DD209044A5 - Fernsehkameraroehre - Google Patents

Abstract

In einer Fernsehkameraroehre mit einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem wird die Kathode mit einem sich in Richtung auf die Anode erstreckenden zumindestens 40 Mikrometer hohen Kragen versehen. Dadurch wird der Anodenstrom stark reduziert.

Description

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Fernsehkameraröhre Anwendimgssebietder Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Fernsehkameraröhre mit einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem in_einer evakuierten Hülle mit auf einer Achse nacheinander zentriert, einer Kathode, einer sich im wesentlichen senkrecht zur Achse erstreckenden, emittierenden Oberfläche, einer Anode mit einer Zentralöffnung um die Achse herum und einer Fokussierungslinse zum fokussieren des Elektronenstrahls auf einer fotoempfindlichen Auftreffplatte, auf der eine Potentialverteilung durch die Projektion eines optischen Bildes entsteht, welche Auftreffplatte durch Abtastung mit Hilfe des Elektronenstrahls elektrische Signale entsprechend dem erwähnten optischen Bild liefert,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Sine derartige Kameraröhre ist aus der DS-OS 2 14-2 434 bekannt. Die dort beschriebene Fernsehkameraröhre enthält ein Diodenelektronenstrahlerzeugungssysteiiij bei dem während der Abtastung die Stromdichte des Elektronenstrahls in jedem Punkt auf der Achse zwischen der Kathode und der Anode höchstens das Dreifache der Stromdichte im Schnittpunkt der Achse mit der Kathode beträgt, da es sich als wichtig erwiesen hat, 2Um Verringern der Bündelstromträgheit die Anzahl gegenseitiger Wechselwirkungen zwischen den Elektronen des Elektronenbündels zu beschränken.

Diodenelektronenstrahleraeugungssjsteme weisen jedoch den Nachteil auf, daß ein erheblicher Anodenstrom auftritt» Da

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die Kathode auf einem sehr großen Teil der emittierenden Oberfläche emittiert und da die emittierende Oberfläche der Kathode viel größer als die Oberfläche der öffnung in der Anode ist, wird ein sehr großer Teil des Slektronenbündelstroins in einem .Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem von der Anode eingefangen., Dieser Teil wird mit Anodenstrom bezeichnet. Dieser Ancd enstrom bewirkt zusätzliche Terlustleistungj insbesondere bei der Verwendung dynamischer Bündelstromsteuerung· Die Verkleinerung der emittierenden Oberfläche durch eine kleinere Ausführung der Kathode ist nicht vorteilhaft, ^eil dadurch die Lebensdauer der Kathode und damit der Kameraröhre beschränkt

In der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 8 002 037 ist eine Fernsehkameraröhre mit einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem beschrieben, in der der Anoden strom beschränkt ist. Die in diesem Diodenelektronenstrahlerseugungssystem benutzte Anode ist trichterförmig, so daß der Anodenteil mit der Öffnung näher bei der Kathode als der Rest der Anode liegt. Dieser Teil hat eine Oberfläche, die kleiner als 75 % der emittierenden Oberfläche der Katho de ist. Diese Form beschränkt den Anodenstrom».

Ziel der Brfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Srfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine !Fernsehkameraröhre anzugeben, in der der Anodenstrom reiter beschränkt wird und damit weniger Leistung verloren geht.

Diese Aufgabe vJird mit einer erfindungsgemäßen fernsehkameraröhre dadurch gelöst, daß die emittierende Oberfläche der Kathode von einem sich vom Sand der emittierenden Oberfläche in Sichtung auf die Anode und im wesentlichen parallel zur Achse erstreckenden Kragen mit einer Kragenhöhe von mindestens 40 /Um umgeben ist*

