DE1614386C3 - Zweistrahlige Elektronenstrahlrohre mit magnetischem Fokussierfeld - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zweistrahlige Elektronenstrahlröhre mit magnetischem Fokussierfeld, die innerhalb eines Kolbens eine Signalelektrode und ein zwei aufeinander zu geneigte Elektronenstrahlen auf diese richtendes Strahlsystem enthält und außerhalb des Kolbens von einer Fokussierspule umgeben ist, deren magnetisches Fokussierfeld zwischen Strahlsystem und Sianalelektrode innerhalb des Kolbens verläuft.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1024175 ist eine derartige Elektronenstrahlröhre bekannt, bei welcher die aus dem Strahlsystem austretenden und aufeinander zu laufenden Elektronenstrahlen sich zunächst durchkreuzen und divergierend in das magnetische Fokussierfeld einer Fokussierspule eintreten, wo sie so weit umgelenkt werden, daß sie wieder konvertieren. Infoke der zunächst vorliegenden Divergenz der Elektronenstrahlen schneiden diese die magnetischen Feldlinien des Fokussierfeldes, wenn sie in dieses eintreten. Infolge der in Richtung der sich bewegenden Elektronen gesehenen Querkomponente des magnetischen Fokussierfeldes erfolgt eine zur Hauptbewegungsrichtung der Elektronen seitliche Ablenkung, die eine Spiralbewegung der Elektronen um die Fokusfeldlinien herum zur Folge hat. Infolge dieser Spiralbewegung ist der Auftreffpunkt des

ίο Elektronenstrahls auf der Schirmelektrode der Röhre nicht so scharf, wie wenn die Elektronen in einer geraden Bahn ohne Spiralbewegung fliegen würden. Es tritt also am Strahlauftreffpunkt eine stärkere Streuung auf, die sich in einer Unscharfe und somit in einem verminderten Auflösungsvermögen äußert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese unerwünschte Spiralbewegung weitgehend zu vermeiden, so daß die Elektronen der Strahlen in einem möglichst scharfen Auftreffpunkt landen.

Diese Aufgabe wird bei einer zweistrahligen Elektronenstrahlröhre mit magnetischem Fokussierfeld, die innerhalb eines Kolbens eine Signalelektrode und ein zwei aufeinander zu geneigte Elektronenstrahlen auf diese richtendes Strahlsystem enthält und außerhalb des Kolbens von einer Fokussierspule umgeben ist, deren magnetisches Fokussierfeld zwischen Strahlsystem und Signalelektrode innerhalb des Kolbens verläuft, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fokussierfeld mit sich derart von der Feldachse wegkrümmenden Feldlinien ausgebildet ist, daß mindestens einer der beiden aus dem Strahlsystem austretenden Elektronenstrahlen zur Feldlinienkrümmung in das Fokussierfeld eintritt.

Infolge des tangentialen Verlaufs der Elektronenstrahlen bei ihrem Eintritt in das Fokussierfeld ist die magnetische Querkomponente zur Bewegungsrichtung der Elektronen praktisch Null, so daß die Elektronen nicht auf die unerwünschte Spiralbewegung gezwungen werden, sondern sich nur in der gewünschten Richtung längs der Fokussierfeldlinien bewegen. Auf diese Weise wird die Steuerung an der Auftreffstelle der Elektronenstrahlen gering gehalten, so daß eine bessere Auflösung erhalten wird, als es nach dem Stande der Technik bei derartigen Röhren der Fall ist.

Die Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil bei Zweistrahlkameraröhren anwenden, die mit einem Abtaststrahl und einem Löschstrahl arbeiten. Die größere Schärfe im Auftreffpunkt des Abstast-Strahles führt zu einer erhöhten Bildauflösung des auf der Signalelektrode der Röhre abgebildeten Bildes. Das aus dem Abtaststrahl gewonnene elektrische Bildsignal gibt dadurch mehr Einzelheiten des auf die Signalelektrode projizieren Bildes wieder, so daß bereits von der Kamera her die Voraussetzungen für ein schärferes Wiedergabebild gegeben sind.

Damit die beiden Elektronenstrahlen möglichst bereits von vornherein mit der gewünschten Richtung in das Fokussierfeld eintreten, wird der Winkel zwisehen den emittierenden Oberflächen der beiden Kathoden so gewählt, daß die aus dem Strahlsystem austretenden Elektronenstrahl möglichst tangential zu den durch die Austrittsstellen verlaufenden beiden magnetischen Flußlinien der Fokussierspule verlaufen. Diese Tangentialbeziehung schließt aus, daß beim Eintritt in das Magnetfeld eine magnetische Flußlinie von den Strahlen durchschnitten wird, und verhindert so. daß die Strahlen schon beim Eintritt in

das Magnetfeld in eine Spiralbewegung gezwungen werden und etwa die Signalelektrode nicht an der gewünschten Stelle treffen würden. Eine solche Spiralbewegung würde nämlich auftreten, wenn ein Strahl eine magnetische Flußlinie durchschneidet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein Vidicon mit den Spulen zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Verlaufs der Fokussierfeldlinien und

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch das Strahlsystem des in F i g. 1 dargestellten Vidicons zur Veranschaulichung des tangentialen Eintritts der beiden Elektronenstrahlen in das Fokussierfeld.

Die in F i g. 1 dargestellte Abtaströhre 9 in Form eines Vidicons hat einen länglichen Kolben 10, der beispielsweise aus Glas besteht. An einem Ende des Kolbens 10 befindet sich eine Frontplatte 12, die ebenfalls aus Glas bestehen kann. Die innere Oberfläche der Frontplatte 12 trägt eine lichtdurchlässige Signalelektrode 16, welche eine lichtdurchlässige leitende Schicht enthält. Über der Signalelektrode 16 befindet sich eine relativ dünne photoleitende Schicht 18.

Am anderen Ende der Röhre 9 ist das an Hand von F i g. 2 näher erläuterte Strahlsystem 24 zur Erzeugung der beiden Elektronenstrahlen montiert. Zwischen der photoleitenden Schicht 18 und dem Strahlsystem 24 ist eine längliche Fokussierelektrode 26 montiert, welche über ihrem der photoleitenden Schicht 18 benachbarten Ende einen Maschenschirm 28 hat. Das andere Ende der Fokussierelektrode, die innerhalb des Kolbens in bekannter Weise gehaltert wird, ist offen.

Außerhalb des Kolbens 10 und koaxial zu ihm befindet sich eine zusammenhängende Spulenanordnung 31, welche eine Anzahl üblicher Spulen enthält, nämlich eine Fokussierspule 32, eine Ablenkspule 34, eine Strahlkonvergenzspule 36 und eine Justierspule 38, welche alle so aufgebaut sind, daß sie den Röhrenkolben 10 umgeben. Alle diese Spulen befinden sich oberhalb des Strahlsystems: 24, wie F i g. 1 zeigt.

Zusätzlich zu diesen Spulen oberhalb des Strahlsystems 24 ist eine Zusatzspule 40 vorgesehen, welche ebenfalls so aufgebaut ist, daß sie den Kolben 10 umgibt, jedoch gemäß F i g. 1 unterhalb der Ebene liegt, in welcher das obere Ende des Strahlsystems 24 endet. Diese Lage der Spule 40 ist wichtig, da nicht beabsichtigt ist, daß das Feld der Spule 40 die Strahlen beeinflußt, welche vom oberen Ende des Strahlsystems austreten. Die Spule 40 beeinflußt die von der Fokussierspule 32 erzeugten magnetischen Flußlinien, so daß zwei der auf gegenüberliegenden Seiten der Achse der Röhre 9 befindliche Flußlinien in solche Lagen abgelenkt werden, daß die beiden von dem Strahlsystem erzeugten Strahlen tangential zu ihnen verlaufen. Wie F i g. 1 zeigt, kann die Spule 40 eine Zylinderspule mit beispielsweise 1000 Drahtwindungen sein. Im Betrieb ist die Spule 40 an eine nicht dargestellte Stromquelle in Reihe mit der Spule 32 geschaltet. Der der Spule 40 zugeführte Strom kann mit Hilfe eines ebenfalls nicht dargestellten Widerstands eingestellt werden.

Zum Abtasten und zum Auslöschen der Informationen von der photoleitenden Schicht 18 hoher Kapazität entweder beim langsamen oder beim schnellen Abtasten dient das Strahlsystem 24, welches einen Lesestrahl mit relativ kleiner Querschnittsfläche für ein verbessertes Auflösungsvermögen und einen Löschstrahl von relativ großer Querschnittsfläche für eine im wesentlichen vollständige Auslöschung sämtlicher Restladungen, welche nach dem Auslesen auf der photoleitenden Schicht 18 verblieben sind, erzeugt.

In F i g. 2 sind mit 44 und 46 die Lese- und Löschstrahlkathode bezeichnet. Der von der Kathode 44 erzeugte Strahl verläuft tangential zu der magnetischen Flußlinie 52, welche durch die Spule 32 erzeugt und durch die Spule 40 abgelenkt ist.

Der von der Kathode 46 erzeugte Strahl verläuft tangential zu der Magnetflußlinie 62, welche mit Hilfe der Fokussierspule 32 erzeugt ist. Die Flußlinie 62 befindet sich auf einer der bereits erwähnten Flußlinie 52 gegenüberliegenden Seite der Strahlsy- ^temachse 50.

ao Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Elektronenstrahlen 104 und 106 gleichmäßig auf die Systemachse 50 zu geneigt. Die Größe der Konvergenz der beiden Strahlen gegenüber der Systemachse 50 ist in diesem Beispiel so, daß die Winkel X und Y

as (Fig. 2) je 5° und 40Minuten betragen. Die Bestimmung der Lage der Flußlinien 52 und 62 kann mit Hilfe eines Fluxmeters, wie beispielsweise des im Handel erhältlichen Bell-Gauss-Meters vorgenommen werden.

Für den Fall, daß die Elektronenstrahlen nicht genau tangential zu den Flußlinien verlaufen sollten, kann eine solche Tangentialbeziehung hergestellt werden, indem die Fluß- oder Konvergenzsteuerspule 40 durch Veränderung des sie durchfließenden Stromes in geeigneter Weise erregt wird. Eine Bestimmung der exakten Tangentialbeziehung der beiden Strahlen gegenüber den beiden Flußlinien läßt sich mit Hilfe der Überwachung des Ausgangsstromes der Signalelektrode 16 während der Belichtung des Photoleiters 18 bestimmen. Wenn die Tangentialbeziehung zwischen den magnetischen Flußlinien und den Elektronenstrahlen hergestellt ist, wird, bei entsprechender Belichtung, ein maximaler Ausgangsstrom beobachtet. Liegt der gewünschte tangentiale Verlauf nicht vor, so schneiden die Elektronenstrahlen die magnetischen Flußlinien und erhalten dabei eine Spiralbewegung, so daß sie demzufolge nicht mehr sauber auf dem belichteten Teil des Photoleiters 18 landen. Wenn jedoch Elektronen neben dem Photoleiter auftreffen, so verringert sich der Signalstrom.

Würde das Strahlsystem 24 im Kolben 10 ohne genaues Zusammenfallen seiner Achse 50 mit der Längsachse des Kolbens 10 montiert werden, so würden die Strahlen 104 und 106 bei der Ablenkung Null nicht senkrecht auf dem Photoleiter 18 auftreffen. Um derartige Koinzidenzfehler zwischen den Achsen des Systems und des Kolbens zu korrigieren, wird die Korrekturspule 38, die gemäß F i g. 1 oberhalb des Strahlsystems 24 angeordnet ist, in bekannter Weise geeignet erregt, so daß die Flußlinien im Ausgangsbereich der Elektronenstrahlen aus dem Strahlsystem leicht abgelenkt werden, damit der Bahnverlauf der Strahlen mit den Flußlinien zusammenfällt, so daß eine Spiralbewegung der Strahlen 104 und 106 verringert wird und diese senkrecht auf den Photoleiter 18 auftreffen. Die durch die Korrekturspule 38 hervorgerufene Steuerwirkung beeinflußt

beide Strahlen 104, 106 gleichzeitig, während die richtige Konvergenz der Flußlinien 52, 62 zur Erzielung der gleichzeitigen Tangentialbeziehung durch die Flußsteuerspule 40 bewirkt wird. Die Flußsteuer-Spule 40 beeinflußt nur den Konvergenzwinkel der Flußlinien.

F i g. 2 zeigt, daß beide Strahlen auf die Feldachse zu geneigt sind, so daß sie tangential zu den Flußlinien in das Feld eintreten. Obwohl die Elektronenkanonen so dargestellt sind, daß ihre Achsen außerhalb der Feldachse 50 liegen, kann man auch eine der Kanonen in die Achse 50 verlegen und die andere in einem Winkel zur Achse montieren. Bei dieser Anordnung sind beide Strahlen längs von Bahnen gerichtet, welche im wesentlichen mit den Flußlinien des magnetischen Fokussierfeldes zusammenfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zweistrahlige Elektronenstrahlröhre mit magnetischem Fokussierfeld, die innerhalb eines Kolbens eine Signalelektrode und ein zwei aufeinander zu geneigte Elektronenstrahlen auf diese richtendes Strahlsystem enthält und außerhalb des Kolbens von einer Fokussierspule umgeben ist, deren magnetisches Fokussierfeld zwischen Strahlsystem und Signalelektrode innerhalb des Kolbens verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokussierfeld mit sich derart von der Feldachse wegkrümmenden Feldlinien (56, 62) ausgebildet ist, daß mindestens einer der beiden aus dem Strahlsystem austretenden Elektronenstrahlen (104 bzw. 106) tangential zur Feldlinienkrümmung in das Fokussierfeld eintritt.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dav durch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand vom Ende des Strahlsystems (24) eine den Kolben (10) umgebende Justierspule (38) zur Einstellung beider Elektronenstrahlen (104, 106) möglichst tangential zu den Feldlinien (52, 62) vorgesehen ist und daß in teilweiser Überschneidung mit dem Strahlsystem (24) außerhalb des Kolbens eine Feldregulierspule (40) zur Konvergenzeinstellung der Feldlinien derart, daß beide Elektronenstrahlen tangential zu den entsprechenden Feldlinien in das Fokussierfeld eintreten, angeordnet ist.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Strahlsystem (24) erzeugten beiden Elektronenstrahlen (104, 106) tangential zu unterschiedlichen Feldlinien (52, 62) eintreten.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlsystem so ausgebildet ist, daß die beiden Elektronenstrahlen (104, 106) beim Eintritt in das Fokussierfeld unter einem kleinen Winkel zur Achse (50) des Fokussierfeldes geneigt sind.

5. Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bildwandlerröhre ausgebildet ist.