DE1614268C3 - Elektronenoptisches System zur Korrektur von Orthogonalitätsfehlern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronenoptisches System zur Korrektur von Orthogonalitätsfehlern von Ablenksystemen für Kathodenstrahlbildröhren, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.

In mehreren Arten von Elektronenstrahlröhren, beispielsweise Bildwiedergaberöhren und Oszillographenröhren, ist es unerwünscht, daß Abweichungen von der Orthogonalität zweier Ablenkrichtungen auftreten. Insbesondere gilt dies für Oszillographenröhren, da diese als Meßgeräte dienen, bei denen die Abstände der vom Elektronenstrahl getroffenen aufleuchtenden Punkte des l.euchtsehirms von zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen auf diesem Schirm als Meßergebnis verwendet werden und daher der wirklichen Ablenkung entsprechen müssen.

Bekannte Mittel zur Orthogonalitätsfehlerberichtigung in Vorrichtungen mit einer elektrostatische Ablenkmittel enthaltenden Elektronenstrahlröhre sind Paare von stabförmigen Hilfselektroden, die gegebenenfalls linear von den elektrostatischen Ablenkmitteln gesteuert werden. Damit läßt sich jedoch nicht in einfa- ·'■ eher Weise eine Berichtigung der Orthogonalitätsfehler infolge mechanischer Toleranzen der Ablenkmittel erzielen.

Auch ist aus der US-PS 29 36 400 eine Schaltungsanordnung bekannt, die vorschlägt, mit zusätzlichen

ίο Schaltungsmitteln diesen Fehler zu bekämpfen. Jede zusätzliche Schaltung kann aber bei Oszillographen die Bandbreite und die Linearität nachteilig beeinflussen. Derartige Maßnahmen sind also zur Lösung des Problems nur in wenigen Ausnahmefällen brauchbar.

Eine weitere bekannte Anordnung nach DT-PS 9 02 277 zeigt zwar eine Vierpollinse, aber diese dient der Berichtigung der Trapezfeder, also der Lösung eines anderen Problems. Sie wirkt mit einer Orientierung der Symmetrieebenen der Vierpollinse in bezug auf die Ablenkrichtungen, die für die Orthogonalitätsfehlerberichtigung nicht geeignet ist. und sie ist nur mit einer von der bzw. den Ablenkspannungen abhängigen Steuerung wirksam.

Ein weiteres bekanntes Mittel zum Berichtigen von Abweichungen der Orthogonalität in einer Vorrichtung mit einer ein magnetisches Ablenkmittel enthaltenden Elektronenstrahlröhre besteht aus Hilfsmagneten, die in bezug auf die Röhrenachse ein schwaches Drehfeld, beispielsweise ein magnetisches Vierpolfeld, erzeugen.

Im Zusammenhang mit der Größe dieser Hilfsmagneten ist dazu ein ziemlich großer Raum erforderlich. Wenn das Hilfsmagnetsystem als elektromagnetisches System ausgebildet ist, besteht außerdem noch der Nachteil, daß dem System zur Erregung der Ablenkspulen Energie zugeführt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung anzugeben, die eine Orthogonalitätsfehlerberichtigung mit einfachen und nur einmal einzustellenden Mitteln erreicht, die praktisch keine Energie verbrauchen und auch nicht von den Ablenkspannungen gesteuert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden in einem elektronenoptischen System der eingangs genannten Art nach der Erfindung Maßnahmen ergriffen, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Maßnahmen ergriffen werden, wie sie in den Unteransprüchen 2 und 3 näher beschrieben werden.

Mit Hilfe eines Vierpolfelds, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen in der Elektronenstrahlröhre einschließen, können durch mechanische Toleranzen in der Anordnung der Ablenkmittel und durch Abweichungen im Nachbeschleunigungsfeld entstandene Orthogonalitätsfehler beseitigt werden.

