DE1123053B

DE1123053B - Deflection device for electron beam tubes to deflect the electron beam in two mutually perpendicular directions

Info

Publication number: DE1123053B
Application number: DEN14793A
Authority: DE
Inventors: Derek Robert Skoyles
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-03-13
Filing date: 1958-03-13
Publication date: 1962-02-01

Description

Ablenkeinrichtung für Elektronenstrahlröhren zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ablenkeinrichtung für Elektronenstrahlröhren zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit einer in Strahlrichtung hinter den Ablenkmitteln liegenden, den Ablenkwinkel in einer Ablenkrichtung vergrößernden, magnetischen Vierpollinse und mit einer zwischen der Vierpollinse und dem Elektronenstrahlerzeugungssystem liegenden Elektronenlinse, die diedurchdieVierpollinsebewirkte Verzerrung des Strahlquerschnitts in Richtung der vergrößernden ursprünglichen Ablenkung durch die Vierpollinse kompensiert. Solche Röhren können z. B. zur Wiedergabe von Fernsch- oder Radarbildern oder in Oszillographen verwendet werden. Hierbei liegt das Bestreben vor, die Ablenkempfindlichkeit der Ablenkelemente zu steigern; diesem Bestreben wird jedoch durch verschiedene Ursachen eine Grenze gestellt, unter anderem durch die zulässigen Abmessungen der Ablenkelemente, die z. B. aus Spulen oder aus elektrostatisch wirkenden Elektroden zusammengebaut sein können. Dies gilt insbesondere bei höheren Frequenzen der den Ablenkelementen zugeführten Schwingungen, da bekanntlich die zum Ablenken des Elektronenstrahls erforderliche Energie mit der Frequenz stark zunimmt. Es ist ersichtlich, daß es in der Praxis vorteilhaft ist, die für die Ablenkung erforderliche Energie minimal zu halten. Insbesondere wenn die Ablenkspannungen oder -ströme durch Schaltungen erzeugt werden sollen, die lediglich Transistoren enthalten, ist es wesentlich, die Ablenkempfindlichkeit maximal zu machen.Deflection device for cathode ray tubes for deflecting the electron beam in two mutually perpendicular directions an electron lens located between the quadrupole lens and the electron gun, which compensates for the distortion of the beam cross-section caused by the quadrupole lens in the direction of the magnifying original deflection by the quadrupole lens. Such tubes can e.g. B. can be used to reproduce televised or radar images or in oscilloscopes. The aim here is to increase the deflection sensitivity of the deflection elements; However, this endeavor is limited by various causes, including the permissible dimensions of the deflection elements, which, for. B. can be assembled from coils or from electrostatically acting electrodes. This applies in particular at higher frequencies of the vibrations supplied to the deflecting elements, since it is known that the energy required to deflect the electron beam increases sharply with the frequency. It can be seen that in practice it is advantageous to keep the energy required for the deflection to a minimum. In particular, if the deflection voltages or currents are to be generated by circuits which only contain transistors, it is essential to maximize the deflection sensitivity.

Es sind bereits Elektronenstrahlröhren bekannt, bei denen Maßnahmen getroffen sind, eine kleine Ablenkung des Elekronenbündels ohne zusätzlichen Energieaufwand zu verstärken. Es ist nämlich möglich, zwischen dem Ablenkbereich und dem Schirm elektrostatische oder magnetische Linsen anzuordnen, die eine einmal dem Bündel erteilte Ablenkung nahezu proportional vergrößern.There are already known cathode ray tubes in which measures are taken, a small deflection of the electron beam without additional energy expenditure to reinforce. Namely, it is possible between the deflection area and the screen Arrange electrostatic or magnetic lenses, one once the bundle increase the distraction given almost proportionally.

