DE1141031B

DE1141031B - Device for generating a flood of electrons for cathode ray tubes that uniformly illuminates a surface

Info

Publication number: DE1141031B
Application number: DEE16338A
Authority: DE
Inventors: Leonard Albert Woodbridge; Peter Astley Wincott
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1957-08-23
Filing date: 1958-08-22
Publication date: 1962-12-13
Also published as: GB896591A

Description

INTERNAT. KL. H Ol jINTERNAT. KL. H Ol j

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

E16338 VIHc/21gE16338 VIHc / 21g

ANMELDETAG: 22. AU G U S T 1958REGISTRATION DATE: AUG U S T 22, 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSCABEDER
AUSLEGESCHRIfT: 13. DEZEMBER 1962 NOTICE
THE REGISTRATION
UNDAUSCABEDER
EDITORIAL: DECEMBER 13, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung einer eine Fläche gleichmäßig ausleuchtenden Elektronenflut für Kathodenstrahlröhren, bestehend aus einer Kathode, einer die Kathode umgebenden ersten Elektrode niederen Potentials mit einer Elektronendurchtrittsöffnung und einer die erste Elektrode teilweise umgebenden zweiten Elektrode höheren positiven Potentials.The invention relates to a device for generating a uniformly illuminating a surface Electron flood for cathode ray tubes, consisting of a cathode and one surrounding the cathode first electrode of low potential with an electron passage opening and one the first electrode partially surrounding the second electrode of higher positive potential.

Es ist bei Kathodenstrahlröhren häufig erwünscht, zusätzlich zu den üblichen Systemen zur Erzeugung eines gebündelten Elektronenstrahles eine zweite Einrichtung vorzusehen, die eine Elektronenflut erzeugt, welche eine Fläche in einer Röhre, beispielsweise einen Leuchtschirm, im wesentlichen gleichmäßig bestrahlt. Beispielsweise kann ein solches Flutsystem dazu verwendet werden, ein Ladungsbild auf einer zwischen Strahlerzeugungssystem und Schirm angebrachten Elektrode als Leuchtbild darzustellen. Eine Elektronenstrahlröhre, die ein Strahlerzeugungssystem und ein Flutsystem besitzt, kann auch zu einem photographischen Druckverfahren verwendet werden.It is often desirable in cathode ray tubes, in addition to the conventional systems for generating it a collimated electron beam to provide a second device that generates a flood of electrons, which irradiates a surface in a tube, for example a fluorescent screen, essentially uniformly. For example, such a flood system can be used to create a charge image on a to represent the electrode attached between the beam generation system and the screen as a luminous image. One Cathode ray tube, which has a beam generation system and a flood system, can also be used as a photographic one Printing process can be used.

Derartige Elektronenflutsysteme sind an sich bekannt. Ein solches bekanntes Elektronenflutsystem besteht aus einer Kathode, einer die Kathode umgebenden ersten Elektrode mit einer Elektronendurchtrittsöffnung und einer zweiten, die erste umgebenden Elektrode. Die erste Elektrode besitzt ein niederes und die zweite Elektrode ein höheres positives Potential gegenüber der Kathode. Mit einem solchen Elektronenflutsystem läßt sich eine Elektronenflut erzeugen, die für viele Fälle eine hinreichende Gleichmäßigkeit besitzt. In anderen Fällen, z. B. bei größeren Öffnungswinkeln der Elektronenflut, reicht die mit dem bekannten Flutsystem erzielte Gleichmäßigkeit jedoch nicht mehr aus. Bei Kathodenstrahlröhren mit scharf gebündeltem Strahl ist es ferner bekannt, die sogenannte Wehneltelektrode teilweise kegelstumpfmantelförmig auszubilden.Such electron flood systems are known per se. One such well-known electron flood system consists of a cathode, a first electrode surrounding the cathode with an electron passage opening and a second electrode surrounding the first. The first electrode has a lower one and the second electrode has a higher positive potential than the cathode. With such an electron flood system a flood of electrons can be generated, which for many cases is sufficiently uniform owns. In other cases, e.g. B. with larger opening angles of the electron flood, that is enough the well-known flood system, however, no longer achieved uniformity. For cathode ray tubes with With a sharply focused beam, it is also known that the so-called Wehnelt electrode is partially frustoconical to train.

Eine gleichmäßige Bestrahlung wird auch bei größeren Öffnungswinkeln der Elektronenflut erreicht, wenn erfindungsgemäß zur Verstärkung der Krümmung der Äquipotentiallinien des Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode die erste Elektrode in Richtung zur Elektronendurchtrittsöffnung hin verjüngend ausgebildet ist.A uniform irradiation is achieved even with larger opening angles of the electron flood, if according to the invention to reinforce the curvature of the equipotential lines of the field between the first electrode and the second electrode, the first electrode in the direction of the electron passage opening is designed to be tapered.

Zum besseren Verständnis soll die Einrichtung an Hand der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden. For a better understanding, the device will be described in more detail using the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3.

Das in der Fig. 1 dargestellte System enthält eine Kathode 1 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt und besitzt ein flaches geschlossenes Ende, auf dem sich die in der Fig. 1 nicht dargestellte Emissions-Einrichtung zur ErzeugungThe system shown in Fig. 1 contains a cathode 1 of substantially cylindrical shape and has a flat closed end on which the emission device, not shown in FIG. 1, is located for generation

einer eine Fläche gleichmäßig ausleuchtenden Elektronenflut für Kathodenstrahlröhrena flood of electrons for cathode ray tubes that evenly illuminates an area

Anmelder:Applicant:

Electric & Musical Industries Ltd., Hayes, Middlesex (Großbritannien)Electric & Musical Industries Ltd., Hayes, Middlesex (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt, Hannover, Göttinger Chaussee 76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney, Hanover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 23. August 1957Great Britain 23 August 1957

und 22. August 1958 (Nr. 26 606)and August 22, 1958 (No. 26 606)

Leonard Albert Woodbridge, Beaconsfield, Buckinghamshire,Leonard Albert Woodbridge, Beaconsfield, Buckinghamshire,

und Peter Astley Wincott,and Peter Astley Wincott,

Ashford, Middlesex (Großbritannien), sind als Erfinder genannt wordenAshford, Middlesex (Great Britain) have been named as inventors

schicht befindet. Diese Kathode wird mit Hilfe eines Heizdrahtes 2, der sich innerhalb der Kathode 1 befindet und in dieser isoliert angeordnet ist, geheizt. Eine mit einer Öffnung versehene Elektrode 3 umgibt mit geringem Abstand die Kathode 1. Sie besitzt im wesentlichen zylindrische Form und besitzt ein kegelstumpfförmiges Ende mit einer Öffnung 4. Der Durchmesser der Öffnung 4 ist so ausgelegt, daß er geringer ist als der Durchmesser der Kathode 1, so daß sich mit ihrer Hilfe eine Steuerung der von der Kathode 1 ausgehenden Elektronen bewirken läßt. Die Elektrode 3 wird von einer zylindrischen Beschleunigungselektrode 5 umgeben, die an ihrem einen Ende einen einwärts ragenden Flansch 6 aufweist. Ferner ist eine zweite Beschleunigungselektrode 7 vorgesehen, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Elektrode 5 besitzt und die in axialer Richtung von der Elektrode 5 einen Abstand besitzt.layer is located. This cathode is connected with the aid of a heating wire 2, which is located inside the cathode 1 and is arranged in this insulated, heated. An electrode 3 provided with an opening surrounds it at a small distance the cathode 1. It has an essentially cylindrical shape and a truncated cone End with an opening 4. The diameter of the opening 4 is designed to be smaller is than the diameter of the cathode 1, so that a control of the cathode 1 can cause outgoing electrons. The electrode 3 is surrounded by a cylindrical acceleration electrode 5, which at one end has a has inwardly protruding flange 6. Furthermore, a second acceleration electrode 7 is provided, which in has substantially the same diameter as the electrode 5 and in the axial direction of the Electrode 5 has a distance.

Beim Betrieb des Hutsystems wird die Kathode 1 beispielsweise auf ein Potential von 0 Volt und die Elektrode 3 auf ein Potential von 0 bis 10 Volt gelegt.When operating the hat system, the cathode 1 is, for example, to a potential of 0 volts and the Electrode 3 placed at a potential of 0 to 10 volts.

209 747/279209 747/279

Will man den von der Kathode 1 ausgehenden Elektronenstrom vollkommen unterbinden, dann wird man die Elektrode 3 auf ein Potential von 0 bis minus 10 Volt legen. Die Beschleunigungselektrode 5 besitzt vorzugsweise ein positives Potential, das zwischen dem Potential der Kathode und dem Potential der Elektrode 7 liegt. Die Elektrode 7 wird gegenüber der Kathode auf ein Potential von 5 bis 10 kV gelegt. Die Elektroden 5 und 7 besitzen beispielsweise einen Durchmesser von 12,7 mm. Die Länge der Elektrode 7 sollte ebenso 12,7 mm betragen und die Elektroden 5 und 7 sind etwa in einem Abstand von 2,5 mm angeordnet. Die Öffnung des Flansches 6 besitzt einen Durchmesser von etwa 9,5 mm und die Öffnung 4 einen Durchmesser von etwa 0,75 mm.If you want to completely prevent the electron flow emanating from the cathode 1, then you will put the electrode 3 on a potential of 0 to minus 10 volts. The accelerating electrode 5 has preferably a positive potential between the potential of the cathode and the potential of the electrode 7 lies. The electrode 7 is placed at a potential of 5 to 10 kV opposite the cathode. the Electrodes 5 and 7 have a diameter of 12.7 mm, for example. The length of the electrode 7 should also be 12.7 mm and the electrodes 5 and 7 are arranged approximately at a distance of 2.5 mm. The opening of the flange 6 has a diameter of approximately 9.5 mm and the opening 4 a diameter of about 0.75 mm.

Mit dem oben beschriebenen Flutsystem kann ein weitgehend divergierender Elektronenstrahl erzeugt werden. Die Divergenz der Elektronen wird durch die Krümmung des elektrischen Feldes, dessen Äquipotentiallinien punktiert eingezeichnet sind, zwischen der Elektrode 3 und den Beschleunigungselektroden 5 und 7 infolge der kegelstumpfförmigen Ausbildung der Elektrode 3 erzeugt. Vorzugsweise wird die die Öffnung 4 aufweisende Fläche der Elektrode 3 so ausgebildet, daß sie einen möglichst geringen Durchmesser besitzt. Die Kathode 1 kann ebenfalls ein kegelstumpfförmiges Ende besitzen, so daß der Elektronenstrahl noch stärker divergiert. Durch das Vorhandensein einer Raumladung, die infolge des geringen Abstandes der Elektrode 3 von der Kathode 1 entsteht, kann eine im wesentlichen gleichmäßige Stromverteilung über den gesamten Querschnitt des Flutstrahles erreicht werden. Der entstehende Flutstrahl kann sowohl durch Änderung des Durchmessers der Öffnung4 als auch durch Änderung des Abstandes der Elektroden 3 und 5 beeinflußt werden.With the flood system described above, a largely diverging electron beam can be generated will. The divergence of the electrons is due to the curvature of the electric field, whose Equipotential lines are drawn in dotted lines between the electrode 3 and the acceleration electrodes 5 and 7 generated as a result of the frustoconical configuration of the electrode 3. Preferably the opening 4 having surface of the electrode 3 is formed so that it is as possible has a small diameter. The cathode 1 can also have a frustoconical end, so that the electron beam diverges even more. By the presence of a space charge, which arises as a result of the small distance between the electrode 3 and the cathode 1 can essentially be a uniform current distribution over the entire cross-section of the flood jet can be achieved. The emerging Flood jet can both by changing the diameter of the opening4 and by changing the distance between the electrodes 3 and 5 can be influenced.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung, in welcher die einzelnen Elektroden des Systems mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Das Systern in Fig. 2 ist ähnlich wie in Fig. 1 aufgebaut. Es ist lediglich anstatt mit den Beschleunigungselektroden 5 und 7 nur mit einer Beschleunigungselektrode 8 versehen. Diese Elektrode 8 ist zylindrisch und umgibt die Elektrode 3. An die Elektrode 8 wird ein hohes positives Potential, beispielsweise zwischen 5 und 10 kV, gelegt. Ebenso wie in Fig. 1 sind die Äquipotentiallinien zwischen den Elektroden 3 und 8 punktiert dargestellt.Fig. 2 shows another embodiment, in which the individual electrodes of the system with the same Reference numerals are designated as in FIG. 1. The system in FIG. 2 is constructed similarly to that in FIG. It is only with one acceleration electrode 8 instead of with the acceleration electrodes 5 and 7 Mistake. This electrode 8 is cylindrical and surrounds the electrode 3 positive potential, for example between 5 and 10 kV, placed. The equipotential lines are the same as in FIG. 1 between the electrodes 3 and 8 shown dotted.

In der Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses System besitzt ebenfalls eine einzige Beschleunigungselektrode 9, die jedoch einen sich nach innen erstreckenden Flansch 10 besitzt, der in der Ebene der Öffnung 4 der Elektrode 3 liegt. Dieser Flansch 10 wie auch der Flansch 6 in der Fig. 1 haben zur Folge, daß eine stärkere Krümmung der Äquipotentiallinien des Feldes zwischen den Elektroden 3 und der Beschleunigungselektrode 9 entsteht, wie es auch in Fig. 3 mit Hilfe punktierter Linien dargestellt ist.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. This system also has a single accelerating electrode 9, but which has an inwardly extending flange 10, which in the Level of the opening 4 of the electrode 3 is located. This flange 10 as well as the flange 6 in FIG. 1 have with the result that a greater curvature of the equipotential lines of the field between the electrodes 3 and the acceleration electrode 9 arises, as is also shown in FIG. 3 with the aid of dotted lines.

Der Durchmesser der Beschleunigungselektroden wird so klein gemacht, wie es die Spannungsverhältnisse zwischen den Beschleunigungselektroden und der Elektrode 3 zulassen. Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen der Elektrode 3 und der sie umgebenden Beschleunigungselektrode angenähert 4 mm, so daß, wenn der Durchmesser der Elektrode 3 gleich 2 mm ist, der Durchmesser der sie umgebenden Beschleunigungselektrode ungefähr 10 mm bei einer Potentialdifferenz von 10 kV zwischen diesen Elektroden beträgt.The diameter of the accelerating electrodes is made as small as the voltage ratios between the acceleration electrodes and the electrode 3 allow. For example, the Distance between electrode 3 and the accelerating electrode surrounding it approximately 4 mm, so that when the diameter of the electrode 3 is 2 mm, the diameter of the accelerating electrode surrounding it about 10 mm with a potential difference of 10 kV between these electrodes amounts to.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A device for generating a surface uniformly illuminating electron flood for cathode ray tubes, consisting of a cathode, a first electrode surrounding the cathode of low potential with an electron passage opening and the first electrode partially surrounding the second electrode of higher positive potential, characterized in that to reinforce the Curvature of the equipotential lines of the field between the first electrode (3) and the second electrode (5, 8, 9), the first electrode (3) is designed to taper in the direction of the electron passage opening.

2. Device according to claim 1, characterized in that the emission surface of the cathode is arranged close to the opening of the first electrode.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the emission surface of the Cathode is larger than the opening of the first electrode.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the diameter reducing part of the first electrode has the shape of a truncated cone.

5. Device according to claim 1, characterized in that the second electrode (5.9) has an inwardly directed flange (6,10), which lies essentially in the plane of the opening of the first electrode (FIGS. 1 and 3).

6. electron gun according to claim 1 or 5, characterized in that the second electrode (8, 9), seen in the beam direction, protrudes beyond the first electrode (3) (FIGS. 2 and 3).

7. electron gun according to claim 1 or 5, characterized in that the end of the second Electrode (5) is substantially in the plane of the opening of the first electrode and that one additional electrode (7) is provided which has essentially the same diameter as the second electrode (5) and which is arranged axially to the second electrode (5) (Fig. 1).

Considered publications:
German Patent No. 685,243;
U.S. Patent No. 2761089.

1 sheet of drawings