DE1514360C3

DE1514360C3 - Electron gun for a cathode ray tube

Info

Publication number: DE1514360C3
Application number: DE19651514360
Authority: DE
Inventors: Douglas Shepherd East Peckham Kent Hills; Arthur Tisso New Barnet Hertfordshire Starr; Peter Frederic Thomas Cryer Aldershot Hampshire Stillwell
Original assignee: RANK PRECISION INDUSTRIES Ltd LONDON
Current assignee: RANK PRECISION INDUSTRIES Ltd LONDON
Priority date: 1964-07-23
Filing date: 1965-07-20
Publication date: 1974-04-11
Also published as: DE1514360B2; SE336849B; NL6508983A; GB1119931A; DE1514360A1

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit einer ebenen, Elektronen emittierenden Kathodenfläche und mehreren, mit aufeinander ausgerichteten öffnungen gleichen Durchmessers versehenen, parallel zueinander und zur Kathodenfläche angeordneten Elektroden, von "denen die zweite gegenüber der ersten einen Abstand hat, der etwa gleich dem Abstand der ersten zur Kathodenfläche ist.The invention relates to an electron gun for a cathode ray tube with a flat, electron-emitting cathode surface and several parallel openings provided with aligned openings of the same diameter to each other and to the cathode surface arranged electrodes, "of which the second opposite the the first has a distance which is approximately equal to the distance of the first to the cathode surface.

Konventionelle Kathodenstrahlröhren, die z. B. durch »Handbuch für Hochfrequenz- und Elektrotechniker« von C. Rint, II. Band, Berlin 1953, S. 284, und durch die französische Patentschrift 787 744 bekannt sind, arbeiten normalerweise mit einer Elektronenkanone zur Erzeugung und Beschleunigung eines Elektronenstrahls. Bei den Elektronenkanonen dieser Kathodenstrahlröhren wird ein Strahlschnittpunkt bzw. eine Einschnürung des Elektronenstrahls, z. B. mit einer elektromagnetischen Fokussierungswicklung, auf den Schirm der Röhre fokussiert. Mit wachsendem Strahlstrom wächst auch der Öffnungswinkel des Strahls, da die Zahl der Elektronen mit quer zur Strahlrichtung gerichteter Energie, die von der Kathode emittiert werden, wächst. Der Öffnungswinkel des Strahls kann hierbei als der durch den Querschnitt des die,Röhre durchlaufenden und das Feld der Fokussierungswicklung noch nicht erreichenden Elektronenstrahls gebildete Winkel beschrieben werden. Seine Abhängigkeit vom Strahlstrom kann leicht durch Beobachtung eines Leuchtpunktes eines nicht fokussierten Elektronenstrahls auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre bei Veränderung des Strahlstroms festgestellt werden. Bei großem Strahlstrom ist der Leuchtfleck groß und verkleinert sich in seiner Ausdehnung durch Verminderung des Strahlstroms. In konventionellen Kathodenstrahlröhren ist dieser Effekt unerwünscht, da der Durchmesser des fokussierten Leuchtflecks, der ein Abbild des Strahl-Schnittpunktes ist, auf dem Röhrenschirm wegen der begrenzten Wirkung der Fokussierungswicklung vom Öffnungswinkel des Strahls abhängig sein kann. Um einen scharfen, d. h. gut fokussierten Punkt zu erzielen, ist es notwendig; sicherzustellen, daß die Elektronen mit quer zur Strahlrichtung gerichteter Energie im Strahl an der gleichen Stelle gebündelt werden wie die mit axial gerichteter Energie. Wenn der Öffnungswinkel des Strahls mit großem Strahlstrom wächst, ist es schwer, diese Bedingungen der Fokussierung zu erfüllen, und es ist sogar in einer gut konstruierten Röhre mit einem guten Fokussierungsbauteil möglich, daß der Leuchtfleck seinen Durchmesser bei einer Änderung des Strahlstroms von wenigen μΑ auf 100 μΑ verdoppelt.Conventional cathode ray tubes, e.g. B. by "Handbook for high frequency and electrical engineers" by C. Rint, Volume II, Berlin 1953, p. 284, and by the French patent 787 744 known, usually work with an electron gun to generate and accelerate a Electron beam. The electron guns of these cathode ray tubes have a beam intersection or a constriction of the electron beam, e.g. B. with an electromagnetic focusing winding, focused on the screen of the tube. As the beam current increases, so does the opening angle of the Beam, as the number of electrons with energy directed across the direction of the beam that is emitted by the cathode are emitted is growing. The opening angle of the beam can be defined as that through the cross section the one passing through the tube and not yet reaching the field of the focusing winding Electron beam formed angle can be described. Its dependence on the beam current can easily by observing a luminous point of an unfocused electron beam on the screen a cathode ray tube can be detected when the beam current changes. With a large jet stream the light spot is large and its size is reduced by reducing the beam current. In conventional cathode ray tubes this effect is undesirable because the diameter of the focused light spot, which is an image of the beam intersection, on the tube screen because of the limited effect of the focusing winding can be dependent on the opening angle of the beam. Around a sharp one, d. H. To achieve well-focused point it is necessary; make sure the electrons with energy directed transversely to the direction of the beam in the beam at the same point like that with axially directed energy. When the beam opening angle with large beam current growing, it is difficult to meet these conditions of focus, and it is even in a well-constructed one Tube with a good focusing component makes it possible for the light spot to change its diameter doubled when the beam current changes from a few μΑ to 100 μΑ.

Neben den Schwierigkeiten, einen Strahl mit großem öffnungswinkel zu fokussieren, tritt eine weitere Schwierigkeit bei der Berücksichtigung der Ablenkfelder auf. Für strahlengroßen öffnungswinkel ist es schwer, die Homogenität der Ablenkfelder zu gewährleisten, weil der Strahl ein relativ großes Volumen des Ablenkfeldes einnimmt. Daher können Ablenkverzerrungen eines Leuchtfleckes bei großem öffnungswinkel wegen des ungleichmäßigen Ablenkfeldes auftreten.In addition to the difficulty of focusing a beam with a large opening angle, there is another one Difficulty taking into account the deflection fields. For beam-sized opening angles, it is difficult to ensure the homogeneity of the deflection fields because the beam has a relatively large volume of the deflection field. Therefore, deflection distortion of a light spot can occur with a large opening angle occur because of the uneven deflection field.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Elektronenkanone so auszubilden, daß bei kleinen Abmessungen ein Elektronenstrahl erzeugt werden kann, dessen öffnungswinkel mit steigendem Strahlstrom nicht anwächst, so daß scharfe Elektronenstrahlabbildungen auch mit großen Strahlströmen möglich sind.The object of the present invention is to eliminate these disadvantages and to provide an electron gun to be designed so that with small dimensions an electron beam can be generated whose opening angle does not increase with increasing beam current, so that sharp electron beam images are also possible with large jet currents.

Diese Aufgabe ist bei einer Elektronenkanone der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zweite Elektrode eine Dicke hat, die zwischen dem halben und dem doppelten Durchmesser der öffnungen liegt, daß die übrigen Elektroden eine Dicke haben, die geringer als diejenige der zweiten Elektrode ist, daß der Durchmesser der öffnungen etwa dem doppelten Abstand zwischenThis object is achieved in an electron gun of the type mentioned at the outset according to the invention solved that the second electrode has a thickness which is between half and twice the diameter of the openings is that the other electrodes have a thickness which is less than that the second electrode is that the diameter of the openings is about twice the distance between

⁶S der Kathodenfläche und der ersten Elektrode entspricht, daß die erste Elektrode ein niedriges positives Potential gegenüber der Kathodenfläche führt, daß die zweite Elektrode als Steuerelektrode mit ⁶ S of the cathode surface and the first electrode corresponds to the fact that the first electrode has a low positive potential compared to the cathode surface, that the second electrode as a control electrode

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relativ niedrigen positiven oder negativen Potentialen 0,58 mm bildet. Die Elektrode 13 wird auf einemrelatively low positive or negative potentials 0.58 mm. The electrode 13 is on a

moduliert wird und daß die weiteren Elektroden als Potential zwischen -30VoIt und +5 Volt gegen-is modulated and that the other electrodes as a potential between -30VoIt and +5 volts against-

Anoden auf relativ hohen positiven Potentialen ge- über Kathodenpotential gehalten. Die nächste Elek-The anodes are kept at relatively high positive potentials above the cathode potential. The next elec-

halten werden. trode 14 ist eine erste Anode, die als zweite Be-will hold. trode 14 is a first anode that acts as a second

Durch eine solche Ausbildung der Elektronen- 5 schleunigungselektrode wirkt; sie wird auf annäherndSuch a design of the electron acceleration electrode acts; it will approximate on

kanone mit einer ersten, der Kathode praktisch un- 4- 200 Volt gegenüber Kathodenpotential gehalten,cannon with a first, the cathode kept practically 4- 200 volts compared to the cathode potential,

mittelbar benachbarten Elektrode und einer zweiten Die letzte Elektrode 15 ist eine zweite Anode, die aufindirectly adjacent electrode and a second The last electrode 15 is a second anode, which is on

Elektrode der angegebenen Dicke, die in geeigneter einem höheren Potential, z.B. bei etwa +500VoIt,Electrode of the specified thickness, which is suitably at a higher potential, e.g. at about + 500VoIt,

Weise vorgespannt werden, können die von der Ka- gegenüber Kathodenpotential gehalten werden kannWay can be biased, which can be held by the Ka- versus cathode potential

thode emittierten Elektronen mit einer quer zur io und als dritte Beschleunigungselektrode wirkt. Elek-method emitted electrons with a transverse to the io and acts as a third acceleration electrode. Elec-

Strahlrichtung gerichteten Energieverteilung weit- tronen, die von der durch eine Heizung 11 geheiztenThe energy distribution directed in the direction of the beam differs from that heated by a heater 11

gehend unterdrückt bzw. in ihrem Einfluß auf Rieh- Kathode 10 emittiert werden, werden in einengoing suppressed or emitted in their influence on Rieh cathode 10, are in a

tung und Form des Elektronenstrahls unwirksam ge- schmalen Strahl durch die öffnungen 16 beschleunigtDirection and shape of the electron beam ineffectively narrow beam accelerated through the openings 16

macht werden. und gelangen schließlich auf den Röhrenkörper undpower will be. and finally get on the tube body and

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich- 15 erreichen damit das Endpotential. Die Öffnung 16 inThe invention will thus reach the end potential on the basis of one in the drawing. The opening 16 in

nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er- der zweiten Anode 15 ist auf den Schirm der RöhreIn the embodiment shown in the illustration, the second anode 15 is on the screen of the tube

läutert. gerichtet. Die hier nicht gezeigte Wandanode derpurifies. directed. The wall anode, not shown here, of the

Die Elektronenkanone enthält eine ebene, durch Kathodenstrahlröhre kann "entweder eine einzelne eine Heizung 11 geheizte Kathode 10. Die Kathode durch einen einheitlichen leitenden Belag gebildete 10 ist mit ihrer ebenen Oberfläche senkrecht zur 20 Elektrode sein oder aber kann eine spiralenförmige Röhrenachse angeordnet (nicht gezeigt), und vor der Wandanode mit einer Beschleunigungsstrecke aufKathode 10 ist eine Reihe von mit Öffnungen 16 ver- weisen.The electron gun contains a flat, through cathode ray tube can "either a single a heater 11 heated cathode 10. The cathode formed by a uniform conductive coating 10 is with its flat surface perpendicular to the 20 electrode or it can be spiral-shaped Tube axis arranged (not shown), and in front of the wall anode with an acceleration section on the cathode 10 is a series of references with openings 16.

sehenen ebenen Elektroden 12,13,14 und 15 ange- Eine solche Elektronenkanone erzielt einen gut bracht. Man wird drei oder möglicherweise vier gebündelten Elektronenstrahl. Es wurde festgestellt, dieser Elektroden vorsehen; die Elektroden bestehen 25 daß man mit Öffnungsdurchmessern in der Größenaus Metall, und jede hat getrennt herausgeführte elek- Ordnung von 0,25 mm Strahlströme von 100 μΑ ertrische Anschlüsse. Jede Elektrode hat eine Öffnung zielen kann. Darüber hinaus hat man beobachtet, 16. Diese öffnungen 16 liegen annähernd in der daß der Öffnungswinkel' des Strahls dieser Kanone Röhrenachse. Ein typischer Durchmesser für eine mit wachsendem Strahlstrom abnimmt, was ein genau Öffnung ist 0,25 mm. Die der Kathode 10 nächste 30 gegenteiliges Verhalten zu den konventionellen Elektrode 12 ist ungefähr in einem Abstand von Röhren bedeutet.The planar electrodes 12, 13, 14 and 15 are shown. Such an electron gun achieves a good result brings. One gets three or possibly four collimated electron beams. It was determined, these electrodes provide; the electrodes consist of 25 with opening diameters in the range of Metal, and each has a separate electrical order of 0.25 mm beam currents of 100 μm Connections. Each electrode has an opening to aim at. In addition, it has been observed 16. These openings 16 are approximately in that the opening angle 'of the beam of this cannon Tube axis. A typical diameter for one decreases with increasing jet current, which is exactly what a Opening is 0.25mm. The behavior closest to the cathode 10 is opposite to the conventional one Electrode 12 is meant approximately at a distance from tubes.

0,12 mm von der Kathode 10 und die nächste Elek- Obwohl dieses Phänomen bis jetzt noch nicht0.12 mm from the cathode 10 and the nearest elec- Although this phenomenon has not yet occurred

trode 13 ungefähr 0,12 mm von dieser angebracht. völlig aufgeklärt ist, ist es wahrscheinlich, daß inTrode 13 attached about 0.12 mm from this. is fully enlightened, it is likely that in

Die anderen Elektroden 14 und 15 haben aufein- Anbetracht der Tatsache, daß Elektronen mit querThe other electrodes 14 and 15 have due to the fact that electrons with transverse

anderfolgend Abstände von 0,98 und 3,9 mm. Daher 35 zur Strahlrichtung gerichteter Energie nur im Bereichthen distances of 0.98 and 3.9 mm. Therefore 35 to the beam direction directed energy only in the area

sind die Abstände der vier Elektroden 12 bis 15 von zwischen Kathode, erster Beschleunigungselektrodeare the distances between the four electrodes 12 to 15 between the cathode and the first acceleration electrode

der Oberfläche der Kathode 10:0,12 mm, 0,25 mm, und Steuer- bzw. Abschirmelektrode erzeugt werdenof the surface of the cathode 10: 0.12 mm, 0.25 mm, and control and shielding electrodes

1,22 mm, 5,15 mm, wodurch sich eine kurze, korn- können, ein Steuern der ersten Beschleunigungselek-1.22 mm, 5.15 mm, which results in a short, grainy, control of the first acceleration elec-

pakte Elektronenkanone ergibt. Die Elektroden wer- trode ins Positive diesen Effekt bewirkt,compact electron gun results. The electrodes are positively caused this effect,

den in diesen Abständen durch isolierende Stützen, 40 Die relativ tiefe Bohrung, die durch die öffnung 16the at these intervals by insulating supports, 40 the relatively deep hole through the opening 16

in denen sie befestigt sind, gehalten. in der relativ dicken Platte der Steuer- bzw. Ab-in which they are attached held. in the relatively thick plate of the control or output

Im Betrieb wirkt die erste Elektrode 12 als erste schirmelektrode 12 gebildet ist, erzielt einen elek-Beschleunigungselektrode und wird auf einem Poten- trischen Abschirmungseffekt und schützt so die getial von ungefähr +1 Volt gegenüber dem Kathoden- wünschte elektrische Feldverteilung im Kathodenpotential gehalten. Die zweite Elektrode 13 ist die 45 bereich, die die vorteilhafte Ausrichtung und Bünde-Steuer- oder Modulationselektrode. Sie unterscheidet lung des Elektronenstrahls bewirkt, gegenüber den sich von den anderen Elektroden durch eine größere übrigen elektrischen Feldern der Kathodenstrahl-Dicke, so daß die öffnung in ihr eine kurze ab- röhre, die sonst die Feldverteilung im Kathodenschirmende Röhre mit einer Länge von 0,12 bis bereich verzerren würden.In operation, the first electrode 12 acts as a first shield electrode 12, achieving an electric acceleration electrode and is based on a potential shielding effect and thus protects the getial of approximately +1 volt compared to the cathode - the desired electrical field distribution in the cathode potential held. The second electrode 13 is the 45 area, which provides the advantageous alignment and fret control or modulation electrode. It differentiates the development of the electron beam compared to the apart from the other electrodes by a larger remaining electrical fields of the cathode ray thickness, so that the opening in it comes off a short tube, which otherwise the field distribution in the end of the cathode shield Tubes with a length of 0.12 to area would distort.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electron gun for a cathode ray tube with a flat, electron-emitting cathode surface and several electrodes, provided with aligned openings of the same diameter, arranged parallel to one another and to the cathode surface, of which the second is at a distance from the first that is approximately equal to the distance of the first to the cathode surface, characterized in that the second electrode (13) has a thickness which is between half and twice the diameter of the openings (16), that the other electrodes (13,14,15) have a thickness which is less than that of the second electrode (13) is that the diameter of the openings (16) corresponds approximately to twice the distance between the cathode surface (10) and the first electrode (12), that the first electrode (12) has a low positive potential compared to the Cathode surface (10) leads to the fact that the second electrode (13) acts as a control electrode with relatively low positive or negative potentials tial is modulated and that the other electrodes (14, 15) are held as anodes at relatively high positive potentials.

2. Electron gun according to claim 1, characterized in that the diameter of the openings (16) about 0.25 mm and the distances between the first electrode (12) and the cathode surface (10) and the second electrode (13) to the first electrode (12) are each about 0.125 mm.

3. Electron gun according to claim 2, characterized in that third and fourth electrodes (14, 15) seen from the cathode surface (10) are arranged behind the first two electrodes (12, 13) and that the third electrode (14) is approximately 1 mm from the second electrode (13) and the fourth electrode (15) about 3.9 mm from the third electrode (14). .

4. Electron gun according to one of the preceding claims, characterized in that that the first electrode (12) has a positive potential of about ■ 1 volt, the second electrode (13) Potentials between -30 volts and +5 volts, the third electrode (14) has a positive potential of about + 200 volts and the fourth electrode (15) has a positive potential of about 500 volts lead to the cathode potential.