Aus verschiedenen Veröffentlichungen ist die Anwendung einer magnetischen Vierpollinse zwischen der Ablenkzone und dem Schirm der Elektronenstrahlröhre bekannt. Unter einer magnetischen Vierpollinse ist die Konfiguration eines Magnetfeldes zu verstehen, das durch vier quadratisch angeordnete Magnetpole erzeugt wird, die annähernd in derselben Ebene liegen und die nebeneinanderliegend eine verschiedene Polarität aufweisen. Die einfachste Ausführungsform zur Erzeugung einer solchen magnetischen Vierpollinse erhält man, wenn man zwei gleich lange Stabmagnete parallel zueinander derart anordnet, daß ein Nordpol eines Magnets neben einem Südpol eines anderen Magnets liegt. In dem Raum zwischen den zwei Magneten entstehen dabei Kraftlinien von einem Pol eines Magnets nach dem anderen Pol desselben Magnets. Durch geeignete Wahl des Abstandes zwischen den Magneten ist der größte Teil des Raumes zwischen den Magneten mit schwach gekrümmten, praktisch parallelen Kraftlinien ausgefüllt, die in den Teilen dieses Raumes beiderseits der Mittelebene zwischen den beiden Magneten entgegengesetzte Richtungen haben. Ein in der Mittelebene auf halber Höhe eines Magnets einfallender Elektronenstrahl wird nicht einer Kraft des Magnetfeldes unterworfen. Wenn jedoch das Elektronenbündel vorher abgelenkt wird, so daß es in das Magnetfeld nicht mehr in der Mittelebene eintritt, unterliegt es einer Kraft, die senkrecht auf der Mittelebene zwischen den Magneten steht. Der Elektronenstrahl wird somit zusätzlich in der gleichen Richtung wie die ursprüngliche Ablenkung abgelenkt.From various publications is the application of a magnetic Four-pole lens between the deflection zone and the screen of the cathode ray tube known. Under a magnetic quadrupole lens, the configuration of a magnetic field is too understand that is generated by four square magnetic poles that are approximately lie in the same plane and those lying next to each other have a different polarity exhibit. The simplest embodiment for producing such a magnetic A four-pole lens is obtained by placing two bar magnets of equal length parallel to each other arranged so that a north pole of one magnet is adjacent to a south pole of another Magnet lies. Lines of force are created in the space between the two magnets from one pole of a magnet to the other pole of the same magnet. Through suitable Choice of the distance between the magnets is most of the space between the magnet is filled with slightly curved, practically parallel lines of force, those in the parts of this room on either side of the median plane between the two Magnets have opposite directions. One in the middle plane halfway up An electron beam incident from a magnet does not become a force of the magnetic field subject. However, if the electron beam is previously deflected so that it is in the magnetic field no longer enters the center plane, it is subject to a force which is perpendicular to the median plane between the magnets. The electron beam is thus also deflected in the same direction as the original deflection.

Obgleich hier zur Veranschaulichung der Möglichkeiten die einfachste Ausführungsform beschrieben wird, zur Vergrößerung der Ablenkung ist es ersichtlich, daß man ein Magnetfeld mit der gleichen Konfiguration auch mittels zweier Hufeisenmagnete oder eines Joches mit vier Polen erzeugen kann, welches Joch auf die richtige Weise magnetisiert ist. Außer den magnetischen Kraftlinien, welche die Verstärkung der Ablenkung liefern können, treten auch Kraftlinien zwischen den anderen Polen auf. Diese Kraftlinien haben eine Richtung, die annähernd zur Richtung der zuerst genannten Kraftlinien senkrecht ist. Sie sind naturgemäß unvermeidlich, aber ihre Form kann einigermaßen durch passende Wahl der Anordnung der Magnetpole oder durch Anwendung von Polschuhen beeinflußt werden. Trotz dieser Maßnahmen besteht nach wie vor der Nachteil, daß diese Kraftlinien auf ein parallel zur Mittelebene abgelenktes Elektronenbündel eine Kraft ausüben, welche diese Ablenkung verkleinert. Ein solcher magnetischer Vierpol hat somit zur Folge, daß man bei einer Elektronenstrahlröhre, deren z. B. mit Leuchtstoff überzogener Schirm in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgetastet werden soll, die Ab- lenkung eines Elektronenstrahls, der vor dem Passieren der magnetischen Vierpole in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt wird, in einer Richtung vergrößern kann, aber unumgänglich eine Verkleinerung der Ablenkung in der anderen Richtung erhält. Man kann die Verkleinerung dieser Ab- lenkung naturgemäß durch Vergrößerung der den Ablenkelementen zugeführten Energie für diejeriige Richtung beheben, in der die Vierpollinse eine Verkleinerung der Ablenkung herbeiführt. Dies bedeutet jedoch, daß zusätzliche Energie erforderlich ist, so daß der volle Gewinn zufolge der Vergrößerung der Ablenkung in der anderen Richtung nicht erzielt werden kann. In gewissen Flällen kann man sich mit einer kleineren Ablenkung begnügen. Es ist weiter bekannt, das Elektronenbündel vor dem Eintritt in die Vierpollinse lediglich in eine solche Richtung abzulenken, daß die Vierpollinse eine Vergrößerung dieser Ablenkung herbeiführt, während die zweite Ablenkung senkrecht zur ersten erfolgt, nachdem das Elektronenbündel die Vierpollinse passiert hat, d. h. zwischen der Vierpollinse und dem Schirm. Diese Lösung hat jedoch ein großes Bedenken, da die letztere Ablenkung über eine große Oberfläche wirksam sein muß, da das Bündel in der anderen Richtung bereits die volle Ablenkung hat.Although the simplest embodiment is described here to illustrate the possibilities, to increase the deflection it is evident that a magnetic field with the same configuration can also be generated by means of two horseshoe magnets or a yoke with four poles, which yoke is magnetized in the correct way. In addition to the magnetic lines of force, which can provide the amplification of the deflection, there are also lines of force between the other poles. These lines of force have a direction that is approximately perpendicular to the direction of the first-mentioned lines of force. They are naturally unavoidable, but their shape can be influenced to some extent by a suitable choice of the arrangement of the magnetic poles or by using pole pieces. Despite these measures, there is still the disadvantage that these lines of force exert a force on an electron beam deflected parallel to the central plane, which force reduces this deflection. Such a magnetic quadrupole thus has the consequence that one in a cathode ray tube whose z. B. be scanned with phosphor coated screen in two mutually perpendicular directions, can increase the deflection of an electron beam is deflected before passing the magnetic quadrupoles in two mutually perpendicular directions in one direction but unavoidable downsizing of the deflection in the other direction. Can be the reduction of the deflection naturally by increasing the deflection power supplied to resolve for diejeriige direction in which the quadrupole lens causes a reduction of the deflection. However, this means that additional energy is required so that the full gain due to the increase in deflection in the other direction cannot be obtained. In certain cases you can be satisfied with a smaller distraction. It is also known to deflect the electron beam before entering the quadrupole lens only in such a direction that the quadrupole lens brings about an increase in this deflection, while the second deflection takes place perpendicular to the first after the electron beam has passed the quadrupole lens, i.e. H. between the quadrupole lens and the screen. However, this solution has a major concern, since the latter deflection must be effective over a large surface, since the beam in the other direction already has the full deflection.

Gleichzeitig mit der Vergrößerung der Ablenkung in einer Richtung infolge der Vierpollinse tritt in dieser Richtung eine Defokussierung des Elektronenbündels auf, wodurch z. B. ein runder Fleck auf dem Schirm zu einer Ellipse defokussiert wird. Es ist bereits bekannt, diese Defokussierung dadurch auszugleichen, daß eine konvergierende Linse vor der Vierpollinse angebracht wird.Simultaneously with the increase in the deflection in one direction As a result of the quadrupole lens, the electron beam is defocused in this direction on, whereby z. B. defocused a round spot on the screen to an ellipse will. It is already known to compensate for this defocusing that a converging lens is attached in front of the quadrupole lens.

In der Richtung, in der eine Ablenkverkleinerung auftritt, unterliegt das Bündel einer konvergierenden Wirkung. Diese konvergierende Wirkung wird in den Veröffentlichungen nicht berücksichtigt.In the direction in which deflection reduction occurs, is subject the bundle of a converging effect. This converging effect is reflected in the Publications not taken into account.

Eine Ablenkeinrichtung für Elektronenstrahlröhren zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit einer in Strahlrichtung hinter den Ablenkmitteln liegenden, den Ablenkwinkel in einer Ablenkrichtung vergrößernden, magnetischen Vierpollinse und mit einer zwischen der Vierpollinse und dem Elektronenstrahlerzeugungssystem liegenden Elektronenlinse, die die durch die Vierpollinse bewirkte Verzerrung des Strahlquerschnitts in Richtung der vergrößernden ursprünglichen Ablenkung durch die Vierpollinse kompensiert, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Vergrößerung des Ab- lenkwinkels auch in der anderen Ablenkrichtung die Stärke der hinter den Ablenkmitteln liegenden Vierpollinse so groß ist, daß sie die Ablenkrichtung des Elektronenstrahles umkehrt, und daß zwischen der Vierpollinse und dem Strahlerzeugungssystern eine Elektronenlinse angeordnet ist, die die Verzerrung des Strahlquerschnitts in dieser Ablenkrichtung kompensiert.A deflection device for cathode ray tubes for deflecting the electron beam in two mutually perpendicular directions with a magnetic four-pole lens that is located behind the deflection means in the beam direction and that increases the deflection angle in one direction of deflection, and with an electron lens that is located between the four-pole lens and the electron gun, which causes the distortion caused by the four-pole lens the beam cross section in the direction of enlarging the original deflection compensated by the quadrupole lens is characterized according to the invention that to achieve an increase in the waste, the strength of the quadrupole lens located behind the deflection steering angle as large in the other direction of deflection is that the deflection of the electron beam reverses, and that an electron lens is arranged between the quadrupole lens and the beam generation system, which compensates for the distortion of the beam cross section in this deflection direction ert.

Hierdurch ist es möglich, den Elektronenstrahl in der Richtung, in der eine Verkleinerung der Ab- lenkung auftritt, so weit zurückzulenken, daß das Bündel die Achse der Röhre kreuzt. Diese umgekehrte Ablenkung ist größer als die Ablenkung ohne die Wirkung der Vierpol-Elektronenlinse, d. h., man erzielt eine Verstärkung der Ablenkung. Zwar ist die Ablenkung umgekehrt, aber dies läßt sich auf einfache Weise kompensieren, indem das Bündel anfangs in die andere Richtung abgelenkt wird. Durch die beschriebene Einrichtung erhält man somit eine Verstärkung der Ablenkung in beiden Richtungen. Zwar ist dann die Verstärkung in einer Richtung bedeutend größer als in der anderen Richtung, aber dies ist im allgemeinen unbedenklich. Man kann nämlich die Energie vergrößern, die den Ablenkmitteln für die Richtung mit der geringsten Verstärkung zugeführt wird. Da, wie vorstehend bereits erwähnt, die erforderliche Ablenkenergie mit der Frequenz der ablenkenden Schwingungen zunimmt, werden vorzugsweise die Schwingungen mit den höheren Frequenzen denjenigen Ablenkmitteln zugeführt, die eine Ablenkung erteilen, die in der Vierpol-Elektronenlinse meist verstärkt wird. Soll z. B. ein Fernsehbild wiedergegeben werden, so wird die Zeilenfrequenz in letzterer Richtung und die Bildfrequenz in der dazu senkrechten Richtung liegen.This makes it possible to redirect the beam in the direction of the steering occurs in a reduction of the waste, so far, that the beam crosses the axis of the tube. This reverse deflection is greater than the deflection without the action of the quadrupole electron lens, i.e. That is, an increase in the deflection is achieved. The deflection is reversed, but this can easily be compensated for by initially deflecting the beam in the other direction. The device described thus increases the deflection in both directions. Although the gain in one direction is then significantly greater than in the other direction, this is generally harmless. Indeed, it is possible to increase the energy supplied to the deflection means for the direction with the lowest amplification. Since, as already mentioned above, the required deflection energy increases with the frequency of the deflecting oscillations, the oscillations with the higher frequencies are preferably fed to those deflecting means which give a deflection which is mostly amplified in the quadrupole electron lens. Should z. B. a television picture are reproduced, the line frequency will be in the latter direction and the frame frequency in the direction perpendicular thereto.

