DE1005653B - Elektromagnetische Ablenkspule fuer Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Ablenkspule für Kathodenstrahlröhren, bestehend aus zwei Wicklungen, die je 180 Bogengrade überdecken, gebildet durch Aufeinanderlegung und elektrische Reihenschaltung zweier Flachspulen mit rechteckigen Windungen, die aus auf einem biegsamen Träger aufgedruckten Leitern bestehen.

Eine normale Ablenkspule besteht aus zwei Flachwicklungen mit der gleichen Windungszahl, die symmetrisch zu beiden Seiten des Röhrenhalses angebracht und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Diese Wicklungen bestimmen so im Innern des Röhrenhalses einen zylindrischen Raum der Ablenksteuerung, dessen Grundfläche mit dem Querschnitt des Röhrenhalses übereinstimmt, während seine Länge der von der Wicklung überdeckten Strecke entspricht. Die Symmetrie der Wicklungen definiert dann eine Ablenkebene, zu deren beiden Seiten der im Ruhezustand axiale Kathodenstrahl je nach der Stärke und dem Richtungssinn des in der Wicklung fließenden Stroms abgelenkt wird, und zwar gemäß dem durch den Strom in diesem Volumen erzeugten Magnetfeld.

Normalerweise wird ferner der Kathodenstrahl auf dem Schirm eingestellt, wenn er sich in seiner axialen Ruhelage befindet. Der Leuchtfleck hat also in der Mitte des Schirms seine größte Schärfe. Wenn der Kathodenstrahl abgelenkt wird, ändert sich die von ihm durchlaufene Strecke, wenn der Krümmungsradius des Leuchtschirms nicht konstant und gleich dem Abstand vom Ablenkzentrum ist. Nun wählt man heutzutage den Schirm der Kathodenstrahlröhren auch bei Leuchtschirmen für Oszillographen- oder Bildröhren nicht mehr halbkugelförmig, sondern strebt danach, ihn eben zu machen. Die elektrostatischen Schirme für Bildfangröhren oder Nachrichtenspeicher sind stets eben gewesen. Die Schärfeneinstellung des Flecks wird also um so fehlerhafter, je mehr der Ablenkwinkel des Strahls wächst.

Die vorliegende Erfindung strebt danach, beim Bau von elektromagnetischen Ablenkanordnungen diese Nachteile zu vermeiden und außerdem den bekannten Randeffekt der bisher verwendeten Ablenkanordnungen zu vermindern, wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad des Ablenksystems erhöht wird.

Das wird erreicht, wenn erfindungsgemäß in jeder gedruckten Flachspule der Wicklung einerseits die Breiten der Längsseiten der Windungen auf dem von der Flachspule bedeckten Halbzylinder sich in Abhängigkeit von einer Verteilung ändern, die mit der Änderung einer trigonometrischen Funktion des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls in seiner Ebene verknüpft ist und wenn andererseits die Längen dieser Längsseiten sich nach dem gleichen Verteilungsgesetz ändern, wodurch das durch diese Wicklung in ihrem

Elektromagnetische Ablenkspule
für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

Centre d'Etudes et de Developpements de l'Electronique (CEDEL), Courbevoie, Seine

(Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 15. Januar 1954

Jacques Marie Noel Hanlet, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Innern erzeugte Magnetfeld eine Feldstärke erhält, die sich in axialer und radialer Richtung in Abhängigkeit vom Quadrat des Wertes der gewählten trigonometrischen Funktion ändert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. Hierin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre mit elektromagnetischer Ablenkung,

Fig. 1A eine Darstellung der geometrischen Verzeichnung auf dem Schirm in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel,

Fig. 2 die Feldverteilung in einem Querschnitt des Röhrenhalses für eine gleichmäßig verteilte Ablenkwicklung,

Fig. 3 und 4 zwei Querschnitte, welche die Feldverteilung der beschriebenen Ablenkanordnung in dem weiter unten beschriebenen Beispiel zeigen,

Fig. 5 eine vereinfachte Form einer vorteilhaften Ausbildung der Ablenkanordnung,

Fig. 6 eine etwas genauere Darstellung derselben Ablenkanordnung,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer beschriebenen Flachspule für die Ablenkanordnung in Form eines gedruckten Stromkreises und

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für den Zusammenbau einer Ablenkspule aus aufeinandergeschichteten Einzelteilen nach Fig. 7.

In Fig. 1 ist bei 1 der Kolben einer Kathodenstrahlröhre dargestellt, die mit einem zylindrischen Hals 2

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und einem Schirm 3 versehen ist. Der abzulenkende Kathodenstrahl wird durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 4 erzeugt und durch eine magnetische Linse 5 fokussiert. Hierauf durchläuft er einen Abschnitt des Röhrenhalses, um den eine elektromagnetische Ablenkanordnung 6 angeordnet ist. Man kann annehmen, daß der Elektronenstrahl im Punkt 7 abgelenkt wird, welcher den Schnittpunkt der Röhrenachse mit der mittleren Querschnittsebene der Ablenkanordnung 6 darstellt.

Im allgemeinen wird die Strahlschärfe in der Ruhelage, in der der Strahl in der Röhrenachse verläuft, eingestellt. Der Strahl bildet also bei 8 im Mittelpunkt des Schirms 3 einen runden Fleck vorbestimmter Feinheit.

Wenn der Schirm halbkugelförmig wäre, wie es durch die gestrichelte Linie 25 angedeutet ist, bliebe der Strahl, der um einen beliebigen Winkel Θ zwischen Null und einem Maximalwert Θμ abgelenkt

Radius 7-8 berührt. Für einen ebenen Schirm 26 wäre eine Kosinusverteilung vorgesehen. Auch andere Verteilungsgesetze könnten verwirklicht werden, die aus einer Analyse der Röhrengeometrie hervorgehen, wie die beiden erwähnten einfachen Gesetze aus solchen Überlegungen folgen.

Jedes Verteilungsgesetz des Magnetfelds in einer Querschnittsebene des Röhrenhalses kann durch ein entsprechendes Verteilungsgesetz der Spulenwindungen der betrachteten Ablenkanordnung um den Hals erreicht werden, insbesondere durch Änderung der Windungszahl dieser Wicklungen längs der von ihnen überdeckten Halbkreise. Man kann beispielsweise die Sattelspulen in der in Fig. 3 bei 14 und 15 gezeigten 15 Art gestalten. Die Dickenänderung entspricht der Änderung der Leiteranzahl in jeder Ebene parallel zu der Ablenkebene des Elektronenstrahls". Man kann auch so vorgehen, daß die Anzahl der Windungen je Umfangselement proportional zum Wert der gewird, auf den Schirm fokussiert, wenn das Ablenk- 20 wünschten trigonometrischen Funktion von Θ sich feld homogen ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. ändert (Fig. 4). Die Windungen 16 sind beispiels-Dieses Feld wird von zwei Sattelspulen 12 und 13 weise eng aneinanderliegend, dann folgen losere Winerzeugt, deren jede etwa 180° überdeckt und die düngen 17 und schließlich noch weiter voneinander elektrisch als in Reihe geschaltet angesehen werden entfernte Windungen 18. Bei den bekannten Ablenkkönnen, wobei der Strom entgegengesetzten Durch- 25 spulen stellt man zunächst ebene Wicklungen her und laufsinn aufweist, parallel zur Achse des Röhren- biegt diese dann um den Röhrenhals herum. Diese halses 2 gesehen. Vernachlässigt man die schädlichen Wicklungen kann man mit Leitern zunehmenden Randeffekte, die davon herrühren, daß das Magnetfeld Durchmessers stufenweise herstellen und die Wickim Ablenkvolumen an den beiden Enden der Ablenk- lung in normaler Weise mit diesen Leitern verschieanordnung 6 verzerrt wird, so wäre die Bildgeometrie 30 denen Durchmessers, die miteinander verbunden sind, auf dem halbkugelförmigen Schirm 25 vollkommen. durchführen.

Der Weg des Elektronenstrahls zwischen dem Ablenk- Zusätzlich zu diesem Hauptmerkmal der Wicklun-

zentrum und jedem Schirmpunkt hätte nämlich die- gen mit bestimmter Windungszahl in veränderlicher selbe Länge, z. B. wäre die Entfernung 7-11 für einen Verteilung auf einem Halbkreis soll eine Ablenkspule Ablenkwinkel Θ dieselbe wie die Entfernung 7-8 für 35 noch gewisse weitere Merkmale aufweisen, die zur den Winkel Null. Verbesserung der gewünschten Korrektur, zur Er-