Die Wirkungsweise eines elektrostatischen Vierpolfelds, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen in der Elektronenstrahlröhre bilden, ist derartig, daß es eine Drehung der Richtung, in der die Elektronen abgelenkt sind, verursacht. Wenn sich das Vierpolfeld hinter den beiden Ablenkmitteln befindet, werden beide Ablenkrichtungen gedreht werden. Die beiden Richtungen werden in entgegengesetztem Sinne gedreht, wodurch sich der Winkel zwischen den Richtungen ändert. Wenn sich das Vierpoifeld nur hinter einem der Ab-

lenkmittel befindet, wird nur die dazugehörende Ablenkrichtung gedreht. Auch dadurch wird der Winkel zwischen den beiden Ablenkrichtungen geändert. In beiden Fällen erfolgt die Drehung ganz unabhängig von den Ablenkmitteln und ihre Größe hängt von der Stärke des Vierpolfelds ab.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Vorrichtungen mit einer bestimmten Art von Ablenkmitteln, sondern bezieht sich sowohl auf Vorrichtungen mit elektrostatischen als auch auf Vorrichtungen mit magnetisehen Ablenkmitteln, und ferner auf Vorrichtungen mit einer Kombination beider Arten von Ablenkmitteln.

Die Konstruktion von Mitteln zur Erzeugung eines elektrostatischen Vierpolfelds, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeu- gungssystems gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen in der Elektronenstrahlröhre einschließen, ist beträchtlich einfacher als die Konstruktion von Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Vierpolfelds.

Die Herstellung der oben erwähnten Vorrichtung läßt sich mit ziemlich großen mechanischen Toleranzen in der Anordnung der Ablenkmittel durchführen. Eine richtige Einstellung der Vorrichtung kann nachher in einfacher Weise dadurch erhalten werden, daß die Polarität und die Stärke des Vierpolfelds angepaßt wird.

Ein elektrostatisches Vierpolfeld, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen, läßt sich in einer Elektronenstrahlröhre verschiedenartig erzeugen, wie es aus den Ansprüchen 2 und 3 hervorgeht.

Beim Betrieb einer Röhre entsprechend dem Anspruch 3 weisen die zwei Teile der Bedeckung einen Potentialunterschied auf. Zwischen den Ablenkmitteln und dem Schirm befindet sich dann nacheinander ein nahezu feldfreier Raum infolge des Einflusses des ersten Teils der Bedeckung, ein elektrostatisches Vierpolfeld, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Röhrenachse gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen, und zwar infolge des Einflusses beider Teile der Bedeckung, und wieder einen nahezu feldfreien Raum infolge des Einflusses des zweiten Teils der Bedeckung.

Diese Röhre bietet den Vorteil, daß mit Hilfe eines einfachen Mittels, nämlich der elektrisch leitenden Bedeckung der Innenwand der Röhre, sowohl feldfreie Räume als auch ein Vierpolfeld erzeugt werden können. Weiter braucht diese Röhre keine größere Länge als eine Röhre ohne Mittel zur Orthogonalitätsfehlerberichtigung zu haben. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß sich das Mittel zum Erzeugen des Vierpolfelds hinter beiden Ablenkmitteln befindet, so daß die für eine richtige Korrektur von Orthogonalitätsfehlern erforderliche Stärke des Vierpolfelds ungefähr die Hälfte der Stärke des Vierpolfelds beträgt, das dazu in einer Elektronenstrahlröhre, in der das Vierpolfeld zwischen den Ablenkmitteln erzeugt wird, wenn diese die gleichen Orthogonalitätsfehler aufweisen würden, erforderlich wäre.

Vorzugsweise sind die zwei Teile der Bedeckung der Innenwand der Röhre zwischen den Ablenkmitteln und dem Schirm möglichst dicht bei den Ablenkmitteln angeordnet. Die Drehung der Ablenkrichtungen infolge des Vierpolfelds ist dann möglichst genau, da der Abstand der Elektronen von der Röhrenachse an der Stelle des Vierpolfelds in diesem Fall kleiner ist als wenn sich das Vierpolfeld dichter beim Schirm befinden würde und das Vierpolfeld seiner Idealform am meisten in der Nähe der Achse gleichkommt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Strahlerzeuger- und Ablenksystems mit Korrektursystem,

F i g. 2 einen Schnitt durch das System nach F i g. 1,

F i g. 3 einen analogen Schnitt durch ein anderes Strahlerzeuger- und Ablenksystem und die Orientierung eines darin erzeugten Vierpolfelds gegenüber den Ablenkrichtungen,

F i g. 4 eine dritte Ausführung des Korrektursystems in einer Elektronenstrahlröhre mit leitendem Wandbelag,

F i g. 5 einen Schnitt durch die in F i g. 4 dargestellte Elektronenstrahlröhre.

