DE1032418B

DE1032418B - Cathode ray tube

Info

Publication number: DE1032418B
Application number: DEL7412D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Schlesinger
Original assignee: Loewe Opta GmbH
Current assignee: Loewe Opta GmbH
Priority date: 1937-05-24
Filing date: 1937-05-24
Publication date: 1958-06-19

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre, welche, in Strahlrichtung gesehen, eine unmittelbar auf die Kathode folgende und ihr gegenüber negativ vorgespannte Steuerelektrode, ferner ein Vorkonzentrationssystem, das die von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahlen in einem Kreuzpunkt sammelt und zu dem eine unmittelbar hinter der Steuerelektrode angeordnete erste Anode gehört und schließlich ein Hauptabbildungssystem enthält, das den Kreuzpunkt auf dem Bildschirm abbildet.The invention relates to a cathode ray tube which, viewed in the beam direction, has a direct control electrode following the cathode and negatively biased in relation to it, furthermore a preconcentration system, that collects the electron beams emanating from the cathode in a cross point and to which a first anode arranged immediately behind the control electrode belongs, and finally includes a master imaging system that images the intersection point on the screen.

Während bei Fernsehröhren für unmittelbare Beobachtung des Leuchtschirmbildes eine Strahlstromstärke von etwa 500 μΑ bei etwa 3000 Volt, also eine Strahlleistung von etwa 1 bis 2 Watt genügt, muß bei Projektionsröhren eine zehn- bis zwanzigmal größere Leistung am Schirm erreicht werden. Die spezifische Emission, mit der man eine Glühkathode dauernd betreiben kann, ist praktisch eine vorgeschriebene Materialkonstante (höchstens etwa 1 mA pro qmm). Es bleibt daher als einziger Weg zur Erreichung einer größeren Strahlleistung die Vergrößerung der Kathodenoberfläche. Da man bei etwa 20000 Volt mindestens 1 mA Strahlstrom braucht, kommt man zu Kathodenoberflächen von 1 bis 2 qmm. Da andererseits der Durchmesser des Bildpunktes eine Größe von etwa 0,2 mm nicht überschreiten darf, ergibt sich das elektronenoptische Problem einer linearen Verkleinerung von der Kathode bis zum Schirm im Verhältnis 1 :10 bis 1 :30.While with television tubes a beam current strength for direct observation of the luminescent screen image of about 500 μΑ at about 3000 volts, so a beam power of about 1 to 2 watts is sufficient, must be Projection tubes ten to twenty times more power can be achieved on the screen. The specific The emission with which a hot cathode can be operated continuously is practically a prescribed material constant (at most about 1 mA per square mm). It therefore remains as the only way to achieve one larger beam power the enlargement of the cathode surface. Since you have at least 20,000 volts If a beam current of 1 mA is required, cathode surfaces of 1 to 2 sqmm are achieved. There on the other hand the diameter of the image point must not exceed a size of about 0.2 mm, this results electron-optical problem of a linear reduction in size from the cathode to the screen 1:10 to 1:30.

Normalröhren werden bisher mit Erfolg in der Weise ausgebildet, daß eine in ihrem Durchmesser mit dem Bildpunkt etwa übereinstimmende Punktkathode direkt durch eine oder zwei elektronenoptische Linsen abgebildet wird. Dabei wird die erste Linse meist als Kollimator für die zweite Linse verwendet, gibt also allein noch kein reelles Bild, sondern richtet nur die Strahlen auf die öffnung der zweiten Linse. Es zeigt sich nach dem Obengesagten, daß dieser Weg, der praktisch nie zu starken Bildpunktverkleinerungen führt, für den Bau von Hochleistungsröhren nicht gangbar ist. Als einziger Ausweg bleibt die Durchführung der angegebenen starken Verkleinerung in zwei einzelnen Schritten. Beim ersten Schritt, welcher zu einer Verkleinerung der Kathodenoberfläche auf etwa ein Drittel bis ein Fünftel führt, wird die Kathode zunächst in einem Kreuzpunkt abgebildet, während beim zweiten Schritt der Kreuzpunkt als Bildpunkt auf dem Schirm abgebildet wird. Die Hochleistungsröhre besteht also aus einem Zweilinsensystem mit reellem Zwischenbild.Normal tubes have so far been designed with success in such a way that one in their diameter point cathode roughly coinciding with the image point directly through one or two electron-optical ones Lenses is imaged. The first lens is usually used as a collimator for the second lens, does not give a real image on its own, but only directs the rays onto the opening of the second lens. After what has been said above, it turns out that this path, which practically never leads to strong image point reductions leads, is not feasible for the construction of high-performance tubes. The only way out is implementation the specified large reduction in two separate steps. At the first step, which one leads to a reduction of the cathode surface to about a third to a fifth, the cathode initially shown in a cross point, while in the second step the cross point as Image point is mapped on the screen. The high-performance tube therefore consists of a two-lens system with a real intermediate image.

Derartige Röhren sind wiederholt beschrieben worden. Sie zeigen jedoch, wie bekannt, eine Ausdehnung oder Einschnürung des Bildpunktes in Abhängigkeit von der Steuerung, da sich bei der Steue-Such tubes have been described repeatedly. However, as is known, they show an expansion or constriction of the image point depending on the control, since the control

Anmelder:Applicant:

Loewe Opta Aktiengesellschaft,
Berlin-Steglitz, Teltowkanalstr. 1-4Loewe Opta Aktiengesellschaft,
Berlin-Steglitz, Teltowkanalstrasse. 1-4

Dr. Kurt Schlesinger, früher Berlin-Steglitz,Dr. Kurt Schlesinger, formerly Berlin-Steglitz,

derzeit unbekannten Aufenthalts,currently unknown residence,

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

rung die Brennweite einer solchen elektronenoptischen Anordnung und infolgedessen Lage und Größe des Kreuzpunktes ändern. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art befindet sich der Überkreuzungspunkt in der Öffnung einer Anode, welcher gleichzeitig die Steuerspannungen zugeführt werden. Einer der Nachteile dieser Anordnung liegt in dem hohen Strahlstromverlust, welcher durch das notwendigerweise positive Potential der Steuerelektrode mit Bezug auf die Kathode hervorgerufen wird.tion the focal length of such an electron optical arrangement and, as a result, the position and size of the Change the cross point. In a known arrangement of this type, the crossover point is located in the opening of an anode, to which the control voltages are fed at the same time. One the disadvantages of this arrangement is the high loss of beam current which is necessarily caused by the positive potential of the control electrode with respect to the cathode is caused.

Diese Nachteile werden vermieden, wenn erfindungsgemäß die Kathode als ebene, großflächige Kathode ausgebildet ist, wenn die Öffnung der Steuerelektrode etwas kleiner als die emittierende Fläche der Kathode ist und wenn die erste Anode ein so hohes positives Potential gegenüber der Kathode hat, daß die Elektronen als praktisch paralleles Strahlenbündel in das Vorkonzentrationssystem eintreten.These disadvantages are avoided if, according to the invention, the cathode is a flat, large-area cathode is formed when the opening of the control electrode is slightly smaller than the emitting area of the cathode and if the first anode has such a high positive potential with respect to the cathode that the electrons enter the preconcentration system as a practically parallel bundle of rays.

Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß die an die erste Sauganode gelegte Spannung so groß gemacht wird, daß die bei den bekannten Röhren vorhandene Immersionslinse als solche überhaupt unwirksam wird. Die Strahlen treten daher aus der Kathode und durch das Gitter hindurch ohne jede Strahlenbrechung fast parallel aus und werden erst hinter der ersten Sauganode durch eine mit festen Vorspannungen arbeitende elektrische Linse in einem Kreuzpunkt gesammelt. Dieser wird dann von der Hauptlinse auf dem Schirm abgebildet.The essence of the invention lies in the fact that the voltage applied to the first suction anode is made so great becomes that the immersion lens present in the known tubes as such is ineffective at all will. The rays therefore pass out of the cathode and through the grid without any Beam refraction almost parallel and are only behind the first suction anode by one with fixed Bias voltages working electric lens collected in a cross point. This is then used by the Main lens shown on the screen.

Es sei noch bemerkt, daß die Größe des Kreuzungspunktes von der Größe der emittierenden Fläche praktisch unabhängig ist.It should also be noted that the size of the crossing point depends on the size of the emitting area is practically independent.

Die Erfindung soll an Hand der beispielsweise und rein schematisch aufzufassenden Abbildung näher erläutert werden. Darin bedeutet 1 die Kathode, welche einen Durchmesser von etwa 2 mm aufweist. In Strahl-The invention is to be explained in more detail on the basis of the illustration, which is to be understood purely schematically as an example will. 1 means the cathode, which has a diameter of about 2 mm. In beam

809 557/343809 557/343

richtung folgt das Steuergitter 2 und die erste Anode 3. Die Spannung zwischen dieser Elektrode und der Kathode beträgt etwa 400 bis 500 Volt. Es wurde gefunden, daß beim Überschreiten einer gewissen Spannung die brechende Wirkung des Systems 2/3 aufhört. Diese Spannung liegt bei etwa 200 Volt. Bei der angegebenen Spannung von 400 bis 500 Volt braucht man mit einer Linsenwirkung vor der Elektrodenoberfläche nicht mehr zu rechnen. Die Emissionsfläche der Kathode kann daher flach ausgeführt sein. Ihr Durchmesser darf größer sein als der Lochdurchmesser des Gitters 2 (beispielsweise 2 mm gegenüber 1,5 mm), weil zufolge der hohen Anodenspannung an 3 das Gitter dauernd negativ vorgespannt wird und die von ihm beschatteten Teile der Kathode daher gar keine Emission abgeben. Man hat dadurch den großen Vorteil, daß Zentrierfehler des Kathodenkörpers nichts ausmachen.direction follows the control grid 2 and the first anode 3. The voltage between this electrode and the cathode is about 400 to 500 volts. It has been found that when a certain Tension ceases the breaking effect of the system 2/3. This voltage is around 200 volts. At the specified voltage of 400 to 500 volts, you need a lens effect the electrode surface can no longer be expected. The emission surface of the cathode can therefore be made flat be. Their diameter may be larger than the hole diameter of the grid 2 (for example 2 mm compared to 1.5 mm), because due to the high anode voltage at 3, the grid is permanently negatively biased and the parts of the cathode shaded by it emit no emission at all. One has this has the great advantage that centering errors of the cathode body do not matter.

Hinter der ersten Anode 3, aus der die Strahlen nahezu parallel, nur mit veränderlichem Bündeldurch- ao messer, austreten, befindet sich die erste Linse, bestehend aus einem mit der Kathode verbundenen Zylinder 12 und einer Blende 8. Die Blende 8 wird mit dem Tubus 5 unmittelbar verbunden. Solche Linsen sind an sich bekannt.Behind the first anode 3, from which the rays are almost parallel, only with a variable beam throughput knife, exit, is the first lens, consisting of a connected to the cathode Cylinder 12 and a diaphragm 8. The diaphragm 8 is connected directly to the tube 5. Such lenses are known per se.

Befindet sich der Linsenzylinder 12 ungefähr auf dem Potential der Kathode 1, so bildet sich in der Entfernung der Brennweite hinter 8 ein Kreuzpunkt 4 aus. Um diesen Kreuzpunkt noch genauer zu definieren, wird an dieser Stelle eine Lochblende 4' in den Strahlengang eingeschaltet, deren öffnung zweckmäßig so bemessen ist, daß praktisch keine Elektronen absorbiert werden. Die Blende 4' wird an das Potential des Tubus 5 gelegt. Das Material dieser Blende muß, um Sekundäremission zu vermeiden, zumindest an ihrer Oberfläche aus einem zur Sekundäremission unfähigen Stoff, wie Graphit oder Hartkohle, bestehen, was an sich bekannt ist.If the lens cylinder 12 is approximately at the potential of the cathode 1, then in the Removal of the focal length behind 8 a cross point 4 from. To define this intersection even more precisely, a perforated diaphragm 4 'is switched into the beam path at this point, the opening of which is expedient is dimensioned so that virtually no electrons are absorbed. The aperture 4 'is attached to the Potential of the tube 5 placed. The material of this diaphragm must, in order to avoid secondary emissions, at least on their surface made of a substance incapable of secondary emissions, such as graphite or hard carbon, consist of what is known per se.

Bei einer wirksamen Kathodenoberfläche von 1,5 mm und bei einem Abstand 8/4 von 10 mm erhält man einen Kreuzpunktdurchmesser von 0,4 mm, der von einer Blende von 0,5 mm verlustfrei umschlossen werden kann.With an effective cathode surface of 1.5 mm and a distance of 8/4 of 10 mm a cross point diameter of 0.4 mm, which is enclosed by an aperture of 0.5 mm without loss can be.

Die Hauptlinse bildet sich zwischen dem Ende des Tubus 5 und der lochblendenförmigen Anode 7 aus. Letzere erhält in an sich bekannter Weise ein höheres Potential als die erste Anode.The main lens is formed between the end of the tube 5 and the anode 7 in the form of a perforated diaphragm. The latter receives a higher potential than the first anode in a manner known per se.

Innerhalb des Tubus 5 ist eine weitere Blende 14 angeordnet, derart, daß sie gerade bis an den Strahl heranreicht, ohne Ausblendungsverluste zu verur-Sachen. Sie hat einen Durchmesser von etwa 5 mm und dient zur Beseitigung des leuchtenden Randes des Bildpunktes, welcher durch Sekundäremission an der Blende 4' entstehen kann. Die Elektrode 14 wird zweckmäßigerweise mit einem sehr niedrigen Potential, beispielsweise mit dem Potential der Kathode verbunden. Dann übt sie auf die um sehr große Winkel von der Strahlachse abweichenden Elektronen eine bremsende Wirkung aus, läßt, dagegen die Hauptstraßen unbeeinflußt.A further diaphragm 14 is arranged within the tube 5 in such a way that it extends straight up to the beam enough to cause things without fade-out losses. It has a diameter of about 5 mm and serves to remove the glowing edge of the Image point, which can arise through secondary emission at the diaphragm 4 '. The electrode 14 is expediently with a very low potential, for example with the potential of the cathode tied together. Then she exercises on the electrons, which deviate from the beam axis by very large angles a braking effect, leaves, however, the main streets unaffected.

Der Wirkungsgrad der Anordnung, gemessen als das Verhältnis des an einem mit der Anode 7 verbundenen Wandbelag 11 abnehmbaren Strahlstroms zu dem in die Kathode eintretenden Strom, beträgt 70 bis 80%.The efficiency of the arrangement, measured as the ratio of the one connected to the anode 7 Wall covering 11 of detachable jet current to the current entering the cathode is 70 up to 80%.

Es gelingt mit dem Röhrensystem, Strahlströme von etwa 1 bis 2mA auf dem Leuchtschirm zu vereinigen und Bildpunktgrößen zu erzielen, welche etwa ein Sechstel der aus den Dimensionen des Systems allein errechenbaren Größe betragen. Der Strahlstrom läßt sich mit einer Steilheit von etwa 3 mA pro Volt ohne merkliche Veränderung von Form oder Größe des Bildpunktes steuern.With the tube system, it is possible to combine beam currents of around 1 to 2 mA on the fluorescent screen and to achieve pixel sizes which are about one sixth of the dimensions of the system be the only calculable size. The beam current can be adjusted with a slope of about 3 mA per Control volts without noticeably changing the shape or size of the pixel.

Den Röhrenelektroden werden die erforderlichen Spannungen über die Potentiometeranordnung 18, 21 zugeführt. Die Ablenkung des Kathodenstrahls über den Schirm erfolgt in an sich bekannter Weise durch Ablenkplatten und Ablenkspulen, die nicht besonders in der Zeichnung dargestellt sind.The required voltages are supplied to the tube electrodes via the potentiometer arrangement 18, 21 fed. The cathode ray is deflected across the screen in a manner known per se Deflection plates and deflection coils not specifically shown in the drawing.

Claims

Patent claims:,

1. Cathode ray tube, which, seen in the direction of the beam, is one that follows the cathode directly and is negatively biased with respect to it Control electrode, and also a preconcentration system, which emanates from the cathode Collects electron beams in a cross point and to the one immediately behind the control electrode arranged first anode, and finally includes a main imaging system which shows the cross point on the screen, characterized in that the cathode is a flat, large-area cathode is formed so that the opening of the control electrode (2) is slightly smaller than the emitting surface of the cathode and that the first anode (3) has such a high positive potential compared to the cathode, the electrons enter the preconcentration system as a practically parallel beam enter.

2. Cathode ray tube according to claim 1, characterized in that the beam crossing point (4) is enclosed by a perforated diaphragm (4 ', cross point diaphragm), which is expedient has a small secondary emission factor at least on its surface, for example consists of graphite or hard carbon.

3. Cathode ray tube according to claim 1 or 2, characterized in that the preconcentration system of two perforated anodes (3 and 8) and one between them, for example, a cylindrical further electrode (12) exists.

4. Cathode ray tube according to claim 3, characterized in that means are provided in order to give the second anode screen (8) a higher potential with respect to the cathode than the first anode screen (3).

5. Cathode ray tube according to claim 3 or 4, characterized in that the lens electrode (12) is electrically connected to the cathode (1).

Considered publications:
Austrian Patent Specification No. 142495,148658; French Patent Nos. 737 816, 798 554; Zeitschrift für Physik, Vol. 80, pp. 183, 188 and 189; Electrical engineering archive. Vol. XXVIII, p. 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings