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.
Cathode ray tube with an electron lens The present invention relates to cathode ray tubes with an electron lens.
The invention relates specifically to cathode ray tubes with a large deflection angle for Fernsehemp receiver with a large screen area. As a result of the usual practice of making the neck of the television tube as short as possible, please include the electron lens for focusing the electron beam is usually very close to the scanning coils, and the focusing field has a tendency to interfere with the scanning field.
This is because the focusing field of the electron lens exerts a force aimed at making the electron beam converge around the axis of the lens, and the scanning field exerts a force aimed at diverting the electron beam away from the axis of the lens ken, the two forces work against each other and seek to cancel each other out. As a result, some of the energy generated by the scanning generator is uselessly consumed. This loss of energy is to be taken particularly seriously in the case of tubes with a large deflection angle, where a powerful deflection field is necessary.
The present invention enables a cathode ray tube with: an electron lens which generates a focusing field which does not interfere with the scanning field and yet does not require an extension of the tube.
The electron lens of the cathode ray tube has three electrodes arranged at a distance from one another in the direction of movement of the electrons of the electron beam and means to connect the electrodes to corresponding potential sources. According to the invention, the cathode ray tube is characterized in that the last electrode of the electron lens in the direction of movement of the electrons on the side from which the electron beam enters is provided with a wall which has an opening for the passage of the electron beam.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the accompanying drawing. 1 shows an electron generating and focusing device of a cathode ray tube, FIG. 2 schematically shows a modified form of a focusing device and FIG. 3 shows schematically and partly in section a side view of a cathode ray tube according to this invention.
1 shows a cathode ray tube with an electron beam system which has the following electrodes at a distance from one another in the direction of the electron migration of the electron beam:
a cathode 1, a modulation electrode 2, an anode 5 and an additional cylindrical electrode 9 ,. The modulation electrode 2 has a wall 3 which has an opening 4, and the anode 5 has a wall 6 which has an opening 8, both openings, the; Passage of an electron beam 10 he possible.
By applying appropriate potentials to the electrodes 1, 2, 5 and 9, the electron beam 10 is focused on a point of intersection 11 for the electrons: behind which the electron paths diverge, whereupon the electrons are directed through electron focusing lenses 12 in a corresponding beam Screen 20 are focused.
The electron lens 12 comprises three electrodes 13, 14 and 15, which are arranged one after the other in the direction of the traveling beam. Each of these electrodes has the shape of a cylindrical element, with the electrodes 13 and 14 being open at the ends and the electrode 15 having a wall 16 which on the entry side of the electrode beam in the electrode is arranged and has an opening for the passage of the electron beam.
The electrodes 13 and 15 are connected in operation to the same source of a very high potential, while the middle electrode 14 of the electron lens is electrically connected to the additional electrode 9 of the beam system.
As can be seen, behind the focusing lens 12 follows a deflection system with scanning coils 17, which are normally arranged around the neck of the cathode ray tube wall 18, where: this begins to expand. The trend today is to reduce the length of the cathode ray tube as much as possible.
The focusing lens and the scanning coils 17 are therefore made to overlap each other, and the focusing field extends into the deflection field. Since these two fields counteract each other to a certain extent - because the focusing field causes the beam to be collected around the axis of the tube and the deflection field deflects the beam at an angle to the axis of the tube - the energy of the deflection field must be in.
short tubes are increased in order to overcome the counteracting focus field.
In the focusing lens illustrated in FIG. 1, the task of the wall 16 is to limit the voltage gradient of the focusing field: of the lens 12 so that: the focusing effect is mainly complete as soon as an electron reaches the wall 16.
In this way, the focusing field is delimited and can be at least approximately isolated from the deflection field, so that the power of the deflection field does not have to be so great.
Another difficulty encountered with cathode ray tubes is the phenomenon of cold emission, which occurs as a result of the very high voltage levels that occur between the edges of adjacent focusing lenses and cause electrons to be drawn out and through the acceleration field of the electron beam system in the direction accelerated to the screen.
This cold emission is the source of unwanted excitement on the screen. The electrons of the cold emission travel along a path whose point of intersection with the plane of the wall 16 in relation to the axis of the focusing lens is mostly outside the path of the main electron beam, so that the electrons of the cold radiation are caught by the wall 16 and prevented from reaching the screen hold true.
Another advantage of the wall 16 is that it protects the element of the jet system from the fall of getter material when it is evaporated. A getter is normally provided as a ring 19, which is arranged close to the electrode 15 and wall 16 and which tends to protect the jet system from splashes of getter material.
It is possible to construct the tube with an electrode 14 which is permanently attached to the electrode 9 within the tube. Instead, the electrode 9 can also have a separate connection to the outside to an independent voltage source. In this case, the scattering of the electron beam can be changed as required by setting ver. This is particularly useful if such tubes are to be manufactured for two different television systems, namely one with 405 lines and one with 625 lines, which require different sizes of light spots for the different resolution capacities of the two systems.
In the lens system described above, it is essential that the electrodes 13 and 14 are exactly axially aligned with the axis of the electron beam system, otherwise the luminous point focused on the screen 20 shows an unacceptable degree of coma and astigmatism. Figure 2 illustrates an improved one. Lens system that helps to avoid the disadvantages mentioned above. In this improved lens system, the electrode 13 is provided with a wall 26 which has a central opening 27.
The wall 26 can lie on the side of the electrode which, as shown, is remote from the beam system, or it can lie on the other side of the electrode 13.
With this improved lens system, it is still necessary to align the electrode 14 precisely coaxially with the beam system, but the insertion of the apertured wall 26 makes the alignment of the electrode 13 less critical. The introduction of the wall 26 provided with an opening prevents the fields belonging to the electrodes 13 and 15 and the field belonging to the electrode 14 from influencing one another and a unipolar lens from forming in the electrode 13. The creation of such a lens is undesirable and requires precise alignment of the electrode 13.
In a practical embodiment of the invention, the diameters of the openings in walls 26 and 16 were 3.175 mm and 6.35 mm, respectively, while: the inner diameter of each electrode was 9.525 mm.
Fig.3 illustrates a cathode ray tube 21 with a focusing lens system of the type described here and with a screen 20 and a neck portion 22. The beam system described above with a cathode, a modulation electrode 2, an anode 5 and an additional electrode 13 is in the neck portion 22 included. The electrodes of the beam system are fed by a corresponding potential source 23, so that the potential at electrode 9 is between the potential of electrodes 2 and 5.
The focusing lens system with the electrodes 13, 14 and 15, which was described above, is also located within the neck part 22 and is fed by another suitable voltage source 24. The scanning coils 17 surround the end of the neck part and are supplied from a corresponding source 25. The cathode ray tube can also comprise a getter ring 19 as described.
The size of the opening in the wall 16 is chosen so that it is mainly equal to the cross-section of the electron beam when it passes through the wall. With such an arrangement, the amount of getter material from the getter ring 19 that passes through the opening is a minimum.