Da jedoch die Krümmung des Schirms 3 in einer
normalen Röhre nicht konstant ist, ist die Strecke 7-9
für einen Ablenkwinkel Θ nicht gleich der Strecke 7-8,
und im dargestellten Fall wird diese Strecke ihre 40
größte Länge für einen Ablenkwinkel Θμ aufweisen.
Das Schirmbild weist also die bekannte kissenförmige
Verzeichnung (Fig. IA) auf. Diese Verzeichnung wird
noch ausgeprägter für einen ebenen Schirm, wie er
bei 26 angedeutet ist, da hier der Unterschied zwi- 45 decken. Sie sind durch einen Leiter 27, der parallel sehen den Strecken 7-10 und 7-8 noch größer wird. zur Achse des Röhrenhalses 2 verläuft, hinterein-Andererseits ist es klar, daß für jede Lage des andergeschaltet. Die zu dieser Achse parallelen Leiter-Strahls, die von der axialen Lage abweicht, der auf abschnitte dienen zur Erzeugung der nutzbaren Komdem Schirm erscheinende Fleck nicht mehr kreis- ponenten des magnetischen Ablenkfelds, während die förmig ist, sondern um so stärker elliptische Form 50 Kreisbogenabschnitte nicht nur in dieser Hinsicht annimmt, je mehr der Strahl abgelenkt wird. nutzlos sind, sondern auch magnetische Störfelder er-

Um den Anastigmatismus und die vollständige Fokussierung auf dem ganzen Schirm wiederherzustellen, wird eine symmetrische Verzerrung des magnetischen Ablenkfelds im von der Ablenkanordnung 6 bestimmten Volumen vorgesehen. Diese korrigierende Verzerrung wird mit Hilfe einer Gestaltung der Ablenkspule erreicht, die darin besteht, daß das Verteilungsgesetz jeder Spulenwicklung eine Funktion

der dem Strahl zu beiden Seiten der mittleren Ablenk- 60 Bogeneinheit sichtbar zu machen. Diese willkürliche ebene erteilten Winkelabweichung ist, wobei die Ver- Einteilung ist in Fig. 7 wiedergegeben, die eine Flachteilung der Wicklungen auf dem Röhrenhals offen- spule in einem nicht begrenzenden Ausführungsbei· sichtlich symmetrisch zu dieser Mittelebene ist. Bei spiel darstellt.

der praktischen Ausführung kann dieses Verteilungs- Diese Flachspule ist nach dem Verfahren der so-

gesetz einer einfachen trigonometrischen Funktion, 65 genannten gedruckten Stromkreise hergestellt, und nämlich dem Sinus oder Kosinus des Winkels Θ zwar beispielsweise auf eine unten näher geschilderte folgen. In den Querschnitten nach Fig. 3 und 4 ist das Art. Abgesehen davon, daß die geradlinigen Win-Verteilungsgesetz beispielsweise der sin©. Dies ent- dungsabschnitte auf der Abwicklung des Kreisumfangs spricht einer Form des Schirms 3, der im wesent- (in Fig. 7 in horizontaler Richtung) proportional zu liehen ein Paraboloid darstellt, das die Kugel mit dem 70 einer trigonometrischen Funktion, etwa dem sin oder

höhung des energetischen Wirkungsgrads der Ablenkanordnung und zur besseren Unterdrückung der störenden Randeinflüsse dienen.

Fig. 5 gibt eine sehr vereinfachte Darstellung einer Sattelspule der betrachteten Art, bei der die Verbesserungen durchgeführt werden. Sie besteht aus mindestens einem Paar von Solenoiden, die um den Röhrenhals herumgebogen sind und je 180° überzeugen, deren Wirkung sich in bekannter Weise durch eine Störung der Feldgeometrie an den beiden Rändern der Wicklung bemerkbar macht.

Fig. 6 zeigt im Schrägbild, ebenfalls mit gegenüber der Wirklichkeit herabgesetzter Windungszahl, die Ansicht einer Wicklung. Auf der Seite sind in willkürlichem Maßstabe die Winkelabweichungen angegeben, um die Änderung der Windungszahl je willkürliche

cos Θ verteilt sind, besitzt diese Flachspule folgende zwei wichtige Merkmale:

1. Die Länge der erwähnten Abschnitte nimmt in dem Maße ab, in dem der Querschnitt der Leiter zunimmt, also proportional zu derselben trigonometrisehen Funktion.

2. Die leitenden Teile, welche die Verbindungen zwischen den nutzbaren Abschnitten des Solenoids herstellen, haben eine solche Breite, also einen solchen Widerstand unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Längen, daß der Spannungsabfall zwischen je zwei Endpunkten, z.B. 28 und 29, der nutzbaren Abschnitte konstant ist.

Das erste dieser Merkmale gestattet die Gewährleistung eines optimalen energetischen Wirkungsgrads der Wicklung. Das zweite Merkmal trägt ebenfalls zur Verbesserung dieses Wirkungsgrads bei, dient jedoch besonders dazu, den unerwünschten Randeffekt zu schwächen, da es die axiale Verteilung des erzeugten magnetischen Felds regelmäßiger macht. Betrachtet man das gesamte von der Wicklung überdeckte Ablenkvolumen, so hat nämlich das durch eine beschriebene Ablenkanordnung erzeugte Magnetfeld eine Feldstärke, die in den beiden erwähnten Richtungen sich im Quadrat des Wertes der für die gewünschte Korrektur gewählten trigonometrischen Funktion ändert.

Eine Ablenkanordnung, ζ. B. diejenige nach Fig. 7, kann vorteilhaft nach dem beispielsweise nachstehend geschilderten Verfahren hergestellt werden.

Das Bild der Solenoide wird im Negativ aufgezeichnet und auf einer empfindlichen Schicht entworfen, die auf einem leitenden Häutchen niedergeschlagen ist, das seinerseits sich auf einem isolierenden biegsamen Träger 20 befindet. Nach dem Aufdruck, der Entwicklung und Trocknung wird der Gegenstand in ein Ätzbad gebracht, wo die nicht bedruckten Teile des Häutchens angegriffen werden, und die Ätzung wird fortgesetzt bis zur vollständigen Auflösung dieser Teile. Es bleiben also nur die bedruckten Teile des leitenden Häutchens, das beispielsweise eine Dicke von der Größenordnung 0,03 mm aufweisen und aus Kupfer bestehen kann, d. h. die Zeichnung nach Fig. 7, in der die schwarzen Flächen die leitenden Teile darstellen.

Die Zeichnung bzw. das Negativ wird einerseits in Übereinstimmung mit Fig. 7, d. h. in vereinfachter Darstellung wie Fig. 8 A vorbereitet. Andererseits wird es auch nach Fig. 8 B, also umgewendet vorgesehen. Eine gewisse Anzahl so gedruckter Flachspulen werden mit beiden Negativen hergestellt. Da die fertige Spule eine gewisse Anzahl von so hergestellten Flachspulen in Reihenschaltung enthalten soll, schichtet man abwechselnd die Flachspulen nach Fig. 8A und diejenigen nach Fig. 8 B mit jeweils einer isolierenden Zwischenschicht aufeinander, wobei die letztere beispielsweise unmittelbar auf den leitenden Flächen gebildet sein kann. Man verbindet dann nacheinander die Klemmen 23 und 22 in regelmäßiger Abwechslung durch Lötstellen 24 (Fig. 8 C). Um diese Lötstellen herzustellen, genügt es, die elektrisch und magnetisch zu verbindenden Klemmen mit einer Mischung aus Lötzinn und Lötfett zu bestreichen und hierauf örtlich von oben die Spitze eines Lötkolbens anzulegen, wodurch das Isoliermittel sich örtlich erhitzt und die Lötung durchgeführt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ablenkspule für Kathodenstrahlröhren, bestehend aus zwei Wicklungen, die je 180 Bogengrade überdecken, gebildet durch Aufeinanderlegung und elektrische Reihenschaltung zweier Flachspulen mit rechteckigen Windungen, die aus auf einem biegsamen Träger aufgedruckten Leitern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder gedruckten Flachspule der Wicklung einerseits die Breiten der Längsseiten der Windungen auf dem von der Flachspule bedeckten Halbzylinder sich in Abhängigkeit von einer Verteilung ändern, die mit der Änderung einer trigonometrischen Funktion des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls in seiner Ebene verknüpft ist, und daß andererseits die Längen dieser Längsseiten sich nach dem gleichen Verteilungsgesetz ändern, wodurch das durch diese Wicklung in ihrem Innern erzeugte Magnetfeld eine Feldstärke erhält, die sich in axialer und radialer Richtung in Abhängigkeit vom Quadrat des Wertes der gewählten trigonometrischen Funktion ändert.

2. Ablenkspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder gedruckten Flachspule die nach Aufbringung auf den Röhrenhals kreisbogenförmigen Seiten solche Breiten aufweisen, daß sie trotz ihrer verschiedenen Lagen im Stromkreis der Flachspule alle denselben Spannungsabfall zwischen den durch sie verbundenen Punkten erzeugen.

3. Ablenkspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trigonometrische Funktion den Sinus des Ablenkwinkels in jedem Punkt darstellt.

4. Ablenkspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trigonometrische Funktion den Kosinus des Ablenkwinkels darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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