DE1817219A1 - Kathodenstrahlroehre zur Abgabe eines Elektronenstrahls mit bestimmter Querschnittsform - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr. Ing. A. Weickmann

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

STROMBERG DATAGRAHIICS INC. " 1 R 1 7 9 1 Q

1 b^:) 5 Hanc ο eic 81 r e e b ,

San Diego, California, V. St. v. A.

Kathodenstrahlröhre zur Abgabe eines Elektronenstrahls mit bestimmter . niers chnittsform

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre zur Abgabe eines Elektronenstrahls mit bestimmter Querschnittsform.

Kathodenstrahlröhren, deren jeweiliger Elektronenstrahl geformt wird, werden im allgemeinen zur Darstellung von alphanumerischen Zeichen, Liniensegmenten von Zeichnungen und Tabellen und ähnlichen Konfigurationen verwendet. Die Formung des jeweiligen Elektronenstrahls erfolgt dabei bei der Bewegung der jeweiligen Elektronen von einer Elektronenschleuder zu einem Zielobjekt hin. Auf diese Weise erhält der jeweilige Elektronenstrahl jeweils eine bestimmte Querschnittsform. Auf dem Zielobjekt, das z.B. ein mit einem . Leuchtstoff überzogener Anzeigeschirm sein kann, wird ein Flächenbereich entsprechend der Form des jeweiligen Elektronenstrahls angeregt oder zum Aufleuchten gebracht. Das

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t Kann ζ.3. so ausgestaltet sein, dal:· es eine sichtbare Anzeige zur Direi:cbetrachtun'_ ociei· zur Aufnahme auf einem I?'ilm, wie einem Likrofilm, liefere. Die Anzeige Kann ferner in Verbindung mit einer Druckvorrichtunt.v/ie mit einem elektrostatischen Drucker, erfolgen.

Die jeweils gewünschte Elektronenstrahlquei'schnictsforn. v/ird dadurch erhalten, d:i... aer betreffende Elektronenstrahl durch eine HOrmungsüfi'nung von einer Vielzahl von i'Ormungsöffnungen geleitet wira, aie in einer rechtwinklig zur Achse aes einfallenaen Elektronenstrahls angeordneten elektronenundurchlassicen blatte oaer Schablone enthalten sina. Die öffnungen sind auf der Schablone normalerweise matrixfürmir; verteilt, und der Elektronenstrahl wird von seiner ürsprungsachse aus so abgelenkt, aaia er durch eine ,jeweils ausgewählte (Jffnunr; durchtritt. liach Austritt aus der r"eweili_Len Öffnung v/ira aer Elektronenstrahl an einem üüncieiungspunKt auf die Achse wieder zurücjirrerichtet. Ferner wird der Elektronenstrahl an einer geeir:enten Stelle hinter der jeweiligen Öffnung im allgemeinen noch derart fokussiert, dan eine scharfe Abbildung auf dem 2ieiobjekt erfolgt. Der EleKtronenstrahl wird außerdem mittels eines elektromagnetischen Ablenkjoches oder dgl. in eine bestimmte Position auf dem Zielobjekt abgelenkt. Die verschiedenen Elemente, die diese Leitung und Fokussierung des Elektronenstrahls bewirken, können innerhalb oder außerhalb des Kathodenstrahlröhrenkolbens vorgesehen sein. Unter den hier gebrauchten Ausdruck "Kathodenstrahlröhre" sollen Röhren verstanden v/erden, derer; jeweils zugehörige Elemente entweder innerhalb oder außerhalb ihres jeweiligen Röhrenkolbens angeordnet sind.

'Liegt die Bahn des Elektronenstrahls außerhalb der Achse oder besitzt der Elektronenstrahl an dem Punkt, an dem die Endablenkung zu einer Stelle auf der Fläche des Zielobjekts

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'hin erfolgt," eine zu große Quei'schnittsf lache, so die Ablenkung normalerweise eine unzulässige Verzerrung aes auf der '.Aoiflache ,jeweils abgebildeten Zeichens hervor. Dies fuhrt aazü, daß derartige Zeichen teilweise oder vollständig un ve r si; anal ich werden.

