CS195206B1 - Obrazovka s proměnlivou energií elektronového svazku - Google Patents

Abstract

Vynález se týká obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku, používaně především v systémech zobrazování informací.

Description

(75)

Autor vynálezu RYBALKO SERGEJ ALEXANDROVlC, FRJAZINO Moskovskoj oblasti /SSSR/ (54) Obrazovka s proměnlivou energií elektronového svazku l 2

Vynález se týká obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku, používaně především v systémech zobrazování informací.

Doposud jsou známy obrazovky s proměnlivou energií, tj. rychlostí elektronového svazku, na níž závisí změna barvy světélkování nebo doba světelného doznívání, popřípadě jiné charakteristiky stínítka obrazovky. Jejich činnost je založena na jevu, podle kterého elektronový svazek proniká do různých hloubek pevného tělesa v závislosti na energii elektronů.

Stínítka takových obrazovek mohou být provedena v různých variantách, například jako jednovrstvá, obsahujíc! částice materiálu, která jsou povlečeny vrstvami z jiných· určitých materiálů, tvořících pro elektrony energetickou bariéru nebo vícevrstvá, v nichž jsou k sobě přiloženy vrstvy různých materiálů, z nichž některé se vyznačují různými charakteristikami při vybuzení dopadem elektronů, zatímco jiné působí jako energetické bariéry pro elektrony.

Při působení elektronů s různou energií na uvedená stínítka budou elektrony pronikat do té či oné vrstvy a budou vybuzovat odpovídající vrstvu stínítka. .

Z činnosti takovýchto stínítek je zřejmé, že k vybuzení materiálu s těmi nebo oněmi vlastnostmi je třeba měnit energii, elektronového svazku od nějaké určité hodnoty směrem k vyšším hodnotám energie svazku.

Nejs.oií-rli přitom provedena speciální opatření, dochází k rozostření elektronového svazku na stínítku. Jsou známa různá technická řešení, která umožňují získat na stínítku zaostřený obraz i při různých energiích , elektronového svazku, viz např. britský patent č. 947916, kde je navrženo řešení s několika elektronovými děly ,v systému formování elektronového svazku, v němž každé elektronové dělo zajištuje dosažení zaostřeného elektronového svazku s určitou energií elektronů.

Nedostatkem známého řešení obrazovky podle výše uvedeného patentu je použití několika elektronových děl, což komplikuje konstrukci vlastní obrazovky a krom'ě toho také neshoda obrazů vytvářených různými elek tronovými děly na stínítku.

Je rovněž známa obrazovka s proměnlivou energií svazku élektronů viž například autor ské osvědčení SSSR, č. 441612, která zahrnuje fokusující soustavu pro zajištění stálého Zaostření elektronového svazku na stínítku obrazovky, v níž první ze dvou osoVě syme rických elektrod ve směru běhu elektronového svazku je elektricky vázána na urychlovač elektrodu formování elektronového svazku, zatímco druhá elektroda ve směru běhu elektronového svazku je elektricky vázána se stínítkem,

U uvedené obrazovky je fokusující soustava provedena jako jeden komplex - jako magnetická čočka s konstantní intenzitou magnetického pole a elektrostatická čočka, jejíž umístění vzhledem k magnetické' čočce je takové, aby byla zajištěna kompenzace změny zaostření elektronového svazku. Elektrostatická čočka je provedena v podobě dvou osově symetrických elektrod, z nichž první ve směru běhu elektronového

95206' - · 3 <

svazku je elektricky vázána s urychlovací elektrodou, zatímco druhá je vázána.se stínit“ kem.

Obrazovce s takovou fokusující soustavou jsou vl^atní jak známé nedostatky samotných Soustav s elektromagnetickým zaostřováním, tj. složitost justace magnetická čočky vzhledem k ose přístroje, zvětšení rozměrů a hmotnosti přístroje, nutnost pbužití dostatečně výkonných zdrojů pro napájení magnetické cívky atd., tak i nedostatky spojené s docilováním individuálního režimu, při němž je zajištovánó zaostření elektronového svazku se změnou energie elektronů svazku, což znamená, že u každého přístroje je nutno individuálně určit optimální polohu střední roviny magnetické čočky vzhledem k čočce elektrostatická a Vyhledat poměr potenciálu urychlovací elektrody a současně magnetomotorické síly magnetické cívky.

Úkolem vynálezu je vytvořit obrazovku s ,proměnlivou energií elektronového svazku, jejíž konstrukční provedení by zajištovalo stálé zaostření elektronového svazku při elektrostatickém reiiramsJía stínítko obrazovky i při změně energie elektronů tohoto svazku.

