathoden nicht mit denen der Öffnungen in den Gittern zusammenfallen.
Der zulässige Mindestabstand zwischen den Kathoden ist daher nicht ohne weiteres ein beschränkter Faktor bei der Wahl des Abstandes der Öffnungen im dritten Gitter.
Die Konvergenzlinse kann eine Beschleunigungslinse sein, die aus zwei Elektroden besteht, d. h. dem gemeinsamen vierten Gitter und entweder einem gemeinsamen fünften Gitter oder einem leitenden Belag, oder sie kann eine Drei-Elektrodenlinse sein, z. B. vom sogenannten Unipotentialtyp. Eine Beschleunigungslinse bietet an sich den Vorteil, dass die sphärische Aberration kleiner ist als die einer Drei-Elektrodenlinse gleichen Durchmessers und gleicher Stärke. Insbesondere enthält die Elektronenstrahlquelle ein gemeinsames, nahezu kreiszylinderförmiges fünftes Gitter.
Dies bietet den Vorteil, dass das fünfte Gitter in bezug auf die andern Einzelteile der Elektronenstrahlquelle gut zentrierbar ist.
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gemeinsames drittes Gitter --12--, das für das erwähnte Bündel eine Öffnung --13-- aufweist. Die Mitten der Öffnungen-9, 11 und 13-- liegen auf einer Linie --19-- parallel zur Achse der Elektronenstrahlquelle, welche in diesem Falle mit der Achse der Kathode --6-- zusammenfällt. Die Elektronenstrahlquelle enthält weiterhin ein gemeinsames viertes Gitter -14-- und ein gemeinsames kreiszylinderförmiges fünftes Gitter --15--. Das vierte Gitter besteht aus zwei miteinander verbundenen kreiszylinderförmigen Teilen --16 und 17--.
Das plattenförmige dritte Gitter --12-- ist an der dem vierten Gitter zugekehrten Seite mit einer ringförmigen Erhöhung --18-- versehen.
In einer bestimmten Ausführungsform ist zwischen der Kathode --6-- und dem ersten Gitter --8-ein Abstand von 0, 09 mm vorgesehen, zwischen dem ersten Gitter --8-- und dem zweiten Gitter --10-ein Abstand von 1, 0 mm und zwischen dem zweiten Gitter --10-- und dem dritten Gitter --12-- ein Abstand von 4, 5 mm. Das erste Gitter --8-- hat eine Stärke von 0, 20 mm, das zweite Gitter-10-- eine Stärke von 0, 50 mm und das dritte Gitter --12-- gleichfalls eine Stärke von 0, 50 mm. Die kreisförmige Öffnung --9-- hat einen Durchmesser von 0, 75 mm, die kreisförmige Öffnung --11-- einen Durchmesser von 0, 75 mm und die kreisförmige Öffnung --13-- einen Durchmesser von 2, 0 mm.
Der Abstand zwischen der durch die Mitten der Öffnungen-9, 11 und 13-- gehenden Linie --19-- und der Achse --7-- der Elektronenstrahlquelle beträgt 2, 5 mm.
Der Innendurchmesser der Teile --16 und 17-- des vierten Gitters -14-- beträgt 14 bzw. 22 mm.
Der Durchmesser der ringförmigen Erhöhung-18-beträgt 14 mm und ist somit gleich dem Innendurchmesser des dem dritten Gitter --12-- zugekehrten Teiles --16- des vierten Gitters --14--. Der Innendurchmesser des fünften Gitters -15-- beträgt 22 mm. Die Abmessung der Erhöhung -18-- in der Achsenrichtung der Elektronenstrahlquelle beträgt 1, 5 mm, die des Teiles --16-- in dieser Richtung 7 mm, die des Teiles --17-- in dieser Richtung 22 mm und die des fünften Gitters --15-- in dieser Richtung 10 mm. Der Abstand zwischen der Erhöhung --18-- und dem Teil --16-- beträgt 2 mm und zwischen dem Teil --17-- und dem fünften Gitter --15-- gleichfalls 2 mm.
Die Elektronenstrahlquelle kann mit folgenden Spannungen betrieben werden :
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<tb>
<tb> Kathode <SEP> zwischen <SEP> 0 <SEP> und <SEP> 80 <SEP> V
<tb> erstes <SEP> Gitter <SEP> 0 <SEP> V <SEP>
<tb> zweites <SEP> Gitter <SEP> 750 <SEP> V
<tb> drittes <SEP> Gitter <SEP> 350 <SEP> V
<tb> viertes <SEP> Gitter <SEP> zwischen <SEP> 3400 <SEP> und <SEP> 4200 <SEP> V
<tb> fünftes <SEP> Gitter <SEP> 25000 <SEP> V.
<tb>
Die veränderliche Spannung an der Kathode dient zur Bündelsteuerung und die am vierten Gitter dient zur Erreichung der Konvergenz der Bündel entsprechend ihrer Auftreffstelle am Schirm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronenstrahlröhre mit einer Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen mehrerer Elektronenbündel und einem Leuchtschirm, an dessen der Elektronenstrahlquelle zugekehrter Seite in geringem Abstand eine Farbwählelektrode angeordnet ist, in deren Ebene die verschiedenen Elektronenbündel konvergieren, wobei die Elektronenstrahlquelle für jedes Elektronenbündel eine getrennte Kathode (6) enthält, sowie ein gemeinsames erstes Gitter (8), das für jedes Bündel mit einer Öffnung versehen ist, ein gemeinsames zweites Gitter (10), das als Beschleunigungselektrode dient und für jedes Bündel eine Öffnung aufweist, ein gemeinsames drittes Gitter (12), das für jedes Bündel mit einer Öffnung versehen ist, und ein ge- meinsames viertes Gitter (14) mit einem kreisförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand zwischen den Mitten der Öffnungen im dritten Gitter (12) und der Achse (7) der Elektronenstrahlquelle weniger als 4 mm beträgt und in Richtung der Achse der Elektronenstrahlquelle die Abmessung des dritten Gitters an der Stelle der Öffnungen höchstens gleich diesem Abstand ist.
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Cathode ray tube with an electron beam source for generating several electron beams
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Bundles in the electron beam source form the corner points of an equilateral triangle, the triangle formed by the centers of these points of impact then deviates too much from an equilateral triangle.
The invention is based on the knowledge that, in order to avoid these disadvantages, the distance between the bundle centers and the axis of the electron beam source in the field of the convergence lens must be as small as possible, but not less than a certain amount that depends on the local bundle diameter occurring at the maximum current otherwise the color of the fluorescent screen would not be fully selected at high currents, d. This means that otherwise a certain bundle would also hit a luminescent material of the luminescent screen that is not assigned to this bundle. Because of the diverging lens effect between the third and fourth grids, the distance between the beam centers and the axis of the electron beam source in the field of the convergence lens is greater than the distance between the axes of the openings in the third grid and the axis of the electron beam source.
In order to achieve a small distance between the bundles in the field of the convergence lens, the openings in the third grid must therefore be placed closer to the axis of the electron beam source. The openings cannot, however, lie indefinitely close to the axis of the electron beam source, since otherwise too few conductive parts of the grid would be present near the bundles on the side of the axis of the electron beam source. This also applies to the previous grids, but the difficulty arises in particular with the third grid, since the bundle diameters there are larger and consequently require larger openings in the grid.
In order to ensure that the third grid still has a sufficient amount of conductive parts on the side of the axis of the electron beam source, the beam diameter must be as small as possible when entering this grid and increase as little as possible when passing through this grid. The latter can be achieved if the grid is chosen as short as possible.
According to the invention, the distance between the centers of the openings in the third grid and the axis of the electron beam source is less than 4 mm and the dimension of the third grid at the location of the openings is at most equal to this distance in the direction of the axis of the electron beam source. In particular, this dimension of the third grid is less than 1 mm. The errors occurring in the focusing of each beam as a result of spherical aberration of the convergence lens are then considerably smaller. In addition, fewer errors in convergence occur when passing through the deflection coil, so that when using a deflection system suitable for this purpose, an exclusively shared dynamic convergence is sufficient.
Since the triangle, which in a certain case is formed by the centers of the points of impact belonging to a mask hole, better retains the shape of an equilateral triangle even with larger deflection angles, the problems with regard to the
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In this case of a common third grid that is short in the axial direction, the focusing lens effect for each electron beam takes place between the second and the fourth grid. This focusing lens effect must be such that the bundle node of each bundle is imaged almost at the intersection of the axis of the bundle when entering the third grid and the axis of the electron beam source.
Only in this case can both complete convergence of the bundles in the plane of the color selection electrode and complete focusing of each bundle in this plane be achieved with a certain strength of the convergence lens. In the special case that the axes of the bundles when entering the third grid run parallel to the axis of the electron beam source, the intersection point mentioned is at infinity and the bundle node of each bundle must be mapped there. In the latter case, the centers of the openings in the first, second and third grids lie on lines parallel to the axis of the electron beam source. For structural reasons, this embodiment is generally preferable. The axes of the cathodes do not need to coincide with those of the openings in the grids.
The minimum permissible distance between the cathodes is therefore not necessarily a restricted factor when choosing the distance between the openings in the third grid.
The convergence lens can be an accelerating lens consisting of two electrodes, i.e. H. the common fourth grid and either a common fifth grid or conductive coating, or it may be a three-electrode lens, e.g. B. of the so-called unipotential type. An acceleration lens has the advantage that the spherical aberration is smaller than that of a three-electrode lens of the same diameter and the same strength. In particular, the electron beam source contains a common, almost circular-cylindrical fifth grid.
This offers the advantage that the fifth grid can be easily centered with respect to the other individual parts of the electron beam source.
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common third grid --12--, which has an opening --13-- for the bundle mentioned. The centers of the openings -9, 11 and 13-- lie on a line --19-- parallel to the axis of the electron beam source, which in this case coincides with the axis of the cathode --6--. The electron beam source also contains a common fourth grid -14- and a common circular-cylindrical fifth grid -15-. The fourth grid consists of two interconnected circular cylindrical parts - 16 and 17 -.
The plate-shaped third grid --12-- is provided with an annular elevation --18-- on the side facing the fourth grid.
In a specific embodiment, a distance of 0.09 mm is provided between the cathode --6 - and the first grid --8 -, and a distance of --10 - between the first grid --8-- and the second grid 1.0 mm and a distance of 4.5 mm between the second grid --10-- and the third grid --12--. The first grid --8-- has a thickness of 0.20 mm, the second grid-10-- a thickness of 0.50 mm and the third grid --12-- also a thickness of 0.50 mm. The circular opening --9-- has a diameter of 0.75 mm, the circular opening --11-- a diameter of 0.75 mm, and the circular opening --13-- a diameter of 2.0 mm.
The distance between the line --19-- going through the centers of the openings -9, 11 and 13-- and the axis -7-- of the electron beam source is 2.5 mm.
The inner diameter of parts --16 and 17-- of the fourth grid -14-- is 14 and 22 mm, respectively.
The diameter of the annular elevation -18- is 14 mm and is thus equal to the inner diameter of the part -16- of the fourth grid -14- facing the third grid -12-. The inside diameter of the fifth grid -15- is 22 mm. The dimension of the elevation -18- in the axial direction of the electron beam source is 1.5 mm, that of the part -16- in this direction is 7 mm, that of the part -17- in this direction is 22 mm and that of the fifth Grid --15-- 10 mm in this direction. The distance between the elevation --18-- and the part --16-- is 2 mm and between the part --17-- and the fifth grid --15-- also 2 mm.
The electron beam source can be operated with the following voltages:
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<tb>
<tb> Cathode <SEP> between <SEP> 0 <SEP> and <SEP> 80 <SEP> V
<tb> first <SEP> grid <SEP> 0 <SEP> V <SEP>
<tb> second <SEP> grid <SEP> 750 <SEP> V
<tb> third <SEP> grid <SEP> 350 <SEP> V
<tb> fourth <SEP> grid <SEP> between <SEP> 3400 <SEP> and <SEP> 4200 <SEP> V
<tb> fifth <SEP> grid <SEP> 25000 <SEP> V.
<tb>
The variable voltage on the cathode is used to control the bundle and that on the fourth grid is used to achieve the convergence of the bundles according to their point of impact on the screen.
PATENT CLAIMS:
1. Cathode ray tube with an electron beam source for generating several electron beams and a fluorescent screen, on whose side facing the electron beam source a color selection electrode is arranged at a short distance, in the plane of which the various electron beams converge, the electron beam source containing a separate cathode (6) for each electron beam, and a common first grid (8) which is provided with an opening for each bundle, a common second grid (10) which serves as an accelerating electrode and has an opening for each bundle, a common third grid (12) which is used for each Bundle is provided with an opening, and a common fourth grid (14) with a circular cross-section, characterized in that
that the distance between the centers of the openings in the third grid (12) and the axis (7) of the electron beam source is less than 4 mm and the dimension of the third grid at the location of the openings is at most equal to this distance in the direction of the axis of the electron beam source.