Es besbeht aaher aer Wunsch, dar./ aer Elektronenstrahl von seiner auf; In "liehen, von der Röhrenachse entfernten Ablenk bahn wieder zu dieser Achse, zurückgeführt wird, una zwar um aie Achse nahe des Punktes der Endablenkung zu kreuzen. Zu"diesem Zweck-ist in bisher bekannten Systemen im wesentlichen eine Xorivergenzlinse benutzt worden. Die Konvergenzlinse, bei der es sich entweder um eine elektrostatische oder um eine elektromagnetische Linse handeln kann, führt aen Elektronenstrahl nun nicht nur zum Konvergenz- oder kreusungspunkt mit der Achse zurück, sondern hat ferner eine Linsenwiriuing auf den Elektronenstrahl zur .Folge, durch die der betreffende Elektronenstrahl an dem Kreuzungspunkt auf eine minimale Querschnittsfläche fokussiert wird. Der Elektronenstrahl wird sodann durch ein. geeignetes Bezugs-Ablenksysi:em wieder entlang aer liöhrenachse geleitet. Eine Kafhoaens^raliiruhre der zuvor beschriebenen Art ist in der US-l^at ent schrift 2 624- ^50 beschrieben.

'.Jur Verringerung aer bei der erwähnten Kathoaenstrahlröhrenart auftretenden Verzerrungen sind bisher relativ große ivonvergenElinseii verwendet worden. Der Grund hierfür liegt · in den meisten jpallen darin, daß nur ein kleiner Teil nahe aer'hitrtre oder nahe der elektrooptischen Achse eines elektrostatischen oder elektromagnetischen ffokussierungsfeldes eine hinreichende Gleichförmigkeit besitzt, um eine Verzerrung zu verhindern. Obwohl Konvergenziinsen mit relativ großem Durchmesse!· in vielen Fällen ausgezeichnet ihre

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Aufgabe zu losen vermögen und bei vielen, einen geformten kathodenstrahl verwendenden Kathodenstrahlröhren, bei uenen weite strahlab1 enkungen erforderlich sind, erfolgreich eingesetzt worden sind, können derartige, einen relativ großen Durchmesser besitzende Konvergenzlinsen unter gewissen Umständen unerwünscht sein. Die Verringerung der Größe von Konvergenzlinsen kann jedoch unerwünschte Fokus sierungsabweichungen hervorrufen, wenn nicht die Strahlauslenkung verringert wird. Eine damit verbundene Begrenzung der Auslenkungsgröße des Elektronenstrahls von der Achse aus kann zu einer entsprechenden Beschränkung der Hatrizengröße und damit zu einer Beschränkung der Anzahl an verwendbaren öffnungen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kathodenstrahlröhre zu schaffen, in der ein geformter Elektronenstrahl verwendet wird. Die neu zu schaffende Kathodenstrahlröhre soll eine relativ große Strahlablenkung vorzunehmen erlauben, ohne daß dabei Fokussierungsabweichungen auftreten. Ferner soll bei der neu zu schaffenden Kathodenstrahlröhre eine Fokussierung des Elektronenstrahls auf der elektrooptischen Achse von Fokussierungsfeidern erfolgen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß eine Elektronenstrahlschleuder zur Abgabe eines Elektronenstrahls εη ein Zielobjekt entlang einer eleKtrooptischen Achse vorgesehen ist, aaß zwischen der Elektronenstrahlschleuder und dem Zielobjekt eine Schablone mit einer Vielzahl von unterschiedlich geformten Öffnungen zur Formung aes Querschnitts des Elektronenstrahls vorgesehen ist, daß zwischen der Elektronenstrahlschleuder und der Schablone

