Elektronenstrahlsystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronen strahlsystem.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwen dung in. Kathodenstrahlröhren mit grossem A'blenk- winkel für Fernsehempfänger mit grosser Bildfläche. In solchen Röhren kann ein starker Elektronenstrahl- Strom notwendig sein, um die genügende Helligkeit zu erreichen.
Bei den bisher bekannten Elektronen- strahlsystemen ergab die Erhöhung des Elektronen stromes eine Zunahme der Querschnittfläche des Strahles und damit ein wenig scharf definiertes Bild, insbesondere beim Rand des Fernsehschirmes. Um dies zu vermeiden, muss die Stromdichte des Strahles auf ein Mass erhöht werden, das grösser ist, als es mit heute üblichen Elektronenstrahlsystemen erreich bar ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Elek- tronensbrabdsystem, das einen Elektronenstrahl hoher Stromdichte erzeugen kann und doch Ausmasse des Elektronenstrahlsystems ermöglicht, die in Grenzen liegen, die für die Massenproduktionstechnik tragbar sind.
Das Elektronenstrahlsystem nach der Erfindung umfasst die folgenden Elektroden, die axial in Be wegungsrichtung der Elektronen in folgender Reihen folge im Abstand voneinander angeordnet sind: eine Kathode, um eine Modulationselektrode, eine zylin drische Anode, eine zylindrische Vorfokussierelektrode und eine Elektronenfokussierlinse und mit Mitteln, um die Vorfokussierelektrode auf einem Potential zu halten, das zum Potential der Anode negativ ist;
und Mitteln, um ein entsprechendes Potential an die erste Elektrode der Linse zu legen, und ist dadurch gekenn zeichnet, dass das Verhältnis der Länge der Vorfo- kussierelektrode zur Länge der Anode 5:1 bis 1,5:1 beträgt und die Gesamtlänge der Anode und der Vor- fokussierelektrode kleiner ist als die Brennweite der Vorfokussierlinse, die durch die Vorfokussierelek- trode und die erste Elektrode der Fokussierlinse ge bildet ist.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 ein Elektronenstrahlsystem einer Katho denröhre, Fig. 2 schematisch eine Kathodenstrahlröhre nach dieser Erfindung und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform nach dieser Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Elektronenstrahlsystem gezeigt, das bei Anlegen des entsprechenden Potentials an die verschiedenen Elektroden, einen Elektronenstrahl 10 erzeugt, der in Fig. 1 von links nach rechts verläuft. Das Elektronenstrahlsystem umfasst eine Elektronen emittierende Kathode 1, die durch nicht gezeigte Mit tel beheizt wird und von einer Modulationselektrode 2 umgeben ist, die vor der Kathode 1 eine Wand 3 mit einer zentralen Öffnung 4 für den Durchtritt eines Elektronenstromes durch die Wand aufweist.
In<B>Ab-</B> stand von der Modulationselektrode 2 folgt auf die Wand 3 in Richtung der Elektronenbewegung des Strahles eine Anode 5, die aus einer Wand 6 parallel zur Wand 3 der Modulationselektrode und einem kurzen zylindrischen Ring oder Flansch 7 besteht, der sich in Richtung des fortschreitenden Elektronen strahles von der Wand 6 weg erstreckt.
Die Wand, 6 besitzt eine öffnung 8 die koaxial mit der öffnung 4 der Wand 3 angeordnet, aber grösser ist als diese. Des weiterem ist eine zylindrische Elektrode 9 vorgesehen, die in Richtung des fort schreitenden Elektronenstrahles in einem Abstand von dem Rand des Ringes 7 beginnt. Auf die Elek- trode 9 folgt eine Fokussierlinse, deren erste Elek trode 13 in Fig. 1 gezeigt ist.
Bei Betrieb des Elektronenstrahlsystems wird ein Steuerpotential, das gleich dem Kathodenpotential oder negativer als dieses sein kann, an die Modula- tionselektrode 2 gelegt, um die Grösse der Emission der Kathode zu regeln. An die Anode 5 wird ein Po tential angelegt, das gegenüber dem Potential der Kathode 1 positiv ist.
Diese Verteilung des Potentials bewirkt, dass der Elektronenstrahl so fokussiert wird, dass die Elektronen bis zum Punkt 11 hinter der Wand 6 zusammenlau fen, sich kreuzen und dann wieder auseinanderstre- ben. Ein positives Potential, das niedriger ist als das Potential der Anode 5, liegt an der Elektrode 9, wäh rend an der Elektrode 13 ein sehr hohes. positives Potential liegt.
Da die Anode 5 und die Elektrode 9 elektrisch getrennt sind, kann an die Anode 5 ein höheres po sitives Potential angelegt werden als an die Elektrode 9, so dass der Abstand zwischen Gitter und Kathode in Grenzen gehalten werden kann, die für die Mas senproduktionstechnik annehmbar sind, während das niedrigere Potential der Elektrode 9 mit dem sehr hohen Potential der Elektrode 13 innerhalb der Elek trode 9 ein starkes Feld ausbildet. Dieses starke Feld wirkt als Vorfokussierlinse, die das Auseinander streuen, des Elektronenstrahles begrenzt und dadurch den Durchmesser des Elektronenstrahles verringert.
Fig.2 ist teilweise im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre 21 mit einem Elektronenstrahlsystem der oben beschriebenen Art. Die Röhre umfasst einen Abbildschirm 22, den ein Elektronenstrahl mittels A'btastspulen 16 abtastet, und einen Halsteil 23. Das Elektronenstrahlsystem, das wie oben beschrieben eine Kathode 1, eine Mo dulationselektrode 2, eine Anode 5 und eine zu sätzliche Elektrode 9 umfasst, ist in dem Halsteil 23 untergebracht und dient dazu, den Elektronenstrahl längs der Röhre zu führen.
Der Strahl durchläuft eine Fokussierlinse mit der Elektrode 13 und zwei weiteren Elektroden 14 und 15.
Die Kathode 1, Modulationselektrode 2, Anode 5 und zusätzliche Elektrode 9 werden durch eine Quelle 17, die Anzapfpunkte für die verschiedenen Potentiale besitzt, in der oben angegebenen Weise mit Potential verehen, Die Elektroden 13, 14 und 15 der Fokussierlinse werden von einer anderen Quelle 18 beliefert. Die Abtastspulen 16 werden von einer Quelle 19 beliefert. Die Quellen 17, 18 und 19 kön nen von bekannter Art sein.
In einer praktischen Ausführungsform der Er findung betrug der Durchmesser der Öffnung 4 selber 0,508 mm, der Durchmesser der Öffnung 8 aber 0,635 mm, der Abstand zwischen der emittierenden Endfläche der Kathode und der vorderen Fläche der Modulationselektrodenwand 2 betrug 0,3429 mm der Abstand zwischen den beieinander liegenden Oberflächen der Wände 3 und 6 war 0,1778 mm, die axiale Länge des Anodenringes 7 war 1,778 mm, der Abstand zwischen Anode 5 und Elektrode 9 war 0,508 mm, die axiale Länge der Elektrode 9 war 3,429 mm, und der Innendurchmesser jeder Elek trode betrug 9,525 mm.
Dies sind typische Masse des Elektronenstrahlsystems, doch können die Masse so gewählt werden, dass -sie den besonderen Forderungen einer beliebigen Kathodenstrahlröhre gerecht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des hier be schriebenen Elektronenstrahlsystems kann auch die Vorfokussierelektrode 9 mit einer Wand 24 versehen sein, die wie Fig. 3 veranschaulicht, eine Durchtritts- öffnung für den Elektronenstrahl aufweist.
Diese Wand, 24 liegt bei der Kathodenseite, aber unmittel bar bei dem Schnittpunkt zwischen der Hülle des Elektronenstrahls, die vom Kreuzungspunkt 11 sich kegelmantelförmig ausweitet, und der Hülle des Strahles, die konsich sich in Richtung zum Elektro- nenfokussiersystem mit der Linse 13 ausweitet, in einem Winkel, der für das Fokussiersystem tragbar ist. Der Durchmesser der Öffnung 25 in der Wand 24 ist zumindest angenähert gleich dem Durchmesser des Elektronenstrahles beim Durchtritt durch die Wand 24. Die Wand 24 trennt das Fokussierfeld wirksam von dem Feld mit dem Kreuzungspunkt.
Für ein gutes Arbeiten des Elektronenstrahlsy- stems müssen die Masse des Ringes 7 der Anode und die Vorfokussierelektrode 9 sowie die Brennweite des durch die Elektroden 9 und 13 geschaffenen Feldes folgenden Anforderungen genügen. Die Gesamtlänge der Elektroden 5 und 9 muss weniger sein als die Brennweite des Feldes zwischen den Elektroden 5 und 9, und das Verhältnis der Länge der Elektrode 9 zur Länge des Ringes 7 darf nicht grösser sein als <B><I>5:</I></B> 1 und nicht kleiner als<B>1,5:</B> 1.
Des weiteren muss das an die Elektrode 9 angelegte Potential gegenüber dem Potential an der Anode 5 negativ sein und kann sogar gegenüber dem Potential an der Kathode 1 negativ sein.
Durch Verändern des Potentials an der Elektode 9 kann die Dicke des Strahles verändert werden, und ein Elektronenstrahlsystem nach dieser Erfindung kann deswegen mit einem Fernsehsystem mit 405 oder 625 Zeilen benutzt werden, indem die Grösse des Strahles und des Punktes auf dem Abbildschirm entsprechend gewählt werden.