Úkol je řež en tím, že u obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku, obsahující zaostřovací soustavu pro zabezpečení stálosti zaostření elektronového svazku na stínítko obrazovky, v níž první ve směru, běhu elektronového svazku ze dvou osově symetrických elektrod této soustavy je elektricky vázána s urychlovací elektrodou pro formováni elektronového svazku a druhá z těchto elektrod je elektricky vázána se stínítkem,je podle vynálezu zaostřovací soustava pro zajištění stálosti zaostření elektronového svazku na stínítko obrazovky tvořena čočkou s proměnlivou optickou mohutností pro zachování stálosti zaostření elektronového svazku při změně energie elektronů, umístěnou mezi urychlovací elektrodou a druhou elektrodou zaostřovací soustavy.

Je výhodné spojit obě elektrody zaostřovací soustavy mezi sebou prostředkem pro vytvoření rozloženého elektrického pole, provedeným z odporového materiálu a urychlovací elektrodu umístit ták, že nejméně jeden čelní povrch urychlovací elektrody, obrácený směrem ke stínítku obrazovky, je umístěn mezi osově symetrickými elektrodami v úseku omezeném hodnotami odporů ve směru běhu elektronového svazku, rovnajícími se 1/25 až 5/6 hodnoty celkového elektrického odporu prostředku pro vytvořeni rozloženého elektrického pole a vytváří společně s osově symetrickými elektrodami čočku s proměnnou optickou mohutností.

Je rovněž velmi výhodné, aby zaostřovací soustava byla opatřena pomocnou elektrodou, umístěnou za urychlovací elektrodou ve směru běhu elektronového svazku a vytvářející společně s osově symetrickými elektrodami čočku s proměnnou optickou mohutností, přičemž by mezi čelními, směrem ke stínítku elektronového zářiče obrácenými plochami pomocné elektrody a ve směru běhu elektronového svazku první ze dvou osově symetrických elektrod byla vzdálenost rovná nebo menší než 1,5 násobek největšího průměru osově symetrických elektrod a poměr nejmenšího průměru osově symetrických elektrod a nejmenžího průměru pomocné elektrody byl vol'en v me- zích od 1,5 do 6.

Konstrukce vynálezu navrhované obrazovky a proměnlivou energií elektronového svazku zabezpečuje docíleni vysoká rozlišovací schopnosti, asi 2500 čar ná stínítko, zjedno- i dušuje ovládací schéma, zmenšuje rozměry a snižuje hmotnost přístroj, jako celku a značně snižuje celkový potřebný výkon napájecích zdrojů obrazovky.

Vynález je dále objasněn popisem konkrétních variant jeho provedení a pomocí výkresů ná nichž značí obr. 1 první variantu provedení navrhované obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku v podélném řezu a blokové, schéma ovládání, obr. 2 druhou variantu provedení navrhované obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku v podélném řezu a blokové schéma jejího ovládáni, obr. 3 závislost poměru průměrů zaostřeného elektronového svazku při zvýšení energie jeho elektrónů.

Navrhovaná obrazovka s proměnlivou energií elektronového svazku zahrnuje koaxiální symetrický systém formování a zaostřování elektronového svazku J_, k níž patří uvnitř vakuového pláště 2_ přístroje umístěný zdroj 2 elektronů, skládající se z katody a modulátoru 2· Obrazovka jako celek zahrnuje také zaostřovací soustavu pro zabezpečení stálého zaostření elektronového svazku na stínítko, které se skládá z urychlovací elektrody 6 pro formování elektronového svazku, umTstěné ve směru běhu elektronového svazku 1 za modulátorem 2 a dvou osově souměrných elektrod T_ a ů, umístěných ve směru běhu elektronového svazku za urychlovací elektrodou 2 v řadě za sebou. Přitom první ve směru běhu svazku 1_ z obou elektrod - elektroda T_ - je elektricky vázána s urychlovací Elektrodou 6_, zatímco druhá ve směru běhu elektronového svazku _1_ - elektroda 8 - je elektricky vázána a luminiscenčním stínítkem 2·

Mezi elektrodami 7 'a 8 je umístěn prostře dek pro vytvoření rozloženého elektrického pole, který je elektricky vázán s uvedenými elektrodami 7_ a 8 a je proveden z odporového materiálu. V popisované variantě jsou uvedené elektrody 7 a 8_ provedeny jako vodivý povlak, nanesený na vnitřním povrchu vakuového pláště 2, prostředek pro vytvoření rozloženého elektrického pole je potom proveden jako pásek 10, umístěný ve tvaru Šroubo.vice na vnitřní ploše vakuového pláště 2 přístroje a urychlovací elektroda 2 je umístěna takovým způsobem, aby její čelní povrch, obrácený směrem k luminiscenčnímu stínítku 2 obrazovky a umístěný mezi čelními plochami elektrod 7. ^a 8. - k sobě navzájem obrácenými - se nacházel v úseku, ohraničeném ve směru běhu elektronového svazku hodnotami odporu od 1/25 do 5/6 hodnoty celkového elektrického“ odporu prostředku pro vytvoření rozloženého elektrického pole.