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ein erstes Ablerne joch vorgesehen ist, durch das aer Elektronenstrahl, von der elektrooptischen Achse weg und zu einer der öffnungen hin ablenkbar ist, daß nahe der Schablone ein zweites Ablenkjoch vorgesehen ist, durch das der Elektronenstrahl auf eine mit der elektrooptischen Achse konvergierende Bahn umlenkbar ist und durch das in demjenigen Bereich, in welchem der Elektronenstrahl von der elektrooptischen Achse verschoben ist,nahesu ein Acmipatentialfeld erzeugbar ist, daß zwischen der Schablone und dem Zielobjekt ein drittes Ablenkjoch vorgesehen ist, durch das der Elektronenstrahl von der mit der elektrooptischen Achse konvertierenden Bahn auf eine nahezu mit der elektrooptischen Achse zusammenfallende Bahn umlenkbar ist, und daß zwischen dem dritten Ablenkjoch und dem Zielobj.ekt eine iOkussierungseinrichtung vorgesehen ist.

Anhand von Zeichnungen werden nachstehend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. lig, 1 zei=~t schematisch in einer Schnitt an sieht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung.

E¹Ig. 2 zeigt schematisch in einer Schnittansicht ein anderes Ausführungsbeispiel einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung.

Die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung enthält im wesentlichen einen länglichen Röhrenkolben 10, an dessen einem Ende eine Elektronenschleuder 11 vorgesehen ist, die eiaen Elektronenstrahl entlang einer elektrooptischen Achse abgibt. An dem anderen Ende des Röhrenkolbens 10 ist eine Zielfläche oder Anzeigefläche 13 vorgesehen. Zwischen der Elektronenstrahlschleuder und dem Schirm ist eine Schablone vorgesehen. Die Schablone weist eine Vielzahl von Öffnungen zur Formung der Elektronenstrahl-Querschnittsfläche auf. Jede

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Öffnung ribt dem Elektronenstrahl eine bestimmte Foz'Vu. Zwischen aex* nachstehend auch nur als Elektronenschleuder bezeichneten i^leKtronenstrahlschleuder una aer Schablone befindet sich ein erstes Ablenkjoch 17> durch welches aer Elektronenstrahl von der elektrooptischen Achse zur Auswahl einer ui'fnun;; aer vorgesehenen üffnunn entsprechend o.b<relenkt v/ira. ±>3± der Schablone isc ierner ein zweites Ablenkjoch Ic vorgesehen, mit aessen iiilie der Elektronenstrahl entlanr eines mit der elektrooptischen Achse konvertierenden We^ea abgelenkt wird. Zwischen aer Schablone und aen Schirm ist noch, ein drittes Ablernt joch 17 vorgesehen, mit dessen hilfe der !neutronenstrahl von dem Konvergenzwe.v aus ent lan:·; einer mit der elektrooptischen Achse zusammenfallender. Bahn abgelenkt wird. Zwischen dem dritten Ablenkjoch und dei;i Schiria ist schließlich noch ein viertes Acleuicjoch 21 vorgesehen, ;;iit dessen Hilfe aer Elektronenstrahl so abgelenkt; wird, aaij er auf eine bos~inzvce Fläche des Schirmes auftriebt,

kite bereits erwähnt, enthält die in i'ig. ". f;e:;ei,te kauhoaenstrahlrühre gemäi": aex· Erfindung den Röhrenkolben 10. Dieser Röhrenkolben 10 Kann aus Glas bestehen. Er besitzt; einen erv/eiterten, glockenförmigen oder im wesentlichen kegelstumpf-

fürmigen Teil 22 und einen daran anschließenden dünnen lialsiieil d'j. Im folgenden, wird zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung der rechte Rührenteil in der Zeichnung als vorderes Ende und der andere oder limce -füeil als hinteres Ende der jeweiligen Kathodenstrahlröhre bezeichnet. Der im wesentlichen kegelstumpfförmic ausgebildete i'eil 22 des Glaskolbens ist mit einer Schirmschicht 24 versehen. Auf der Innenseite dieser Schirmschicht 24 befindet sich die aus einem geeigneten Leuchtstoff oder aus elektrolumineszentem Material bestehende Ziel- oder Schirmflache Eine durch den Elektronenstrahl in nachstehend noch näher beschriebener V/eise erfolgende Erregung von Flächenbereichen

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*· der Schiriafläche 13 kann zur sichtbaren Ausgabe, zum Photograph!eren, elektrostatischen Drucken oder zur Ausführung anderer Analogvorgänge herangezop^en werden.