Infolge der Umkehrung der Ablenkrichtung in der Vierpolelektronenlinse, wodurch die umgekehrt gerichtete, verstärkte Ablenkung entsteht, tritt auch in dieser Richtung eine defokussierende Wirkung auf das Elektronenbündel ein.As a result of the reversal of the deflection direction in the quadrupole electron lens, whereby the reversed, increased distraction occurs, also occurs in this one Direction a defocusing effect on the electron beam.

Ähnlich wie bei der Vorrichtung mit der größten Ablenkverstärkung kann man diese Defokussierung durch Anbringung einer konvergierenden Elektronenlinse zwischen der Vierpollinse und dem Elektronenstrahlerzeugungssystem kompensieren. Zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und der Vierpollinse befinden sich dann zwei konvergierende Linsen. Diese Linsen können je für sich durch Vierpollinsen gebildet werden, deren Achsen um 90' gegeneinander gedreht sind, d. h., jede dieser Vierpollinsen vollführt nur eine Fokussierungswirkung in einer der beiden Abtastrichtungen. Da jedoch beide Linsen konvergierende Wirkung haben, kann man in diesem Falle auch eine übliche, sphärische Elektronenlinse verwenden, die z. B. zwischen zwei Blenden oder Zylindern erzeugt wird.Similar to the device with the greatest deflection gain, this defocusing can be compensated for by placing a converging electron lens between the quadrupole lens and the electron gun. Two converging lenses are then located between the electron gun and the quadrupole lens. These lenses can each be formed individually by quadrupole lenses, the axes of which are rotated by 90 ' with respect to one another, i. In other words, each of these four-pole lenses only has a focusing effect in one of the two scanning directions. However, since both lenses have a converging effect, you can also use a conventional, spherical electron lens in this case, the z. B. is generated between two diaphragms or cylinders.

Die beschriebene Einrichtung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 schematisch eine Elektronenstrahlröhre und den verschiedenen Linsen darstellt, Fig. 2 einen Schnitt durch eine der Linsen nach Fig. 1 zeigt, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Röhre mit den Linsen nach Fig. 1 zeigt, Fig. 4 schematisch eine andere Ausführungsform einer der Linsen nach Fig. 1 zeigt, Fig. 5 und 6 praktische Ausführungsforinen der Vierpollinse zeigen. In Fig. 1 ist eine Elektronenstrahlröhre mit einem Hals 1 und einem Fenster 2 gezeigt, das auf der Innenseite den Schirm 3 z. B. aus Lumineszenzstoff trägt. In dem Hals 2 befindet sich das Elektronenstrahlerzeugungssystem 4, das schematisch dargestellt ist. Der Hals 2 wird von einem Joch 5 umgeben, in dem zwei Sätze von Ablenkspulen angeordnet sind. Zwsichen dem Schirm und dem Joch 5 befindet sich eine Vierpolelektronenlinse, die durch zwei Magnetstäbe8 und 9 gebildet wird, die polarisiert sind, wie dies mit den Buchstaben N und S angegeben ist. Zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystern 4 und dem Ablenkjoch 5 befinden sich zwei Vierpol-Elektronenlinsen, die durch die Magnetstäbe 10 und 11 bzw. die Magnetstäbe 12 und 13 gebildet werden.The device described is explained in more detail below with reference to a drawing, in which FIG. 1 schematically shows a cathode ray tube and the various lenses, FIG. 2 shows a section through one of the lenses according to FIG. 1 , FIG. 3 shows a longitudinal section through the tube shows the lenses according to Fig. 1 , Fig. 4 shows schematically another embodiment of one of the lenses according to Fig. 1 , Figs. 5 and 6 show practical embodiments of the quadrupole lens. In Fig. 1 , a cathode ray tube with a neck 1 and a window 2 is shown, which on the inside the screen 3 z. B. carries from luminescent substance. The electron gun 4, which is shown schematically, is located in the neck 2. The neck 2 is surrounded by a yoke 5 in which two sets of deflection coils are arranged. Between the screen and the yoke 5 there is a four- pole electron lens which is formed by two magnetic bars 8 and 9 which are polarized as indicated by the letters N and S. Between the electron beam generating system 4 and the deflection yoke 5 there are two four-pole electron lenses which are formed by the magnet rods 10 and 11 and the magnet rods 12 and 13 , respectively.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung, wie diese in der Figur dargestellt ist, ist folgende. Das Elektronenbündel wird durch das Ablenkjoch 5 in die zwei Richtungen 6-6 und 7-7 abgelenkt. Zwischen den Stäben 8 und 9 entsteht ein Magnetfeld, dessen Kraftlinien gestrichelt angegeben sind. In Fig. 2 ist dieser Satz von Magnetstäben wieder in Ansicht dargestellt, um die Wirkung des Feldes zu erläutern. Die Magnetstäbe 8 und 9 erzeugen Kraftlinien 14 bzw. 15, deren Richtung mit den Pfeilen angedeutet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Richtung der Kraftlinien beiderseits der Mittelebene 16-16 entgegengesetzt. Ein am Punkt 17 der Vierpollinse 8, 9 eintretendes Elektronenbündel unterliegt keiner zur Ebene 16-16 senkrechten Kraft. Ist das Bündel je- doch abgelenkt und tritt somit in das Feld der Magnete 8 und 9 auf der linken oder rechten Seite der Ebene 16-16 ein, wodurch auf das Bündel eine zur Ebene 16-16 senkrechte Kraft ausgeübt wird. Ist die Bewegung der Elektronen von dem Beobachter der Fig. 2 weggerichtet, so wird das Elektronenbündel durch die Kraftlinien beiderseits der Mittelebene in Richtung auf die Magnete abgelenkt. Infolgedessen entsteht somit eine Vergrößerung der Ablenkung in der Richtung 7-7. The mode of operation of the device as shown in the figure is as follows. The electron beam is deflected by the deflection yoke 5 in the two directions 6-6 and 7-7. A magnetic field is created between the rods 8 and 9 , the lines of force of which are indicated by dashed lines. In Fig. 2, this set of magnetic bars is shown again in view to explain the effect of the field. The magnetic bars 8 and 9 generate lines of force 14 and 15, the direction of which is indicated by the arrows. As can be seen from FIG. 2, the direction of the lines of force is opposite on both sides of the central plane 16-16. An electron beam entering at point 17 of the four-pole lens 8, 9 is not subject to any force perpendicular to the plane 16-16. If the bundle JE yet deflected, and thus enters into the field of the magnets 8 and 9, whereby a perpendicular to the plane 16--16 force is exerted on the left or right side of the plane 16-16 to the bundle. If the movement of the electrons is directed away from the observer in FIG. 2, the electron beam is deflected by the lines of force on both sides of the central plane in the direction of the magnets. As a result, there is thus an increase in the deflection in the direction 7-7.

Außer den Kraftlinien 14 und 15 sind zwischen den Magneten 8 und 9 auch die Kraftlinien 20 und 21 vorhanden. Diese Kraftlinien haben zur Folge, daß ein Elektronenbündel, das durch die Ablenkelemente im Joch 5 in Richtung 6-6 abgelenkt ist, in der Vierpollinse 8, 9 eine Ablenkung in entgegengesetzter Richtung erfährt. An Hand der Fig. 3, in der ein Schnitt durch die Röhre nach Fig. 1 gezeigt ist und in der die gleichen Bezugsziffern verwendet werden, kann dies näher erläutert werden. In Fig. 3 ist das Elektronenbündel mit 22 bezeichnet. Es verläuft ursprünglich in der Achse 25-25 der Elektronenstrahlröhre. Der Ablenksatz 5 lenkt den Strahl am Punkt 23 ab, und dieser nimmt die Richtung 23-24 an, wobei 24 den Punkt bezeichnet, wo der Strahl den Schirm 3 treffen würde, wenn die Vierpollinse 8, 9 nicht vorgesehen wäre. In der Vierpollinse 8, 9 erfährt der Elektronenstrahl jedoch eine Ablenkung solcher Größe, daß er die Achse 25-25 schneidet und den Schirm 3 am Punkt 26 trifft. Die Stärke der Vierpollinse 8, 9 ist dabei so groß, daß die erhaltene Ab- lenkung, d. h. der Abstand des Punktes 26 von dem Schnittpunkt 27 der Röhrenachse 25-25 mit dem Schirm 3 größer ist als der Abstand zwischen den Punkten 24 und 27. In addition to the lines of force 14 and 15 , the lines of force 20 and 21 are also present between the magnets 8 and 9. The consequence of these lines of force is that an electron beam, which is deflected in the direction 6-6 by the deflection elements in the yoke 5 , experiences a deflection in the opposite direction in the four-pole lens 8, 9. This can be explained in more detail with reference to FIG. 3, in which a section through the tube according to FIG. 1 is shown and in which the same reference numerals are used. In FIG. 3 , the electron beam is designated by 22. It originally runs in the axis 25-25 of the cathode ray tube. The deflection set 5 deflects the beam at point 23 and this assumes the direction 23-24, where 24 denotes the point where the beam would hit the screen 3 if the quadrupole lens 8, 9 were not provided. In the four-pole lens 8, 9 , however, the electron beam is deflected to such an extent that it intersects the axis 25-25 and hits the screen 3 at point 26. The strength of the quadrupole lens 8, 9 is so large that the waste obtained steering, d. H. the distance of the point 26 from the point of intersection 27 of the tube axis 25-25 with the screen 3 is greater than the distance between the points 24 and 27.

Ein Elektronenstrahl, der durch die in Fig. 2 dargestellte Vierpollinse hindurchgeht, ist nicht nur den vorstehend erwähnten Ablenkungen infolge des Magnetfeldes, sondern auch einer Fokussierung- oder Defokussierungswirkung unterworfen. Die Kraftlinien 14 und 15 defokussieren das Bündel, so daß z. B. ein ursprünglich runder Querschnitt in Form einer Ellipse mit der Längsachse in der Richtung 7-7 entsteht. Die Kraftlinien 20 und 21 konvergieren das Elektronenbündel in Richtung 6-6, wenn das Bündel nach der Ablenkung die Röhrenachse nicht kreuzt. Wird jedoch die Stärke der Vierpoffinse so groß gemacht, daß das Bündel die Achse kreuzt. so entsteht auch in der Richtung 6-6 eine Defokussierung. Diese Defokussierung in den zwei Richtungen kann dadurch kompensiert werden, daß das Bündel vor dem Durchgang durch die Vierpollinse 8, 9 in beiden Richtungen konzentriert wird, so daß der Fokus nach wie vor auf dem Schirm 3 bleibt.An electron beam passing through the quadrupole lens shown in Fig. 2 is subject not only to the above-mentioned deflections due to the magnetic field but also to a focusing or defocusing action. The lines of force 14 and 15 defocus the beam so that, for. B. an originally round cross-section in the form of an ellipse with the longitudinal axis in the direction 7-7 . The lines of force 20 and 21 converge the electron beam in the direction 6-6 if the beam does not cross the tube axis after the deflection. However, if the strength of the four-peg lens is made so great that the bundle crosses the axis. this also results in a defocusing in the direction 6-6. This defocusing in the two directions can be compensated for in that the bundle is concentrated in both directions before it passes through the quadrupole lens 8, 9 , so that the focus remains on the screen 3 as before.

Da es sich hier um Fokussierungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen handelt, kann eine Vierpollinse verwendet werden, die auf gleiche Weise wie die Vierpollinse 8, 9 ausgebildet ist, da die in Fig. 2 mit 20 und 21 angegebenen Kraftlinien eine konvergierende Wirkung ausüben. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind somit zwischen den Ablenkelementen des Joches 5 und dem Strahlerzeugungssystem 4 zwei Vierpollinsen angebracht, die durch die Magnetstäbe 10 und 11 bzw. 12 und 13 gebildet werden. Die Vierpollinse 10, 11 konvergiert das Bündel in Richtung 6-6, und die Vierpollinse 12, 13 konvergiert das Bündel in Richtung 7-7. Since this involves focusing in two mutually perpendicular directions, a four-pole lens can be used which is designed in the same way as the four-pole lens 8, 9 , since the lines of force indicated by 20 and 21 in FIG. 2 exert a converging effect. In the embodiment shown in FIG. 1 , two four-pole lenses, which are formed by the magnetic rods 10 and 11 or 12 and 13 , are thus attached between the deflection elements of the yoke 5 and the beam generating system 4. The quadrupole lens 10, 11 converges the beam in the direction 6-6, and the quadrupole lens 12, 13 converges the beam in the direction 7-7.

Da beide Vierpollinsen eine konzentrierte Wirkung haben, können gemäß einer besonderen Ausführungsform die beiden Systeme in einer einzigen Ebene angeordnet oder durch eine sphärische Elektronenlinse ersetzt werden, die in beiden Richtungen 6-6 und 7-7 konvergierend wirkt.Since both four-pole lenses have a concentrated effect, according to a special embodiment, the two systems can be arranged in a single plane or replaced by a spherical electron lens which has a converging effect in both directions 6-6 and 7-7.

In den Fig. 1, 2 und 3 werden die Vierpol-Elektronenlinsen durch Magnetstäbe gebildet. Dies ist je- doch nicht notwendig. Es ist z. B. möglich, ein Joch mit Polen derart zu magnetisieren, daß die Wirkung praktisch gleich der von zwei parallelen Magnetstäben ist. Ein solches an sich bekanntes Joch ist in Fig. 4 dargestellt. Es besteht aus einem Stahlring 30 mit Polen 31, 32, 33 und 34. Der Ring ist derart magnetisiert, daß die Pole die in den Figuren angedeutete Polarität haben. Man könnte selbstverständlich eine ähnliche magnetische Feldkonfiguration mittels Wicklungen erzeugen, die den Ring 30 oder die Pole 31, 32, 33 und 34 umgeben. Dann muß der Ring nicht aus Stahl, sondern aus Weicheisen hergestellt werden.In Figs. 1, 2 and 3 , the quadrupole electron lenses are formed by magnetic bars. Note that this is not necessary. It is Z. B. possible to magnetize a yoke with poles in such a way that the effect is practically the same as that of two parallel magnetic bars. Such a known yoke is shown in FIG. It consists of a steel ring 30 with poles 31, 32, 33 and 34. The ring is magnetized in such a way that the poles have the polarity indicated in the figures. One could of course create a similar magnetic field configuration by means of windings surrounding the ring 30 or the poles 31, 32, 33 and 34. Then the ring does not have to be made of steel, but of soft iron.

In bezug auf die Stelle des Ablenkpunktes für die beiden Abtastvorrichtungen gegenüber dem verstärkenden Vierpol und den konvergierenden Linsen kann folgendes bemerkt werden.With respect to the location of the deflection point for the two scanners with respect to the intensifying quadrupole and the converging lenses, the following can be achieved be noticed.

Bei Ablenkung in Richtung 6-6 tritt eine geringe Ablenkverkleinerung ein, wenn der Ablenkpunkt sich in der Vierpollinse 8, 9 befindet. Je näher der Ablenkpunkt der in Richtung 6-6 konvergierenden Linse liegt, je größer die Ablenkung. Bei Ablenkung in Richtung 7-7 gilt, daß, wenn der Ablenkpunkt in der Vierpollinse 8, 9 liegt, nur eine geringe Vergrößerung der Ablenkung möglich ist. Je näher der Ablenkpunkt der in Richtung 7-7 konvergierenden Linse liegt, desto größer ist die erzielbare Ablenkverstärkung. Wenn somit die nächst dem Schirm liegende Linse das Bündel in Richtung 7-7 konzentriert, ist es vorteilhaft, wenn der Ablenkpunkt für diese Richtung in dieser konvergierenden Linse liegt. Wenn die Ab- lenkpunkte für beide Abtastrichtungen zusammenfallen, wird das beste Kompromiß erzielt, wenn der Ablenkpunkt zwischen den beiden konvergierenden Linsen liegt.In the case of deflection in the direction 6-6 , a slight reduction in the deflection occurs when the deflection point is located in the four-pole lens 8, 9 . The closer the deflection point is to the lens converging in the 6-6 direction, the greater the deflection. In the case of deflection in the direction 7-7 , when the deflection point lies in the four-pole lens 8, 9 , only a slight increase in the deflection is possible. The closer the deflection point of the lens converging in direction 7-7 , the greater the deflection gain that can be achieved. If the lens closest to the screen thus concentrates the beam in direction 7-7 , it is advantageous if the deflection point for this direction lies in this converging lens. When the exhaust directing points coincide for both scanning directions, the best compromise is achieved when the deflection lies between the two converging lenses.

Da die Vierpollinse 8, 9 das Bündel derart zurückbiegt, daß es die Röhrenachse schneidet, verbleibt das Bündel während längerer Zeit in dieser Vierpollinse. Infolgedessen tritt eine gewisse Konvergenz in Richtung 6-6 auf. Diese Konvergenz ist abhängig von dem Maß der Ablenkung und kann durch eine zusätzliche, dynamische Korrektionslinse ausgeglichen werden. Diese Linse kann zwischen den Ablenkelementen, z. B. dem Joch in Fig. 1 und der Vierpollinse 8, 9, angebracht werden. Gegebenenfalls können diese Korrektionsspulen im Joch 5 untergebracht werden.Since the quadrupole lens 8, 9 bends the bundle back in such a way that it intersects the tube axis, the bundle remains in this quadrupole lens for a long time. As a result, there is some convergence towards 6-6 . This convergence depends on the extent of the deflection and can be compensated for by an additional, dynamic correction lens. This lens can be positioned between the deflecting elements, e.g. B. the yoke in Fig. 1 and the quadrupole lens 8, 9, are attached. If necessary, these correction coils can be accommodated in the yoke 5.

In gewissen Fällen ist es notwendig, den Feldverlauf in der Vierpollinse zur Verstärkung der Ab- lenkung derart zu gestalten, daß in der Richtung 7-7 kein Unterschied in Ablenkempfindlichkeit, bei Ab- lenkung in der Richtung 6-6 auftritt. Eine solche Linse muß einen solchen Kraftlinienverlauf aufweisen, daß die Komponente in Richtung 6-6 längs einer zur Richtung 7-7 parallelen Geraden von der Mittelebene nach außen her größer wird.In certain cases it is necessary, the field distribution in the quadrupole lens to enhance the exhaust steering to make such that there is no difference in deflection sensitivity, steering with waste occurs in the direction 7-7 in the direction 6-6. Such a lens must have such a line of force that the component becomes larger in the direction 6-6 along a straight line parallel to the direction 7-7 from the center plane outwards.