U popisované varianty vytváří čelní povrc urychlovací elektrody 6, umístěné podle výše uvedených pravideT, společně s elektrodami ]_ a 2 ěočkou 1 1 s proměnnou optickou mohutností, určenou k zachování stálosti zaostření elektronového svazku 2 i při změně energie jeho elektronů.

Z vnější strany vakuového pláště přístroje je umístěno vychylovací zařízení elektronového svazku, které je provedeno jako elektromagnetická cívka 12 a slouží pro řádkování elektronového svazku j_ na stínítku 2·

Slzení činnosti popisované obrazovky probíhá podle'řídících signálů přicházejících z vysílače 13 řídicích signálů, který je přes blok 14 řízení proudu elektronového svazku připojen k modulátoru 2· Vysílač 13 řídicích signálů je přes blok souřadnicového vychylování elektronového svazku, provedený podle všeobecně známého schématu, spojen také s vychylovací cívkou 12 a přes vysokonapětový přepínač se stínítkem 2· X vysokonapětovému pře195206 pínaČi 16 je připojen napájecí zdroj 1 7 vysokého napětí. K urychlovací elektrodě 6^ je připojen napájecí zdroj 18. U navrhované obrazovky je katoda 4. uzemněna. Je ovšem možné i provedení s variantou» u níž může být uzemněna urychlovací elektroda a na katodu přivedeno odpovídající záporné napětí.

Vedle výše popsané první varianty provedení obrazovky podle vynálezu je možné i druhé provedení obrazovky s proměnlivou en-e-rgií. elektronového svazku, které je analogické s první variantou.

Rozdíl proti první variantě spočívá u druhé varianty v tom, že osově symetrické elektrody 19 a 20 zaostřovací soustavy jsou provedeny v podobě válců, které spolu nejsou spojeny elektrickou vazbou, přičemž elektroda 20 „ j e spojena se stínítkem 9_ pomocí proudovodivého povlaku 21, naneseného na vnitřním povrchu vakuového pláště £ přístroje. V této popisované variantě je čočka 11 s proměnlivou optickou mohutností vytvořená pomocnou elektrodou 22, umístěnou za urychlovací elektrodou 6. ve směru běhu elektronového svazku £ a elektrodami 19 a 20. Vzdálenost mezi čelními plochami pomocné elektrody 22 a první elektrody 1 9 - obrácenými směrem ke stínítku 9. - je přitom rovna nebo menší než 1,5 násobek největšího průměru elektrod 19 a 20 a poměr hejmenšího průměru elektrod 19 a 20 k nejmenšímu průměru pomocné elektrody 22 se volí v mezích od 1,5 do 6. Uvedené vztahy platí pro varianty provedení obrazovky s elektrodami majícími složité tvary.

Řízení Činnosti obrazovky, provedené podle druhé varianty vynálezu, probíhá analogicky jako řízení obrazovky podle první varianty. Rozdíl je pouze v tom, že je použit ještě pomocný napájecí zdroj 23.

Je také možná varianta, u níž je pomocná elektroda 22 uzemněna a na katodu £ aAirychlovací elektrodu 6. jsou přivedena odpovídající napětí.

Pro kvalitativní vyhodnocení čiňnosti obrazovky je na obr. 3 uveden graf závislosti poměru průměru zaostřeného elektronového svazku při energiích větších než 4 kV k jeho průměru při energii rovnající se 4 kV, v němž je na ose úseček vynášeno napětí U na stínítku v kV a na ose pořadnic - poměr d průměrů podle výše uvedeného.

Činnost prvního provedení obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku spočívá v následujícím:

Při přívodu signálu do bloku 14 řízení proudu elektronového svazku k modulátoru 5 zdroje 3 elektronů a přivedení urychlovacího napětí od napájecího zdroje 18 na elektrodu 6 se v prostoru mezi zdrojem 3. elektronů a urychlovací elektrodou £ formuje elektronový svazek který je modulačně upraven podle hodnoty proudu.

P Ř E D Μ E T

1. Obrazovka s proměnlivou energií elektronového svazku, obsahující zaostřovací soustavu pro zajištění stálosti zaostření elektronového svazku na stínítko obrazovky, v níž první elektroda ve směru běhu elektronového svazku ze dvou osově symetrických elektrod této soustavy je elektricky vázána s urychlovací elektrodou pro formování elektronového svazku a druhá elektroda je elektricky vázána se stínítkem, vyznačující se tím, že zaostřovací soustava pro zajištění stálosti zaostření elektronového svazku /1/ na stínítko obrazovky je tvořena čoěkou s proměnnou optickou mohutností pro zachování stálosti zaostření elektronového svazku /1/ při změně energie elektro6

Předpokládejme, že na stínítko .9 a tím i na elektrodu £ je přivedeno napětí, jehož hodnota je menší hodnotou ze dvou zadaných hodnot pracovního napětí. Budeme-li měnit hodnotu urychlovacího napětí přiváděného od napájecího zdroje 18 na urychlovací elektrodu .6, dostaneme na stínítku ostrý obraz elektronového svazku v podobě skvrny minimálních rozměrů. Z toho vyplývá, Že mezi čelní plochou urychlovací elektrody obrácenou ke stínítku a elektrodou 8_ se vytváří Čočka 11 s určitou optickou mohutností. Při zvýšení napětí na stínítku £ proběhne pochod změny rozložení potenciálu podél osy přístroje mezi čelní, ke stínítku 9 obrácenou plochou urychlovací elektrody a elektrodou 8, á současně s tím pochod přesunutí hlavní roviny vytvořené čočky 11 ve směru k uvedené čelní ploše urychlovací elektrody 6^.

Takovýmto způsobem se díky oběma pochodům, t j . 2měně optické mohutnosti čočky 11 a posunutí hlavní roviny této čočky, zachová přesně zaostřená skvrna na stínítku 9_ obrazovky. ,

Činnost druhého provedení obrazovky s proměnlivou energií elektronového svazku podle vynálezu je analogická činnosti prvního provedení.

Rozdíl spočívá v tom, že se čočka 1 1 s proměnnou optickou mohutností vytváří mezi čelní, ke .stínítku otočenou plochou pomocné elektrody 22 a čelní, ke katodě .5 otočenou plochou elektrody 20.

Z obr. 3 vyplývá, že u obrazovky podle vynálezu s.proměnlivou energií elektronového svazku se průměr na stínítko 9 zaostřeného elektronového svazku 1_ s rastem energie elektronů svazku zmenšuje, zatímco u známých přístrojů se vyskytují dva body optimálního zaostření elektronového svazku na stínítko, například při U rovnajícím se 6 a 12 kV, mezi těmito body se vyskytuje určité malé zvětšení průměru zaostřeného elektronového svazku a vně těchto bodů - při napětí menších než první hodnota a větších než druhá hodnota - dochází k náhlé mu rozostření·elektronového svazku.

Použitím uvedené čočky s proměnlivou optickou mohutností je u obrazovek zajištěno dosažení vysoké rozlišovací schopnosti do 2500 čar na stínítko, při proudech svazk do 100

Protože se optická mohutnost uvedené čočky mění současně se změnou potenciálu stínítka a potenciály ostatních elektrod jsou konstantní, nemá konstrukce obrazovky podle vynálezu žádná omezení^ pokud se týká rychlostí činnosti přístroje a jediným elementem, který má vliv na rychlost činnos ti obrazovky,je vysokonapětový přepínač, který v každém časovém okamžiku určuje hodnotu energie elektronového svazku.

V Y N Á L E'“Z U

Claims (3)

1. nů svazku, umístěnou mezi urychlovací elektrodou /6/ a druhou elektrodou /8, 20/. zaostřovací soustavy.
2. 2. Obrazovka podle bodu 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden čelní povrch urychlovací elektrody /6/, obrácený směrem ke stínítku /9/ obrazovky,je umístěn mezi osově symetrickými elektrodami /7, 8/ v úseku omezeném hodnotami odporů ve směru běhu elektronového svazku /1/, rovnajícími se 1/25 až 5/6 hodnoty celkového elektrického odporu prostředku pro vytvoření rozloženého elektrického pole, přičemž společně s osově symetrickými elektrodami /7, 8/ tvoří Čočku /11/ s proměnnou optickou mohutností.

   . 3. Obrazovka podle bodu 1, vyznačující ae tím, že zaostřovací soustava pro zajištění stálosti zaostření elektronového svazku na stínítko je opatřena pomocnou elektrodou /22/, umístěnou za urychlovací elektrodou /6/ ve směru běhu elektronového svazku /1/ a tvořící společně s osově symetrickými elektrodami /19, 20/ čočku /11/ s proměnnou optickou mohutností, přičemž vzdálenost mezi čelAiml povrchy pomocné elektrody /22/, přivrácenými směrem ke stínítku /9/ obrazovky a vzdálenost mezi první ze dvou osově symetrických elektrod /19, 20/ je rovna nebo menší než 1,5násobek největšího průměru osově symetrických elektrod /19, 20/, zatímco poměr nejmenšího průměru osově symetrických elektrod /19, 20/ k nejmenšímu průměru pomocné elektrody /22/ je v rozmezí 1,5 až 6.
3. 3 listy výkresů

   Semregnfta, n. p, >feod 7, Mo#l

   Obr. 1