DE1439720C3 - Kathodenstrahlröhre mit Ablenkmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit Ablenkmitteln, mit einer ersten Abbildungslinse zur Erzeugung eines Zwischenbildes eines Strahlquerschnittes, insbesondere des Strahlüberkreuzungspunktes und mit einer der Ablenkverstärkung dienenden /weiten Abbildungslinse zur Abbildung des Zwischenbildes auf einer vorzugsweise als Leuchtschirm ausgebildeten Zielelektrode.

^ Bei den üblichen Kathodenstrahlröhren, wie beispielsweise bei Oszillographenröhren, wird der in einiger Entfernung vor der Kathodenoberfläche liegende Strahlüberkreuziingspunkt mit Hilfe einer Abbildungslinse auf dem Leuchtschirm abgebildet. Zwischen Ab- bildungslinse und Leuchtschirm sind Mittel zur Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Es ist auch möglich, zwischen den Ablenkmitteln und dem Leuchtschirm noch weitere Elektroden zur sogenannten Nachbeschleunigung des Elektronenstrahles vorzusehen.

In der F i g. 1 ist schematisch der Strahlverlauf einer üblichen Oszillographenröhre wiedergegeben. Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 1 bringt einen Elektronenstrahl mit einem Strahlenüberkreuzungspunkt 2 hervor. Eine Abbildungslinse 3 dient dazu, den Elektronenstrahl auf den Leuchtschirm 4 zu fokussieren, d. h. den Querschnitt des Strahlüberkreuzungspunktes 2 auf dem Leuchtschirm 4 abzubilden. Mit /i sind die Brennpunktebenen der Abbildungslinse 3 bezeichnet. Auf die j Abbildungslinse 3 folgen die Ablenkmittel 5 und 6 zur ! Ablenkung des Elektronenstrahls über den Leucht- ! schirm 4. Aus der schematischen Darstellung ist zu er- | sehen, daß der Grad der Ablenkung des Elektronen- j Strahles auf dem Leuchtschirm abhängig ist von der | Entfernung des Leuchtschirmes von den Ablenkmitteln j und von dem Ablenkwinkel. Bei gegebenem Maximalablenkwinkel ist die Größe des Leuchtschirmes durch seinen Abstand von den Ablenkmitteln bestimmt. Bei der praktischen Anwendung wirkt sich das in der Weise aus, daß die Gesamtbaulänge der Röhre um so größer wird, je größer der Leuchtschirm ist. Eine übliche Nachbeschleunigung des Elektronenstrahls macht sogar einen Teil der Auslenkung des Strahles wieder rückgängig, da die sammelnde Wirkung eines elektrostatischen Nachbeschleunigungsfeldes den Elektronenstrahl um einen gewissen Betrag wieder zur Röhrenachse hin ablenkt.

Aus der DT-AS 10 98 627 ist es bereits bekannt, mittels zweier Zylinderlinsen nur in einer Ablenkebene !

eine Strahlumlenkung zu bewirken, wobei davon ausgegangen wird, daß es bei rotationssymmetrischer Ausbildung der Linsen praktisch nicht möglich ist, die Ablenkorgane für die beiden Ablenkrichtungen hintereinander i auf der Röhrenachse anzuordnen. ;

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Ka- j thodenstrahlröhre anzugeben, die bei gleicher oder S kürzerer Gesamtbaulänge größere Auslenkungen des i Elektronenstrahles zuläßt, ohne daß eine Erhöhung der zugeführten Ablenkungsleistung erfolgt. Mit anderen Worten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Kathodenstrahlröhre mit erhöhter Ablenkempfindlichkeit zu konstruieren, ohne daß hinsichtlich der elektronenoptischen Eigenschaften, wie Öffnungsfehler, Verzeichnungsfehler usw. störende Nachteile in Kauf ge- j

nommen werden müßten. ί

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die erste Abbildungslinse derart ausgebildet ist, daß das Zwischenbild höchstens eine doppelt so große, vorzugsweise eine etwa gleich große oder kleinere Abbildung des Strahlungskreuzungspunktes ist, daß die Brechkraft der zweiten Abbildungslinse größer als die der ersten Abbildungslinse ist und daß die erste und die zweite Abbildungslinse rotationssymmetrisch ausgebil-

det sind.

Es hat sich herausgestellt, daß unter Beachtung aller Faktoren wie Baulänge, erforderliche Ablenkleistung, Öffnungsfehler, Verzeichnungsfehler usw. eine optimale Wirkung dann eintritt, wenn der Strahlüberkreuzungspunkt in der Ebene des Zwischenbildes etwa im Maßstab 1 :1 oder kleiner abgebildet wird. Vor allem läßt sich eine minimale Baulänge der Röhre dann erzielen, wenn das Zwischenbild eine etwa gleich große Abbildung des Strahlüberkreuzungspunktes darstellt.

An Hand der in den F i g. 2 bis 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird der Erfindungsgegenstand nachfolgend näher erklärt.

Die F i g. 2 zeigt schematisch den elektronenoptischen Aufbau einer Kathodenstrahlröhre. Der Elektronenstrahl wird von einem Strahlerzeugungssystem 21 hervorgebracht. In einiger Entfernung von dem Strahlerzeugungssystem bildet sich der Strahlüberkreuzungspunkt 22 aus. Eine erste Abbildungslinse 23 bildet den Strahlüberkreuzungspunkt in einer Ebene ab, die nicht auf dem Leuchtschirm, sondern eine größere Entfernung vor dem Leuchtschirm 24 liegt. Die Abbildung erfolgt maximal im Maßstab 1 :2, vorzugsweise jedoch etwa im Maßstab 1 :1 oder kleiner. Bei einer Abbildung im Maßstab 1 :2 werden im allgemeinen größere Verzeichnungsfehler auftreten, deren Kompensation verhältnismäßig schwierig und aufwendig ist. Die Verzeichnungsfehler des Zwischenbildes werden im allgemeinen mit zunehmendem Abbildungsmaßstab der ersten Abbildungslinse größer, welhalb eine Vergrößerung über den Maßstab 1 :2 hinaus nicht sinnvoll ist, zumal damit auch eine Verlängerung der Röhre eintritt. Vorteilhaft stellt das Zwischenbild eine Abbildung des Strahlüberkreuzungspunktes dar. Es kann jedoch auch möglich sein, einen anderen Strahlquerschnitt abiubilden, beispielsweise den Strahlquerschnitt in einer \perturblende oder einen Kathodenfleck.

In Strahlrichtung hinter der Ebene des Zwischenbilies 28 ist eine zweite Abbildungslinse 27 vorgesehen, lie das Zwischenbild 28 auf dem Leuchtschirm 24 abbillet.

In bekannter Weise sind wieder Ablenkmittel 25 und !6 vorgesehen. Die Brennpunktebenen der ersten Abuldungslinse 23 sind mit /1 und die der zweiten Abbillungslinse 27 mit k bezeichnet. Ist die zweite Abbilungslinse 27 als elektrostatische Beschleunigungslinse usgebildet, so verschiebt sich der schirmseitige Brennunkt der zweiten Abbildungslinse 27 in Richtung zum chirm hin, beispielsweise in die mit k' bezeichnete bene.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nd die Ablenkmittel 25 und 26 in Strahlrichtung hinter sr ersten Abbildungslinse 23 angeordnet. Die erste bbildungslinse kann aber ebenso, wie in den F i g. 5 id 6 dargestellt, entweder zwischen den Ablenkmit-In oder hinter den Ablenkmitteln angeordnet sein, ie Ablenkmittel sind als elektrostatische Ablenkplatnpaare, wie sie bei Oszillographenröhren üblich sind, irgestellt. Sie können aber auch als magnetische Abnkmittel ausgebildet sein.

Ein Vergleich zwischen einer bekannten Anordnung ich F i g. 1 und der Anordnung nach F i g. 2 zeigt, daß :i gleicher Baulänge, d. h. also bei gleichem Abstand ■n Strahlerzeugungssystem zu Leuchtschirm, der Elektronenstrahl eine wesentlich größere Fläche des Leuchtschirmes beschreibt, wobei der Winkel, um den die Ablenkmittel den Elektronenstrahl auslenken, nicht vergrößert wurde. Das bedeutet also mit anderen Worten, daß eine geringere Ablenkung des Strahles innerhalb der Ablenkmittel erforderlich ist, um eine Röhre gleicher Baulänge und gleichen Leuchtschirmdurchmessers voll auszuschreiben.

Die zweite Abbildungslinse 27 besitzt eine größere Brechkraft als die erste Abbildungslinse 23. Wenngleich es besonders vorteilhaft ist, insbesondere die zweite Abbildungslinse als elektrostatische Linse auszubilden, so können beide oder eine der beiden Linsen auch als magnetische Linsen ausgebildet sein. So ist es besonders zweckmäßig, die zweite Abbildungslinse als sogenannte elektrostatische Beschleunigungslinse auszubilden. Eine solche elektrostatische Beschleunigungslinse ist schematisch in F i g. 4 dargestellt. Sie besteht z. B. aus zwei aufeinanderfolgenden zylindrischen Rohrabschnitten, von denen der in Strahlrichtung gesehene zweite Rohrabschnitt an eine höhere Spannung angelegt ist als der erste. Eine solche Linse ist deshalb besonders zweckmäßig, weil sie zwei Aufgaben erfüllt, nämlich zum einen die Aufgabe der Abbildung des Zwischenbildes auf dem Leuchtschirm und zum anderen die Nachbeschleunigung des Elektronenstrahles. Dabei ist sehr vorteilhaft, daß eine beliebig hohe Nachbeschleunigung mit dieser zweiten Abbildungslinse vorgenommen werden kann, ohne daß dadurch die Ablenkempfindlichkeit verringert wird, wie dies in nachteiliger Weise bei den bekannten Oszillographenröhren mit Nachbeschleunigungsspirale auf der Röhreninnenwandung der Fall ist. Vielmehr bringt ein höheres Nachbeschleunigungsverhältnis auch eine Erhöhung der Brechkraft der zweiten Abbildungslinse und damit zwangläufig auch eine Erhöhung der Ablenkempfindlichkeit.

Sowohl die Abbildungslinse 23 wie auch die Abbildungslinse 27 sind als rotationssymmetrische Linsen ausgebildet. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, beispielsweise zum Zweck einer weiteren Verringerung von Verzeichnungsfehlern, die zweite Abbildungslinse 27 noch mit zusätzlichen Hilfselektroden zu versehen.

Die F i g. 3 zeigt schematisch eine entsprechend einer Einzellinse aufgebaute elektrostatische Dreielektrodenlinse, deren mittlere Elektrode gegenüber den beiden äußeren Elektroden ein negatives oder positives Potential aufweist. Es ist üblich, jedoch nicht erforderlich, die beiden äußeren Elektroden an das gleiche Potential zu legen (symmetrische oder unsymmetrische Potentialgebung). Als solche elektrostatische Dreielektrodenlinse wird man vorzugsweise die erste Abbildungslinse 23 ausbilden. Dies insbesondere dann, wenn die erste Abbildungslinse in Strahlrichtung vor den Ablenkmitteln angeordnet ist, weil man im Bereich der Ablenkmittel einen allzu hoch beschleunigten Elektronenstrahl möglichst vermeiden will. Eine solche Dreielektrodenlinse kann auch als zweite Abbildungslinse 27 verwendet werden. Es läßt sich damit der gleiche Vorteil einer erhöhten Ablenkempfindlichkeit erzielen. Eine zusätzliche Beschleunigung des Elektronenstrahles läßt sich jedoch nur mit einer unsymmetrischen Potentialgebung erzielen, bei der die letzte Elektrode auf positiverem Potential liegt als die erste Elektrode, betrachtet in Strahlrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit Ablenkmitteln, mit einer ersten Abbildungslinsc zur Erzeugung eines Zwischenbildes eines Strahlquerschnittes, insbesondere des Strahlüberkreuzungspunktes und mit einer der Ablenkverstärkung dienenden /weiten Abbildungslinse zur Abbildung des Zwischenbildes auf einer vorzugsweise als Leuchtschirm ausgebildeten Zielelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse derart ausgebildet ist, daß das Zwischenbild höchstens eine doppelt so große, vorzugsweise eine etwa gleich große oder kleinere Abbildung des Strahlüberkreuzungspunktes ist, daß die Brechkraft der zweiten Abbildungslinse größer als die der ersten Abbildungslinse ist und daß die erste und die zweite Abbildungslinse rotationssymmetrisch ausgebildet sind.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Abbildungslinsen als elektrostatische Linsen ausgebildet sind.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse als elektrostatische Einzellinse ausgebildt ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbildungslinse als elektrostatische Beschleunigungslinse ausgebildet ist.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbildungslinse wenigstens eine zusätzliche Hilfselektrode aufweist.

6. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbildungslinse als elektrostatische Einzellinse ausgebildet ist.

7. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse in Strahlrichtung vor den Ablenkmitteln angeordnet ist.

8. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse in Strahlrichtung hinter den Ablenkmitteln angeordnet ist.

9. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse in Strahlrichtung zwischen den Ablenkmitteln angeordnet ist, wobei in Strahlrichtung versetzt angeordnete Ablenkmittel zur Ablenkung des Elektronenstrahles in zwei zueinander verschiedenen Ebenen vorgesehen sind.

10. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abbildungslinse als magnetische Linse ausgebildet ist.

11. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abbildungslinse als magnetische Linse ausgebildet ist.