DE1015948B - Elektronenstrahlerzeugungssystem fuer eine Kathodenstrahlroehre, insbesondere fuer Fernsehzwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere für Fernsehzwecke, die eine Elektronenquelle, eine Steuerelektrode und eine gleichachsig dazu angeordnete Schirmgitterelektrode, die eine erste Elektronenlinse bildet, sowie einen ersten und zweiten Anodenabschnitt und eine Fokussierelektrode aufweist, die eine zweite Elektronenlinse bildet.

Kathodenstrahlröhren mit einem solchen Strahlerzeugungssystem sind an sich bekannt. Bei solchen Anordnungen ist es auch schon bekannt, den Rand der Schirmgitterelektrode derart schräg auszuführen, daß er in einer zur Achse des Elektronenstrahlers geneigten Ebene liegt. Diese Anordnung schafft eine als Ionenfalle wirkende Hilfselektrode, die die unerwünschten Ionenstrahlen so ablenkt, daß sie den Fluoreszenzschirm der Bildröhre nicht erreichen können.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist es üblich, die Schirmgitterelektrode verhältnismäßig lang zu bemessen. Bezeichnet man mit D den Innendurchmesser der Schirmgitterelektrode und des anschließenden ersten Anodenabschnittes, so- ist die Schirmgitterelektrode bisher so ausgeführt, daß sie in ihrer größten Länge eine Bemessung von 0,7 D oder noch größer aufwies.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß bei Elektronenstrahleranordnungen, deren Schirmgitterelektrode mit einem abgeschrägten Rand zur Bildung einer Ionenfalle versehen ist, wesentlich bessere Bedingungen für die Ablenkung der unerwünschten Ionenstrahlen erzielt werden, wenn erfindungsgemäß die größte¹ Länge der Schirmgitterelektrode höchstens 0,55 des Innendurchmessers (D) dieser Elektrode ist. Bei dieser Ausführung wirken sich Schwankungen der dem Schirmgitter und dem benachbarten Anodenabschnitt angelegten Spannungen weit weniger in einer Ablenkung bzw. Defokussierung des Elektronenstrahls aus als bei den bekannten Anordnungen. Dies beruht darauf, daß die verkürzte Schirmgitterelektrode den Fokussiereffekt der Elektronenlinse, die durch das Schirmgitter und den ersten Anodenabschnitt gebildet wird, so vermindert, daß Änderungen in dem Verhältnis der diesen beiden Elektroden zugeführten Spannungen nur eine sehr unbedeutende Auswirkung auf die Gesamtfokussierung des Elektronenstrahls haben.

Weitere Vorteile dieser Anordnung sind am Schluß der nachfolgenden Beschreibung dargelegt, in der die beschriebene Anordnung zum besseren Verständnis im Vergleich mit der bisher üblichen an Hand der Zeichnung näher beschrieben ist, Es zeigt

Fig. I eine schematische Ansicht einer Kathodenstrahlröhre, die das Verhältnis der Größe des Strahl-Elektronenstrahlerzeugungssystem

für eine Kathodenstrahlröhre,
insbesondere für Fernsehzwecke

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. August 1SS3

James Alexander Hall, Elmira, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

erzeugungssystems zu den anderen Bauelementen der Röhre zeigt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Strahlerzeugungssystems bekannter Ausführung und

Fig. 3 eine gleichartige Ansicht des gleichen Systems in der beschriebenen Ausführung.

Die Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1 ist mit einer bekannten Elektrodenanordnung versehen, die in Fig. 2 in größerem Maßstab schematisch dargestellt ist. Sie weist eine geheizte Kathode 1 und eine zylindrische Steuerelektrode 2 auf. die den Endteil der Kathode einschließt, aus dem die Elektronen austreten, und eine Öffnung 3 hat. Der Steuerelektrode 2 liegt eine Schirmgitterelektrode 4 gegenüber, die eine Scheibe 5 aufweist, deren Öffnung 6 koaxial zur Öffnung 3 der Steuerelektrode angeordnet ist, und eine zylindrische Wand, die mit einem umgebördelten Rand 7 ausgebildet sein kann. Dem Rand 7 liegt die kreisförmige Kante eines weiteren zylindrischen Körpers 9 gegenüber, der mit einem zylindrischen Körper 13 durch Flansche 11 und 12 verbunden sein kann. Der Zylinder 13 ist an seinem der Kathode abgelegenen Ende durch, eine Scheibe abgeschlossen, in der eine auf der Achse des Zylinders 13 liegende Öffnung 17 vorgesehen ist. Zur Bildung einer Ionenfalle, wie sie in Fernsehbildröhren nun allgemein verwendet werden, können der Rand der Schirmgitterelektrodenwand 7 und die gegenüberliegende Kante des Zylinders 9 mit einem Winkel von etwa 10 bis 13° zu der zur Achse der Schirmgitterelektrode 4 senkrechten Ebene abgeschrägt sein.