Das in F i g. 1 dargestellte elektronenoptische System befindet sich in einer nicht dargestellten evakuierten Hülle. Die Figur zeigt ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 1 zum Erzeugen eines Elektronenbündels, ein aus zwei Ablenkplatten 2 und 3 bestehendes Ablenksystem zum Ablenken der Elektronen in einer ersten Richtung und ein aus zwei Ablenkplatten 4 und 5 bestehendes Ablenkmittel zum Ablenken der Elektronen in einer zweiten, nahezu senkrecht zur ersten stehenden Richtung. Der Elektronenstrahl erreicht, nachdem er durch die Ablenkmittel hindurchgegangen ist, schließlich einen in F i g. 1 nicht dargestellten Schirm. Die Ablenkmittel sind an vier nahezu parallelen isolierenden Stäbchen 6, 7, 8 und 9 befestigt. Die Ebenen durch 6 und 8 und die durch 7 und 9 schneiden einander in der Achse 14 des Elektronenstrahlerzeugungssystems und schließen mit den Ablenkrichtungen Winkel von nahezu 45° ein. Diese Stäbchen sind zwischen den zwei Ablenkmitteln örtlich mit elektrisch leitenden Bedeckungen 10, 11, 12 und 13 versehen. Die elektrischen Zuführungsleitungen zum Elektronenstrahlerzeugungssystem, zu den Ablenkplatten 2, 3, 4 und 5 und zu den leitenden Bedeckungen 10, 11, 12 und 13, von denen 10 mit 12 und 11 mit 13 verbunden sind, sind in der Figur nicht dargestellt. Wenn 10 und 12 eine Spannung gegenüber dem mittleren Potential, das im Feld zwischen den Elektroden 10, 11, 12 und 13 herrschen würde, wenn diese nicht an einer äußeren Spannungsquelle liegen würden, und U und 13 eine gleich große entgegengesetzte Spannung gegenüber demselben Bezugspotential aufweisen, dann wird von 10, 11, 12 und 13 ein elektrostatisches Vierpolfeld erzeugt, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse 14 des Elektronenstrahlerzeugungssystems 1 gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen. Dieses Vierpolfeld dreht die Ablenkrichtung infolge der Ablenkplatten 2 und 3 über einen Winkel, der von der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls und der Stärke des Vierpolfelds, nicht aber von der Größe der Ablenkspannung zwischen 2 und 3 abhängt.

Ein Schnitt lotrecht zur Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems dieser Elektronenstrahlröhre an der Stelle der elektrisch leitenden Bedeckungen ist in F i g. 2 dargestellt. Diese Figur zeigt nur die Isolierstäbchen 6, 7, 8 und 9, die nahezu gleiche Abstände von der Achse 14 des Elektronenstrahlerzeugungssystems haben, und die leitenden Bedeckungen 10,11,12 und 13.

In F i g. 3 ist ein ähnlicher Schnitt durch ein anderes System dargestellt. Auch in dieser Röhre befinden sich in entsprechender Weise vier Stäbchen 16, 17, 18 und 19. Zwischen den Ablenkmitteln und dem Schirm sind

daran vier zylinderförmig gebogene Elektroden 20, 21, 22 und 23 befestigt. Zugleich sind in dieser Figur durch die Linien AB und CD die Ablenkrichtungen angegeben, wie diese sich beispielsweise auf dem Schirm darstellen können, wenn keine Korrektur angebracht wird, wobei deutlichkeitshalber die Abweichung der Orthogonalität stark übertrieben ist. In dieser Figur sind zugleich die Äquipotentiallinien EE und LL dargestellt, die das Vierpolfeld andeuten, das entsteht, wenn die Elektrode 2 und die mit ihr verbundene Elektrode 22 eine positive Spannung gegenüber dem mittleren Potential aufweisen, das im Feld zwischen den Elektroden 20, 21, 22 und 23 herrschen würde, wenn diese Elektroden nicht an einer äußeren Spannungsquelle liegen würden, und die Elektrode 21 und die mit ihr verbundene Elektrode 23 eine gleich große entgegengesetzte Spannung gegenüber demselben Bezugspotential aufweisen. Die mit den Linien FG und Hl angedeuteten Symmetrieebenen des Vierpolfelds schließen mit den Ablenkrichtungen AB und CD Winkel von nahezu 45° ein. Das Vierpolfeld dreht die Richtungen AB und CD nach A'B' bzw, CD'. Dadurch, daß die Größe der Spannungen an den Elektroden 20, 21, 22 und 23 eingestellt werden, wird erreicht, daß A'B' und CD einen Winkel von 90° miteinander einschließen.

Eine Seitenansicht einer Ausführung einer Elektronenstrahlröhre, in der die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems mit der Röhrenachse zusammenfällt und das Mittel zur Orthogonalitätsfehlerberichtigung aus einer leitenden Bedeckung auf der Innenwand der Röhre besteht, ist in Fig.4 dargestellt. Die Wand 24 der Röhre ist teilweise weggeschnitten dargestellt, so daß die Ablenkmittel sichtbar sind. Die Platten 25 und 26 bilden ein Ablenkmittel für eine Ablenkung der Elektronen in einer ersten Richtung. Ein zweites Ablenkmittei für eine Ablenkung der Elektronen in einer zweiten Richtung nahezu senkrecht zur ersten Richtung besteht ebenfalls aus zwei Platten, von denen nur 27 sichtbar ist. Zwischen den Ablenkmitteln und dem nicht dargestellten Schirm, der sich rechts von der dargestellten Figur befindet, ist die Wand 24 der Röhre in unmittelbarer Nähe der Ahlenkmittel mit einer elektrisch leitenden Bedeckung versehen, die aus

ίο zwei Teilen 28 und 29 besteht, die derart voneinander getrennt sind, daß über einen Teil der Röhrenachse die Durchschnitte senkrecht zu dieser Achse zwei gleiche, einander diametral gegenüberliegende Durchschnittsbilder jedes dieser zwei Teile enthalten, die symme-

'5 trisch gegenüber denjenigen Linien liegen, die mit den Ablenkrichtungen Winkel von nahezu 45° einschließen. Ein derartiger Schnitt ist der Schnitt senkrecht zur Röhrenachse durch die Linie JK. Dieser ist in F i g. 5 dargestellt und zeigt zwei gleiche, einander diametral gegenüberliegende Durchschnittsbilder von 28, die symmetrisch gegenüber denjenigen Linien liegen, die Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen. Diese Figur zeigt ebenfalls zwei gleiche, diametral einander gegenüberliegende Durchschnittsbilder von 29, die symmetrisch gegenüber denselben Linien liegen. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Bedekkungen 28 und 29 eine Elektrodenkonfiguration bilden, die bei einem Spannungsunterschied zwischen 28 und 29 ein Vierpolfeld erzeugen, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Röhrenachse gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen, d. h. der Richtung JK und der Richtung senkrecht zu dieser Richtung und senkrecht zur Röhrenachse, bilden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Eiektronenoptisches System zur Korrektur von Orthogonalitätsfehlern von Ablenksystemen für Kathodenstrahlbildröhrcn /ur Ablenkung eines Elektronenstrahls in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen, d a durch g e k e η η ζ e i c h net, daß die Mittel zur Orthogonalitätsl'ehlerberichtigung ein von der augenblicklichen Gröi3e der Ablcnkspannungen unabhängiges elektrostatisches Vierpolfeld erzeugen, dessen zwei Symmetrieebenen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems gehen und Winkel von nahezu 45 mit den zwei Ablenkrichtungen einschließen.

2. Elektronenoptisches System nach Anspruch I. das vier Stäbchen aus Isolierstoff aufweist, an denen Einzelteile des den Elektronenstrahl erzeugenden Systems befestigt sind und die derart liegen, daß sie in jedem Querschnitt senkrecht zur Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems einen nahezu gleichen Abstand zu dieser Achse haben und daß die Ebenen durch zwei einander diametral gegenüberliegende Stäbchen durch die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems gehen und Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stäbchen örtlich mit einer elektrisch leitenden Bedeckung versehen sind.

3. Elektronenoptisches System nach Anspruch 1, das im Hals einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist, in der die Achse des den Elektronenstrahl erzeugenden Systems nahezu mit der Röhrenachse zusammenfällt und bei der die Röhreninnenwand zwischen dem Ablenksystem und dem Schirm der Röhre teilweise mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht aus zwei in Richtung der Röhrenachse hintereinander liegenden Teilen besteht, die derart voneinander getrennt sind, daß über einen Teil der Röhrenachse die Querschnitte senkrecht zu dieser Achse zwei gleiche, einander diametral gegenüberliegende Querschnittbilder jedes dieser zwei Teile enthalten, die symmetrisch gegenüber denjenigen Linien liegen, die Winkel von nahezu 45° mit den Ablenkrichtungen einschließen.