Dieser sich vom Hand der emittierenden Oberfläche in Sichtung auf die Anode erstreckende. Kragen verformt das elektrische I'eld; zwischen, der' Kathode und der: Anode derart',.. daß,, dia, FeId-? stärke am Sande der Kathode und dadurch die Emission viel kleiner ist, als v?enn kein Kragen benutzt ^urde. Dadurch kann ein bestimmter Bündelstrom mit einem kleineren Kathodenstrom, erreicht werden als ohne den erfindungsgemäßen Kragen, Die Beschränkung des Anodenstronis-wird, bei einer Kragenhöhe^:von mindestens 40 ,um feststellbar»

3in derartiger Kragen kann auf einfache Welse erhalten werden, vsenn die Kathode eine Vorratskathode ist und der Kragen eine Einheit mit der Halterung bildet, die den porösen und in den Poren mit Imitteirserkstoff gefüllten emittierenden Körper der Vorratskathode umhüllt, Sine derartige Vorratskathode ist in der DE-OS 2 733 342 beschrieben. Indem bei

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einer derartigen Kathode die Metallfolie beim Ziehverfahren, bei dem'die Metallfolie um den porösen Körper gezogen wird, weiter über den Preßstempel gesogen wird, wird der ermähnte Kragen erhalten.

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Wenn der an den Kragen grenzende Seil der emittierenden Oberfläche weniger porös als der Hest der emittierenden Oberfläche gemacht wird, läßt sich der Anodenstroin weiter herabsetzen» Diese geringere Porosität kann durch das örtliche Dichtdrücken der Poren beim Ziehverfahren erfolgen, aber auch mit Hilfe eines hochenergetischen. 3ündels, mit dem die Poren dichtgeschmolzen werden.

Ausführungsbeispiel

Ausführungsbeispiele¹ der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, Ss zeigen:

5¹Ig* 1: eine erfindungsgemäße Fernsehkameraröhre in einem Längsschnitt und schematisch:;

Fig«. 2: einen Schnitt durch das Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem der Fernsehkameraröhre nach Fig, 1\

Fig. 3; Iquipotentiallinien in einem Diodenelektronenstrahl eraeugungssystem für eine Fernsehkameraröhre mit einer Kathode ohne Kragen;

Fig. Λ: die Äquipotentiallinien in einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem. für. eine Fernsehkameraröhre mit einer Kathode mit erfindungsgemäßem Kragen;

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Fig. 5J di-^e Stromdichte als Funktion des Abstandes r zum Zentrum der Kathode und

^ig. Sa und 6b: die geringere Porosität der emittierenden

Oberfläche nahe beim Kragen.

Die in Fig. 1 dargestellten Kameraröhre ^^^^^^^x _:~·?'-

_-~^_r,,^fi. enthält einen Glaskolben 1, in dem an einer Seite ein Fenster 2 vorgesehen ist, auf dem an der Innenseite die fotoempfindliche Aüftreffplatte angeordnet ist* Die Auftreffplatte besteht aus einer Fotoleitschicht und einer durchsichtigen, leitenden Signalplatte zwischen der lichtempfindlichen Schicht und dem erwähnten Fenster» Die Fotoleitschicht.besteht hauptsächlich aus aktiviertem Bleimonoxid und die Signalplatte aus leitendem Zinnosid*. An.der: anderen, Seite des Glaskolbens' 1 befinden sich die Anschlußstifte 4 der Röhre, Auf einer Achse 5 zentriert enthält die Kameraröhre ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 und einen Kollektor 7·

Außerdem enthält die Röhre eine gaseförmige Elektrode S₅ dieeine senkrechte Landung des Elektronenstrahls auf die Auftreff platte 3 bewirken soll. Die Ablenkspulen.9 dienen zum Ablenken des vom Blektronenstrahlerzeugungssystem.S erzeugten Elektronenstrahls in z^ei senkrecht zueinander verlaufenden Eichtungen und zum Beschreiben eines Rasters auf der Auftreffplatte 3 durch dieses Slektronenbündel. Die Fokussierungsspule 10 fokussiert das Elektronenbündel auf.der Auftreffρlatte 3· 3as Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem 5 enthält außerdem eine Kathode 11 mit einer emittierenden

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Oberfläche 12 and eine Anode 13. Die Befestigung der erwähnten Teile und ihre Verbindungen mit den AnschloSstiften 4 s sind in der Figur der Deutlichkeit halber nicht dargestellte Die Anode 13 ist mit einer derart kleinen Öffnung versehen, daß sie gleichfalls eine Blende bildet.