Das hintere Ende des Halsteils 23 ist mit einer Glasabschlubkapoe 2o versehen, durch die geeignete elektrische Anschlüsse 2y hindurchverlauien. Die betreffenden elektrischen Anschlüsse sind in diesem Glasteil 2e eingeschmolzen. Von diesen Anschlüssen verlaufen hier in den Zeichnungen nicht näher gezeigte elektrische Leitungen zu den verschiedenen inneren Elementen der Köhre hin, um an diese Elemente entsprechende Potentiale anzulegen. Hierauf wird v.'oitei' unten noch naher eingegangen werden.

Einige der Anschlüsse 29 dienen dazu, einen Heisstrom· einem hier nicht gezeigten Heizfaden zuzuführen, der im Innern der weiter unten näher betrachteten Kathode enthalten ist.

Die Elektronenstrahlschieuder 11 ist am hinteren Ende des Halsteils 23 angeordnet; sie enthält eine becherfürnice kathode 31? ciie auf der Außenfläche ihres verschlossenen Endes" mit einem Elektronen imitierenden Material, wie mit Bariumoxyd, übersogen ist. Die Kathode wird durch hier nicht naher dargestellte geeignete Einrichtungen auf der elektrooptischen Achse 12 der Röhre gehalten. Ein hier ebenfalls nichx gezeigter Heizdraht oder Heizfaden befindet sich innerhalb der Kathodenkappe 31", er erhöht die Temperatur der Kathode unu bewirkt, daii von der überzogenen verschlossenen Stirnfläche der Kathode Elektronen abgegeben v/erden. Um die Kathode herum ist eine becherförmige Steuerelektrode 32 angeordnet; sie wird durch hier ebenfalls nicht gezeigte Einrichtungen in solcher Lage gehalten, daß eine in ihrer Stirnfläche enthaltene Öffnung 33 zu der Achse 12 ausgerichtet ist. Durch Anlegen geeigneter Potentiale an die Steuerelektrode 32 kann der Elektronenstrahl, je nach Wunsch,

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eingeschaltet oder abgeschaltet v/erden. Mit Anlegen eines Potentials an die Steuerelektrode, das geringfügig negativ gegenüber dem Potential aer Kathode 51 ist, z.B. -10 V, gelangt ein Elektronenstrahl durch die Öffnung 55 hindurch. Dieser Elektronenstrahl wird durch ein geeignetes positives x'otential , das an einer in dem Halsteil des Röhrem-iolbens vor der Steuerelektrode befindlichen, im wesentlichen zylinderförmigen Beschleunigungelektrode oder ersten triode 'j^L\- herrscht beschleunigt.

In dem Kaisteil 25 ist vor aer ersten Anode eine ercte, ■k in wesentlichen zvlinderförmige Fokussierungselektrode 56 vorgesehen. Hinter der ersten Anode sind zwei zylinderformige JS'iektroaen 57 und JL vorgesehen. Die Elektroden 56, 5'/ und 5& sind zusammen mit der ersten Anode 54- in solch einer Lage rehalten, dal» sie axial ausgerichtet sina und solche geeigneten Potentiale führen, da£ sie eine Reihe von elektrostatischen Konvergenzlinsen bilden. Diese Linsen fokussieren den Elektronenstrahl derart, daß dessen Querschnittüfläche etwas gröher ist als die Querschnittsfläche einer in einer elektroneujuindurchlässigen Abgleich-üffnungs olatte Ά-ί- enthaltenen Abgleichsöffnung ^l\A. Die Platte ^LVd v/ird innerhalb der Elektroae 5<-;Vcn einem im wesentlichen zylinderformigen Plattentragteil 4J? getragen. Der aus der " uffnung 41 austretende Elektronenstrahl besitzt einen der Form des üffnungsquerschnitts entsprechenden Querschnitt. Dieser Ouerschni-ct besitzt zweckmäßigerweise eine quadratische oder rechteckige Form.

