Anordnung mit Kathodenstrahlröhre. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung mit Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Elektronenlinse und elektrostatischen Ablenkmitteln.
Es hat sich gezeigt, dass bei derartigen Röhren durch den Einfluss der Ablenkfelder auf das elektrostatische Linsenfeld Verzer rungen des Bildpunktes auftreten.
Die Verhältnisse werden anhand der Fig. 1 und 1a näher erläutert.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung befindet sich der metallische Belag 19 auf hohem positivem Potential, während der Tubus 9 ein wesentlich niedrigeres Potential aufweist. Als elektrische Linse wird das Feld zwischen dem Rand des Tubus 9 und dem leitenden Belag 19 verwendet.
Um den Durchgriff der Ablenkfelder auf dieses Linsenfeld zu verkleinern, wäre es er forderlich, ein abschirmendes Anodenblech 12 zwischen dem Tubus 9 und dem ersten Ablenkplattenpaar anzuordnen. Eine derar tige Abschirmung reicht jedoch keineswegs aus, um den Fehler zu beheben.
Während nämlich bei fehlenden Ablenkplatten die Anordnung 9, 12 einen runden Bildpunkt ergibt, tritt bei der Anordnung zweier Plat ten 13, 14 hinter der Anode 12 sofort ein stäbchenförmiger Punkt auf, und zwar zeigt sich praktisch, dass die Brennweite aufge zeichnet in der Ebene des elektrischen Feldes kleiner ist als in einer Ebene parallel zu den Ablenkplatten.
In Fig. 1 ist dies schematisch durch die beiden Pfeile 21 und 22 angedeutet. Das Phänomen erklärt sich durch den Verlauf der Potentialflächen zwischen Anode und Ablenkplatten. In der Ebene quer zu den Platten greifen die Potentiallinien nur wenig durch das Anodenloch hindurch. Dieser Ver lauf ist angedeutet durch die hinsichtlich der Wirkung resultierende Niveaulinie 23.
Denkt man sich hingegen die Figur um 90 ge dreht, so dass die Ablenkplatten vor und hin ter der Zeichenebene zu liegen kommen, so verlaufen die Niveaulinien nach der Kurve 24, das heisst sie greifen viel tiefer durch die Anode in Richtung zum Leuchtschirm hin durch. Da nun aber die angegebene Wölbung der Niveaulinien als Zerstreuungslinie wirkt, so wird durch eine Niveaulinie nach 24 die Brechkraft des aus den Elektroden 9, 12 ge bildeten konzentrierenden Systems stärker geschwächt als durch eine Niveaulinie nach 23.
Infolgedessen erhält man, wenn man die Vorspannung des Tubus 9 allmählich von positiven zu negativen Werten verschiebt, den in der Fig. 1a gegebenen Verlauf der Bildpunktformen am Leuchtschirm bei Ver wendung einer an sich kreisrunden Blenden öffnung 7 und bei der angegebenen Orientie rung der Ablenkplatten 13, 14 zur Figur. Die erste scharfe Abbildung hat die Form eines Stäbchens 21 quer zu den Platten 13, 14 stehend.
Die zweite scharfe Einstellung zeigt ein ebensolches Stäbchen 22 parallel zu den Platten, wobei gleichzeitig die unscharf gewordene erste Einstellung einen Lichthof <B>2 5</B> um die zweite Abbildung herum gebildet hat.
Es ist klar, dass eine mit diesem Fehler behaftete Röhre nicht in der Lage ist, voll kommen scharfe Bilder zu erzeugen.
Zur Beseitigung dieses Fehlers ist in dem Patent Nr. 185302 bereits vorgeschlagen worden, ein System zu verwenden, welches nur einen kleinen Durchgriff der Ablenk- felder auf das Linsenfeld zulässt und bei welchem die Ablenkplatten im Gegentakt betrieben werden.
Um einen kleinen Durch griff zwischen Ablenkplatten und Linsenfeld zu erzielen, wurde in diesem älteren Patent vorgeschlagen, die Linsenöffnung kleiner zu machen als den Plattenbestand des ersten Paares und den Abstand zwischen Linse und erstem Ablenkplattenpaar mindestens gleich der Breite einer Ablenkplatte zu machen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Weiterbildung dieser Anordnung. Gemäss der vorliegenden Erfindung erhält die den Ablenkplatten zunächst gelegene letzte Elektrode des elektronenoptischen ,Sy stems die Form eines Röhrchens, welches solche Länge hat, dass der Durchgriff der Ablenkfelder in das Linsenfeld zu vernach lässigen ist.
Um Umgriffserscheinungen der Ablenk- felder zu vermeiden, wird das Anodenröhr chen zweckmässig zwischen zwei Halteplatten befestigt, deren Durchmesser so gross ist, wie er ohne Kollision mit andern Strukturelemen ten möglich ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung ist in der Fig. 2 beispielsweise dargestellt.
In Fig. 2 bedeutet 1 den Glühkathoden- kopf einer indirekt geheizten Glühkathode mit den Heizzuführungen 2 und 3, 4 ist ein Steuerzylinder mit einer eingebauten Blende 5, an welchem die Lichtsteuerspannung an gelegt wird. 6 ist eine Blende mit einem Loch 7, welches durch die elektrische Linse 9, 10, 11, 12 auf dem Leuchtschirm 8 ab gebildet werden soll. Ein Tubus 9 wird mit einer besonderen Vorspannung, die von einem Potentiometer 10a abgegriffen werden kann, versehen.
Der obere Teil des Tubus 9 ist durch eine weitere Blende 10 verengert und wird durch einen Tubusaufsatz 11 fortge setzt. Eine Anode 12 eigenartiger Form wird elektrisch mit der Blende 6 auf gleiches Po tential gebracht, und zwar zum Beispiel auf zirka 2000 Volt -i- gegenüber der Kathode. Es folgen zwei Paare von Ablenkplatten, nämlich 13, 14 einerseits, sowie 15, 16 ander seits verhältnismässig dicht aufeinander.
Diese beiden Ablenkplattenpaare werden von je einem Kippschwingungs,generator 17 für die Zeilenfrequenz bezw. 18 für die Bildwechsel- frequenz im Gegentakt betrieben, was in der Zeichnung durch Erdung der Mitte der bei den Generatorzeichen angedeutet ist,
das heisst der einen Platte wird die Ablenkspannung und der andern Platte eine amplituden- und fre- quenzgleiche, aber pha;senverkehrteSpannung zugeführt. Ein metallischer Belag der Kolben wand 19 wird zweckmässig innerhalb der Röhre mit Hilfe einer Kontaktfeder 20 mit Erde, das heisst mit der Anode 12 verbun den.
Zweckmässig wird dieser Belag 19 nicht bis zum Schirm 18 ausgedehnt, sondern er braucht sich nur etwa bis zur Höhe des Kol- bens zu erstrecken. Ferner wird zweckmässig ein über den Röhrenhals geschobener, ge schlossener, geerdeter Eisenpanzer 34 vor gesehen.
Man verringert nun den azentrischen Ein fluss der Ablenkplatten 13, 14 dadurch, dass man der Anode 12 die Form eines Röhrchens gibt, welches eine solche Länge hat, dass die Elektronen beim Verlassen desselben einheit lich auf Anodenspannung sind, und dass der Durchgriff des Feldes 13, 14 in den Raum des Linsenfeldes zwischen 10, 11 und 1'2 praktisch zu vernachlässigen ist.
Massgebend hierfür ist das Verhältnis zwischen dem kleinsten Plattenabstand 13 und 14 einerseits und der Röhrchenlänge. Es hat sich gezeigt, dass man mit einer Dimensionierung von 10 :15 für diese beiden Grössen bei einem Abstand von 5 mm zwischen Plattenrad und schirmseitiger Haiteplatte der Anode 12 be reits praktisch auskommt. Allgemein soll .der Abstand :
der linsenseitigen Anodengrenz- scheibe von der linksseitigen Plattenkante mindestens gleich, zweckmässig grösser sein als der kleinste Abstand der Ablenkplatten voneinander.
Um eine möglichst gute Lichtausbeute und eine einwandfreie elektronenoptische Ab bildung zu erzielen, kann das Kondensa- torsystem 1/4/5/7 und die Elektronenlinse 9/10/11/12 zweckmässig so ausgebildet und bemessen werden, wie dies im Patent Nr. 186369 angegeben ist. Zu diesem Zweck wird das Verhältnis des Abstandes der Elek- trodo 12 vom Tubus 11 zu dem Durchmesser des Tubus 11, bezw. das Verhältnis der Ent fernung der Elektrode 6 von der Öffnung des Zylinders 4 nicht kleiner als 1 : 1, zweck mässig gleich 2 : 1 oder oder grösser gewählt.
Ebenso können günstige Resultate da durch erzielt werden, dass man das Verhält nis des Abstandes der vordern Platte der Elektrode 12 von der Blende 10 zu dem Durchmesser der Öffnung dieser Blende, bezw. das Verhältnis der Entfernung der Platte 6 bis zu der Blende 5 zum Durchmes ser der Blende 5 in der angegebenen Weise, das heisst nicht kleiner als 1 : 1, zweckmässig jedoch 2 : 1 oder grösser bemisst. Die Ein tauchtiefe der Blende 10 in die Röhre 9, das heisst die Länge des Stückes 11, wird zweck mässig höchstens gleich dem Radius der Röhre 9 bemessen.
Der letztgenannte Weg wird praktisch stets beschritten werden müssen, wenn. die Einstellung einer grossen Entfernung zwi schen dem Anodenrand und der Tubusöff- nung aus irgend welchen Gründen nicht mög lich ist.
Ferner werden die gleichen Regeln für die Abstandsbemessung zweckmässig auch auf das kathodennächste Elektronensystem angewendet. So kann eine auf Anodenpoten tial vorgespannte Lochelektrode vor einem die Glübkathode enthaltenden Steuerzylinder angeordnet sein, und diese Kombination kann ganz entsprechend ausgestaltet werden wie die Kombination des Tubus 11 mit der Anode 12.
Die Anordnung nach der Erfindung eig net sich ganz besonders als Hochvakuumröh- ren- oder Restgasröhrenanordnung, wobei der Gasdruck in der Röhre weniger als 5 . 10-5 mm beträgt.
Arrangement with cathode ray tube. The present invention provides a cathode ray tube assembly having an electrostatic electron lens and electrostatic deflection means.
It has been shown that in tubes of this type, the influence of the deflection fields on the electrostatic lens field causes distortions of the image point.
The relationships are explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 1a.
In the arrangement shown in FIG. 1, the metallic coating 19 is at a high positive potential, while the tube 9 has a significantly lower potential. The field between the edge of the tube 9 and the conductive coating 19 is used as the electrical lens.
In order to reduce the penetration of the deflection fields on this lens field, it would be necessary to arrange a shielding anode plate 12 between the tube 9 and the first pair of deflection plates. Such a shield is by no means sufficient to remedy the error.
While the arrangement 9, 12 results in a round image point in the absence of deflection plates, when two plates 13, 14 are arranged behind the anode 12, a rod-shaped point immediately appears, and in practice it shows that the focal length is recorded in the plane of the electric field is smaller than in a plane parallel to the baffles.
This is indicated schematically in FIG. 1 by the two arrows 21 and 22. The phenomenon is explained by the course of the potential surfaces between the anode and the deflector plates. In the plane transverse to the plates, the potential lines only reach a little through the anode hole. This course is indicated by the level line 23 resulting in terms of the effect.
If, on the other hand, you think of the figure rotated by 90 so that the deflection plates come to lie in front of and behind the plane of the drawing, the level lines run according to curve 24, i.e. they reach much deeper through the anode in the direction of the fluorescent screen. But since the indicated curvature of the level lines acts as a line of confusion, the refractive power of the concentrating system formed by the electrodes 9, 12 is weakened more by a level line according to 24 than by a level line according to 23.
As a result, if the bias of the tube 9 is gradually shifted from positive to negative values, the course of the pixel shapes on the luminescent screen given in FIG. 1a is obtained when using a circular aperture 7 and with the specified orientation of the deflection plates 13 , 14 to the figure. The first sharp image has the shape of a rod 21 perpendicular to the plates 13, 14.
The second sharp setting shows a rod 22 of the same type parallel to the plates, with the first setting, which has become blurred, at the same time forming a halo around the second image.
It is clear that a tube afflicted with this defect is not able to produce fully sharp images.
To eliminate this error, it has already been proposed in patent no. 185302 to use a system which allows only a small penetration of the deflection fields on the lens field and in which the deflection plates are operated in push-pull.
In order to achieve a small penetration between deflector plates and lens field, it was proposed in this earlier patent to make the lens opening smaller than the plate stock of the first pair and to make the distance between lens and first pair of deflector plates at least equal to the width of a deflector plate.
The present invention relates to the development of this arrangement. According to the present invention, the last electrode of the electron-optical system, which is located next to the deflection plates, is given the shape of a tube which has a length such that the deflection fields penetrate into the lens field.
In order to avoid wrapping around the deflection fields, the anode tube is expediently fastened between two holding plates, the diameter of which is as large as possible without colliding with other structural elements.
An example embodiment of the arrangement according to the invention is shown in FIG. 2, for example.
In Fig. 2, 1 denotes the hot cathode head of an indirectly heated hot cathode with the heating leads 2 and 3, 4 is a control cylinder with a built-in diaphragm 5 to which the light control voltage is applied. 6 is a diaphragm with a hole 7, which is to be formed by the electric lens 9, 10, 11, 12 on the fluorescent screen 8 from. A tube 9 is provided with a special bias voltage that can be tapped off by a potentiometer 10a.
The upper part of the tube 9 is narrowed by a further diaphragm 10 and is continued by a tube attachment 11. An anode 12 of a peculiar shape is electrically brought to the same potential with the diaphragm 6, for example to about 2000 volts -i- with respect to the cathode. There are two pairs of baffles, namely 13, 14 on the one hand, and 15, 16 on the other hand, relatively close to each other.
These two pairs of deflection plates are each of a tilting vibration generator 17 for the line frequency BEZW. 18 operated in push-pull for the frame rate, which is indicated in the drawing by earthing the center of the generator symbols,
that is, the deflection voltage is applied to one plate and a voltage of the same amplitude and frequency, but reversed in phase, to the other plate. A metallic coating of the piston wall 19 is expediently verbun within the tube with the aid of a contact spring 20 with earth, that is to say with the anode 12.
Expediently, this covering 19 is not extended to the screen 18, but rather only needs to extend approximately to the height of the piston. Furthermore, a pushed over the tube neck, ge closed, grounded iron armor 34 is expediently seen before.
The acentric influence of the deflection plates 13, 14 is now reduced by giving the anode 12 the shape of a tube which has a length such that the electrons are uniformly at anode voltage when they leave it, and that the penetration of the field 13 , 14 in the space of the lens field between 10, 11 and 1'2 is practically negligible.
The decisive factor here is the ratio between the smallest plate spacing 13 and 14 on the one hand and the tube length. It has been shown that a dimension of 10:15 for these two sizes with a distance of 5 mm between the plate wheel and the shield-side retaining plate of the anode 12 is already practically enough. In general, the distance should:
the lens-side anode boundary disk from the left-side plate edge must be at least the same, suitably greater than the smallest distance between the deflection plates.
In order to achieve the best possible light yield and perfect electron-optical imaging, the capacitor system 1/4/5/7 and the electron lens 9/10/11/12 can be designed and dimensioned as described in patent no. 186369 is specified. For this purpose, the ratio of the distance between the electrode 12 and the tube 11 to the diameter of the tube 11, respectively. the ratio of the Ent distance of the electrode 6 from the opening of the cylinder 4 is not less than 1: 1, expediently chosen equal to 2: 1 or or greater.
Likewise, favorable results can be achieved by the fact that the ratio of the distance between the front plate of the electrode 12 and the aperture 10 to the diameter of the opening of this aperture, respectively. the ratio of the distance from the plate 6 to the diaphragm 5 to the diameter of the diaphragm 5 in the specified manner, that is, not less than 1: 1, but appropriately 2: 1 or greater. The depth of immersion of the diaphragm 10 in the tube 9, that is to say the length of the piece 11, is expediently at most equal to the radius of the tube 9.
The last-mentioned path will practically always have to be followed if. setting a great distance between the anode edge and the tube opening is not possible for whatever reason.
Furthermore, the same rules for dimensioning the distance are expediently also applied to the electron system closest to the cathode. For example, a perforated electrode pretensioned to anode potential can be arranged in front of a control cylinder containing the glow cathode, and this combination can be configured in a very similar manner to the combination of the tube 11 with the anode 12.
The arrangement according to the invention is particularly suitable as a high vacuum tube or residual gas tube arrangement, the gas pressure in the tube being less than 5. 10-5 mm.