, 2 zeigt einen Schnitt durch ein Detail nach Fig, 1. Die Kathode 11 besteht aus einem Molybdänkathodenröhrchen 14 mit einer Wanddicke von etrca 40 ,Um₅ in dem ein isolierter Kathodehheizfaden 22 angeordnet ist. Auf der e 100 /.um dicken Stirnfläche 15 des. Kathodenröhrchens ist eine aus 30 /Um dicker Folie hergestellte becherförmige Halterung 16 mittels Widerstandssch^eißens befestigt, in der sich ein mit Bariumalaminat imprägnierter Wolframkörper 1-7 befindet, der eine emittierende Oberfläche 12 besitzt, Die becherförmige Halterung. 16 bildet gleichfalls.den in-Sichtung auf die Anode 13 vorstehenden Kragen 18, Der Innendurchmesser der Halterung 16 beträgt etwa 900 ,um» Die Höhe des Kragens, gemessen von der emittierenden Oberfläche, beträgt etwa 150 /um* Die Anode I3 ist mit einem etwa 300 /Um hohen trichterförmigen Teil 19 ausgerüstet, der einen flachen Spitzenteil 20 mit einem Durchmesser von etraa 3OO ,um aufweist, der mit einer öffnung 21 versehen ist, Die öffnung 21 ist so!klein, beispielsweise 20 /am, daO- sie gleichfalls eine Blende für das Elektronenbündel bildet, Der Abstand zwischen dem Spitzenteil 20 und der emittierenden Oberfläche beträgt etvua 230 ,-um, 3ei einem Diodenelektronen-' strahlen eugungssystem nach Fig, 2, jedoch ohne den Kragen 18 an der Kathode, ^ar zum Srhalten eines BündeIstroms von

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200 nA auf der Auftreffplatte ein Kathodenstrom (1^) von 2,7 idA erforderlich. Bei einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem nach. Fig. 2, also mit einem Kragen 18, war zum Erhalten eines Bündelstromes von 200 nA nur ein Kathodenstrom von 1,7 EiA erforderlich. Die Diodenspannung (Spannung zwischen Anode und Kathode) beträgt in beiden Fällen etwa 22 YoIt, Die ersparte Leistung beträgt also etwa 22 m¥;

Bei der Verwendung dynamischer Bündelstromsteuerung oder auch D. B. C. (Dynamic Beam Control) mit einem "Bündelstrom von etwa ßOO nA betragen die Kathodenströme (I₁.) 12 mA bzw» 7 mA ohne bzw. mit Kragen an der Kathode. Die Diodenspannung beträgt in diesem Fall etwa 50 YoIt» Die ersparte Leistung beträgt in diesem Fall etwa 250 mW.

Auch- bsi'· einem

einer Kathode mit einem niedrigeren Kragen (beispielsweise mit einer Höhe von 40 bis 50 ,um) wird bereits.ein geringerer Anodenstrom als bei einer Kathode ohne· Kragen festgestellt» Ss ist weiter möglich, die Erfindung bei Kameraröhren mit Oxidkathoden ausübenden. Der Kragen kann dabei als loser Ring angebracht werden oder einen Teil des Substrats für die. Oxidschicht bilden, die häufig aus Kathodennickel besteht.