Der rechteckige oder quadratische Elektronenstrahl v/ird dann durch zwei elektrostatische Linsen fokussiert. Diese beiden elektrostatischen Linsen sind zum einen durch die vorderste Fokussierungselektrode 5& und eine weitere zylinderförmige Fokussierungselektrode 59 und zum anderen durch

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die Fokussierungselektrode 39 und eine weitere zylinderförmige Elektrode oder zweite Anode 43 gebildet. Die Elektroden 39 und 43 werden durch hier nicht näher gezeigte geeignete Einrichtungen axial ausgerichtet gehalten. Die Fokussierungswirkung ist derart, daß der Elektronenstrahlquerschnitt bei der elektronenundurchlässigen Platte oder Schablone 14 etwas größer ist als die durch eine der in der Schablone enthaltenen öffnungen 16 ausgefüllte Fläche. Auf diese Weise überdeckt der Elektronenstrahl die gesamte Öffnung, auf die er gerichtet ist. Der betreffende Elektronenstrahl verläßt die andere Seite der Schablone 14 mit einer Querschnittsform, die mit der Form derjenigen Öffnung in der Schablone übereinstimmt, durch die der betreffende Elektronenstrahl hindurchgeleitet worden ist. Die Schablone 14, die von herkömmlicher Bauart sein kann, wird durch ein innerhalb der zweiten Anode 43 enthaltenes ringförmiges Schablonentragteil 46 rechtwinklig zur Elektronenstrahlachse 12 gehalten.

Um eine-":Ablenkung- des Elektronenstrahls von der Achse 12 zu bewirken und damit eine bestimmte Öffnung 16 auszuwählen sowie den betreffenden Elektronenstrahl auf seine ursprüngliche Ae&se zurückzuführen, sind drei Ablenkjoche 17, 18 und 19 vorgesehen. Die Ablenkjoche sind durch hier nicht nähe:? dargestellte- Einrichtungen außerhalb des Höhrenhalsteiles 2$ gehalten, und zwar derart, daß sie hinter, bei und vor der Schablone 14- angeordnet sind. Das vordere Joch und das hintere Joch 19 sind in gleichen Abständen von dem - mittleren Joch 18 entfernt angeordnet. Die Ablenkjoche 17» und 19 sind, wie in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, jeweils in an sich bekannter Weise mit einer X-AbIenkspulenwicklung und einer Y-Ablenkspulenwicklung versehen. Durch die X- und Y-Wickiung des jeweiligen Ablenkjoches fließen geeignete Ströme, ti e die Stärke der Ablenkung des Elektronen-

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Strahls bei dessen Kindurchtreten durch dio mittels aer Ablenkjoche erzeugten Hannerfelder bestimmen. Derartige Ströme werden bei der dargestellten Ausx^hrunp-siorm der ,Erfindung durch geeignete Zeichen-Auswahlechalcungen ¹V/ geliefert. Obwohl die Zeichen-Auswahlschaltungen getrennte '/erstärker für die Ansteuerung der X- und Y-l/icklun_L: des Jeweiligen AblenKjoches enthalten können, lcxt sich eine bedeutende Kostenersparnis dadurch erzielen, aais die X-V/icklunpen sämtlicher Ablenkjoche Iy, 'U und 1v in Reihe miteinander geschaltet werden, so da^ sie von einem einzigen Verstärker her angesteuert werden können. In entsprechender Weise sind auch die Y-Wicklungen sämtlicher .Ablenkjoche Ί7» 1ö und 19 miteinander in Reihe geschaltet, uia von eineia einzigen /erstärker her angesteuert werden zu können· Die X-WicKlungen der Ablenkjoche 17 und 19 besitzen gleichen Wicklungsuinn; die X-Wicklung des Joches 16 besitzt einen dazu entgegengesetzten tficiclungssinn. In entsprechender Weise besitzen die !-Wicklungen der Joche 17 und 19 gleichen Wicklungssinn, während die Y-Wicklung des Joches- 1c einen dazu entgegengesetzten Wicklungssinn besitzt.

Das durch die in dem hinteren Ablenkjoch 17 fließenden Strome hervorgerufene Magnetfeld bewirkt, daß der Elektronenstrahl innerhalb des Magnetfeldes des Joches von seiner Axialbshnweggeführt wird. Mittels geeigneter Ströme wird somit der Elektronenstrahl auf irgendeine der in der Schablone 14- enthaltenen Zeichenöffnungen 16 gerichtet.

Nach Durchtritt durch die Jeweils ausgewählte Öffnung in der Schablone 14 v/ird der Elektronenstrahl unter dem Einfluß des Magnetfeldes, das durch das mittlere Joch 16 erzeugt wird, von seiner divergierenden Bahn wieder zurück auf die elektrooptisch^ Achse 12 geführt. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine derartige

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' Urn- oder Ablenkung vor-und hinter einer in eier Schablone enthaltenen Offnuii,;, durch die άβτ Elektronenstrahl hinaurchgeführt wird, da die betreffende Schablone sich etwa im hittelpunkt des durch das zweite Joch erzeugten ha.jricüleldes befinuet. Sofern erwünscht, kann das zweite Joch jedoch auch in eine Stellung zu beiden Seiton der Schablone verschoben v/erden, um eine Gesamt able nkunr aes Strahlesentweder vor oder nach dessen Hindurchtreten durch eine uffnun_i;; su Bewirken.

Der Viinkel, um aen der Elektronenstrahl durch aas mittlere Joch Io abjjelen^t- wird, beträgt normalerweise das Zweifache aes Aolenicwiiii-els, um den der ElektroneiiGtrahl durch aas hintere üoch T/ abgelenkt wird; axe Ablenkriclrcunt; isü aabei entgegengesetzt. Aufgrund der in Reihe geschalteten itblenK.jüche ist der Stro::.· in jedem Ablenkjoch de ^' fleiche. Das Joch Io ist; aaher entweder mit V/icklunpen versehen, die im vergleich zu den Wicklungen des üoches T/ die doppelte Anzahl an V/indungen besitzen, oder es besitzt die zweifache Axiailäni.;e des Joches 17_} um eine zweimal so giOiie Ablenkempfindlichkeit zu erzielen. Das Ka~net;feld des Joches Ic erhält eine zur Hichtunj; des Hagne"cfeldes des Joches 1?' enerve^engesetzte Richtuns entweder dadurch, dai: seine ViiCKluiij-en entgegengesetzten Wicklunrssinn zu denen des Joches 17 erhalten oder daß die Anschlußdrähte zwischen dem Joch 1',' und dem Joch 1C vertauscht werden.. Die durch . aas ■ mittlere. Ablenkjoch 18 dem Elektronenstrahl erteilte korrektur reicht aus, um den Elektronenstrahl die Achse etwa in der Iiitte des vorderen Joches 19 kreuzen zu lassen.

Das vordere Ablenkjoch 19 dient dazu, den Elektronenstrahl einen genügenden- Betrag· abzulenken, dan it dieser Elektronenstrahl wieder koaxial zur elektrooptischen Achse 12 der Rohre verlaufe. Da die Wicklungen aes vorderen AblenkJoches 19 '

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^feAD OFfiGlNAL

mit den Wicklungen des hinteren Ablenk joches 1? übereinstimmen, ist auch die fiichtun*- der Ablenkung die (leiche. Die Grüke ties in den ,/icklunren dec vorderen Joches 19 !'liegenden Stromes int ebenfalls die gleiche v/ic die des durch ede V/icklungen des hinteren <joche;j T/ fließenden stromes. Denkern;!];, reicht die Korrekturgrüke gerade aus, urn die Anfangs ab lenkung des Elektronenstrahls zu kompensieren.