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Das zwischen diesen Elektroden bei den normalen Betriebsspannungen erzeugte elektrostatische Feld lenkt den unerwünschten Strahl negativer Ionen aus der Achse der Elektrode 9 ab, so daß dieser nicht durch die Öffnung 17 hindurchtreten und daher den Leuchtschirm der Bildröhre nicht erreichen und beschädigen kann. Der Elektronenstrahl wird durch die Wirkung eines magnetischen Feldes in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung veranlaßt, einer gekrümmten Die elektronenoptischen Eigenschaften der beschriebenen Anordnung hängen von den relativen Abmessungen und Abständen der Zylinder, Hülsen und Blendenöffnungen ab, sowie von den Werten der an sie gelegten Spannungen. Hierbei ist zu erwähnen, daß die Abmessungen und Größen dieses elektronenoptischen Systems relativ sind, so daß eine Anordnung, bei welcher alle Abmessungen die gleichen sind wie diejenigen einer anderen Anordnung, multipliziert mit

Bahn durch die Öffnung 17 zu folgen. Dieses magne- io dem gleichen Faktor, ähnliche optische Verhältnisse

tische Feld wird im allgemeinen durch einen Magnet erzeugt, dessen Polschuhe sich annähernd über der Schirmgitterelektrode 4 befinden. Die Bahn der schwereren negativen Ionen wird durch dieses magnetische Feld wenig beeinflußt.

Gleichachsig zum Zylinder 13, j edoch von diesem durch einen Spalt im Abstand befindlich ist ein Zylinder 14 angeordnet, der an seinem der Kathode zugekehrten Ende durch eine Scheibe mit einer in seiner Achse angeordneten Öffnung 18 abgeschlossen ist. Die Scheiben der Zylinder 13 und 14 können verschiedene Formen haben, sind jedoch im allgemeinen schalenförmig, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Zylinder 13 und 14 können parallele Seiten haben oder an ihren geschlossenen Enden einen Abschnitt von kleinerem Durchmesser aufweisen.

Der Spalt zwischen den Zylindern 13 und 14 ist von einer größeren zylindrischen Hülse 16, der sogenannten Fokussierelektrode, umgeben. Die Hülse 16 ist isoliert gelagert und gleichachsig sowie annähernd symmetrisch zum Spalt zwischen den Zylindern 13 und 14 angeordnet. Bei manchen Konstruktionen ist ein in ähnlicher Weise angeordneter Ring bzw. eine Scheibe mit einer mittigen. Öffnung statt der Hülse 16 für das Erzeugen des Fokussierfeldes vorgesehen.

Das äußere Ende des Zylinders 14 ist im allgemeinen mit einem breiten Flansch ausgebildet, der mit Federn 15 aus biegsamem Material versehen ist, die sich an den Wänden der Kathodenstrahlröhre abstützen und dazu beitragen, den Strahlwerfer mittig zu halten. Obwohl die Zylinder 9 und 13 gleichachsig zueinander angeordnet sein können, sind sie im allgemeinen so verbunden, daß sich ihre Achsen mit einem Winkel zwischen 3 und 5,5° schneiden und sich in der Ebene der Flansche bzw. der an deren Stelle vorgesehenen Befestigungsmittel kreuzen, so· daß der Elektronenstrahl, nachdem er seine gekrümmte Bahn im Bereich der magnetischen und axial unsymmetrischen elektrostatischen Felder zurückgelegt hat, einer Bahn längs der Achsen der Zylinder 13,14 und 16 folgt.