Zwischen dem Ablenksystern und der Vierpollinse zur Verstärkung der Ablenkung liegt stets eine gewisse Rückwirkung vor. Infolgedessen wird der Fleck am Schirm vergrößert. Diese Vergrößerung kann dadurch behoben werden, daß zwischen dem Ablenksystem und der Vierpollinse eine schwache Linse ähnlich der verstärkenden Vierpollinse, aber den Richtungen des Magnetfeldes entgegengesetzt angeordnet wird. Eine der einfachsten Ausführungsformen einer solchen Linse wird durch einen Ring aus magnetisch weichem Material gebildet, der mit der verstärkenden Vierpollinse koaxial ist.Between the deflection system and the quadrupole lens to amplify the There is always some kind of retroactive effect to distraction. As a result, the stain becomes enlarged on the screen. This enlargement can be remedied by placing between the deflection system and the quadrupole lens a weak lens similar to the intensifying one Quadrupole lens, but is arranged opposite to the directions of the magnetic field. One of the simplest embodiments of such a lens is a ring Made of magnetically soft material, the one with the reinforcing quadrupole lens is coaxial.

Fig. 5 zeigt schaubildlich eine Ausführungsform einer Vierpollinse, die sehr gute Resultate ergeben hat. Die Magneten sind in dieser Figur mit 38 bezeichnet und polarisiert gemäß den BuchstabenN und S. Sie sind innerhalb eines Isolierringes 35 angeordnet, der abwechselnd Messingseginente 36 und Stahlseginente 37 enthält. Mit 39 sind Weicheisen-Polschuhe bezeichnet. Wenn die Stahlteile 37 zwischen zwei Magneten angebracht sind, ist der größte Teil des magnetischen Flusses kurzge,schlossen. Durch Drehung des Ringes 35 kann somit die Stärke der Linse geregelt werden.FIG. 5 shows a diagram of an embodiment of a quadrupole lens which has given very good results. The magnets are denoted by 38 in this figure and polarized according to the letters N and S. They are arranged within an insulating ring 35 which contains alternating brass segments 36 and steel segments 37. With 39 soft iron pole pieces are designated. When the steel parts 37 are attached between two magnets, most of the magnetic flux is short-circuited. The power of the lens can thus be regulated by rotating the ring 35.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vierpollinse. Dabei befinden sich die Magnete 41 in einem Weicheisenblock40, der die richtige Feldverteilung versorgt. Mit 42 ist ein Messingring bezeichnet, der mit Außengewinde versehen ist. Auf der Innenseite enthält dieser Messingring 42 einen Stahlring43. Mittels des Schraubengewindes ist die Kombination der Ringe 42 und 43 mehr oder weniger in den Block einschraubbar, wodurch die Stärke der Linse regelbar ist.Fig. 6 shows another embodiment of a quadrupole lens. The magnets 41 are located in a soft iron block 40, which supplies the correct field distribution. With a brass ring is referred to, which is provided with an external thread. This brass ring 42 contains a steel ring 43 on the inside. By means of the screw thread, the combination of rings 42 and 43 can be screwed more or less into the block, whereby the strength of the lens can be regulated.

Es sei schließlich noch bemerkt, daß es möglich ist, die Vierpollinse nicht mittels Dauermagneten, sondern mittels von Strom durchflossener Spulen zu erzeugen. Man kann diesen Strom auch in Abhängigkeit von den Ablenkschwingungen schwanken lassen, mit denen das Bündel den Schirm abtastet.Finally it should be noted that it is possible to use the quadrupole lens not by means of permanent magnets, but by means of coils through which current flows produce. This current can also be determined as a function of the deflection oscillations sway with which the bundle scans the screen.

Es kann die Vierpollinse zur Verstärkung der Ab- lenkung auch derart ausgebildet sein, daß das Flektronenbündel in beiden Abtasteinrichtungen so weit zurückgebogen wird, daß es die Achse kreuzt.It may be the quadrupole lens for enhancing the steering waste also be designed such that the Flektronenbündel is bent back so far in two scanning that it crosses the axis.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Deflection device for cathode ray tubes for deflecting the electron beam in two mutually perpendicular directions with a four-pole magnetic lens located in the beam direction behind the deflecting means, enlarging the deflection angle in one deflection direction, and with an electron lens lying between the four-pole lens and the electron beam generating system, which the electron lens through the Four-pole lens caused distortion of the beam cross-section in the direction of the magnifying original deflection compensated by the four-pole lens, characterized in that in order to achieve an increase in the deflection angle also in the other deflection direction, the strength of the four-pole lens (8, 9) located behind the deflection means is so great that it reverses the deflection direction of the electron beam, and that an electron lens (12, 13) is arranged between the four-pole lens (8, 9) and the beam generation system, which reduces the distortion of the beam cross-section in this deflection respect compensated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the two lenses (10, 11 and 12, 13) are combined into a whole and form a spherical electron lens. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the compensation electron lenses (10, 11 and 12, 13) are four-pole lenses. 4. Device according to claim 1, characterized in that the deflection point of the electron beam lies in the region of the compensation lens (12, 13). 5. Device according to claim 1, characterized in that the deflection point of the electron beam for both deflection directions lies between the compensation lenses (10, 11 and 12, 13) . 6. Device according to claim 1, characterized in that an additional electron lens is arranged between the quadrupole lens (8, 9) and the deflection means (5) , the effect of which is opposite to the effect of the quadrupole lens (8, 9) . Is 7. A device according to claim 6, characterized in that the additional lens forms overall by a ring of magnetically soft material, which is arranged coaxially to the quadrupole lens (8, 9). Documents considered: German Patent No. 938 862.