Lei üen zuvor betrachteten Ablenkungen für die Auswahl einer Öffnung ist die .Auslenkung des Elektronenstrahls auf minimale Werte gehalten worden. Dies ist dadurch erreicht worden, daL· die zv/eite Anode 4J und eine benachbarte zylinderf örinige Elektrode oder dritte Anode 4-8, die den Bereich definiert, in welchem der Elektronenstrahl abgelenkt v.'ira, auf nahezu demselben Potential' gehalten werden. Dadurch ist ein Durchlaufbereich oder Äquipotentialbereich geschaffen, in welchem weder eine Beschleunigung;, noch eine Abbrerusung oder ^Fokussierung erfolgt. Durch Linsenfehler hervorgerufene Verzerrungen sind damit auf einen minimalen Wert gebracht. Wenn ein Betrieb bei hoher Geschwindigkeit gefordert ist, können die zv/eite und dritte Anode 4-3 und 4-8 mit einer Anzahl länglicher Öffnungen (nicht gezeigt) versehen sein, um damit zu verhindern, da£ die Anoden als Kurzschlußwindungen wirken.

Die zweite Anode ^y und die dritte Anode 4-8 können durch eine einzige zylinderförmige Elektrode ersetzt werden, wenn individuelle Verstärker und Verstärkungsregler für die Ansteuerung der Joche 17, 1fa und 19 verwendet werden. Derartige Verstärkungsregler erlauben Einstellungen vorzunehmen, durch die innerhalb von Herstelltoleranzen liegende Abweichungen ' der durch die Joche erzeugten Magnetfelder kompensiert v/erden« Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die

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entsprechenden X- und Y-Wicklungen der Joche 17, 16 und miteinander in Beihe geschaltet, um die erforderliche Anzahl an Joch-Ansteuersclialtungen zu vermindern. Um eine Änderung des Verstärkungsfaktors der Joche 17» 1Ö und vorzunehmen, ist eine Einstellschaltung 49 an die dritte Anode ^f-S angeschlossen. Die Einstellschaltung 4-9 ist so ausgelegt, daß.sie eine Einstellung des Potentials der dritten Anode über einen sehr kleinen Bereich nahe des Potentials der zeiten Anode 43 ermöglicht. Auf diese Weise erfolgt eine Einstellung der Geschwindigkeit der Elektronen des Elektronenstrahls. Durch Indern der Geschwindigkeit der Elektronen des Elektronenstrahls erhält man eine stärkere oder schwächere Beeinflussung des Elektronenstrahls beim Durchlaufen des Magnetfeldes. Demgemäß kann die Ablenkung- des Elektronenstrahls so eingestellt

durch
werden, daß/innerhalb von Herstelltoleranzen liegende Abweichungen der Magnetfelder der Joche hervorgerufene * Abweichungen in der Magnetfeldstärke kompensiert werden. Durch Indern der Ablenkempfindliclikeit des mittleren und vorderen Joches ISriind 19, und zwar durch Ändern des Potentials an der dritten Anode 4ö,tritt eine geringe oder keine bedeutende lOkussierungswirkung^ wobei nur eine göringe yotentialdifferenz zwischen der dritten Anöde und der zweiten Mode 4j> vorhanden ist und wobei die Anoden gleichen Durchmesser besitzen und, wie Pig* 1 erkennen läßt, ineinander geschoben sind.

