DE1764436C3 - Elektronenoptische Bildwandleroder Bildverstärkerröhre - Google Patents

Description

schirms, die bei fehlender Beleuchtung durch die Fotokathode auftritt.

Vorzugsweise erstreckt sich die leitfähige Abschirmung etwas über den Rand dti metallischen Überzugs hinaus, und zwar um eine Strecke, die etwa der halben bis zehnfachen Dicke des Glaskolbens der Röhre an der Stelle des Randes entspricht. Eei geringerer Ausdehnung der Abschirmung kann keine ausreichende Verringerung der Feldstärke am Elektrodenrand erzielt werden, während jedoch größere Ausdehnungen dem gewünschten Effekt nichts mehr hinzufügen, aber den Nachteil haben, daß der Abstand zwischen den sich außerhalb des Röhrenkolbens befindlichen Teilen mit unterschiedlicher Spannung unnötig klein wird.

Die leitfähige Abschirmung kann unmittelbar auf die Außenfläche des Glaskolbens der Röhre, beispielsweise dadurch aufgebracht werden, daß man einen Überzug aus einer herkömmlichen leitfähigen Farbe, einer Graphitsuspension od. dgl. aufbringt. Man kann aber auch eine zylindrische Hülse um den Glaskolben herumlegen.

In einer Mehrelektrodenröhre mit mehreren Elektroden in Form von metallischen Überzügen auf der Innenfläche des Glaskolbens ist es im allgemeinen ausreichend, wenn nur der anodenseitige Rand der Elektrode, die der Anode am nächsten lisgt, mit einer äußeren Abschirmung versehen wird, die dasselbe Potential wie die Elektrode hat. Im Bereich der Fotokathode ist ja, wie bekannt, der Spannungsgradient längs der Röhrenachse im allgemeinen nicht sehr hoch, daher sind auch Spannungsunterschiede zwischen den Elektroden in diesem Bereich sehr klein verglichen mit denen, die zwischen der letzten Fokus.siereluktrode und der Anode auftreten. Fürchtet man jedoch trotzdem, daß auch an anderen Elektrodenrändern zu hohe Feldstärken auftreten, so können auch diese durch eine äußere Abschirmung geschützt werden. Sollen beide Ränder einer Elektrode abgeschirmt werden, dann kann man eine einzige Abschirmung verwenden, die sich über beide Seitenränder der Elektrode erstreckt.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung erhält man dann, wenn man die Erfindung auf eine Diode anwendet, deren Fotokathode und Leuchtschirm von Glasfenstern getragen sind, die vakuumdicht mit dem etwa zylindrischen Glaskolben über dazwischenliegende Metallringe verbunden sind und deren elektronenoptisches System außer der zylindrischen Elektrode, die in Form eines Metallüberzugs auf die Innenfläche des Glaskolbens aufgebracht ist und das Potential der Fotokathode hat, eine Elektrode in Form eines sich in Richtung zum Leuchtschirm hin erweiternden Rohres, die dasselbe Potential wie die Anode hat, enthält. Derartige Dioden werden heutzutage in großer Zahl in Nachtbinokulargläsern, Sniperskopen (Infrarotfernrohren) usw. verwendet. Im Hinblick auf diese Anwendungen ist es wichtig, daß die Röhren billig, einfach und vor allem klein sind, trotz einer relativ hohen Betriebsspannung. Bei diesen Röhren liegt die ganze Betriebsspannung zwischen der aus dem Metallfilm bestehenden zylindrischen Elektrode und der Anode, die meistens in die zylindrische Elektrode hineinragt. Demzufolge treten an dem anodenseitig gelegenen Rand der zylindrischen Elektrode sehr hohe Feldstärken auf, wenn man keine erfindungsgemäße Abschirmung verwendet. Diese Abschirmung kann sich bis zu der Metallringverbindung zwischen der zylindrischen Rohrwandung und dem Fotokathodenfenster erstrecken, so daß sie die Spannung der Fotokathode führt.

Ein besonderes Problem, das in Verbindung mit Diodenbildröhren auftritt, ist durch die engen Bemessungsgrenzen bedingt, die bei der Herstellung des Röhrenkolbens eingehalten werden müssen. Anderenfalls würde in der fertiggestellten Röhre der

ίο Leuchtschirm nicht axial mit der elektronenoptischen Abbildungsebene übereinstimmen und die fertige Röhre müßte auf Grund mangelnder Bildschärfe ausgeschieden werden. Wird jedoch eine erfindungsgemäße Abschirmung verwendet, so kann diese als überraschend wirksame Vorrichtung dienen, um eine geringe axiale Verschiebung der elektronenoptischen Bildebene zu erzielen und sie auf diese Weise mit der tatsächlichen Lage des Leuchtschirms in Übereinstimmung bringen. Zu diesem Zweck kann nach Fertigstellung der Röhre die genaue Strecke, um die die Abschirmung über die Ränder der Fokussierelektrode hinausragen soll experimentell für jede Röhre dadurch bestimmt werden, daß die maximale Bildschärfe auf dem Leuchtschirm eingestellt wird.

Es soll bemerkt werden, daß es zwar für sich bekannt ist, gewisse Teile der Außenfläche von Bildröhren mit einer leitfähigen Schicht zu versehen, die die Spannung einer Fokussierelektrode trägt. Siehe hierzu beispielsweise die brit. Patentschrift 8 02 960, in der eine Schicht beschrieben ist, die über dem freien Raum zwischen der Anode und einer Zwischenelektrode liegt. Diese Elektrode besteht jedoch nicht aus einem dünnen Metallüberzug der Innenfläche des Glaskolbens, sondern aus einer Metallhülse. Daher wird auch nicht die durch die Erfindung gelöste Aufgabe gestellt. Die bekannten leitfähigen Abschirmungen hatten lediglich die Aufgabe, willkürliche sich an der Innenwandung des Glaskolbens ansammelnde Raumladungen davon abzuhalten, die Elektronenstrahlen auf ihrer Bahn zum Leuchtschirm abzulenken. Solche willkürlichen Ladungen wurden jedoch bei den Röhren, auf die sich die Erfindung bezieht und deren Hauptfokussierelektrode aus einem unmittelbar auf der Glaswand gebildeten metallischen Film besteht, nicht beobachtet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Diodcnbildröhre im Axialschnitt; F i g. 2 zeigt eine Röhre mit zwei Fokussierelektroden in Form von Metallfilmen ebenfalls im Axialschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Röhre weist einen zylindrischen Glaskolben 1 auf, dessen Enden mit Metallringcn 2 und 3 verschlossen sind. Ein gekrümmtes Fenster 4 trägt die Fotokathode 5 und ist mit einem Metallring 6 abgedichtet. Entsprechend ist ein ebenes Fenster 7 mit dem Leuchtschirm 8 an einem Metallring 9 versiegelt. Die Ringe 2 und 6 sowie die Ringe 3 und 9 sind miteinander durch Verschweißen abgedichtet.

Das elektronenoptische Fokussiersystem besteht aus einer zylindrischen Elektrode 10, die vorzugsweise mittels Vakuumverdampfung auf der Innenfläche des Glaskolbens 1 aufgebracht ist und einer rohrförmigen Elektrode 11, die sich in Richtung zu dem Leuchtschirm 8 hin erweitert und deren verjüngtes Ende in die zylindrische Elektrode 10 hineinragt. Diese Elektrode 11 wird im weiteren Konuselektrode

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genannt, obwohl aus Fig. 1 deutlich wird, daß sie 24 vorgesehen. Die Röhre ist eine Tetrode, da sie zu-

nicht exakt eine kegelförmige Gestalt aufweist. Die sätzlich zu der Fotokathode und der Konuselektrode

Elektrode 10 überlappt den Ring 2, so daß sie das 25, die auf Anodenpotential liegt, zwei weitere Elek-

Potential der Fotokathode annimmt. Die Konuselek- troden 26 und 27 aufweist, von denen jede in Form

trode 11 sitzt in dem Ring 3 und weist daher dasselbe 5 eines Metallfümes auf der Innenfläche des weiteren

Potential wie der Schirm 8 (Anodenpotential) auf. zylindrischen Rohrteilcs 18 bzw. des engeren Teiles

Der Raum innerhalb der Konuselektrode ist prak- 19 aufgebracht ist. Diese vier Elektroden führen im

tisch frei von einem elektrischen Feld. Betrieb verschiedene Potentiale. Die Fotokathode 15

Gemäß der Erfindung ist um die Außenfläche des erhält ihre Spannung über den Metallring 28 und die zylindrischen Glaskolbens 1 eine leitfähige Schicht io Zuführung 29, die Elektrode 26 über die Zufüh-12, z. B. in Form einer Metallfarbe aufgebracht. rungsleitung 30, die Elektrode 27 über den Ring 23 Diese Schicht überlappt den Ring 2, so daß sie auto- und die Anode 25 über den Ring 22. Typische Spanmatisch das Potential der Kathode erhält. Sie er- nungswerte sind in der nachstehenden Tabelle aufgestreckt sich in Richtung auf die Anode bis zu einem führt:

Punkt, der etwa über dem Rand 13 der zylindrischen 15 Fotokathode 0 Volt
Elektrode 10 hinausliegt. Die Länge der Strecke zwi-

sehen dem Elektrodenrand und diesem Punkt ent- Elektrode 26 120 Volt

spricht zweckmäßigerweise etwa der halben bis zehn- Elektrode 27 8 000 Volt

fachen Dicke der Glaswand. Im dargestellten Bei- Anode 20 000 Volt

spiel entspricht sie etwa der dreifachen Dicke der 20

Glaswand. Innerhalb der Grenzen, die durch die Aus diesen Werten ergibt sich, daß am Rand 32

Wirksamkeit der Abschirmung hinsichtlich der Be- der Elektrode 27 und am Rand 31 der Elektrode 26

freiung des Randes 13 von übermäßig hohen Feld- hohe Spannungsgradienten erwartet werden können,

stärken gegeben sind, kann die äußerste axiale Ent- wobei diese jedoch bei dem Rand 31 wesentlich klei-

fernung zwischen den Rändern der Abschirmung und 25 ner sind. Aus diesem Grund sind um die Außenfläche

der Elektrode am besten experimentell ermittelt wer- der Röhre in übereinstimmender Lage mit diesen

den, um auf diese Weise die maximale Bildschärfe Rändern leitfähige Schichten 33 bzw. 34 aufgebracht,

auf dem Leuchtschirm zu erhalten. Die Schicht 33 erstreckt sich vom Ring 23 bis zu

Bei der in F i g. 2 dargestellten Röhre trägt das einem Punkt, der um eine Strecke, die etwa der zweivordere Fenster 14 die Fotokathode 15 und das 30 fachen Glasstärke entspricht, näher als die Elektrode rückwärtige Fenster 16 den Leuchtschirm 17. Sie 27 an die Anode heranreicht. Infolge der Berührung sind mit einer Glasrohre dicht verbunden, die aus mit dem Ring 23 nimmt die Schicht 33 das gleiche zwei zylindrischen Teilen 18 und 19 mit verschiede- Potential wie die Elektrode 27 an. Die Schicht 34 benen Durchmessern und einem kegelförmigen Schul- ginnt etwas vor dem Rand 31, so daß sie die Zufühterteil 20 besteht. Vakuumdichte Abdichtungen zwi- 35 rung 30 berührt und verläuft bis zu einer Stelle auf sehen dem Fenster 16 und dem Teil 19 des Kolbens, der Schulter 20 der Röhre, so daß sie vom Rand 31 sowie zwischen diesem und der Schulter 20 sind aus eindeutig in Richtung zur Elektrode 27 hin vordurch verschweißte Metallringe 21, 22 bzw. 23 und steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

y auf der Innenfläche des Kolbens aufgebrachten me- Patentansprüche: tallischen Überzugs aufweist. Die Verwendung von Fokussierelektroden in Form

1. Elektronenoptische Bildwandler- oder Bild- eines auf die Innenwand des Röhrenkolbens aufgeverstärkerröhre mit einem evakuierten Glaskol- 5 brachten dünnen Metallfilms, beispielsweise durch ben, an dessen einem Ende eine Fotokathode und Vakuumverdampfung, ist bereits bekannt und auch an dessen anderem Ende ein Leuchtschirm an- vorteilhaft, da u. a. derartige Elektroden sehr vakugeordnet sind, zwischen denen sich ein elektronen- umsauber sind, verglichen mit selbständigen Metalloptisches System befindet, welches mindestens hülsen. Bei letzteren entstehen sehr häufig Schwierigeine rohrförmige Elektrode in Form eines auf der io keiten bei der Herstellung oder beim Betrieb auf Innenfläche des Glaskolbens aufgebrachten me- Grund von Verunreinigungen, die an den Elektroden tallischen Überzugs aufweist, dadurch ge- haften oder infolge von Gaseinschlüssen od.dgl. und kennzeichnet, daß um die Außenfläche des dies ist selbst dann der Fall, wenn man eine sehr GlaskolbeES (1, 18, 19) in einem mindestens sorgfältige Reinigung und Entgasung durchführt,
einem Rand (13, 31, 32) des metallischen 15 Bei Verwendung von Elektroden aus einem metal-Überzugs (10, 26, 27) gegenüberliegenden Be- lischen Film können jedoch andere Nachteile auftrereich eine leitfähige Abschirmung (12, 34, 33) ten, die ihre Ursache in der hohen elektrischen Feldangebracht ist, die in Axialrichtung etwas über stärke haben, die sich an den sehr scharfen Rändern den Rand des metallischen Überzugs hinausragt, der Elektroden einstellt und bedingt, daß die Span- und daß im Betrieb die leitfähige Abschirmung 20 nung, mit der die Bildröhre mit Sicherheit betrieben das Potential des metallischen Überzugs hat. werden kann, herabgesetzt wird. Es ist zwar bekannt,

2. Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre nach die Widerstandsfähigkeit von Bildröhren gegenüber Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohen elektrischen Beanspruchungen dadurch zu leitfähige Abschirmung über den Rand des metal- verbessern, daß man zusätzliche Kriechstrecken längs lischen Überzugs um eine Strecke hinausragt, die 25 der Oberfläche vorsieht, d. h. eine Strecke längs der etwa der halben bis zehnfachen Stärke der Wan- Glaswand zwischen dem Rand der Elektrode bis zu dung des Röhrenkolbens an der Stelle des Ran- anderen leitenden Teilen, wie den anderen Elektrodes entspricht. den, Stromzuführungen od. dgl. Hierzu kann die

3. Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre nach Glaswand eingeschnürt oder bauchig ausgeführt wer-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 30 den oder die Elektrode kann in einer eigenen Glasdie leitfähige Abschirmung aus einer auf die hülse untergebracht sein, die in dem Kolben befestigt Außenfläche des Kolbens aufgebrachten Schicht wird. Solche Maßnahmen führen aber zu größeren aus einem leitfähigen Material besteht und daß Röhrenabmessungen und erschweren deren Hersteldie Schicht mit dem metallischen Überzug leitend lung. Es ist bereits bekannt, die örtlichen hohen verbunden ist. 35 Spannungsgradienten im Bereich des Elektrodenran-

4. Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre nach des dadurch zu verringern, daß man den Rand mit einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- einem Streifen eines halbleitenden Materials überzeichnet, daß die Fotokathode (5, IS) und der deckt. Da ein solches Material mit einem Bindemittel Leuchtschirm (8, 17) von Glasfenstern (4, 7, 14, auf die Innenfläche der Röhrenwand aufgebracht 16) getragen und vakuumdicht mit dem etwa zy- 40 wird, kann ein solches Vorgehen wiederum andere lindrischen Glaskolben (1, 18, 19) über dazwi- Schwierigkeiten mit sich bringen, wie beispielsweise schenliegende Metallringe (2, 3, 29, 22) verbun- die Entwicklung unerwünschter Gass in der Röhre den sind und daß das elektronenoptische System (vergleiche brit. Patentschrift 8 39 681).

außer der zylindrischen Elektrode (10, 26) in Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Form des auf der Innenfläche des Glaskolbens 45 ^e>ne einfache Vorrichtung zur Verbesserung der aufgebrachten metallischen Überzugs, die auf Fo- elektrischen Stabilität von elektronenoptischen BiIdtokathodenpotential liegt, eine weitere Elektrode röhren anzugeben, die eine oder mehrere Elektroden (11, 25), die auf dem Potential des Leucht- in Form von metallischen Überzügen aufweisen,
schirms (8, 17) liegt, in Form eines sich in Rieh- Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

tung zum Leuchtschirm hin erweiternden Rohres 50 um die Außenfläche des Glaskolbens in einem minaufweist. destens einem Rand des metallischen Überzugs ge-

5. Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre nach genuberliegenden Bereich eine leitfähige Abschir-Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mung angebracht ist, die in Axialrichtung etwas über kitfähige Abschirmung (12) mit dem Metallring den Rand des metallischen Überzugs hinausragt, und (2) leitend verbunden ist, der das Fenster der Fo- 55 daß im Betrieb die leitfähige Abschirmung das Potokathode mit dem zylindrischen Glaskolben ab- tential des metallischen Überzugs hat.

dichtet (F i g. 1). Die äußere Abschirmung lenkt die elektrischen

Feldlinien von dem scharfen Rand der Elektrode in

Form des metallischen Überzugs wirksam ab und

60 verringert dadurch die Feldstärke in diesem Bereich. Auf diese Weise können bei den tatsächlichen Be-

Die Erfindung betrifft eine elektronenoptische triebsbedingungen von dem Rand des metallischen Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre mit einem Überzugs ausgehende elektrische Entladungserscheievakuierten Glaskolben, an dessen einem Ende eine nungen, die sich längs der Glaswandung fortpflan-Fotokathode und an dessen anderem Ende ein 65 zen, vermieden werden. Es hat sich gezeigt, daß Leuchtschirm angeordnet sind, zwischen denen sich solche Entladungen einen bemerkenswerten Anteil ein elektronenoptisches System befindet, welches zu der unerwünschten Untergrundhelligkeit der BiIdmindestens eine rohrförmige Elektrode in Form eines röhre beitragen, d. h zu der Helligkeit des Leucht-