DE1279215B

DE1279215B - Punktfoermige Elektronenquelle fuer eine Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE1279215B
Application number: DEW39920A
Authority: DE
Inventors: Hilary Moss
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1964-09-22
Filing date: 1965-09-16
Publication date: 1968-10-03
Also published as: US3383536A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4MTWt PATENTAMT Int. Cl.:

HOIj

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21g-13/24

Nummer: 1279 215

Aktenzeichen: P 12 79 215.3-33 (W 39920)

Anmeldetag: 16. September 1965

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Kathode geringen Leistungsbedarfs für eine Kathodenstrahlröhre.

Es sind schon viele Anstrengungen unternommen worden, um elektronische Schaltungen durch Verwendung von Transistoren zu verkleinern. Um auch bei Fernsehbildröhren und Fernsehaufnahmeröhren transistorisierte Schaltungen anwenden zu können, hat man versucht, den Leistungsbedarf der Kathode zu verringern.

Bei den üblichen Kathoden, die aus einem Kathodenzylinder mit auf die geschlossene Stirnfläche aufgebrachtem Emissionsmaterial bestehen, hat man Abschirmungen verwendet und die Halterung so gestaltet, daß der Energieverbrauch sinkt. Mit diesen Methoden ist es gelungen, den Leistungsverbraueh auf 1W zu senken. Zur weiteren Verringerung der Leistungsaufnahme ist man zu abweichenden Kathodenkonstruktionen übergegangen, z. B. einem haarnadelförmigen Glühdraht, an dessen Spitze eine mit emittierendem Stoff überzogene Scheibe be- ao festigt ist. Nach einem, anderen Vorschlag besteht die Kathode aus einer Wolframscheibe, die auf der einen Seite einen spiralförmig verlaufenden. Glühfaden und eine Aluminiumoxydschicht und auf der anderen Seite zuerst eine Nickelschicht und dann as eine Emissionsschicht trägt. Eine solche Anordnung hat eine Leistungsaufnahme von etwa 200 mW. Diese neueren Kathodenkonstruktionen haben allerdings den Nachteil, daß" sie sehr zerbrechlich sind und deshalb den Stößeö und Erschütterungen nicht widerstehen können, die bei tragbaren transistorisierten Elektronengerätejpi auftreten.

Es ist bereits eine Scijteibenkathode für eine Elektronenstrahlröhre bekanntgeworden, die aus. einem geradlinigen Glühfaden; der einen ungerichteten Elektronenfluß erzeugt,~und einer in einem gewissen Abstand vor dem Glühfaden angeordneten Lochblende besteht, deren ||öch. auf den Glühfaden zentriert ist, so daß ein Elektronenstrom durch das Loch hindurchtreten kann, wobei die Enden des Glühfadens jenseits der Begrenzung des Loches liegen." ·; Diese Konstruktion soll dazu dienen, die Wärmeausnutzung der Glühkathode zu verbessern und so eine geringere Glühfadentemperatur zu ermöglichen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bei Einhaltung ganz bestimmter Abmessungen einer solchen Kathode eine praktisch punktförmige Elektronenquelle für eine Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Fokussierung gebildet werden kann. Trotz des vom Glühfaden ausgehenden ungerichteten Elektronenflusses und der fehlenden Achsensymmetrie verhält sich das System infolge der Raum-Punktförmige Elektronenquelle für eine
Kathodenstrahlröhre

Anmelder;

Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,

8000 München 22, Widenmayerstr. 46

Als Erfinder benannt:

Hilary Moss, Horseheads, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
. V. St. v. Amerika vom 22. September 1964
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ladungskräfte mehr oder weniger als ideal ebene Kathode.

Die erfindungsgemäße punktförmige Elektronenquelle für eine Kathodenstrahlröhre mit elektror statischer Fokussierung, bestehend aus einem geradlinigen Glühfaden, der einen ungerichteten Elekr tronenfluß erzeugt, und einer in einem gewissen Abr stand vor dem Glühfaden parallel zu, ihm angeordr neten Lochblende, deren Loch auf den Glühfaden zentriert ist, wobei die Enden des Glühfadens jenseits der Begrenzung des Loches der Blende liegen, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Glühfadens von der Lochblende mehr als Vw des Lochdurchmessers beträgt, daß die Dicke der Lochblende zwischen ¹Z₅; und Ve ,-"des Lqchdurchmessers liegt und daß die Dicke des Glühfadens nicht mehr als Vs des Lochdurchmessers beträgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre und

Fig. 2 ein vergrößerter Schnitt der bei der Röhre nach Fig. 1 verwendeten erfindungsgemäßen Kathode.

Die in F i g. 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre 10 besteht aus einem Kolben 12 mit Halsteil 16 und einem konischen Teil 14. Der Halsteil 16 besitzt einen Fuß 18, durch den die Anschlüsse 20 hindurchgehen. Der konische Teil 14 ist mit einer Stirnplatte 13 ab-

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geschlossen, auf deren Innenseite sich ein Leuchtschirm 22 befindet. Im Halsteil 16 befinden sich mehrere Elektroden auf keramischen Halterungen 26 und 28. Hierzu gehören eine Kathode 30, ein Beschleunigungsgitter 32 und eine Anode 34. Eine Ablenkspule 24 sitzt auf dem Halsteil 16.

Die erfindungsgemäße Kathode 30 ist im einzelnen in Fig. 2 dargestellt. Sie weist eine Steuerelektrode 40 auf, die beispielsweise aus Edelstahl besteht und einen zylindrischen Teil 42 und eine dessen Stirnfläche bildende ebene Lochblende 44 mit mittlerem Loch 46 aufweist. In einer zur Lochblende 44 parallelen Ebene ist ein gerader Glühfaden 54, beispielsweise aus Molybdän oder Nickel, zwischen metallischen Haltern 50 ausgespannt. Der hinter dem Loch 46 verlaufende wirksame Teil' des Glühfadens 54 ist mit 55 bezeichnet Der Glühfaden kann mit einem Elektronen emittierenden. Material, z. B. einem der Oxyde von Barium oder Strontium bedeckt sein. Die Glühfadenhalter 50 sind ihrerseits im zylindrischen Teil 42 des Steuergitters 40 mittels einer Isolierscheibe48 (z.B. aus Glimmer) festgehalten. Die Endteile der Halter 50 sind bei 52 verbreitert zwecks Befestigung des Glühfadens 54 unter mechanischer Spannung, z. B. mit Schweißen oder Löten. Ein Dauerzug kann auf den Glühfaden 54 durch an den Haltern 50 befestigte Schraubenfedern oder durch Ausnutzung der natürlichen Elastizität des Glühfadens ausgeübt werden. Die anderen Enden der Halter 50 gehen durch die Isolierscheibe 48 hindurch und sind mit entsprechenden Anschlüssen 2Q verbunden. Es handelt sich also um eine direkt geheizte Kathode.

Die bekannten Kathoden für Kathodenstrahlröhren weisen jeweils eine ebene Fläche auf, um einen Elektronenstrom in der gewünschten Strahlkonfiguration zu erzeugen. Bei der erfindungsgemäßen Kathode hat dagegen die Gestalt des Glühfadens nichts mit dem gewünschten Elektronenstrahl zu tun. Der Glühfaden sendet an sich Elektronen nach allen Richtungen unterschiedslos aus; trotzdem ist es möglich, einen konischen Elektronenstrahl zu erzeugen.

In Fig. 2.ist der Durchmesser des Loches46 mit D, der Abstand zwischen der Lochblende 44 und dem Glühfäden 54 mit b, die Dicke der Lochblende 44 mit c und die Dicke des Glühfadens 54 mit α bezeichnet. Es wurde gefunden, daß ein kegelförmiger Elektronenstrahl aus dem Loch 46 austritt, wenn folgende Bedingungen eingehalten sind: b größer als 0,3 D; α nicht größer als 0,3 D und c zwischen 0,2 und Q_?4 D_K Hierbei ist der Abstand b zwischen dem Glühfaden 54 und der Lochblende 44 besonders kritisch. Ein Wert von etwa 0,5 D scheint die optimale Strahlkonfiguration zu ergeben. Ferner ist es wesentlich, daß beide Enden des Glühfadens 54 jenseits der Begrenzung des Loches 46 liegen.

Vermutlich rührt die überraschende Tatsache, daß die beschriebene Anordnung wie eine ebene Kathode wirkt, von Raumladungskräften her. Wenn die angegebenen Abmessungen eingehalten werden., so entsteht offenbar eine Feldverteilung, die zu den Raumladungskräften führt, welche den Elektronenstrahl erzeugen.

Bei einer Ausführungsform hatte das Loch einen Durchmesser von 0,63 mm, und der Abstand D des Glühfadens von dem Loch betrug etwa 0,25 mm. Wenn eine Spannung von 2 kV an die Anode 34 angelegt wurde, so entstand ein Elektronenstrahl, der einen kreisförmigen Leuchtfleck auf dem Leuchtschirm 22 erzeugte. Der Durchmesser des Leuchtflecks betrug etwa 0,4 mm. Es wurde gefunden, daß der Leuchtfleck bei Steuergitterspannungen zwischen etwa —120 und —80 V erhalten blieb. Für stärker positive Steuergitterspannungen ergab sich eine Aufspaltung des Flecks in mehrere getrennte Emissionsspuren. " .... r

Bei dieser Ausführung der Kathodenanordnung 30 war eine Leistung von etwa 50 mW erforderlich, um den Glühfaden 54 zu speisen; durch Verringerung der Länge des Glühfadens 54 kann jedoch die zur Erzeugung einer Elektronenemission erforderliche Leistung auf etwa 15 mW herabgesetzt werden.

Die beschriebene Kathodenanordnung hat also einen äußerst geringen Leistungsbedarf und ist andererseits gegen Stöße und Erschütterungen unempfindlich.

Claims

Patentanspruch:

Punktförmige Elektronenquelle für eine Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Fokussierung, bestehend aus einem geradlinigen Glühfaden, der einen ungerichteten Elektronenfluß erzeugt, und einer in einem gewissen Abstand vor dem Glühfaden parallel zu ihm angeordneten Lochblende, deren Loch auf den Glühfaden zentriert ist, wobei die beiden Enden des Glühfadens jenseits der Begrenzung des Loches der Blende liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) des Glühfadens von der Lochblende mehr als ³Ao des Lochdurchmessers (D) beträgt, daß die Dicke (c) der Lochblende zwischen ¹Z₅ und ²/e des Lochdurchmessers liegt und daß die Dicke (a) des Glühfadens nicht mehr als ^l/s des Lochdurchmessers beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2732512.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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