Die Zylinder 2, 4, 9, 13 und 14 haben im allgemeinen den gleichen Innendurchmesser, während die Kathode 1 innerhalb der Steuerelektrode 2 isoliert gelagert ist und alle Elektroden mit Leitungen versehen sind, durch welche an sie elektrische Spannungen von außerhalb der Kathodenstrahlröhre befindlichen Spannungsquellen gelegt werden können. Durch die vorbeschriebene Zylinderanordnung wird eine Elektronenoptik gebildet, durch die die aus der Kathodel austretenden Elektronen zu einem Fleck von kleinem Durchmesser auf dem Leuchtschirm 19 am entgegengesetzten Ende der Kathodenstrahlröhre 20 gebündelt werden können, welch letztere eine vakuumdichte Umhüllung für die vorbeschriebene Elektrodenanordnung bildet, wie sie heute für Fernsehbildröhren allgemein üblich ist. Der Elektronenstrahl wird längs der Achsen der Elektroden 13, 14 und 16 gerichtet und dann durch zwei Sätze zueinander senkrechter magnetischer Ablenkspulen 21 und 22 zur Abtastung des Bildschirms •19 in an sich bekannter Weise abgelenkt.

in der letzteren ergibt, vorausgesetzt, daß sie mit elektrischen Spannungen beliefert wird, die die gleichen sind wie diejenigen, welche der ersteren zugeführt werden. Die Abmessungen der Anordnung nach Fig. 1 können daher als Verhältnisse zum Innendurchmesser Ό der zylindrischen Steuerelektrode 2 ausgedrückt werden. Obwohl das beschriebene oder ein ähnliches System für die meisten neueren Bildröhrenstrahlwerfer mit elektrostatischer Fokussierung angewendet wird, wurde eine Anzahl unerwünschter Eigenschaften festgestellt, die im nachstehenden näher beschrieben werden.

A. Die Vorspannung an der Steuerelektrode 2 ist von Hand veränderlich gemacht, um die Steuerung "tier Bildhelligkeit durch Veränderung des Stroms im Elektronenstrahl zu ermöglichen. Die für den Zylinder 16 zur Aufrechterhaltung der besten Leuchtfleckschärfe erforderliche Spannung, die nachstehend als Fokussierspannung bezeichnet wird, wird rasch stärker negativ, als die Bildhelligkeit und damit der Strahlstrom zunimmt. Diese Eokussierspannung wird im allgemeinen der Quelle entnommen, die 250' bis 350 Volt Gleichstrom als Anodenspannung für die Empfangsröhren im Empfänger liefert. Daher kann der verfügbare Einstellbereich zur Aufrechterhaltung der besten Fokussierung bei Veränderung der Bildhelligkeit ungenügend sein.

B. Die an die Steuerelektrode 2 angelegte Spannung wird durch das Signal vom Bildverstärker des Fernsehempfängers moduliert, um die Helligkeit des Leuchtflecks auf dem Bildröhrenschirm durch Veränderung des Strahlstroms· beim Abtasten jedes Bildelements zu verändern. Bei den bekannten Röhren mit elektrostatischer Strahlfokussierung wird der Leuchtfleck rasch größer, und die. Einzelheiten in dem reproduzierten Bild werden weniger deutlich, wenn der Elektronenstrahlstrom stärker wird. Diese Erscheinung, die als »Überstrahlung« bekannt ist, \^rerursacht einen Verlust von Einzelheiten an den hellsten Stellen des Bildes. Beim Fernsehempfang in Bereichen schwacher Signale verursachen von den Empfängerkreisen stammende Streusignale unregelmäßig verteilte weiße Flecken, die sich dem reproduzierten Bild überlagern. Diese Störung ist dem Fachmann als »Schneien« bekannt. Die Zunahme der Leuchtfleckgröße mit zunehmender Helligkeit wird dann besonders unerwünscht, da die weißen. Flecken groß sind und vom Beschauer stärker als Störung empfunden werden.

C. Die an die Elektroden 9, 13 und 14 gelegte Spannung, welche nachstehend als Anodenspannung bezeichnet wird und im allgemeinen zwischen 10 und 18 Kilovolt beträgt und positiv gegenüber der Bildröhrenkathode ist, ist während des Empfängerbetriebs starker Veränderung unterworfen. Diese Veränderung ist sowohl durch Schwankungen in der durch den Hausanschluß gelieferten Netzspannung als auch durch Veränderungen in den Belastungsverhältnissen innerhalb des Fernsehempfängers bedingt, da die Anodenspannung sehr schlecht regelbar ist. Ein Abfall

von 1000 oder mehr Volt für eine Veränderung von 200 Mikroampere im Bildröhrenanodenstrom ist für die bisherigen Verhältnisse kennzeichnend. Die Anodenspeisespannung kann sich auch während der Lebensdauer des Empfängers infolge der allmählichen Verschlechterung während der Lebensdauer der anderen Röhren und Bestandteile des Empfängers verändern.

Diese Veränderungen führen zu einer Verschlechterung der Bildschärfe, da die für die Aufrechterhaltung der besten Bildschärfe erforderliche Fokussierspannung stärker negativ wird, als die Anodenspannung abnimmt, und zwar in der Größenordnung von 50 Volt für jede Veränderung um 1 Kilovolt in der Anodenspannung.

Diese Wirkung wird in Verbindung mit den unter A und B aufgeführten Eigenschaften in· noch viel höherem Maße unerwünscht, da diese Wirkungen alle dazu führen, daß die erforderliche Fokussierspannung stärker negativ wird. Ferner wirken die vorstehend aufgezählten Ursachen additiv, da eine Herabsetzung der Anodenspannung dazu führen kann, daß das Bild matt wird, während andererseits Versuche, die Bildhelligkeit durch Änderung der an die Steuerelektrode gelegten Vorspannung zur Verstärkung des Röhrenstroms zu erhöhen, eine weitere Verringerung der Anodenspannung wegen der schlechten Stromversorgungsregelung zur Folge haben.

D. Die erforderliche Fokussierspannung wird rasch stärker negativ, als die an die Schirmgitter-elektrode 4 gelegte Spannung zunimmt. Eine Änderung in der Schirmgitterspannung um 100 Volt erfordert eine Änderung der Fokussierspannung um 200 Volt.

E. Der Prozentsatz der aus der Kathode 1 austretenden Elektronen, die endgültig den Leuchtschirm erreichen, hängt von den Betriebsspannungen ab. Bei großen Helligkeiten kann der Elektronenstrahldurchmesser im Strahlwerfer größer werden als der Durchmesser der Öffnung 17^ so daß weitere Versuche, die Helligkeit zu erhöhen, dazu führen, daß der Prozentsatz der Elektronen, die durch das Ende der Elektrode 13 aufgefangen werden, höher wird. Für einen gegebenen aus der Kathode austretenden Elektronenstrom wird der Strahldurchmesser an dieser Stelle vergrößert, wenn die Spannung an der Schirmgitterelektrode 4 erhöht oder wenn die Anodenspannung an den Elektroden 9 und 13 vermindert wird. Da eine hohe Bildhelligkeit erwünscht ist und da nur die Elektronen, die den Leuchtschirm erreichen, zur Bildhelligkeit beitragen, muß der Strahlwerfer so* ausgebildet sein, daß durch die Elektrode 13 nur ein geringer und möglichst überhaupt kein Teil des Elektronenstrahls unter den ungünstigsten gegebenenfalls auftretenden Betriebsbedingungen aufgefangen wird.

F. Die Kathodenstrahlröhren müssen für eine große Vielfalt von verschiedenen Fernsehempfängern geeignet sein und dem Umstand Rechnung tragen, daß die Werte der Speisespannungen des Schirmgitters (Elektrode 4) und der Anoden (Elektroden 9, 13, 14) bei den Fernsehempfängern verschiedener Hersteller stark voneinander abweichen. Die Bereiche für die erwähnten Spannungen schwanken zwischen 275 und 500 Volt für die Schirmgitterspannung und zwischen 10 und 18 Kilovolt für die Anodenspannung. Ferner liegen die Anforderungen an die Bildhelligkeit, die von verschiedenen Empfängerherstellern für erforderlich erachtet werden, zwischen 0,013 bis 0,075 Lumen/cm². Da Veränderungen der Bildhelligkeit, der Schirmgitterspannung und der Anodenspannung alle eine Veränderung der für die Bildröhre erforderlichen Fokussierspannung herbeiführen und da der Bereich, über welchen die Fokussierspannung in einem gewöhnlichen Fernsehempfänger eingestellt werden kann, klein ist (oder Null in manchen Fällen), war es unmöglich, eine Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Fokussierung zu bauen, die in allen für eine solche Röhre konstruierten Empfängern zufriedenstellend arbeitet. Hersteller von Kathodenstrahlröhren haben es daher für nötig befunden, für

ίο jeden nominellen Röhrentyp zwei oder drei voneinander abweichende Röhrentypen zu bauen.

G. Das in der Nähe des Schirmgitters 4 als Teil der Ionenfalle aufgeprägte magnetische Feld ist gewöhnlich über den vom Elektronenstrahl durchlaufenen Bereich von ungleichmäßiger Intensität. Bei Strahlerzeugungssystemen bisher bekannter Konstruktion wird daher der Querschnitt des Strahls aus der Form eines wahren Kreises verzerrt, so- daß die Form des auf dem Bildschirm erzeugten Lichtflecks ebenfalls aus der Kreisform verzerrt und die Bildauflösung verschlechtert wird. Sowohl die Gleichförmigkeit als auch die Stärke dieses magnetischen Feldes schwankt bei Geräten von verschiedenen Herstellern, so daß ein ausgleichendes ungleichförmiges elektrisches Feld zur Berichtigung dieser Strahlverzerrung nicht verwendet werden kann.

H. Bei den beschriebenen Strahlerzeugungssystemen verzerren geringfügige Ungleichförmigkeiten im elektrischen Feld zwischen den Elektroden 4 und 9 den Querschnitt des Strahls aus einer Kreisform mit einem entsprechenden Verlust an Bildschärfe. Diese Feidungleichförmigkeiten sind sowohl solche, die durch geringfügige Verwindungen der Elektroden 4 und 9 verursacht werden, als auch solche, die durch die allgemeine Feidunsymmetrie in diesem Bereich, welche für die lonenfallenwirkung erforderlich ist, bedingt werden.

In Ergänzung der Beschreibung zu Fig. 2 ist noch zu erwähnen, daß die Kathode 1 einen Metallzylinder 30 aufweist, dessen abgeschlossene Endfläche 33 mit einer aktiven Schicht überzogen ist, die durch einen elektrischen Heizfaden 23 geheizt wird. Die Kathode wird durch einen Bund aus keramischem Material von der Steuerelektrode 2 gehalten, die an ihrem dem geschlossenen Ende 33 gegenüberliegenden Ende bis auf eine rnittige Öffnung 3 geschlossen ist. Der Abstand von der Emissionsfläche auf der Kathode 1 zur Öffnung 3 beträgt annähernd 0,01 D; die anderen wichtigen Abmessungen der Kathode 1 und der Steuerelektrode 2 sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

Der Öffnung 3 in der Steuerelektrode 2 liegt die mittige Öffnung 6 in dem flachen Ende des Schirmgitters 4 gegenüber, während dem anderen Ende des letzteren das offene Ende des zylindrischen ersten Anodenabschnitts 9 gegenüberliegt. Die Steuerelektrode 2, das Schirmgitter 4 und der erste Anodenabschnitt 9 sind durch zwei oder mehrere Stäbe 25, 26 aus Isoliermaterial, an denen Stützarme 27 befestigt sind, starr miteinander verbunden. Die benachbarten Kanten der Elektroden 4 und 9 liegen in parallelen Ebenen, die zur Achse des Schirmgitters 4 mit einem Winkel von etwa 10 bis 13° geneigt sind, wobei der Rand 7 des Schirmgitters 4 umgebördelt sein kann, wie gezeigt, oder nur geschnitten und geglättet, um scharfe Kanten und Grate zu entfernen, die örtliche Verzerrungen des elektrostatischen Feldes verursachen können. Wenn der Rand 7 umgebördelt ist, beträgt der Außenhalbmesser dieser Bördelung vorzugsweise etwa 0,7 mm.

Die rechte Seite des ersten Anodenabschnittes 9 ist durch Flansche 11, 12 oder andere geeignete Verbindungsmittel mit dem Abschnitt 13 verbunden, dessen entgegengesetztes Ende mit Ausnahme einer Öffnung

17 abgeschlossen ist, die sich gegenüber der Öffnung

18 des Anodenabschnittes' 14 befindet. Die gemeinsame Achse der Elektroden 4 und 9 kann um etwa 3 bis 5,5° zur gemeinsamen Achse der Elektroden 13_J 14 und 16 geneigt sein und die letztere an einem Punkt in der Ebene der Flansche 11, 12 oder anderer Verbindungsmittel schneiden. Die Anodenabschnitte 13 und 14 sind elektrisch miteinander verbunden und mechanisch starr durch einen Satz Isolierstäbe 28., 29., an denen ihre Stützarme 31 befestigt sind. Der Raum zwischen den Öffnungen 17., 18 ist von einer Fokussierelektrode 16 umgeben, die von den Stäben 28, 29 getragen wird. Am rechten Ende des Anodenabschnitts 14 ist ein breiter Flansch 32 vorgesehen, an dem biegsame Federplatten 15 befestigt sind. Die Öffnungen 3, 6, 17 und 18 liegen längs einer gekrümmten Bahn, welche die Elektronen infolge der elektrostatischen Felder dieser Elektroden und des magnetischen Feldes eines nicht gezeigten Ionenf allenmagnets, der außerhalb der Röhre in der Nähe der Elektrode 4 angeordnet ist, durchlaufen.

Zuführungsleitungen durch die Wand der Röhre 20 ermöglichen das Anlegen der gewünschten Spannungen an den Elektroden 1, 2, 4, 9, 13, 14, 16 und 23. Die Kathode 1 kann daher geerdet sein. Der Steuerelektrode 2 können Signal spannungen zugeführt werden

ίο und eine veränderliche negative Vorspannung zur Steuerung der Helligkeit des Bildes auf dem Schirm 19 zugeführt werden, der Schirmgitterelektrode 4 eine feste positive Spannung, die im allgemeinen zwischen 250 und 500 Volt liegt, den Elektroden 9, 13 und 14 die Anodenspeisespannung von 10 bis 18 Kilovolt und der Hülse 16 eine Fokussierspannung, die im allgemeinen über einen Teil des Bereichs von — 100 bis + 450 Volt veränderlich ist.
Für die bekannten Strahlerzeugungssysteme sind die relativen Abmessungen dieser Elektroden als Verhältnisse zum Durchmesser D des Zylinders 2 wie folgt:

Zylinder	Durchmesser	Länge	Spannung
1 2 4 9	(außen) 0,25 (innen) 1 (innen) 1 (innen) 1	0,72 0,87 0,71 (maximale Länge) 1,8 (maximaleLänge)	0 -30 V +275 bis 500 V + 10 bis 18 kV

Zylinder	Innendurchmesser	Länge	Spannung
13 14 16	1 1 1,3	0,77 1,02 1	10 bis 18 kV 10 bis 18 kV -100 bis +450V

Öffnung	Innen durchmesser
3 6 17 18	0,062 0.072 0,200 0,240

Spalt zwischen den Zylindern	Länge
2 bis 4 4 bis 9 13 bis 14	0,045 0,2 0,75

Bei dem dargestellten Fall beträgt der Abstand zwischen der Öffnung 18 und der Mitte des Leuchtschirms mit einem Durchmesser von 533 mm annähernd 207 mm. Die angegebenen Spannungen sind auf die Kathode bei einer Elektrodenanordnung bezogen, bei welcher D 12,7 mm beträgt.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten elektronenoptischen System wird eine Fokussierung an zwei Punkten hinter der Kathodenlinse bewirkt, und zwar der größere Teil im Bereich zwischen den Öffnungen 17 und 18, jedoch noch ein sehr beträchtlicher Teil in der Elektrode 4 und im Bereich zwischen den Elektroden 4 und 9.

Der letztere Teil wird auf einen vernachlässigbaren Wert durch Verminderung der größten Länge des Schirmgitters 4 von 0,71 D auf 0,55 D oder weniger herabgesetzt. Dies hat zur Folge, daß die Brennweite der in und zwischen den Elektroden 4 und 9 gebildeten Elektronenlinse durch Verminderung der Krümmung der Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes innerhalb des Schirmgitters 4, in dem die Fokussierwirkung dieser Linse am größten ist, vergrößert wird. Durch diese Veränderung der Abmessungen wird auch der Objektabstand für diese Linse verringert, so daß dieser klein wird im Vergleich zur Brennweite und die Fokussierwkkung der Lins< macht.

vernachlässigbar Die vorerwähnte Vergrößerung der Brennweite der Linse ergibt sich aus der Verminderung der Krümmung der Äquipotentialflächen auf der niedrigen Potentialseite der Linse.

Durch diese Abänderung des Elektronenstrahlerzeugungssystems werden folgende vorteilhafte Ergebnisse erzielt:

1. Die Veränderung der erforderlichen Fokussierspannung, wenn sich die Bildhelligkeit verändert, ist stark vermindert, d. h. die Veränderung von 250 auf 300VoIt je Änderung des Strahlstroms von 100 Mikroampere in den gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Kathodenstrahlröhren ist auf die Hälfte herabgesetzt.

2. Die Einstellung der erforderlichen Fokussierspannung ist bei den bekannten Röhren bei Veränderungen in der Schirmgitterspannung auf annähernd ein Sechstel herabgesetzt.

3. Die Einstellung der nun notwendigen Fokussierung, wenn sich die Anodenspannung ändert und etwa 5% der letzteren beträgt, fällt auf etwa 3% ab.

4. Die Streuung des Elektronenstrahls infolge der unvermeidlichen momentanen Veränderungen in der Intensität von Punkt zu Punkt im Bild ist stark vermindert.

5. Die Kathodenstrahlfleckgröße auf dem Bildschirm ist vermindert im Vergleich zu den bekannten Elek-·

tronenstrahlerzeugungssystemen von gleicher Länge, wodurch die Bildauflösung im Verhältnis von 800 zu 1000 Zeilen vergrößert wird. Dies ermöglicht den Konstrukteuren von Empfängern, die gewünschte Auflösung zu erreichen, ohne daß dabei die Notwendigkeit besteht, Speisespannungen vorzusehen, die außerhalb der üblichen Werte liegen.

6. Der Prozentsatz des Elektronenstrahlstromes, der den Bildschirm erreicht, wird durch die Größe der Schirmgitterspannung und der Anodenspannung über einen weiten Bereich nur in geringem Maße beeinflußt.

7. Da die Fokussierwirkung der Linse zwischen dem Schirmgitter und der ersten Anode stark herabgesetzt worden ist, wird die Elliptizität der Kathodenstrahlflecke auf dem Schirm nahezu ausgeschaltet, und eine Unsymmetrie in der durch das Schirmgitter und die erste Anode gebildeten Elektronenlinse hat eine geringe Aberration und einen geringeren Astigmatismus im Kathodenstrahlfleck auf dem Bildschirm zur Folge.

8. Ungleichförmigkeit und Astigmatismus im Kathodenstrahl, die sich aus Abweichungen von der Gleichförmigkeit im magnetischen Feld des Ionenfallenmagneten ergibt, werden stark vermindert, wenn die Fokussierwirkung der aus dem Schirmgitter und der eisten Anode bestehenden Linse durch die beschriebene Konstruktion vermindert wird.

9. Infolge dieser Vorteile kann die gleiche Röhre

in Empfängerarten verwendet werden, die Anodenspannungen von 10 bis 18 Kilovolt und Schirmgitterspannungen von 250 bis 500 Volt haben.

Fig. 3 zeigt ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, bei welchem die Länge des Schirmgitters, wie vorstehend beschrieben, vermindert ist. Die übrigen Abmessungen des Systems sind in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, wobei Elektronenstrahlwerfer erhalten werden, die zufriedenstellend in praktisch allen Bildempfängern arbeiten, die mit niedriger Spannung elektrostatisch fokussiert« Kathodenstrahlröhren verwenden. Es kann jedoch gegebenenfalls wünschenswert sein, von den in der vorstehenden Tabelle gegebenen Abmessungen abzuweichen, für welchen Zweck beispielsweise angegeben wird, daß der Spalt zwischen dem Schirmgitter 4 und der Anode 9 zwischen 0,20 und 0,24 D schwanken kann, daß der Winkel, den die Ebene des abgeschrägten Randes der Schirmgitterelektrode 4 mit einer zur Achse derselben senkrechten Ebene einschließt, zwischen 10 und 13° liegen kann, daß der Winkel zwischen den Achsen der Zylinderabschnitte 9 und 13 zwischen 0 und 5,5° liegen kann, daß der umgebördelte Rand des Schirmgitters 4 weggelassen werden kann und daß an Stelle des Zylinders 16 ein Ring oder eine Scheibe verwendet werden' kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre, insbesondere für Fernsehzwecke, mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, das eine Elektronenquelle, eine Steuerelektrode und eine gleichachsige Schirmgitterelektrode, die eine erste Elektronenlinse bildet, sowie einen ersten und zweiten Anodenabschnitt und eine Fokussierelektrode aufweist, die eine zweite Elektronenlinse bildet, bei dem die Steuerelektrode und die Schirmgitterelektrode gleichachsige Zylinder von gleichem Innendurchmesser aufweisen, die mit zu ihrer gemeinsamen Achse senkrechten Blenden und mit auf dieser Achse liegenden Öffnungen versehen sind, und bei dem die Elektronenquelle auf dieser Achse an der der Schirmgitterelektrode abgekehrten Seite der Steuerelektrodenöffnung angeordnet ist, und der Rand der Schirmgitterelektrode in einer zur erwähnten Achse geneigten Schrägebene und ein erster hohler Anodenabschnitt mit seinem Rand parallel zu dieser Schrägebene liegt und durch einen Spalt von ihr getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Länge der Schirmgitterelektrode (4) höchstens 0,55 des Innendurchmessers (D) dieser Elektrode ist.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen der Schirmgitterelektrode (4) und dem ersten Anodenabschnitt eine Breite von etwa 0,20 bis 0,24 D hat.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste hohle Anodenabschnitt (9, 13) eine mittlere Länge von annähernd 2,5 D hat und durch einen Spalt von einer Breite von annähernd 0,8 D von dem zweiten hohlen Ancdenabschnitt (14) mit dem Durchmesser (D) getrennt, jedoch mit diesem elektrisch verbunden ist, und daß die Fokussierelektrode (16) durch einen zwischen dem ersten und dem zweiten Anodenabschnitt angeordneten und mit diesen gleichachsigen Zylinder gebildet wird.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Fo'-kussierelektrode (16) einen Innendurchmesser von annähernd 1,25 D hat, und beide Anodenabschnitte (9, 13 und 14) an ihren benachbarten Enden übergreift.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Ränder der Schirmgitterelektrode (4) und des ersten Anodenabschnitts (9,13) einen Winkel von annähernd 10 bis 13° mit der Senkrechten zu ihrer Achse einschließen und daß der erste Anodenabschnitt einen ersten Teil (9) aufweist, dessen maximale Länge 1,8 D ist und der gleichachsig zur Schirmgitterelektrode (4) angeordnet ist sowie einen zweiten Teil (13) von einer Länge von 0,77 D, dessen Achse diejenige des ersten Teils (9) mit einem zwischen 0 und 5,5° liegenden, vorzugsweise 3° betragenden Winkel schneidet.

6. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung, welche die Blenden der Steuerelektrode (2) und der Schirmgitterelektrode (4) trennt, etwa 0,045 D beträgt und der Durchmesser der Öffnungen (3,6) dieser Blenden annähernd 0,06 D beträgt und daß die Blenden der einander benachbarten Enden des ersten und zweiten Anodenabschnitts senkrecht zur Achse derselben sind, wobei die Blenden Mittelöffnungen (17,18) von einem Durchmesser von annähernd 0,2 D haben.

7. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (7) der Schirmgitterelektrode (4) umgebördelt ist und daß der Außenhalbmesser dieser Bördelung annähernd 0,7 mm beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 224 295.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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