DE1414808A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Patentanwälte
Drying. Eichenberg
DipWng. Sauerland ₂. Januar i960

Dr. ing. König

/ P 14 U 808.4

Il/Sch.

Hughes Aircraft Company, Culver City, California, U.S.

"Kathodenstrahlröhre"

Die Erfindung besieht sich auf Kathodenstrahlröhren mit einer gelochten Matrize, durch deren öffnungen ein Elektronenstrahlbündel gesandt wird, um dadurch eine bestimmte Konfiguration des Bündels zu erzeugen. Ea handelt sich, genauer gesagt, um eine Braunsche F.ö'hre mit unmittelbarer Bildbetrachtung und Speicher, die mit einer Einrichtung versehen ist, inithilfo deren ein in seinem Querschnitt in bestimmter Weise gestaltetes Elektronenstrahlbündel erzeugt wird, dessen Gestalt einem gewünschten, darzustellenden Buchstaben oder anderen Zeichen oder Gebilde entspricht, wobei ein Ladungsbild des Zeichens gespeichert wird und LIittel vorgesehen sind, das gespeicherte Ladungsbild des Zeichens auf einem Bildschirm zu reproduzieren.

Ea wurde gefunden, daß beträchtliche Vorteile erreicht werden, wenn man einander gleiche oder symmetrische elektrische Eonvergensfelder beiderseits der gelochten Ka-

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trize anordnet, durch die das Elektronenstrahlbündel fällt. Wenn die konvergierenden Pelder auf den "beiden Seiten der Hatrize nicht symmetrisch sind, so entsteht eine öffnungslihse an ^eder das Zeichen gestaltenden öffnung der Katrize, die bewirkt, daß der. Elektronenstrahl gebrochen wird. Die Brechung, die an den öffnungen einer zwischen unsymmetrisch konvergierenden Feldern angeordneten Uatrize stattfindet, wird als Öffnungslinseneffekt bezeichnet. Es gibt einen v/eiteren divergierend wirkenden Einfluß auf einen durch eine elektrostatische Konvergenzlinse tretenden Elektronenstrahl. Dieser Effekt tritt auf, wenn der Strahl die kurze nittlere Elektrode eines Linsensystens von sogenannten Satteltyp verläßt· Auch dieser Effekt beruht auf der Asymetrie der konvergierenden Pelder des Systems. Abweichungen von der Achse des Strahles, die kurz als axiale Abweichungen bezeichnet v/erden können, versag can nicht auf den wünschenswerten kleinen 3etrag herabzusetzen, solange das konvergierende Linsensystem noch eine gewisse divergierende Wirkung auf den Strahl hat, gleichgültig, wie klein diese divergierende Wirkung sein mag. Es wurde jedoch gefunden, daß der divergierende Anteil einer elektrostatischen Linse eliminierbar ist und axiale Abweichungen des durch sie tretenden Strahles auf diese TTeise auf einen Betrag heruntergesetzt werden können, der in der Größenordnung der absichtlich hervorgerufenen axialen Abweichungen

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des Strahles liegt·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Wirkungen nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck ist die Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung mit einem elektrischen Linsensystem versehen, das aus einer ersten und einer zweiten elektrischen Linse in der Umgebung der gelochten Matrize besteht, wobei eine dritte elektrostatische Linse auf derjenigen Seite der zweiten elektrischen Linse angeordnet "ist, die am weitesten von der Matrize entfernt ist, und die dazu dient, die Liatrize in einer Ebene abzubilden, die in einer bestimmten, vorgeschriebenen Entfernung von ihr liegt·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt· Es zeigen

Piff. 1 einen Längsschnitt durch eine Speicherröhre nach der Erfindung in schematiecher Barstellung nebst der zur: gehörigen Schaltung und

FIg, 2 einen Längsschnitt durch die elektrische Konvergenslinse der Röhre nach Pig. 1.

Die Röhre nach Pig. 1 besteht aus einem evakuierten Behalter 1 mit einem erweiterten Teil 2, und einem engeren Hals 3. In dem erweiterten Teil 2 ist ein Speicherschirm 4 und ein Bildschirm 5 angeordnet· Lieser Teil ent-

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. .iwukua V-L Ci-IlJLi'KJiLL'ti"

hält ferner eine JClektionenkanone 6 zur Erzeugung der sogenannten Flutelektronen, die auf den Speicherschirm 4 gerichtet und seitlich versetzt gegen den Hals 3 angeordnet ist. Die Plutelektronenkanone 6 wird auch als ^HSichtkanone" bezeichnet. Im Halsteil der Röhre befinden sich in der nachstehenden Reihenfolge, beginnend an Halsende und endend am erweiterten Teil 2, hintereinander eine Elektronenkanone 7» die auch als "Schreibkanone" bezeichnet wird, ein erstea Ablenkungssystem 8, das auch als Öffnungswahlsysten gezeichnet werden kann, ein System elektrischer Konvergenzlinsen. 9t das die gelochte, den Buchstaben bildende llatrizo 10 enthält, ein System 11 von IConpensationsplatten und ein zweites Ablenlcungssysteni 12.

Die Schrcibicanone 7 besteht aus einer !Cathode 13f einem die Kathode heizenden Element 14, einem Y/ehneltzylinder 15» Beschleunigungselektroden 16 und 17 und einer Bündelungselektrode 18. Das Heizelement 14, dessen eines Ende □it der Kathode 13 in der gezeichneten V/eise verbunden sein kann, liegt an einer Stromquelle 19. Die Kathode 13 wird auf einem Potential von etwa 3100 Volt negativ gegen Erde durch einen Anschluß an den negativen Pol einer Batterie 20 gehalten, deren positiver Pol an Erde liegt. Der Wehneltzylinder 15 wird auf einem negativen Ruhepotential in Bezug auf die Kathode 13 gehalten, das genügend groß 1st, um den

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Austritt von Elektronen von ihm vollständig zu unterbinden. Dies wird durch eine Batterie 21 erreicht, die eine negative Spannung von etwa 100 Volt erzeugt und in Reihe mit einen Widerstand 22 geschaltet ist, der zwischen der Kathode 13 und dem Wehneltzylinder 15 liegt.

Sollen Elektronen aus der Kathode 13 austreten, so wird das Potential des 7/ehneltzylinders 15 so weit herabgesetzt, daß es nur zwischen 25 bis 50 Volt negativ gegen das !Potential der Kathode 13 liegt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Spannung3puls geeigneter Größe, der durch einen Pulsgenerator 23 erzeugt wird, auf den Wehneltzylinder 15 über eine geeignete, einen Kondensator 24 enthaltende Verbindung gegeben wird. Die Dauer des Pulses ist so bemessen, daß sie ausreicht, um ein Zeichen auf den Speicherschirm 4 zu schreiben.

Die Beschleunigungselektroden 16 und 17 werden auf einem Potential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde gehalten. Sie sind dazu an eine Hauptschiene 25 angeschlossen, die auf dem genannten Potential durch Verbindungen mit einer Batterie 26 gehalten wird. Ein einstellbares Potential von etwa 800 Volt positiv gegen die Kathode 13, also etwa 2300 Volt negativ gegen Erde, liegt an der Bündelungselektrode 18. Hierzu ist diese Elektrode mit einem Kontakt 27 verbunden, der auf einen Potentiometer 28 verschiebbar

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ist, da3 mit seinen Enden an der Batterie 20 liegt·

Die JL'ätrize 10 besteht aus einer dünnen, leitenden, kreisförmigen Elektrodenplatte, deren Durchmesser etwa 25 mm beträgt, und die eine Vielzahl von öffnungen enthält, von denen Jede die Form eines bestimmten zu reproduzierenden Buchstabens oder sonstigen Zeichens hat. Beispielsweise können vierundsechzig so geformt© öffnungen angeordnet werden, von denen jede eine Höhe von 0,56 raa hat, so angeordnet v/erden, daß sie ein Quadrat von acht Zeilen und acht Spalten bilden. Damit die Ablenkung des Elektronenstrahles möglichst klein wird, empfiehlt es sich, die meiateii buch3tabenbildenaen öffnungen der lutte der I'atrize so nahe wie möglich anzuordnen. Dabei soll der Querschnitt des Elektronenstrahles so groß sein, daß er jeweils nur eine Öffnung in der Matrize, dieee aber vollständig überdeckt.

Zwischen der schreibenden Elektronenkanone 7 und dem System 9 aus elektrischen Konvergenzlinsen ist ein aU3 horizontalen Ablenkplatten 29 und vertikalen Ablenkplatten 30 bestehendes Ablenksystem angeordnet, das zur Auswahl der Buchstaben oder Zeichen dient. Ein Ruhepotential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde liegt an den horizontalen und vertikalen Platten 29 und 30, die dazu über Trennwiderstände 32, 33 und 35t 36 an die Sammelschiene 25 angeschlossen

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sind. Die horizontalen Ablenkplatten 29 sind über Trennwiderstände 32 und 33 mit einen zur Erzeugung der horizontalen Ablenkspannung dienenden Generator 31 verbunden. Entsprechend sind die vertikalen Ablenkplatten 30 über Trennwiderstände 35 und 36 nit einem zur Erzeugung der vertikalen Ablenkspannung dienenden Generator 34 verbunden. Ein Steuerstronkreis 37» der an den Pulsgenerator 23 und an die zur Erzeugung der horizontalen und vertikalen Ablenkspannungen dienenden Generatoren 31 und 34 angekoppelt ist, bestimmt die vertikale und die horizontale Ablenkspannung in solcher \7eise, daß das die öffnungen auswählende Plattensystem 8 den Elektronenstrahl derart steuert, daß dieser durch die jeweils gov?ünschte Öffnung in der Matrize 10 hindurchtritt und damit das Jeweils gewünschte Zeichen abbildet. Außerdem hat die Steuerschaltung 37 den Zvieck, den Pulsgenerator 23 zeitlich derart zu steuern, daß der Elektronenstrom hinreichend lange durch die jeweilige öffnung tritt, um auf dem Speicherschirm 4 ein entsprechendes ladungsbild zu erzeugen. Es empfiehlt sich, den schreibenden Elektronenstrom zu unterbrechen, während ein Wechsel von einer öffnung in der Katrize 10 auf eine andere stattfindet. Außerdem soll der Slektronenstrom möglichst nicht wesentlich länger als nötig durch eine einzelne öffnung treten, damit der Speicherschirm nicht beschädigt wird.

Bas elektronenoptische Konvergenzsystem 9 be-909806/0124

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steht aus von metallischen, zylindrischen Elektroden gebildeten Linsen 40, 41 und 42. Dieses System enthält außerdem die gelochte, zur Bildung von Buchstaben oder anderen Zeichen dienende Katrize 10, wie nachstehend Im einzelnen beschrieben werden wird. Der innere Durchmesser der Linsenzylinder 40, 41, 42, 43 und 44 beträgt in einer erprobten Ausführungsforra der Erfindung 38 mm, wenn die Matrize einen äußeren Durchmesser von 25 mm hat. Diesen Größen entsprechen Längen der Linsenzylinder 40, 41» 42, 43 und 44 von 85,0 mm, 15,2 mn, 85,0 mm, 22,8 mm und 15»2 am, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Zylindern ungefähr 2,5 mm beträgt. Die Erfindung beschränkt sich nioht darauf, ein einfaches System von Konvergenzlineen vorzusehen· Si· sieht vielmehr zwei getrennte, jedoch einander gleich· elektrische Felder auf den beiden Selten der Matrize vor_f 80 daß dieser Teil der Konvergenzlinse 9 keinerlei divergierende Wirkung auf den durch sie tretenden Elektronenstrahl hat. Die als Linse wirkenden zylindrischen Elektroden 43 und 44 bilden zusammen mit den LlneensvllnAer 42 eine BiIdlinse, die die Hatrise 10 auf dea Bildschirm 5 abbildet. Die Endelektroden 40 und 42 de· Samaelllneeneyetems 9 werden beide auf einem Potential von etwa 200 ToIt positiv gegen Erde gehalten, und zwar durch TerblntangeB mit der Sammelschiene 25· Di· kurze mittlere Elektrode 41 wird auf einem Potential von etwa 2750 ToIt poeitlv gegen

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Erde gehalten. Sie ist zu diesen Zweck an eine Anzapfung 45 eines Widerstandes 46 angeschlossen, dessen Enden an einer Batterie 47 liegen. Die Bildelektrode 45 wird auf einen Potential von etwa 2900 Volt negativ gegen Erde, die Bildelektrode 44 dagegen auf einen Potential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde gehalten. Die Elektrode 43 ist zu diesem Zweck an eine Anzapfung 48 eines Widerstandes 46a angeschlossen, dessen Enden an einer Batterie 49 liegen. Die Elektrode 44 ist mit der Sammelschiene 25 verbunden. Der Hauptzweck des Linsensystems 43 und 44 besteht darin, die Matrize auf dem Speicherschirm abzubilden und darüberhinaus den Elektronenstrahl in Bezug &egen die Röhrenachse konvergieren zu lassen·

Aus dem vorstehenden folgt, daß der schreibende Elektronenstrahl, der durch die Sammellinse gegen die Röhrenachse konvergiert, eine Bahn hat, die mit der Röhrenachse einen Winkel bildet. Damit jeder Buchstabe oder Jedes sonstige Zeichen auf einem bestimmten Flächenelement des Speicherachirmee »entriert wird, ist es notwendig, daS der Elektronenstrahl la das Ablenksystem im wesentlichen entlang dessen mittlerer Achat tritt. Um dies su erreichen, iot ahnlich wie in der US-Patentschrift 2 769 116 «wischen der elektrischen Sammellinse 9 und der Ablenkvorrichtung 12, die das su speichernd· Zeichen bestimmt, ein System

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von Kompensationaplatten angeordnet, das aus zwei Paaren 49 und 50 von Konpensationsplatten besteht. Das erste Paar 49 dient dazu, die vertikale Abweichung der Schreibstrahlbahn von der Achse zu kompensieren. Es wird auf einem positiven Euhepotential von etwa 200 Volt gehalten und ist zu diesem Zweck mit Anzapfungen 51 und 51* auf den Trennwiderständen 35 und 36 verbunden, die in Reihe mit dem zur Erzeugung der vertikalen Ablenkspannung dienenden Generator 34 liegen, der zugleich die vertikalen Spannungen für das zur Loehausv/ahl dienende System liefert. Das zweite Kompenoation3plattenpaar 50 dient zur Kompensation der horizontalen Achoabv/eicliung der Bahn des Elektronenstrahles und wird auf einem positiven Euhepotential von etwa 200 Volt gehalten und ist dazu nit Anzapfungen 53 und 53' auf den Trennwiderotänden 33 und 32 verbunden, die in Reihe mit dem zur Erzeugung der horizontalen Ablenkspannung dienenden Generator 31 liegen, der zugleich die horizontalen Ablenkspannungen für das zur Lochauev/ahl dienende System liefert» Die Wirkung der Kompensationsplatten wird so gestaltet, daß si· der Wirkung des lochwählenden Ablenksysteme entspricht·

Das den Ort, an den das Zeichen gespeichert wird, auswählende System 12 stellt ein zweites Ablenksystem in der Röhre dar und besteht aus Platten 55 zur horizontalen Ablenkung und Platten 56 zur Tertikaien Ablenkung, zwischen

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denen die Bahn des Elektronenstrahls hindurchläuft. Die Platten zur horizontalen und vertikalen Ablenkung werden auf einem Ruhepotential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde gehalten. Sie sind zu diesem Zweck über 3?renn\viderstände 57t 53 und 59t 60 an die Sammelschiene 25 angeschlossen. Die Ablenkspannung für die horizontale Ablenkung durch die Platten 55 wird von einem Spannungsgenerator 61 geliefert, der über die Trennwiderstände 57 und und über Kondensatoren 63 und 64 an die Platten angeschlossen ist. Entsprechend wird die zur vertikalen Ablenkung dienende Spannung einem Spannungsgenerator 62 entnommen, der an die Platten 56 über die Trennwiderstände 59» 60 und über Kondensatoren 65 und 66 angeschlossen ist.

Die Abbildungekanone oder Flutelektronenkanone j 6 erzeugt unter Mitwirkung der Elektroden 67 t 68 und 69 einen ausgebreiteten Strom von !Flutelektronen, der sich gleichförmig auf die ganze Fläche des Speioherschirmee 4-richtet· Sie besteht aus einer Kathode 70 mit Wehneltzylinder 7t und einer Ringelektrode 72, die vor dem Wehneltzylinder angeordnet 1st« Die Kathode 70 liegt an Erde, während der TTenneltsylinder 71 auf einem Potential von etwa 10 Volt negativ gegen Erde genalten wird· 3Sr lot dazu mit einer einstellbaren Anzapfung 73 auf einem Potentiometer 74 verbunden, dessen Enden an eine Batterie 75 engeachloa-

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sen sind» Eine zwischen den äußeren Polen der Batterie liegende Anzapfung ist mit Erde verbunden, so daß das Potentiometer sowohl positive wie negative Potential· eu liefern vermag. Die Hingelektrode 72 wird durch eine Verbindung mit der Sammelschiene 25 auf einem Potential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde gehalten. Das Potential» auf das man den Wehneltzylinder 71 einstellt, hängt vom gewünschten Durchmesser und der Stromstärke des Flutelektronenstromea ab.

Am inneren Umfang des erweiterten Teiles 2 der Rühre sind Elektroden 67 und 63 angeordnet, deren Zweck darin besteht, als Kollimator auf die Flutelektronen eu wirken, sie also parallel auszurichten· Diese Elektroden bestehen aus einem elektrisch leitenden Überzug, der auf die Innenfläche des erweiterten Teiles der Röhre etwa in Form einer kolloidalen Oraphitlusung ausgestrichen iet· Die der Flutelektronenkanone 6 nähere Elektrode 67 wird auf einem Potential von etwa 200 Volt positiv gegen Erde gehalten und ist zu diesem Zweok mit der Sammelschiene verbunden. Die andere, von der Flutelektronenkanone 6 welter entfernte Elektrode 68 wird auf einem Potential zwischen etwa 50 und 150 Volt positiv gegen Erde gehalten. Dazu dient eine Verbindung mit einer verstellbaren Anzapfung 77 auf einem Potentiometer 78, dessen Enden an einer

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\ Batterie 79 liegen, die in einem zwischen ihren äußeren Polen liegenden Punkt geerdet ist· Die parallele Ausrichtung der Flutelektronen wird durch eine Ringelektrode 69 unterstützt, die nahe dem Speicherschirm angeordnet ist und sich über eine durch die Eichtelektrode 68 bestimmte Strecke zur Flutelektronenkanone hin erstreckt· Sie Elektrode 69 wird auf einem Potential von etwa 250 Volt positiv gegen Erde gehalten und ist zu diesem Zweck an eine verstellbare Anzapfung 76 auf dem Potentiometer 78 angeschlossen·

Innerhalb des erweiterten Seiles der Rohre befinden sich der Speicherschirm 4 und der Bildschirm 5· Der Speicherschirm 4 kann nach den Angaben in der US-Patentschrift 2 788 467 gestaltet sein und besteht aus einem Metallring 80, der einseitig an den Umfang eines mittels elektrischer Methoden hergestellten llickelschirmes 81 angeschweißt ist. Der Schirm 81 dient als Kontraststeuergitter, hat etwa eine Dicke von 0,013 und 0,025 mm und weist etwa zehn Maschen pro Millimeter auf. Ein nicht dargestellter überzug aus dielektrischem Material, der etwa 0,05 mm dick und fähig ist, Sekundärelektronen zu emittieren, bedeckt die eine Seite dee liickelßohirmes 81, ohne dteewi Haschen zu überragen oder zu überbrücken· Ein geeignetes dielektrisches Material 1st Talkum. Eine Sammelelektrode 83» die einen dünnen, leitenden Schirm 85 enthält, erstreckt sich Über die Oberfläche des Überzuges aus dielektrischem

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liaterlal. Der dünne leitende überzug 85 hat etwa vier bie acht Maschen pro IJilliiaeter. Diese Masehen eind unter einem spitzen Winkel gegen die Maschen des Eontraststeuergitters 81 angeordnet, um den Moire-Effekt möglichst klein zu machen. Das Kontraststeuergitter 81 wird auf einem Po-

tential von etwa 10 YoIt negativ gegen Erde gehalten und ist zu diesem Ζτ/eck mit einer Anzapfung 86 des Potentiometers 78 verbunden. Der dünne leitende Schirm 85 liegt auf einem Potential in der Größenordnung von 175 Volt positiv gegen Erde. Dazu dient eine Verbindung mit einer Anzapfung 87 des Potentiometers 78.

Hinter dem Speicherschirm und in dessen Kahe ist auf der Innenfläche des erweiterten Teiles 2 der Röhre der Bildschirm 5 angebracht. Er setzt sich aus einer durchsichtigen, elektrisch leitenden Schicht 88 und einer dünnen fluoreszierenden Schicht 89 zusammen« Die durchsichtige, leitende Schicht 88 kann direkt auf die Glasfläche der Röhre aufgebracht sein und besteht beispielsweise aus Zinnoxyd· Sie wird auf einem relativ hohen positiven Potential gehalten, um die Elektronen auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die genügt, um die fluor es lter end· Schicht beim Auftreffen optisch zu erregen· Dieses Potential liegt größenordnungsaäßig zwischen 5000 und 10 000 Volt und wird von dem positiven Pol einer Batterie 90 geliefert.

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Die aus Metall bestehende Matrize 10, die mit den den wiederzugebenden Zeichen entsprechend profilierten Löchern versehen ist« ist in dem eine Sattelelektrode bildenden Zylinder 4-1 angebracht, und zwar unter Herstellung einer leitenden Verbindung, etwa durch Schweißen. Die Einzelheiten dieses Teiles der Röhre sind aus Fig. 2 ersichtlich.

Ein Haltering 92 1st an der Innenfläche des Elektrodenzylinders 4-1 angeschweißt. Er bildet den Träger der iSatrizenplatte 10, die mit ihm durch Punktschweißung verbunden ist. Der Hing 92 hat einen Außendurchmesaer von etwa 35 mm und 1st alt einer Ausnehmung versehen, deren Durchmesser etwa 25 na beträgt. Diese Ausnehmung dient zur Aufnahme der Matrize 10 und erstreckt sioh über eine axial· Breite von etwa 5,5 mm. 31e läßt eine mittlere Öffnung von etwa 14 mm Durchmesser frei. Im Bereich dieser Öffnung ist die Matrize mit den buchstabenförmig profilierten Löchern versehen.

Die Wirkung der Anordnung eines Elementes, das einen elektrischen Kurzschluß quer über die Sattelelektrode 41 darstellt, besteht darin, die Einfeldlinse in «ine Zweifeldlinse zu verwandeln und dadurch zwei im wesentlichen einander gleiche, konvergierende Linaenfeider su schaffen, die gewissermaßen Bücken an Rücken sich beiderseits der Matrize erstrecken. Die gestrichelten Linien 91 deuten

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den Verlauf der Feldlinien in jeden der beiden Felder an· Diese Felder üben nunmehr lediglich ein· konvergierende Wirkung auf das -durchtretende ElektronenstrahlbÜndel au·· Ohne diese Anordnung würde die konvergierende Linse wie in bekannten Röhren außer einer im großen und ganzen konvergierenden Kraft noch die Tendenz haben, auf das Strahlenbündel divergierend eu wirken. Da in der gezeichneten Anordnung die Matrize to annähernd in der Mitte dee Lineensystema 9 liegt, kann eie nicht auf dem Bildschirm abgebildet werden. Deshalb ist eine eweite Sattellinee in Pora der Elektrodenzylinder 43 und 44 vorgesehen, die in Zusamraenwirkung mit der Elektrode 41 die die den Buchetaben oder Zeichen entsprechend profilierten öffnungen in der gewünschten Vergrößerung auf dem Schirm abbildet· Die Lage dee BiIdlinaensyetems 43t 44 wird in erster Linie durch den gewünschten Vergröflerungegrad und nicht so sehr durch die Größe des Strahlenbündel« bestimmt, wie dies für bekannte Rühren gilt. Man kann daher mit geringerer Vergrößerung der Matriee auskommen und hat damit den Vorteil höherer Stromdichte des Strahlenbündele la Bereich des Bildschirmes ale bisher.

Die größte Abweichung des Strahlenbündel· von der Achse der Röhre beträgt nicht mehr, als durch die Lage der außerhalb der Achse liegenden Offnungen in der !!atriee bestimmt ist. Daher ist die Aberration in der Bildlinse, die

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mit der dritten Potenz der radialen Atmeichung des Strahles von der Achse geht, nicht größer, als durch den Radius der jeweils verwendeten Matrize gegeben ist. Sa sich der Durchmesser des Röhrenhalses nach dem Durchmesser der Konvergenslinse richtet, so kann dieser Durchmesser klein genug gemacht werden, um die Verwendung eines im Durchmesser verhältnismäßig kleinen, mit minimaler Verzerrung arbeitenden magnetischen Ablenkjoches anstelle der elektrostatischen Ablenkplatten 55 und 56 zu gestatten.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das hohe positive Potential der Matrize die Wirkung der Baumladungskräfte im Strahlenbündel zu vermindern strebt, mit dem Ergebnis, daß man mit höheren Strömen im Strahlenbündel arbeiten kann. Die Anordnung nach der Erfindung erlaubt es, die Röhre mit Elektronenströmen im Strahlenbündel zu betreiben, die etwa das Dreifache des bisher möglichen betragen. Daraus ergeben sich kürzere Sohreibzelten und höhere Sohreibgeschwindlgkeiten. Ss wurde gefunden, daß in einer gemäß Fig. 1 aufgebauten Röhre Schreibzeiten pro Zeichen von 20 Ulkrosekunden und Schreibgesohwlndlgkelten von 10* ca/sec errelont werden konnten«

Im Betrieb der beschriebenen Rühre werden tos Steueratromkrels 3? gesteuerte horlson.te.le und vertikale AbItnkspannung en angelegt. Da» «ur Lochauewahl dienende

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Ablenksystem 8 richtet dann ein Elektronenstrahlbündel von der Schreibkanone 7 gegen diejenige öffnung in der L'atrize, die dem wiederzugebenden Buchstaben oder Zeichen entsprechend profiliert ist. Vterxi das Strahlenbündel in das elektrische PeId des Konvergenzlinsensystems 9 gelangt und es durchläuft, so wird es in Richtung auf die Röhrenachse zurückgelenkt und folgt einer Sahn, die zur Röhrenachse hin konvergiert. Bein Durchtritt durch eine öffnung der Matrize nimmt das Strahlenbündel eine Quercchnittsforia an, die den Öffnungsprofil entspricht. Hat das Bündel die Matrize durchlaufen, so konvergiert es weiter Qegen die Röhrenachse, und zvrar unter der Uirkung des zweiten elektrostatischen Linsensyetems 42, 43 und 44, das zugleich die Katrize auf den Bildschirn 4 abbildet, \7enn das Strahlenbündel das Konpensationsplattensystea 11 erreicht, wird es erneut so ausgerichtet, daß es im wesentlichen mit der Röhrenachse zusammenfällt. Anschließend richtet das Ablenksystem 12 entsprechend den von der Steuerschaltung 37 erteilten Steuerbefehlen den Strahl auf diejenige Stelle des Speicherschirm« β 4, wo der Buchstab· oder das Zeichen jeweils gespeichert werden soll·

Wenn das dl· Buchstaben schreibend· Elektronenstrahl enbttndel auf die Speicherfläche trifft, lust es die Emission einer groQtn Zahl Ton Sekundärelektronen aus, die von Saamelsohirm 85 angesogen werden· In dieser Weise ent-

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BAD ORIGINAL

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steht ein Bild positiver (oder weniger negativer) Ladungen auf der Speicherfläche, das dem Profil des Strahlenbündelβ und damit den Profil der öffnung entspricht, die den Strahl geformt hat. Die positiv oder weniger negativ geladenen Teile der Speicherfläche werden dann durch die Wirkung der von der Abbildungekanone 6 ausgeeandten Flutelektronen sichtbar gemacht· Die Flutelektronen, die die Speicherfläche nur In den positiv oder weniger negativ geladenen Bereichen durchdringen, werden anschließend auf den Bildschirm hin beschleunigt, um dort ein sichtbares Bild zu erzeugen, daa in βeiner Gestalt dem Ladungsbild entspricht«

In der beschriebenen Röhre wird die Konvergene des abgelenkten SchrelbstrahlenbUndels zurUck auf die Rohrenachse mithin in zwei Schritten bewirkt, und zwar in zwei verschiedenen konvergierenden Linsenfeldern und nicht, wie es Üblich ist, in nur einem Feld· Dadurch wird erreicht, daß ein Strahlenbündel, das anfänglich von der Röhrenaohs· fortgelenkt werden muB, um die jeweils gewählte Profilöffnung in der zeichenbildenden Matrize zu erreichen, eich nicht weiter von der Röhrenachse entfernt, als für den. Durchtritt durch diese öffnung notwendig ist. Die Lineenanordnung nach der Erfindung begrenzt die axiale Abweichung des Strahles und eliminiert sonstige nebenbei auftretende Kräfte, die auf den Strahl divergierend wirken und für bekannte Konvergenzlinsen charakteristisch sind. Die

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Line en anordnung nach der Erfindung führt da· Strahlenbündel auf die Eöhrenaohse zurück und bildet dl· tiatrlee auf dem Sohlrm ab. Die maximale Abweichung des Strahlenbündel· 1st mithin praktisch allein durch die exzentrieohe Anordnung der jeweiligen Öffnung In der den Buohetaben formenden Matrize bestimmt. Infolgedessen let der Durchmesser dee elektrostatiochen Linseneyetema, durch das das Strahlenbündel konvergiert wird, minimal, well es allein duroh die Abmessungen der den Buchstaben bildenden Matrire und die Lage ihrer Offnungen bestimmt ist. So brauoht in einer Speicherröhre mit einer zeichenbildenden Matrize der oben angegebenen Abmessungen, also mit einer Fläche von ungefähr 2 cm², eine gemäß der Erfindung gestaltete elektrostatische Linse einen Durohmesser von nur 38 mm eu haben»

In der beschriebenen AusfUhrungeform der Erfindung dient die gelochte, seiohenbildende Uatrt.Be al· das _Λ elektrisch kurzschließende Element im mittleren Slektro- '' dencylinder 42· Grundsätzlich kann }βdooh j ed·· für Elektronen durchlässige, elektrisch leitende Element diesen Zweok erfüllen. In einem solchen Fall kann dl· gelocht«, zeichenbildende IÜatriz«. aus elektrisch nichtleitendem Stoff bestehen, die etwa ungefähr In der gleiohen Stellung Innerhalb des mittleren Elektrodenzylinders angeordnet wird wi« das für Elektronen durchlässige, elektrisch leitende Element. Dieses Element kann aus einer neben der Matrize lie-

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ORIGINAL WSPECTED

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genden, eioh quer über den Linsenzylinder erstreckenden Membran bestehen. Hervorgehoben sei ferner, daß die Erfindung auch bei Kathodenstrahlröhren ohne Bildspeicher mit gleichem Vorteil anwendbar ist·

Die alt der Erfindung erzielten Vorteile bestehen zusammengefaßt in einer Verminderung des Durchmeesere des Linsensysteme und in einer wesentlichen Herabsetzung der Verzerrung· Dazu gesellt sich die Möglichkeit_f mit höherem Strom im Elektronenstrahlbündel zu arbeiten, sowie die Tatsache, daß die Sohreibzelten verkürzt und die Schreibgeschwindigkeiten erhöht werden· Endlich kann die gelochte, zeichenbildende Matrize auf dem Bildschirm in günstigerer Vergrößerung abgebildet v/erden.

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Claims (1)

1. S.August 1965 das Deutsche Patentamt, H 38 317 Anlag·

   Hughes Aircraft Company, Culver City, California, U.S.A.

   Patentansprücheι

   ( 1. Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugersystern, einer mehrfach geloohten Matrize mit profilierten Löchern, einer Ablenkvorrichtung, die zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungseystem und der Matrize angeordnet ist und den Elektronenstrahl nacheinander auf ein oder mehrere vorgewählte Löcher der Matrize richtet, und einer elektrostatischen Elektronenoptik, die eine in Strahlrichtung hinter der Matrize liegende Sammellinse enthält, welche das Loch oder die Löcher, durch die der Strahl getreten ist, in der Bildebene abbildet, sowie eine in Strahlrichtung vor der Matrize und hinter der Ablenkvorrichtung vorgesehene Sammellinse aufweist, die die Abweichungen des in die Matrize tretenden Strahles von der Systemachse begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Matrize (10) und der erstgenannten, als Bildlinse wirkenden Sammellinse (42, 43, 44) eine zusätzliche Sammellin-

   (o se (41, 42) angeordnet ist, die mit der zweitgenannten Samo

   mellinse (40, 41) ein Paar von zur Matrize (10) symmetri-00

   sehen SänneHinsen (40, 41 und 41, 42) bildet.

   ° 2. Braunsche Röhre nach Anspruch 1, dadurch g β tkennzeichnet, daß das Paar von zur Matrize

   eue Unterlagen (*n / § ι >°: 2 ^r. 1 s-tz 3 des λ^-^^^-. - -ι. 3. ν

   1965. das Deutsche Patentamt, H 38 317 Anlage

   (10) symmetrischen Sammellinsen aus. drei hintereinander angeordneten Hingelektroden (40, 41» 42) gleichen Durohmeseere besteht, von denen die beiden äußeren Elektroden (40, 42) gleiohee Potential haben und die dazwischen liegende mittlere, die Matrize (10) enthaltende Elektrode (41) ein vom Potential der äußeren Elektroden (40, 42) verschiedenes, insbesondere höheres Potential als diese hat«

   3· Braunsche Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Längen der beiden äußeren Ringelektroden (40, 42) mindestens gleich deren Durchmesser ist und die Länge der mittleren Elektrode (41) zwischen 40 und &0?3 dieses Durchmessers liegt.

   4· Braunsche Rühre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Längen der beiden äußeren Elektroden (40, 42) annähernd das Dreifache ihres Durchmessers betragen und die Länge der mittleren Elektrode (41) annähernd eof» dieses Durchmessers beträgt.

   909806/0124