Selbstverständlich IaBt sich die Erfindung auch in Diodenelektronenstrahlerzeugungssystemen nach der Beschreibung in der erwähnten DS-CS 2 142 434 mit einer flachen (nicht trichterförmigen) Anode verwenden. In einem 'Triodenelektron en-

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strahlerzeugungssystem mit einer Kathode, einem negativen Gitter mit einer kleinen öffnung und einer Anode nach der Beschreibung in der Veröffentlichung "Eine kleine .experimentelle Farbfernsehkamera", Philips Technische Sundschau, 2j3, 1968, Hr. 11 j ist ein derartiger Kragen an der Kathode durch das negative Gitter nicht erforderlich. Da jedoch zwischen der Kathode und der Anode eine Linse gebildet vsird, entsteht ein Bündelknoten oder "cross—over^!1. In diesem Bündelknoten treten sehr viele Wechselwirkungen zwischen den Elektronen des Bündels auf, wodurch die BündelStromträgheit unvorteilhaft .bee inf IuBt ^ ird. Also beschränkt sich die Erfindung auf Fernsehkameraröhren mit einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem*

In Fig. 3 sind in einem Diodenelektronenstrahlerzeuguhgssysteni nach dem Stand der Technik die Iquipotentiallinien zwischen der emittierenden Oberfläche 31 einer Kathode 32 und der Anode 33 dargestellt. Iquipotentiallinien sind die Schnittlinien der Äquipotentialflächen zwischen der Kathode und der Anode mit der Zeichenebene, Da das Diodenelektronen— Strahlerzeugungssystem rotationssymmetrisch ist, ist nur das Iquipotentiallinienmuster an einer Seite der Höhrenachse 34-dargestellt. Ss folgt- aus diesem Iquipotentiallinienverlauf_} daß die elektrische Feldstärke nahe bei der emittierenden Oberfläche y\ nahezu konstant ist und am Hände 35 sogar ansteigt. ITur die aus einem Zentralteil 36 der Kathode herrührenden Slektronen fallen durch die öffnung 37 in die Anode 33? so daß die nicht aus diesem Teil der Kathode herrührenden Elektronen auf die Anode fallen. Da die elektrische Feld-

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stärke am Hand 35 ansteigt, vergrößert sich auch die Emission. Der Anodenstrom ist daher bei einem derartigen Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem erheblich, trotz der trichterförmigen Anode*

In Fig. 4 sind in einem Diodenelektronenstrahlerseugungssystem für eine erfindungsgemäße Fernsehkamera die Äquipotentiallinien 40 zwischen der emittierenden Oberfläche 41 einer Kathode 42 und einer Anode 43 analog der Fig. 3 dargestellt. D_as Äquipotentiallinienmuster ist wieder nur an einer Seite der Eöhrenächse 49 durch die Hotationssymmetrie dargestellt. Aus diesem Verlauf der Äquipotentiallinien folgt, daß die elektrische Feldstärke nahe bei der emittierenden Oberfläche 41 zum Rand 45 hin abnimmt« Dieser Yerlauf der Äquipotential!inien und damit der elektrischen Feldstärke; ist die-Fclse des in diesem.··Fail 100·. ,um"hohen Kragens 46. der sich in Richtung auf die Anode 43 erstreckt. Dieser Abfall der elektrischen Feldstärke hat aur Folge ₅ daß die Emission der Kathode vom Zentrum 4? der emittierenden Oberfläche 41 zum Hand 45 der emittierenden Oberfläche hin abnimmt. Dadurch fallen im Vergleich zum Diodenelaktronenstrahlerzeugungssystem nach Fig. 3 weniger Elektronen auf die Anode 43 ₃ und der Anodenstrom wird, beschränkt"* In den Fig. 3 und 4 sind die Abstände in Millimeter entlang der Achsen d und r aufgetragen.

In Fig. 5 ist die Stromdichte J (mA/cm ) als Funktion des Abstandes r zum Zentrum der emittierenden Oberfläche mieder für die Kathode nach Fig. 3 (die ausgezogene Linie) und für

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die Kathode nach !"ig. 4 (die gestrichelte Linie) dargestellt.. Ss ist aus dieser Figur ersichtlich, daJ3 die Emission im Zentralteil der emittierenden Oberfläche (r < 0,05 mm) für beide Kathoden etwa gleich ist, jedoch am Hand (0,3 cm < r < 0,45 inm) für die Kathode mit Kragen (die gestrichelte Linie) stark abfällt, was ein Abfall des Anodenstroins bedeutet.

In den Fig. 6a und 6b ist schematisch anhand zweier Schnitte dargestellt, wie eine Kathode mit einem Kragen und mit einer weniger porösen Oberfläche nahe beim Kragen erhalten werden kann» Die Herstellung einer derartigen Kathode ist ausführlich Inder bereits ermähnten DS-OS 2 733 342 beschrieben, die dadurch als hierin aufgenommen betrachtet wei den kann* Der zuvor hergestellte und imprägnierte poröse Wolframkörper 60 (S¹Ig-. 6a) ?Jird auf eine Metallfolie 61 von etnsa 30 ,um Dicke angeordnet, welche Metallfolie auf einem Ziehring 62 liegt,, der mit einer Öffnung 63 versehen ist, die an die Form des porösen Körpers angepaßt ist« Der kleinste Durchmesser der öffnung 63 muß etwas kleiner als der Durchmesser des Körpers 60 und dazu das Zweifache der Dicke der 5¹OlSe 61 sein, um der Metallfolie nicht nur eine Tiefziehbearbeitung, zn geben, sondern auch um eine !Reduktion in der Wanddicke von etwa 5 yum 3U bewirken (sog. Verjüngung), wodurch die Formfestigkeit gewährleistet ist, und der Spalt zwischen der gebildeten Halterung 64 (Fig. 6b) und den Körper 60 jedenfalls kleiner als 10 ,um au machen, wodurch die Verdampfung des Emitters beschränkt -wird, Mit Hilfe des Preßstempels 65 wird der Körper 60 durch die Öffnung 63 gepreßt, wobei der Körper als Ziehstempel für die Folie 61

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wirkt und die Halterung 64 (Fig. 6b) gebildet wird. Wenn der Durchmesser der ?olie 61 größer als bisher üblich gewählt wird, kann sogar ein Kragen 68 an der Halterung 64 gebildet werden. Das Abhalteorgan 69 dient gleichfalls zum Auswerfen der Halterung mit dem i'ormstück.

Wenn der Preßstempel 65 mit einer Zentralausnehmung 70 versehen wird, werden die Poren des porösen Körpers am Hand während des Ziehverfahrens geschlossen, wodurch die !mission am Rand weiter absinkt.

Claims (2)

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   Erf indung s anspruo h
2. 1. Fernsehkameraröhre mit einem Diodenelektronenstrahlerzeugungssystem in einem, evakuierten Kolben rn.it auf einer Achse nacheinander- zentriert, einer Kathode mit einer sich .im wesentlichen senkrecht zur Achse erstreckenden emittierenden Oberfläche, einer Anode mit einer Zentralöffnung um die Achse und einer Eokussierungslinse zum Fokussieren des Slektronenbündels auf einer fotoempfindlichen Auftreffplatte₅ auf der eine Potentialverteilung durch die Projektion eines optischen Bildes darauf entsteht, welche Auftreffρlatte durch die Abtastung mit dem llektronenbiindel elektrische Signale entsprechend dem erwähnten optischen Bild liefert, gekennzeichnet dadurch, daß die emittierende Oberfläche der Kathode von einem sich vom Hand der emittierenden Oberfläche in Sichtung auf die Anode und im wesentlichen parallel zur Achse erstreckenden Kragen mit einer Kragenhöhe von höchstens 40 ,um umgeben ist.

   2* Fernsehkameraröhre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kathode eine Torratskathode ist und der Kragen eine Einheit mit der Halterung bildet, die den porösen und in seinen Poren mit Emitterwerkstoff gefüllten emittierenden Körper der Vorratskathode umgibt.

   3« Fernsehkameraröhre nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch _} daß der an den Kragen grenzende 'Teil der emittierenden Oberfläche weniger porös als der Hest der emittierenden Oberfläche ist»

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   Fernsehkameraröhre nach Punkt 3> gekennzeichnet dadurch, daß die Poren des an den Kragen grenzenden Teils der Oberfläche des emittierenden Körpers mittels eines hochenergetischen Bündels dichtgeschmolzen sind*

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen