DE1098627B

DE1098627B - Elektronenoptische Elektrodenanordnung fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1098627B
Application number: DET13423A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Eberhard Gundert; Gerwig Vibrans
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1957-03-27
Filing date: 1957-03-27
Publication date: 1961-02-02
Also published as: CH360442A; NL226053A; GB884300A; FR1191289A; US2954499A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronenoptische Elektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren mit Nachbeschleunigungsfeld, zwei in Strahlrichtung hintereinanderliegenden elektrostatischen Ablenkplattenpaaren zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen und wenigstens einer zwischen den Ablenkplattenpaaren angeordneten elektrostatischen, nicht rotationssymmetrischen Linse.

Die Nachbeschleunigung des Elektronenstrahles geschieht im allgemeinen zwischen der schirmnahen Ablenkvorrichtung und dem Leuchtschirm, indem man das Nachbeschleunigungspotential längs der Kolbenwand sprunghaft oder allmählich ansteigen läßt. Dabei erhält man in der Achse Z eines rotationssymmetrischen Kolbens Potentialverläufe entsprechend der Kurven α oder b der Fig. 1. Nach den bekannten Gesetzen der Elektronenoptik wirkt der Teil des Feldes, in dem der Potentialverlauf in der Achse nach oben gekrümmt ist, sammelnd. Bei einem Potentialverlauf gemäß Kurve b wirkt demgemäß der gesamte Feldbereich sammelnd, während bei einem Potentialverlauf gemäß Kurve α nur der Feldbereich niedrigerer Spannungen sammelnd, derjenige höherer Spannungen dagegen zerstreuend wirkt. Da jedoch der Feldbereich höherer Spannungen von den Elektronen mit größerer Geschwindigkeit durchlaufen wird, überwiegt auch bei einem Potentialverlauf gemäß Kurve α stets die Wirkung des sammelnden Feldbereiches. Ein Elektronenstrahl wird daher im Nachbeschleunigungsfeld zur Achse hin gekrümmt. Dadurch vermindert sich die Auslenkung des Leuchtflecks; die Ablenkempfindlichkeit geht zurück. Damit dieser Einfluß nicht zu stark wird, bleibt bisher das Nachbeschleunigungsverhältnis, d. h. das Verhältnis zwischen Nachbeschleunigungsspannung und Anodenspannung, auf relativ niedrige Werte bis etwa 10 beschränkt.

Es ist bereits bekannt, in Verbindung mit einer stark sammelnd wirkenden Nachbeschleunigung ein Zwischenbild des abgelenkten Leuchtflecks umgekehrt vergrößert auf dem Leuchtschirm abzubilden und so mit einer Nachbeschleunigungslinse größere Ablenkempfindlichkeit zu erreichen als ohne diese. Da bei einer solchen Anordnung der Querschnitt des Elektronenstrahles vom Zwischenbild aus in Richtung zur Kathode stark zunimmt, müssen die Ablenkorgane praktisch im gleichen axialen Bereich des Elektronenstrahles angeordnet sein, um den Strahlquerschnitt innerhalb der Ablenkorgane nicht zu stark anwachsen zu lassen. Das ist etwa durch Verwendung eines elektrostatischen und eines magnetischen Ablenksystems möglich. Derartige Ablenksysteme verursachen aber Abbildungsfehler.

Es ist weiterhin bekannt, zwecks Steigerung der Ablenkempfindlichkeit und Auflösung einer Oszillographenröhre zwischen Ablenkvorrichtung und Leuchtschirm eine Elektronenlinse anzuordnen, die die Wirkungsweise Elektronenoptische Elektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

Telefimken G.m.b.H.,

Berlin-Charlottenburg 1,

Ernst-Reuter-Platz

Dr.-Ing. Eberhard Gundert, Ulm/Donau,

und Gerwig Vibrans, Braunschweig,

sind als Erfinder genannt worden

einer torischen oder einer Zylinderlinse hat. Bei der bekannten Anordnung wird jedoch eine zerstreuende Zylinderlinse zur Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit herangezogen. Ferner wird bei dieser bekannten Anordnung kein Zwischenbild, sondern die Elektronenquelle bzw. eine Blende auf dem Schirm abgebildet. Die Erzeugung eines Zwischenbildes unterbleibt, und im wesentlichen wird jeder der beiden Ablenkrichtungen eine Zylinderlinse zugeordnet.

Durch die Erfindung wird ein anderer Weg zur Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit von Kathodenstrahlröhren aufgezeigt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Nachbeschleunigungsfeld in der Ablenkrichtung des schirmnahen Plattenpaares stark sammelnd, in der Ablenkrichtung des kathodennahen Ablenkplattenpaares dagegen im wesentlichen neutral oder zerstreuend ausgebildet ist und daß die zwischen den Ablenkplattenpaaren nicht rotationssymmetrische Linse im wesentlichen nur in der Ablenkrichtung des schirmnahen Ablenkplattenpaares sammelnd ausgebildet ist.

Durch das Zusammenwirken von Nachbeschleunigungsfeld und nicht rotationssymmetrischer Linse ist es möglich, mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit in beiden Ablenkrichtungen zu erreichen. So wird die Empfindlichkeit der kathodennahen Ablenkplatten im wesentlichen durch die zerstreuende Wirkung des Nachbeschleunigungsfeldes erhöht. Durch die sich ergänzende sammelnde Wirkung der nicht rotationssymmetrischen Linse und des Nachbeschleunigungsfeldes in Ablenkrichtung der schirmnahen Ablenkplatten wird dagegen die Empfindlichkeit der schirmnahen Ablenkplatten erhöht.

Zunächst sollen an Hand der Fig. 2 die grundsätzlichen Probleme aufgezeigt werden, die sich aus der Verwendung

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eines stark sammelnden Nachbeschleunigungsfeldes ergeben. In Fig. 2 ist schematisch der Elektronenstrahlverlauf gezeigt. 1 ist die Kathode, 2 der Überkreuzungspunkt des Elektronenstrahles, 3 die Hauptsammellinse, 4 das Ablenkfeld, 5 die Nachbeschleunigungssammellinse und 6 der Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre. Die Nachbeschleunigungslinse bildet den Ablenkmittelpunkt 7 in den Schnittpunkt 8 des Strahles mit der Achse ab, der so weit vom Leuchtschirm entfernt sein soll, daß eine entsprechend große Auslenkung des Strahls auf dem Leuchtschirm entsteht. Dabei wird auf den Leuchtschirm eine zwischen dem Ablenkmittelpunkt und der Nachbeschleunigungslinse liegende Ebene abgebildet, in die die Hauptsammellinse ein hinreichend kleines Zwischenbild des Überkreuzungspunktes entwerfen muß, damit auf dem Leuchtschirm ein genügend scharfer Leuchtfleck 9 entsteht. Dies kann erreicht werden, wenn der Strahlöffnungswinkel β am Leuchtschirm und damit der Strahldurchmesser in der Nachbeschleunigungslinse ein bestimmtes Maß nicht unterschreitet. Damit dazu der Strahldurchmesser in der Hauptsammellinse nicht zu groß wird, muß diese möglichst nahe beim Zwischenbild liegen.

Aus der letzten Forderung ergibt sich nun, wie schon oben erwähnt, daß es bei dieser Anordnung praktisch nicht möglich ist, die Ablenkorgane für die beiden Ablenkrichtungen hintereinander auf der Röhrenachse anzuordnen. Sorgt man jedoch dafür, daß ein Zwischenbild nur in einer der Ablenkrichtungen, etwa durch Anordnung einer Zylinderlinse zwischen den beiden Ablenkorganen, erzeugt wird, so sind die üblichen Ablenksysteme mit hintereinander auf der Röhrenachse angeordneten Ablenkorganen verwendbar. Dazu muß man von der rotationssymmetrischen Ausbildung des Nachbeschleunigungsfeldes zumindest in seinem sammelnden Feldteil abgehen.

Nach der Laplace-Gleichung ist

8²?> , a««

dy²

dz*

(z = Achsrichtung, χ = Ablenkrichtung der schirmnahen, y = Ablenkrichtung der kathodennahen Ablenkplatten).

In rotationssymmetrischen Feldern ist

^L eindeutig ge

Bx²

durch den Potentialverlauf in der Achsegeben. In torischen Feldern ist aber

3> , 8²y
dx² ^ 9y² '

und nur ihre Summe ist nach der Laplace-Gleichung durch -^-γ- gegeben. Man kann daher das Nachbeschleunigungsfeld z. B, nur in der Ablenkrichtung der schirmnahen Platten sammelnd, in der Ablenkrichtung der kathodennahen Platten aber nicht oder nur schwach sammelnd oder zerstreuend machen.

Die Fig. 3 a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Anordnung. Der Elektronenstrahlverlauf ist in zwei zueinander senkrechten Ebenen schematisch gezeigt. Das Nachbeschleunigungsfeld 10 wirkt, beispielsweise durch Eingriff des Feldes in die schirmnahen Ablenkplatten 11, nur in der Ablenkrichtung dieser Platten sammelnd, so daß sich nur ihre Ablenkrichtung bei starker Nachbeschleunigung umkehrt (Fig. 3 a). Zur Einstellung des bei 12 erscheinenden Zwischenbildes, das nun eine Brennlinie senkrecht zur Ablenkebene der schirmnahen Platten ist, ist eine Linse 13 zwischen den kathodennahen

ίο Ablenkplatten 14 und den schirmnahen Ablenkplatten 11 angeordnet, die im wesentlichen nur in der Ablenkrichtung der schirmnahen Platten sammelnd wirkt, vorzugsweise eine Zylinderlinse. Die Ablenkung durch die kathodennahen Ablenkplatten (Fig. 3 b) bleibt dagegen unverändert oder wird durch eine Zerstreuungswirkung des Nachbeschleunigungsfeldes in dieser Richtung (15) noch erhöht. Die Linse 13 hat in dieser Ablenkrichtung keinen Einfluß auf den Strahlverlauf, was durch die Punktierung ihres Umrisses angedeutet ist.

Es kann sich empfehlen, die Brechkraft der Linse 13 in der Ablenkrichtung der schirmnahen Platten nicht konstant, sondern in Abhängigkeit von der Ablenkung durch die kathodennahen Platten derart auszubilden, daß die bei der Ablenkung durch die kathodennahen Platten entstehenden Fleckverzerrungen möglichst klein werden. Die Hauptsammellinse 16 kann rotationssymmetrisch, zylindrisch oder torisch ausgebildet sein,

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenoptische Elektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren mit Nachbeschleunigungsfeld, zwei in Strahlrichtung hintereinanderliegenden elektrostatischen Ablenkplattenpaaren zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen und wenigstens einer zwischen den Ablenkplattenpaaren angeordneten elektrostatischen, nicht rotationssymmetrischen Linse, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbeschleunigungsfeld (10, 15) in der Ablenkrichtung des schirmnahen Plattenpaares

(11) stark sammelnd, in der Ablenkrichtung des kathodennahen Ablenkplattenpaares (14) dagegen im wesentlichen neutral oder zerstreuend ausgebildet ist, und daß die zwischen den Ablenkplattenpaaren nicht rotationssymmetrische Linse (13) im wesentlichen nur in der Ablenkrichtung des schirmnahen Ablenkplattenpaares sammelnd ausgebildet ist.

2. Elektronenoptische Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbeschleunigungsfeld in das schirmnahe Ablenkplattenpaar eingreifend ausgebildet ist.

3. Elektronenoptische Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht rotationssymmetrische Linse eine Zylinderlinse oder eine torische Linse ist.

4. Elektronenoptische Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechkraft der nicht rotationssymmetrischen Linse zwecks Vermeidung von Fleckverzerrungen von der Auslenkung durch das kathodennahe Ablenkplattenpaar abhängig ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 874 343.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen