DE1491325A1

DE1491325A1 - Electron beam tube with cylinder field focusing

Info

Publication number: DE1491325A1
Application number: DE19621491325
Authority: DE
Inventors: Schnitger Dr-Ing Herbert
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1962-09-07
Filing date: 1962-09-07
Publication date: 1969-06-04

Description

Elektronenstrahlröhre mit Zylinderfeldfokussierung Die Anwendung einer elektrischen Zylinderfeldfokussierung bei Elektronenstrahlröhren ist seit langem bekannt. In der Praxis ist außer in Entwicklungsberichten nichts über die Anwendung bekannt geworden. So ist beispielsweise durch Tschernow "Radiotekhnika i Elektronikall Band 1, 1956, Seite 1428ff, eine elektrostatische Zylinderfel dfokussierung bei Wanderfeldröhren mittlerer Leistung bis zu Frequenzen von etwa 4,5 GHz beschrieben worden.Cathode ray tube with cylinder field focusing The use of electric cylinder field focusing in cathode ray tubes has been known for a long time. In practice, apart from development reports, nothing about the application has become known. For example, by Tschernow "Radiotekhnika i Elektronikall Volume 1, 1956, page 1428ff, an electrostatic cylinder field focussing with traveling wave tubes of medium power up to frequencies of about 4.5 GHz has been described.

Seit dieser Zeit ist über die Weiterentwicklung von Wanderfeldröhrün mit Zylinderfeldfokussierung nichts wesentliches veröffentlicht worden.Since then, the advancement of Wanderfeldröhrün has been ongoing nothing significant has been published with cylinder field focusing.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß bei der Zylinderfokussierung langerBlektronenstrahlen hoher Stromdichte eine bestimmte Peldstärkenverteilung im Fokussierungsraum benötigt wird. Diese Feldstärkenverteilung wird jedoch im allgemeinen am kollektorseitigen Ende durch die Kollektorelektrode gestört. The invention is based on the knowledge that when focusing long electron beams of high current density in a cylinder, a specific field strength distribution is required in the focusing space. However, this field strength distribution is generally disturbed at the collector-side end by the collector electrode.

Die Ursache hierfür ist hauptsächlich darin zu sehen, daB an den Kollektor nicht das Potential gelegt werden kann, welches an dem Ort herrschen müßte, an dem sich der Kollektor befindet, denn dieses Potential wäre im allgemeinen niedriger als das der benachbarten Elektroden, vor allen Dingen niedriger als das der vom Kollektor umschlossenen Pokussierungsglektrode. Hierdurch würde ein so starker Sekundärelektronenstrom vom Kollektor zu dieser axialen Pokussierungselektrode fließen,, daß diese im allgemeinen überlastet wird.The main reason for this is to be seen in the fact that the collector the potential cannot be laid, which would have to prevail in the place where the collector is, because this potential would generally be lower than that of the neighboring electrodes, above all lower than that of the Collector enclosed focusing electrode. This would make such a strong one Secondary electron current flow from the collector to this axial focusing electrode, that these generally is overloaded.

Die oben erwähnten Schwierigkeiten lassen sich bei einer Elektronenstrahlröhre mit Zylinderfeldfokussierung vermeiden, wenn erfindungsgemäß zwischen der positiven Fokussierungselektrode und-der Auftreffstelle des Strahls auf die Kollektorelektrode eine metallische Abschirmung vorgesehen wird. Diese metallische Abschirmung kann im allgemeinen so gebaut werden, daß sie wesentlich besser die Wärme nach außen abführt als die Pokussierungselektrode, die vorzugsweise relativ dünn sein muß. Da innerhalb des Kollektors der Elektronenstrahl sich allmählich auf den Kollektor zu bewegt, besteht für die metallische Abschirmung um so mehr Platz, je weiter der Strahl in den Kollektor eingedrungen ist. Es ist daher meist zweckmäßig, die metallische Abschirmung am Anfang sehr dünn zu machen, damit sie nur wenig Primärelektronen aufnimmt, um sie dann zunehmend dicker werden zu lassen, damit sie die Verlustleistung gut abführen kann.The above-mentioned difficulties can be solved with a cathode ray tube Avoid with cylinder field focusing if, according to the invention, between the positive Focusing electrode and the point of impact of the beam on the collector electrode a metallic shield is provided. This metallic shield can generally be built so that they are much better at the heat to the outside dissipates than the focusing electrode, which must preferably be relatively thin. Because inside the collector the electron beam gradually spreads to the collector too moved, there is more space for the metallic shield, the further the Beam has penetrated the collector. It is therefore usually expedient to use the metallic Make the shield very thin in the beginning so that it has only a few primary electrons absorbs in order to then let them become increasingly thick so that they reduce the power dissipation can dissipate well.

Im Grenzfall genügt es schon, zu verhindern, d aß im Raum innerhalb des Kollektors die Feldstärke gegenüber dem Polmesierungefeld nicht das Vorzeichen wechselt. Es ist dann möglich, die Feldstärke 0 zuzulassen, wodurch sich die Konstruktion dadurch vereinfacht, daß die metallische Abschirmung zu einem Teil der Kollektorelektrode gemacht werden kann. Vorzugsweise kann die metallische Abschirmung als gesonderte Elektrode ausgeführt werden. In diesem Fall kann ihr ein negatives Potential gegenüber der Kollektorelektrode gegeben werden, so daß verhindert wird, daß Sekundärelektronen von dem Kollektor zu ihr gelangen können. Es wird so erreicht, daß die Feldstärke in Richtung des Radius beim Übergang vom Zylinderfeld für die Fokussierung zum Kollektor keine plötzliche Veränderung erfährt. Es besteht dann auch die Möglichkeit, das Elektrodenpaar - Abschirmelektrode plus Kollektorelektrode -insgesamt auf ein relativ niedriges Poterdial zu setzen, da dann die Elektronen, obwohl sie nach Verlassen des Fokuesierungs-Zylinderfeldes abgebremst werden, am Kollektor die zur Einhaltung der Pokuseierungsbedingungen notwendige Feldstärke vorfinden, so daß der Elektronenstrahl allmählich ungestört auf den Kollektor auftreffen kann.In the borderline case, it is sufficient to prevent the field strength from changing sign in the space within the collector compared to the polarization field. It is then possible to allow the field strength 0, which simplifies the construction in that the metallic shield can be made part of the collector electrode. The metallic shield can preferably be designed as a separate electrode. In this case, it can be given a negative potential with respect to the collector electrode , so that secondary electrons can be prevented from reaching it from the collector. It is achieved in this way that the field strength in the direction of the radius does not undergo any sudden change at the transition from the cylinder field for focusing to the collector. There is then also the possibility of setting the electrode pair - shielding electrode plus collector electrode - overall to a relatively low potential, since the electrons then, although they are slowed down after leaving the focusing cylinder field, find the field strength necessary to maintain the focusing conditions on the collector. so that the electron beam can gradually hit the collector undisturbed.

Die Abschirmelektrode vermag bei stoßfreier Fortsetzung des Pokussierungs-Zylinderfeldes allein nicht nur zu verhindern, daß die durch die Sekundärelektronen des Kollektors verursachte Verlustleistung zur Po kussierungselektrode gelangt, sondern sie kann auch sehr wir-kungsvoll diese Verlustleistung herabsetzen. Wegen des größeren Durchmessers der Abschirmelektrode ist es nämlich möglich, unter den genannten Bedingungen die Spannung zwischen der Abechirmelektrode und der Kollektorelektrode kleiner zu machen als die Pokussierungsspannung der Zylinderfeldßokussierung. Gleichzeitig ermöglicht die Abschirmelektrode, die Belastung der Pokussierungselektrode noch weiter zu verringern, indem Bieg soweit zulässig, in den Raum für die Zylinderfeldfokussierung hineinragt. Bei Wanderfeldröhren mit Zylinderfeldfokussierung ist es so z: B. möglich, die Pokussierungeelektrode noch für.den ganzen Bereich des sogenannten Ankoppelzylinders abzuschirmen. Erst in dem Bereich, in dem die Wendel beginnt, würde der relativ dicke Pokussierungszylinder nachteilige Wirkungen auf das Hochfrequenzverhaltender Verzögerungsleitung haben.If the focusing cylinder field is continued without bumps, the shielding electrode can not only prevent the power loss caused by the secondary electrons of the collector from reaching the focusing electrode, but it can also very effectively reduce this power loss. Because of the larger diameter of the shielding electrode, it is possible, under the conditions mentioned, to make the voltage between the shielding electrode and the collector electrode smaller than the focusing voltage of the cylinder field focusing. At the same time, the shielding electrode enables the load on the focusing electrode to be reduced even further, in that the bend protrudes into the space for the cylindrical field focusing as far as is permissible. In the case of traveling wave tubes with cylinder field focusing it is possible, for example, to shield the focusing electrode for the entire area of the so-called coupling cylinder. Only in the area in which the helix begins would the relatively thick focusing cylinder have adverse effects on the high-frequency behavior of the delay line.

Technisch bereitet es im allgemeinen keine Schwierigkeiten, die Abachirmelektrode so auszuführen, daß sie genau so gut wie die"Kollektorelektrode gekühlt wird. Hierzu kann die metallische Abachirmelektrode gut wärmeleitend mit einem metallischen Zylinder verbunden werden, der, wie im allgemeinen auch der Kollektor, einen Teil der Gefäßwand der Röhre bilden kann.Technically, the shield electrode does not generally cause any difficulties designed so that it is cooled just as well as the "collector electrode. For this purpose the metallic shield electrode can conduct heat well with a metallic cylinder which, like the collector in general, is part of the vessel wall the tube can form.

Durch die größere Freizügigkeit in der Wahl des Kollektorpotentials, die in der erfindungsgemäßen Weise durch eine Abschirmelektrode erzielt wird, können nicht nur die Vetlustlei;tstungen insgesamt herabgesetzt und so der Wirkungsgrad erhöht werden, sondern diese Maßnahme kann auch dazu benutzt werden, den Netzanschlußteil einer Röhre. mit Zylinderfokussierung zu vereinfachen. Es ist mit einer Absehirmelektrode leicht möglich, den Kollektor z. B. an das Potentialdes äußeren Führungszylinders zu legen, der bei Wanderfeldröhren z. B. die wendelförmige Verzögerungsleitung ist. Ebenso ist es aber auch möglich, der Kollektorelektrode oder der Abschirmelektrode das Potential der Voranode des Blektronenstrahlerzeugers zu geben.Due to the greater freedom of movement in the choice of the collector potential, which is achieved in the manner according to the invention by a shielding electrode, can not only the performance is reduced overall and so is the efficiency be increased, but this measure can also be used to connect the power supply a tube. to simplify with cylinder focusing. It is with a screening electrode easily possible, the collector z. At the potential of the outer guide cylinder to lay, the z. B. the helical Delay line is. However, it is also possible to use the collector electrode or the shielding electrode to give the potential of the anode of the metal electron gun.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung für eine Abschirmung der Pokussierungselektrode bei der Zylinderfeldfokussierung schematisch dargestellt. Die entsprechenden Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Figur 1 ist der Kollektor 1 mit der metallischen Abschirmung 2 zu einer einzigen Elektrode vereint. Diese umgibt koaxial den Fokussierungadraht 3 in der Achse der Röhre, der sich auf positivem Potential gegenüber der äußeren Fokussierungselektrode 4, die z. B. gleichzeitig eine Wendel sein kann, befindet. Die metallische Abschirmung reicht etwa bis zur Hälfte in den Ankoppelzylinder 5 der Verzögerungsleitung hinein. Damit sie möglichst wenig Primärelektronen aufnimmt, ist sie innerhalb des Ankoppelzylinders 1 sehr dünn und außerdem sehr eng um den Fokussierungsdraht gelegt. Zur guten Wärmeableitung wird die metallische Abschrmung zur Verbindungestelle zum Kollektor zu allmählich dicker, außerdem wird ihr Abstand allmählich größer, um die Gefahr einer Berührung zwischen beiden Elektroden möglichst zu verringern. In dem angegebenen Beispiel ist angenommen worden, daß sich der Kollektor auf dem Potential der Wendel befindet, der Pokussierungsdraht ist somit gegenüber dem Kollektor positiv. Die Potentiale sind in der Abbildung jeweils auf die Kathode bezogen. In dem Beispiel von Bild 2 stellt die metallische Abschirmung eine, selbständige Abschirmelektrode 2 dar. Sie ragt in den zylindrischen Kollektor 1 hinein und bildet eine Abschirmung zwischen dem Kollektor und dem Fokussierungsdraht 3. Auch die Abschirmelektrode 2 ist zwischen Kollektor 1 und Draht 3 konisch gestaltet, damit sie gleichzeitig gut die Wärme ableitet und wenig Primärelektronen aufnimmt. In dem gezeigten Beispiel hat der Fokussierungsdraht wieder das höchste Potential und ist damit positiv gegenüber der wendelförmigen äußeren Pokussierungselektrode 4 mit dem Ankoppelzylinder 5. Die Abschirmelektrode 2 hat jetzt aber zur Vereinfachung der Schaltung das Potential der Voranode 6. Zur Vermeidung eines Feldstärkenaprunges ist daher das Potential des Kollektors noch niedriger als das Voranodenpotential zu wählen. Die Strahlverlustleistung wird auf diese Weise beträchtlich herabgesetzt (depressed collector) bzw.In Figures 1 and 2 are two embodiments according to the invention for shielding the focusing electrode during cylinder field focusing shown schematically. The corresponding parts are identical in both figures Provided with reference numerals. In Figure 1, the collector 1 is metallic Shield 2 combined into a single electrode. This coaxially surrounds the focusing wire 3 in the axis of the tube, which is at positive potential with respect to the outer Focusing electrode 4, the z. B. can be a coil at the same time is located. The metallic shield extends approximately halfway into the coupling cylinder 5 into the delay line. So that it absorbs as few primary electrons as possible, it is very thin within the coupling cylinder 1 and also very tight around the Focusing wire laid. The metallic bevelling is used for good heat dissipation to the connection point to the collector too gradually thicker, in addition, their distance becomes gradually larger in order to minimize the risk of contact between the two electrodes to reduce. In the example given it has been assumed that the collector is at the potential of the helix, so the focusing wire is opposite the collector positive. In the figure, the potentials are in each case on the cathode based. In the example of Figure 2, the metallic shield represents an independent shielding electrode 2. It protrudes into the cylindrical collector 1 and forms a shield between the collector and the focusing wire 3. The shielding electrode 2 is also conical between collector 1 and wire 3, so that it dissipates heat well and absorbs few primary electrons at the same time. In the example shown, the focusing wire again has the highest potential and is therefore positive compared to the helical outer focusing electrode 4 with the coupling cylinder 5. The shielding electrode 2 now has to simplify matters the circuit the potential of the anode 6. To avoid a field strength surge therefore the potential of the collector is even lower than the pre-anode potential to choose. The power loss of the beam is considerably reduced in this way (depressed collector) or

der elektronische Wirkungsgrad der Röhre wird dadurch beträchtlich erhöht.the electronic efficiency of the tube is thereby considerable elevated.

Claims

Patent claims 1, cathode ray tube with cylindrical field focusing, characterized in that a metallic shielding is provided between the positive focusing electrode and the point where the beam impinges on the collector electrode . 2, cathode ray tube according to claim 1, characterized in that the metallic shielding coaxially surrounds the positive focusing electrode and expediently its wall thickness and / or its distance from the positive focusing electrode increase with increasing distance from the cathode. 3. Cathode ray tube according to claim 1 or 2, characterized in that the metallic shield is part of the collector electrode. 4. Cathode ray tube according to Claim 1 or the following, characterized in that the metallic shield is connected to a metallic cylinder in a manner that conducts heat well, which cylinder forms part of the vessel wall of the tube. 5. Cathode ray tube according to Claim 1 or the following, characterized in that the collector and the outer focusing cylinder have the same potential . 6. A traveling field coil tube according to claim 1 or following claims, characterized in that the metallic shield noticeably projects into the collector side Äuskopplungszylinder. 7. Sohaltungsanördnung with a Blektronenetrahlröhre according to claim 1 or following claims, characterized in that the metallic screen has a negative potential relative to the collector electrode, B. circuit arrangement with a cathode ray tube according to one or more of claims 1-6, characterized in that the potential of the metallic shielding is negative compared to the positive focusing electrode : 9. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the voltage between the shielding electrode and the collector electrode is smaller than the focusing voltage of the cylindrical field focusing.