Anordnung zur Fokussierung von Elektronenstrahlen. Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine Anordnung zur Fokussierung eines Elek tronenstrahls mittels eines Magnetfeldes. Die bisher vorgeschlagenen Fokussieranordnungen verwenden meist Dauermagnete, bei denen die ini Erregermagnet verlaufenden Feldlinien im wesentlichen parallel zur Strahlachse sind. Derartige Systeme weisen ein im Verhältnis zum Nutzfeld grosses Streufeld auf, da An fang- und Ende unterschiedliche Polarität be sitzen.
Damit sind sie einmal unwirtschaftlich, zum andern bewirkt das Streufeld, wenn es in den Bereich der Ionenfalle oder des Ab- lenksvstems eindringt, Störungen des aufge zeichneten Rasters.
Aus der Elektronenoptik sind ferner Dop pellinsen bekannt, bei denen das Pokussier- feld mittels Elektromagneten erzeugt wird. Die Herstellung derartiger Linsensysteme in Serienfertigung ist bisher daran gescheitert, dass die Wicklung der Magnetspulen und der Zusammenbau des Systems schwierig und da- lier kostspielig ist.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass eine besonders ein fache und billige Serienherstellung elektroni scher Doppellinsen für die Zwecke der Strahl- konzentr ierung bei Kathodenstrahlröhren mög lich wird, wenn das Konzentrierfeld im we sentlichen durch einen Permanentmagneten erzeugt wird, der in radialer Richtung magne tisiert ist.
Erfindungsgemäss wird daher bei einer Anordnung zur Strahlfokussierung bei Katho- denstrahlröhren für Fernsehzwecke das Fo- kussierfeld im wesentlichen von einem den Hals der Röhre umgebenden, ringförmigen, in radialer Richtung magnetisierten Permanent magneten erzeugt, der mit den in Strahlrich tung gesehen vor und hinter ihm angebrach ten Polschuhen eine im wesentlichen streu feldfreie Doppellinse bildet.
Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn die Polschuhe des Permanentmagne ten ebenfalls ringförmig ausgebildet und mit dem Erregermagnet durch einen Zylinder aus ferromagnetischem Material verbunden sind.
Die erfindungsgemässe Doppellinse besitzt zwei entgegengesetzt gerichtete Fokussierfel- der,_während ihr Streufeld praktisch vernach lässigt werden kann. Eine derartige Anord nung, bei der die äussern Polschuhe gleiche Polarität haben, besitzt vor allem den Vorteil, dass sämtliche im Raum verlaufenden Kraft linien zur Fokussierung herangezogen werden. Die Dimensionen des Permanentmagneten können daher gegenüber den bekannten An ordnungen verkleinert werden.
Ferner kann eine Drehung eines Kathodenstrahlbündels durch das Fokussierfeld, wie sie bei den Ein- linsensy stemen beobachtet wird, nicht mehr eintreten, da die Felder der Doppellinse ent gegengesetzt gerichtet sind und sieh damit ihre Drehwirkungen gegenseitig aufheben. Auch die erzielte Punktschärfe ist besser als bei den bisher bekannten Systemen auf Grund f der Tatsache, dass keine Streulinien. in das Gebiet eingreifen, in dem sich die Elektronen mit niedriger Geschwindigkeit bewegen.
Fer ner tritt keine Beeinflussung des Ablenkfel- des oder der Ionenfalle ein.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig.l bis 3 beschrieben, von denen Fig.1 eine bekannte Anordnung darstellt, während Fig. 2 und 3 Ausführungsbeispiele der Er findung zeigen.
Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezeichnungen versehen.
Die bekannte Anordnung gemäss Fig. 1 verwendet einen ringförmigen Permanent magneten, bei dem die im Erregermagnet ver laufenden Feldlinien im wesentlichen parallel zur Achse des Elektronenstrahls 1 sind. Das Fokussiersvstem erzeugt ausser dem Pokussier- feld 2 auch ein sehr störendes Streufeld 3.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Anordnung wird demgegenüber ein Ring 4 aus hochwerti gem Magnetstahl verwendet, der radial ma gnetisiert ist, so dass sieh im Innern des Rin ges beispielsweise ein Südpol befindet und im äussern Teil des Ringes ein Nordpol. Ferner verwendet das System ringförmige Polschuhe 5 aus magnetisch weichem Stahl, die über einen Zylinder 6 aus gleichem Material mit dem Ringmagnet verbunden sind. Es entsteht damit eine Doppellinse, die nur die beiden entgegengesetzt gerichteten Fokussierfelder 2 besitzt, während ihr Streufeld praktisch ver nachlässigt werden kann.
Zur Regelung der Punktschärfe kann neben einer Änderung des Polschuhabstandes vom Erregermagneten auch eine elektrische Regelung verwendet werden, wie sie in Fig. 3 gezeigt wird. Es wird dabei zusätzlich in einer der Kammern 7, 8 eine stromdurchflossene Spule angebracht. Sie beeinflusst beide Felder der Doppellinse derart, dass das eine ge schwächt und das andere verstärkt wird. Da mit wird ausser der Änderung der Feldstärke gleichzeitig eine Verschiebung der Fokussier ebene erreicht und der Regelbereich gegen über der Anordnung mit zwei Erregerspulen wesentlich erweitert.
Die elektrische Regelung ist nicht auf die soeben beschriebene Ausführungsform be schränkt, sondern die Hilfsspule kann bei spielsweise zur Erzielung der gleichen Wir kung auch in zwei gleichsinnig vom Strom durchflossene Spulenhälften aufgeteilt wer den, von denen jeweils eine in einer Kammer untergebracht werden kann. Dagegen wird bei Verwendung zweier im entgegengesetzten Sinne durchflossener Spulen das von dem Er regermagneten 4 erzeugte Feld nur verstärkt oder geschwächt, bleibt jedoch in seiner Form erhalten. Die Pokussierebene wird nicht ver schoben.
Der Durehnresser cles Fokussierspstems wird vorzugsweise grösser als seine in axialer Richtung gemessene Länge gewählt.
Arrangement for focusing electron beams. The present invention relates to an arrangement for focusing an electron beam by means of a magnetic field. The previously proposed focusing arrangements mostly use permanent magnets in which the field lines running in the exciter magnet are essentially parallel to the beam axis. Such systems have a large stray field in relation to the useful field, since the beginning and end have different polarities.
On the one hand, this makes them uneconomical, and on the other hand, the stray field, when it penetrates the area of the ion trap or the deflection system, disrupts the recorded grid.
Also known from electron optics are double lenses in which the focusing field is generated by means of electromagnets. The manufacture of such lens systems in series production has so far failed because the winding of the magnet coils and the assembly of the system is difficult and, therefore, expensive.
The invention is based on the knowledge that a particularly simple and inexpensive series production of electronic double lenses for the purpose of beam concentration in cathode ray tubes is possible if the concentration field is essentially generated by a permanent magnet that magne in the radial direction is tized.
According to the invention, therefore, in an arrangement for beam focusing in cathode ray tubes for television purposes, the focusing field is generated essentially by an annular permanent magnet that surrounds the neck of the tube and is magnetized in the radial direction and attached to it in front of and behind it when viewed in the beam direction th pole pieces form an essentially stray field-free double lens.
A particularly favorable arrangement is obtained when the pole pieces of the permanent magnet are also ring-shaped and are connected to the exciter magnet by a cylinder made of ferromagnetic material.
The double lens according to the invention has two oppositely directed focussing fields, while its stray field can practically be neglected. Such an arrangement, in which the outer pole pieces have the same polarity, has the main advantage that all force lines running in space are used for focusing. The dimensions of the permanent magnet can therefore be reduced compared to the known arrangements.
Furthermore, a rotation of a cathode ray bundle through the focusing field, as observed in the single lens systems, can no longer occur, since the fields of the double lens are directed in opposite directions and thus their rotation effects cancel each other out. The point sharpness achieved is also better than with the previously known systems due to the fact that there are no scatter lines. intervene in the area in which the electrons move at low speed.
Furthermore, the deflection field or the ion trap are not influenced.
The invention is described below with reference to Fig.l to 3, of which Fig.1 shows a known arrangement, while Figs. 2 and 3 show embodiments of the invention.
Corresponding parts are given the same designations.
The known arrangement according to FIG. 1 uses an annular permanent magnet in which the field lines running ver in the exciter magnet are essentially parallel to the axis of the electron beam 1. In addition to the focusing field 2, the focusing system also generates a very disruptive scatter field 3.
In the cross section shown in Fig. 2 through an arrangement according to the invention, a ring 4 made of high-quality magnetic steel is used, which is magnetized radially, so that you see a south pole in the interior of the ring, for example, and a north pole in the outer part of the ring. Furthermore, the system uses ring-shaped pole pieces 5 made of magnetically soft steel, which are connected to the ring magnet via a cylinder 6 made of the same material. This creates a double lens that only has the two oppositely directed focusing fields 2, while their stray field can be practically neglected ver.
In addition to changing the pole shoe distance from the exciter magnet, electrical control, as shown in FIG. 3, can also be used to control the sharpness of the points. A coil through which current flows is attached in one of the chambers 7, 8. It influences both fields of the double lens in such a way that one is weakened and the other is intensified. Since, in addition to the change in the field strength, a shift of the focusing plane is achieved at the same time and the control range is significantly expanded compared to the arrangement with two excitation coils.
The electrical control is not limited to the embodiment just described, but the auxiliary coil can be divided into two halves of the coil through which the current flows in the same direction, for example, to achieve the same effect, one of which can be accommodated in a chamber. On the other hand, when using two coils through which flows in the opposite direction, the field generated by the magnet 4 He regermagnet is only strengthened or weakened, but its shape is retained. The focusing plane is not shifted.
The length presser of the focusing system is preferably selected to be greater than its length measured in the axial direction.