DE1220939B - Kathodenstrahlroehre mit einer nahe dem Leuchtschirm angeordneten Elektrode - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche KL: 21g-13/21

Nummer: 1220 939

Aktenzeichen: G 30861 VIII c/21 g

Anmeldetag: 4. November 1960

Auslegetag: 14. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer nähe dem leitenden Leuchtschirm angeordneten Elektrodej die aus einem senkrecht zur Strahlrichtung angeordneten, mit einem dielektrischen Material überzogenen Maschengitter besteht.

Bei Kathodenstrahlröhren, die zum Zwecke der Erzielung einer Nachbeschleunigung des Elektronenstrahls einen leitenden Leuchtschirm aufweisen, an den eine hohe Nachbeschleüriigüngsspannung angelegt wird, tritt der Nachteil auf, daß der Elektronenstrahl zwischen den Ablenkelektroden und dem Leuchtschirm einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, das eine unerwünschte Ablenkung des Elektronen-Strahles in Richtung zur Mittelachse der Kathodenstrahlröhre verursacht.

Um damit verbundene Verluste an Ablenkempfindlichkeit und Verzerrungen zu vermeiden, ist es bekanntgeworden, nahe dem Leuchtschirm ein Maschengitter anzuordnen, das mit einem Film dielektrischen Materials überzögen ist. Auf diese Weise verläuft der Elektronenstrahl den größten Teil der Strecke zwischen den Ablenkelektroden und dem Leuchtschirm, nämlich die Strecke bis zu dem Maschengitter, in einem feldfreien Raum.

Dies wird dadurch erreicht, daß das Maschengitter annähernd auf dem gleichen elektrischen Potential gehalten wird wie die Anode (Endbeschleunigungselektrode), die nach der Kathode, jedoch vor den Ablenkelektroden angeordnet ist.

Die Nachbeschleunigung erfolgt dabei nur in dem kurzen Streckenabschnitt zwischen Maschengitter und Leuchtschirm, so daß der Elektronenstrahl nur in diesem kurzen Abschnitt einem zusätzlichen elektrischen Feld ausgesetzt ist.

Die bekannten Ausführungsformen derartiger Maschengitter haben jedoch den Nachteil, daß beim Auftreffen von Elektronen des hindurchgehenden Elektronenstrahles Sekundärelektronen emittiert werden. Letztere werden im wesentlichen durch das zwischen Maschenelektrode und Leuchtschirm herrschende elektrische Feld in Richtung auf den Leuchtschirm beschleunigt. Sie treffen jedoch infolge der unterschiedlichen Anfangsgeschwifidigkeit zwischen Sekundärelektronen und der Geschwindigkeit des das Maschengitter durchdringenden Elektronenstrahles in unterschiedlicher Lage auf den Leuchtschirm. Dies führt zu Verzerrungen des erzeugten Bildes und zum Auftreten sogenannter Geisterbilder.

Durch Bedecken des Maschengitters mit einem dielektrischen Material konnte die Emission von Sekundärelektronen herabgesetzt werden, weil sich

Kathodenstrahlröhre mit einer nahe dem
Leuchtschirm angeordneten Elektrode

Anmelder:

The General Electric Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Philip Henry Warner Whyman,

Wembley, Middlesex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 5. November 1959 (37 624)

zwischen dem die Sekundärelektronen aussendenden dielektrischen Material und dem Maschengitter selbst

as ein Potentialunterschied und damit ein elektrisches Feld ausbildet, durch das die Sekundärelektronen daran gehindert werden, die engen Maschen des drahtnetzartigen Maschengitters in Richtung auf den Leuchtschirm zu durchdringen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Maschengitter für Kathodenstrahlröhren mit Nachbeschleunigung des Elektronenstrahles zu schaffen, durch das ein Auftreffen von Sekundärelektronen auf den Leuchtschirm und die damit verbundenen Verzerrungen des erzeugten Bildes vollständig vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dielektrische Material auf der der Kathode zugewandten Seite des Maschengitters angeordnet ist, daß in Strahlrichtung vor dem Maschengitter eine Abschirmelektrode vorgesehen ist, die eine Durchtrittsöffnung für den Kathodenstrahl aufweist, und daß das Maschengitter größer ist als die Durchtrittsöffnung der Abschirmelektrode.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Die Zeichnung stellt eine Seitenansicht dar, die eine Kathodenstrahlröhre mit der beschriebenen Elektrode im wesentlichen im Schnitt zeigt.

Der Glaskolben 1 besteht aus einem kegelstumpfförmigen Kolbenteil 2, der an seinem breiteren Ende von einer im wesentlichen ebenen Stirnwandung 3

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geschlossen ist und sich an seinem schmaleren Ende mit einem zylindrischen Halsteil 4 fortsetzt, in dem ein Strahlerzeugungssystem 5 untergebracht ist, das eine Kathode aufweist. Der Leuchtschirm 6 ist auf der Innenfläche der Stirnwandung 3 angeordnet. Das Strahlsystem 5 ist in der Zeichnung nur schematisch dargestellt.

Elektrostatische Ablenkelektroden 7, die ebenfalls nur schematisch gezeigt sind, sind in der Nähe der Verbindungsstelle des Halsteiles und des Kolbenteiles der Röhre angeordnet.

Der Leuchtschirm 6 weist auch einen dünnen elektronendurchlässigen Aluminiumfihn 8 auf, der sich in bekannter Weise über die Oberfläche der Phosphorschicht und über ein kurzes Stück entlang der Innenfläche des Kolbenteiles 2 erstreckt. Ein Metallknopfkontakt 9, der hermetisch abgedichtet durch die Kolbenwand verläuft und über dessen inneres Ende sich der Aluminiumfihn erstreckt, bildet einen Anschluß, um den Film auf einen hohen posi- zo tiven Potential gegen die Röhrenkathode im Betrieb der Röhre zu halten.

Der Kolbenteil 2 und der angrenzende Teil des Halsteiles 4 sind innen mit einem leitenden Überzug 10, z. B. mit Graphit oder Silber, versehen, wobei der Überzug ein kurzes Stück von der Kante des Aluminiumfihns 8 entfernt endigt. Die Endbeschleunigungselektrode 11 des Strahlsystems 5 trägt einen Federkontakt 12, der gegen den leitenden Überzug anliegt, so daß dieser beim Betrieb der Röhre auf dem gleichen Potential wie die Elektrode 11 gehalten wird. Ein Überzug 13 aus Chromoxyd verbindet den Aluminiumfihn 8 und den leitenden Überzug 10.

Ein aus feinem Metalldraht bestehendes und als Drahtnetz ausgebildetes Maschengitter 14, das kreisförmig ausgebildet ist und einen etwas kleineren Durchmesser als der Schirm 6 hat, liegt parallel zu dem Schirm. Es ist in einem ringförmigen Metallrahmen 15 untergebracht, der als Tragstütze für das Maschengitter wirkt. Der Rahmen ist koaxial in dem Kolbenteil 2 angeordnet. Das Maschengitter ist auf der der Kathode zugewandten Seite mit einem Film aus dielektrischem Material 16 mit einem Sekundäremissionskennwert überzogen, der größer als Eins bei einem elektrischen Potential ist, das gleich dem der Endbeschleunigungselektrode 11 des Strahlerzeugungssystems 5 bei normalem Betrieb der Röhre ist. Das dielektrische Material kann beispielsweise aus Kieselerde, Tonerde oder Magnesia bestehen, wobei der Film in geeigneter Weise auf der Elektrode mit einem Aufdampfungsverfahren niedergeschlagen wird.

Ein weiterer Kontakt 17, der ebenfalls in die Seite des Kolbenteiles 2 eingeschmolzen ist, ist mit dem ringförmigen Metallrahmen 15 verbunden und bildet einen Anschluß, über den eine Betriebsspannung an das Maschengitter 14 angelegt werden kann.

Eine zylindrische Abschirmelektrode 18, die etwas kleineren Durchmesser als der Metallrahmen 15, jedoch größere axiale Länge hat, ist ebenfalls koaxial in dem Kolbenteil 2 angeordnet, wobei das näher an dem Schirm 6 befindliche Ende in dem Rahmen 15 und in engem Abstand von den Drähten des Maschengitters angebracht ist. Die Abschirmelektrode 18 weist an dem kathodennahen Ende einen Flansch 19 auf, der in die Kolbenwandung eingeschmolzen und mit dem leitenden Überzug 10 elektrisch verbunden ist. Der das Maschengitter 14 tragende Rahmen 15 ist in geeigneter Weise an der Abschirmelektrode 18 mittels einer Anzahl Isoliertragelemente 20 angebracht, die sich zwischen der Abschirmelektrode und dem Rahmen an in Abstand zueinander liegenden Stellen um den Umfang der Abschirmelektrode erstrecken.

Der Durchmesser der das Maschengitter bildenden Drähte beträgt angenähert 0,08 mm, der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Drähte ist 0,18 mm, und der Abstand des Maschengitters von dem Leuchtschirm beläuft sich angenähert auf 20 mm.

Beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre wird das Maschengitter 14 mit Bezug auf den leitenden Überzug 10 und die Abschirmelektrode 18 auf einem geringfügig negativen Potential gehalten, während der Aluminiumfihn 8 auf einem viel höheren Potential als der leitende Überzug 10 gehalten wird. Es wurde gefunden, daß für den Fall, daß der Aluminiumfihn 8 auf einem positiven Potential von 10 kV mit Bezug auf die Kathode und die Abschirmelektrode 18 und die Endbeschleunigungselektrode 11 auf einem positiven Potential von 1 kV mit Bezug auf die Kathode gehalten wird, ein negatives Potential von 50 Volt mit Bezug auf die Abschirmelektrode 18 für das Maschengitter 14 zufriedenstellend ist. Die Elektronen, die durch das Maschengitter 14 beim Betrieb der Röhre hindurchgehen, werden in Richtung des Schirmes 6 in dem gleichmäßigen elektrischen Feld beschleunigt, das zwischen dem Maschengitter und dem Aluminiumfihn 8 vorhanden ist. Nicht alle Elektronen verlauf en jedoch durch das Maschengitter. Ein merklicher Anteil trifft auf das dielektrische Material 16 auf. Dies ergibt eine Emission von Sekundärelektronen, wodurch das dielektrische Material positiv geladen wird, bis eine ausreichende Anzahl Sekundärelektronen gesammelt ist, um den effektiven Sekundärelektronenemissionskoeffizienten auf Eins zu reduzieren, wobei dann das dielektrische Material auf einem positiven Potential mit Bezug auf das Maschengitter selbst und angenähert auf dem Potential des leitenden Überzuges 10 gehalten wird.

Unter diesen Bedingungen werden von dem dielektrischen Material 16 emittierte Sekundärelektronen infolge des Vorhandensems der elektrischen Felder in den Maschen, die durch den Potentialunterschied zwischen den Oberflächen des dielektrischen Materials und des Maschengitters hervorgerufen werden, gehindert, durch die Maschen hindurchzugehen, so daß der unerwünschte Beschüß des Leuchtschirmes durch Sekundärelektronen im wesenth'chen vermieden wird.

Das Maschengitter 14 gewährleistet zusammen mit der Abschirmelektrode 18, daß die Elektronen sich in einem im wesentlichen feldfreien Raum zwischen den Ablenkplatten 7 und dem Maschengitter bewegen, wodurch jeder merkliche Grad an Ablenkverlust verhindert wird. Außerdem wird die Wirkung von elektrischen Streufeldern auf den Elektronenstrahl bei merklichen Ablenkwinkeln, wodurch Verzerrung des auf dem Leuchtschirm erzeugten Bildes auftreten könnte, durch die Abschirmelektrode 18 und den umgebenden Teil des Rahmens 15 im wesentlichen verhindert.

In einer abgeänderten Ausführungsform der beschriebenen Röhre hat die Abschirmelektrode 18 kegelstumpfförmige Gestalt, wobei ihr breiteres Ende gegen das Maschengitter 14 gerichtet ist. Dabei wird

die Abschirmelektrode mit Tragelementen gehalten, die nach außen vortreten und in die Kolbenwandung eingeschmolzen sind.

In einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der beschriebenen Röhre, die für Farbfernsehempfang entwickelt ist, wird die Phosphorschicht durch drei übereinanderliegende transparente Phosphorschichten ersetzt, die so ausgebildet sind, daß sie bei Anregung durch den Elektronenstrahl rotes, blaues und grünes Licht emittieren. Beim Betrieb der Röhre werden Farbspannungssignale von einer Farbsynchronisierschaltung an den Aluminiumfilm angelegt, wobei die Werte der Farbsignale derart sind, daß der Elektronenstrahl veranlaßt wird, in jede der Schichten in einer geeigneten Folge einzudringen.

Wenn der Elektronenstrahl elektromagnetisch abgelenkt werden soll, können die elektrostatischen Ablenkelektroden in der dargestellten Anordnung oder in deren abgeänderter Ausführungsform selbstverständlich durch elektromagnetische Ablenkspulen ersetzt werden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit einer nahe dem leitenden Leuchtschirm angeordneten Elektrode, die aus einem senkrecht zur Strahlrichtung angeordneten, mit einem dielektrischen Material überzogenen Maschengitter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material auf der der Kathode zugewandten Seite des Maschengitters angeordnet ist, daß in Strahlrichtung vor dem Maschengitter eine Abschirmelektrode vorgesehen ist, die eine Durchtrittsöffnung für den Kathodenstrahl aufweist, und daß das Maschengitter größer ist als die Durchtrittsöffnung der Abschirmelektrode.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material (16) aus Kieselerde, Tonerde oder Magnesia besteht.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschengitter als Drahtnetz (14) ausgebildet ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschengitter (14) in einen ringförmigen Metallrahmen (15) eingespannt ist, der einen das angrenzende Ende der Abschirmelektrode (18) überlappenden Flansch (20) aufweist.

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelektrode (18) zylindermantelförmig oder kegelstumpfmantelförmig ausgebildet ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kathodennahe Ende der Abschirmelektrode (18) in Berührung mit der Kolbenwandung (2) der Kathodenstrahlröhre steht.

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Kathodenstrahlröhre einen kegelstumpfförmigen Kolbenteil (2) aufweist.

8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelektrode (18) an dem kathodennahen Ende einen Flansch (19) aufweist, der mit der Kolbenwandung verbunden ist.

9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Kolbenwandung mit einem leitenden Überzug (10) versehen ist, der sich von der Endbeschleunigungselektrode (11) des Strahlerzeugungssystems bis wenigstens zur Abschirmelektrode (18) erstreckt und mit dieser und der Endbeschleunigungselektrode elektrisch verbunden ist.

10. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Überzug (10) mit der leitenden Schicht des Leuchtschirmes (6) mittels einer auf der Kolbenwandung aufgebrachten Widerstandsschicht (13) verbunden ist.

11. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelektrode (18) und die Endbeschleunigungselektrode (11) auf einem positiven Potential gegenüber der Kathode, das Maschengitter (14) auf einem etwas niedrigeren Potential und der leitende Leuchtschirm (6, 8) auf einem positiven Potential gegenüber dem Maschengitter gehalten sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 693 018;
USA.-Patentschrift Nr. 2 798 185.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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