Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenlinse Die vorliegende Erfindung betrifft Kathoden strahlröhren mit einer Elektronenlinse.
Die Erfindung betrifft speziell Kathodenstrahl röhren mit grossem Ablenkwinkel für Fernsehemp fänger mit grosser Bildfläche. Infolge der üblichen Praxis, den Hals der Fernsehröhre so kurz wie mög lich zu machen, liegt die Elektronenlinse zum Fokus sieren des Elektronenstrahles üblicherweise sehr nahe bei den Abtastspulen, und das Fokussierfeld hat die Neigung, das Abtastfeld zu stören.
Denn da das Fo- kussierfeld der Elektronenlinse eine Kraft ausübt, die dahin zielt, den Elektronenstrahl um die Achse der Linse zum Konvergieren zu bringen, und das Ab tastfeld eine Kraft ausübt, die dahin zielt, den Elek tronenstrahl von der Achse der Linse weg abzulen ken, wirken die beiden Kräfte einander entgegen und suchen sich gegenseitig aufzuheben. Dadurch wird ein Teil der vom Abtastgenerator erzeugten Energie nutzlos verbraucht. Dieser Energieverlust ist beson ders ernst zu nehmen bei Röhren mit grossem Ab- lenkwinkel, bei dem ein kräftiges Ablenkfeld not wendig ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Ka thodenstrahlröhre mit :einer Elektronenlinse, die ein Fokussierfeld erzeugt, das das Abtastfeld nicht stört und doch keine Verlängerung der Röhre notwendig macht.
Die Elektronenlinse der Kathodenstrahlröhre weist drei in der Bewegungsrichtung der Elektronen des Elektronenstrahles in Abstand voneinander ange ordnete Elektroden auf und Mittel, um die Elektroden mit entsprechenden Potentialquellen zu verbinden. Die Kathodenstrahlröhre ist nach der Erfindung da durch gekennzeichnet, d'ass die letzte Elektrode der Elektronenlinse in Bewegungsrichtung der Elektronen an der Seite, von der der Elektronenstrahl eintritt, mit einer Wand versehen ist, die für den Durchtritt des Elektronenstrahles eine Öffnung besitzt.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine Elektronen erzeugende und fokussie rende Einrichtung einer Kathodenstrahlröhre, Fig. 2 schematisch eine modifizierte Form einer Fokussiereinrichtung und Fig. 3 schematisch und teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre nach dieser Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlsystem, das. in Richtung der Elek- tronenwanderung des Elektronenstrahles in Abstand voneinander folgende Elektroden aufweist:
eine Ka thode 1, eine Modulationselektrode 2, eine Anode 5 und eine zusätzliche zylindrische Elektrode 9,. Die Modulationselektrode 2 besitzt eine Wand 3, die eine Öffnung 4 aufweist, und die Anode 5 besitzt eine Wand 6, die eine Öffnung 8 aufweist, wobei beide<B>Öff-</B> nungen, den; Durchtritt eines Elektronenstrahles 10 er möglichen.
Durch Anlegen entsprechender Potentiale an die Elektroden 1, 2, 5 und 9 wird der Elektronen strahl 10 auf einen Kreuzungspunkt 11 für die Elektro- nen: fokussiert, hinter dem die Elektronenbahnen wie der auseinanderlaufen, worauf die Elektronen durch Elektronenfokussierlinsen 12 in entsprechendem Strahl auf einen Schirm 20 fokussiert werden.
Die Elektronenlinse 12 umfasst drei Elektroden 13, 14 und 15, die nacheinander in Richtung des wandernden Strahles angeordnet sind. Jede dieser Elektroden besitzt die Form eines zylindrischen Ele mentes, wobei<I>die</I> Elektroden 13 und 14 an den Enden offen sind und die Elektrode 15 eine Wand 16 aufweist, die auf -der Eintrittsseite des Elektrod'en- strahles in die Elektrode angeordnet ist und für den Durchtritt des Elektronentsrahles eine Öffnung auf weist.
Die Elektroden 13 und 15 sind in Betrieb an die gleiche Quelle eines sehr hohen Potentials ange schlossen, während die mittlere Elektrode 14 der Elektronenlinse mit der zusätzlichen Elektrode 9 des Strahlsystems elektrisch verbunden ist.
Wie ersichtlich, folgt hinter der Fokussierlinse 12 ein Ablenksystem mit Abtastspulen 17, die normaler weise um den Hals der Kathodenstrahlröhrenwand 18 angeordnet sind, wo :diese beginnt, sich auszuweiten. Die Tendenz besteht heute darin, die Länge des Ka thodenstrahlrohres so weit wie möglich zu verringern.
Die Fokussierlinse und die Abtastspulen 17 werden deswegen einander überlappend ausgeführt, und das Fokussierfeld erstreckt sich in das Ablenkfeld. Da diese beiden Felder in bestimmtem Umfange einander entgegenwirken - denn das Fokussierfeld bewirkt ein Sammeln des Strahles um die Achse der Röhre und das Ablenkfeld ein Ablenken des Strahles in einem Winkel zur Achse der Röhre - muss die Energie des Ablenkfeldes in.
kurzen Röhren erhöht werden, um das entgegenwirkende Fokussierfeld zu überwinden.
In der in Fig. 1 veranschaulichten Fokussierlinse besteht die Aufgabe der Wand 16 darin, den Span nungsgradienten des Fokussierfeldes :der Linse 12 so zu begrenzen, dass :die Fokussierwirkung in der Hauptsache abgeschlossen ist, sobald ein Elektron die Wand 16 erreicht.
Auf diese Weise ist das Fo- kussierfeld abgegrenzt und kann zumindest angenä hert von dem Ablenkfeld isoliert werden, so d'ass die Leistung des Ablenkfeldes nicht so gross sein muss.
Eine weitere Schwierigkeit, der man bei Katho denstrahlröhren begegnet, ist die Erscheinung der Kaltemission , die infolge sehr hoher Spannungsgra dienten erfolgt, die zwischen den Kanten benach- barter Fokussierlinsen auftreten und bewirken, dass Elektronen herausgezogen und durch das. Beschleu nigungsfeld des Elektronenstrahlsystems in Richtung zum Abbildschirm beschleunigt werden.
Diese Kalt emission ist die Quelle unerwünschter Erregungen auf dem Abbildschirm. Die Elektronen der Kaltemission wandern längs einer Bahn, deren Schnittpunkt mit der Ebene der Wand 16 im Verhältnis zur Achse der Fokussierlinse meistens ausserhalb der Bahn des Hauptelektronenstrahles liegt, so dass die Elektronen der Kaltstrahlung von der Wand 16 aufgefangen und daran gehindert werden, auf den Abbildschirm zu treffen.
Ein weiterer Vorteil der Wand 16 besteht darin, dass sie das Element des Strahlsystems vor dem Nie derschlag von Gettermaterial schützt, wenn dieses verdampft wird. Ein Getter ist normalerweise als Ring 19 vorgesehen, der nahe bei der Elektrode 15 und Wand 16 angeordnet ist und das Bestreben hat, das Strahlsystem vor Spritzern von Gettermaterial zu schützen.
Es ist möglich, die Röhre mit einer Elektrode 14 zu konstruieren, die für dauernd an der Elektrode 9 innerhalb der Röhre befestigt ist. Statt dessen kann die Elektrode 9 aber auch eine getrennte Verbindung nach aussen an eine unabhängige Spannungsquelle besitzen. In diesem Falle kann die Streuung des Elek tronenstrahles je nach Bedarf durch Einstellung ver ändert werden. Das ist besonders nützlich, wenn solche Röhren für zwei verschiedene Fernsehsysteme hergestellt werden sollen, nämlich eines mit 405 Zei len und eines mit 625 Zeilen, die unterschiedliche Leuchtpunktgrösse für die verschiedenen Auflösever- mögen der beiden Systeme notwendig machen.
Beidem oben beschriebenen Linsensystem ist es wesentlich, d'ass die Elektroden 13 und 14 genau axial mit der Achse des Elektronenstrahlsystems ausgerichtet sind, andernfalls zeigt der auf den Ab bildschirm 20 fokussierte Leuchtpunkt ein unan nehmbares Mass von Koma und Astigmatismus. Fig. 2 veranschaulicht ein verbessertes. Linsensystem, das hilft, die oben genannten Nachteile wieder zu vermeiden. In diesem verbesserten Linsensystem ist die Elektrode 13 mit einer Wand 26 versehen, die eine zentrale Öffnung 27 aufweist.
Die Wand 26 kann an der Seite der Elektrode liegen, die, wie dar gestellt, von dem Strahlsystem abliegt, oder sie kann auf der anderen Seite der Elektrode 13 liegen.
Bei diesem verbesserten Linsensystem ist es im mer noch notwendig, die Elektrode 14 genau koaxial mit dem Strahlsystem auszurichten, doch macht das Einführen der mit Öffnung versehenen Wand 26 das Ausrichten der Elektrode 13 weniger kritisch. Das Einführen der mit Öffnung versehenen Wand 26 verhütet, dass die zu den Elektroden 13 und 15 ge hörenden Felder und das zur Elektrode 14 gehörende Feld einander beeinflussen und in der Elektrode 13 sich eine unipolare Linse bildet. Das Entstehen einer solchen Linse ist unerwünscht und macht ein genaues Ausrichten der Elektrode 13 erforderlich.
In einer praktischen Ausführungsform der Er findung hatten die Durchmesser der Öffnungen in den Wänden 26 und 16 den Wert von 3,175 mm bzw. 6,35 mm, während: der innere Durchmesser jeder Elektrode 9,525 mm betrug.
Fig.3 veranschaulicht eine Kathodenstrahlröhre 21 mit einem Fokussierlinsensystem der hier be schriebenen Art und mit einem Abbildschirm 20 und einem Halsteil 22. Das oben beschriebene Strahl system mit einer Kathode, einer Modulationselek trode 2, einer Anode 5 und einer zusätzlichen Elek trode 13 ist in den Halsteil 22 eingeschlossen. Die Elektroden :des Strahlsystems werden von einer ent sprechenden Potentialquelle 23 gespeist, so dass das Potential an der Elektrode 9 zwischen dem Potential der Elektroden 2 und 5 liegt.
Das Fokussierlinsensystem mit den Elektroden 13, 14 und 15, das oben beschrieben wurde, liegt ebenfalls innerhalb des Halsteiles 22 und wird von einer anderen passenden Spannungsquelle 24 gespeist. Die Abtastspulen 17 umgeben das Ende des Hals teiles und werden von einer entsprechenden Quelle 25 beliefert. Die Kathodenstrahlröhre kann auch wie beschrieben einen Getterring 19 umfassen.
Die Grösse der Öffnung in der Wand 16 ist so gewählt, dass sie in der Hauptsache gleich dem Quer schnitt des Elektronenstrahles beim Durchtritt durch die Wand ist. Bei solcher Anordnung ist die Getter- materialmenge vom Getterring 19, die durch die öffnung tritt, ein Minimum.