Nach Durchlaufen des vorderen Ablenkjoches 19 wird der Elektronenstrahl, der sich wieder auf der Achse 12 der Kathodenstrahlröhre befindet, durch zwei geeignet angeordnete zylinderförmige 3?okussierungselektroden 51 und fokussiert. Diese Fokussierungselektroden 51 und 52 wirken mit der dritten Anode 48 und einem auf der Endfläche des kegelstumpfförmigen EÖhrenteiles befindlichen Graphitüberzug

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^: . - ^: BAD

zusammen. Die Elektroden 4c, 51 und 52 und der G-raohit- - überzug 53 stellen elektrostatische Konver^enzi-intien dar, axe den einem Zeichen entsprechend geformten üie^tronönstrahl auf aen Schirm 13 fokussieren. Die Grobe aev .jeweilß dargestellten Zeichen kann durch Andern der Spannungen an den Elektroden 51 und 52 und damit durch Ändern eier li'oKussierung der Linsen entsprechend gewählt werden. Das letzte Ablenkjoch 21 ist mit Zeichen-Positionierungsschaltungen 54 gekoppelt, um den geformten Elektronenstrahl in irgendeine gewünschte jfosition auf dem Schirm hin abzulemcen.

Die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung gestattet einen zufriedenstellenden Betrieb bei geringer Verzerrung. Es sei bemerkt, dai. der Elektronenstrahl jeweils aann, wenn ex- durch einen i'okussierungsbereich oder eine elektrostatische Linse läuft, auf der Achse 12 der Kathodenstrahlröhre liegt und damit im Bereich minimaler Verzerrung. Auf diese V/eise ist die Verzerrung der jeweils dargestellten Zeichen auf einen minimalen Wert gebracht. In dem Bereich, in dem der Elektronenstrahl von der Achse der Kathodenstrahl röhre verschoben ist, herrscht ein gleichförmiges Potential, durch das keine Beschleunigung, Abbremsung oder ^fokussierung erfolgt. Demgemäß tritt in diesem Bereich nur eine geringe Verzerrung auf.

Da es sich bei demjenigen Bereich, in welchem der Elektronenstrahl entlang einer Bahn verläuft, die von der Achse der Kathodenstrahlröhre abweicht, um einen Äcuipotentiaibereioh handelt, ist eine weitergehende Verschiebung des Slekcronen-.Strahls von der Achse möglich als bei Verwendung von lionvergenzlinsen. Dadurch macht es die vorgeschriebene AusiÜhrunrsiorm möglich, eine Schablone zu verwenden, die bei gegebenes RÖhrenhalsdurchmesser eine wesentlich größere Zeichsnmatrix

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■'besitzυ, Dadurch ist; eine größere Anzahl an Zeichenfolgen möglich. Darüber hinaus ist durch die oben οοποϊιχΊ.οϋ ;n^ Reihenschaltung; von Ablenkjochen die Anzahl an erforderlichen Ansteuerschaltungen im Vergleich zu der bei vielen bekannten Anordnungen erforderlichen Anzahl an Ansteuerschaltungen herabgesetzt. Darüber, hinaus ist der Durchmesser des Halsteiles 2p geringer als bei vielen bekannten Anordnungen. Diea führt zu einer Steigerung der Ablenken! υ i":nu.. lic like it , aa die dochdurchniesser entsprechend Kleiner sein kennen.

Ein weiterer uiu der Erfindung.-verknüpfter Vorteil besteht acrin, da:", die an das Netzgerät bestehenden Anloruerim. en e ;enüber den Anforderungen bei vielen- bekannten -Anordnungen verringert sind. Bei bekannten, c:iü ele-;-tiOstatischer Ablenkung des Elektronenstrahls zum Zwecke aer wιJnungsauswahl arbeitenden Einrichtuntren ist es häufig erforderlich, uie Ablenkplatten nahe Erdpotential zu halten, damit aeren Steuernetzgerirbe nicht auf einen: hohen rot ent i al "liegen" müssen. Die festen Potentiale eier kathoden und des Graphit Überzugs besitzen daher von dem Arbeite potential der Platten erheblich abweichende negative oder positive Werte. Dadurch sina zwei Hochspannungsnetzgeräte erforderlich, das eine für die Bereitstellung eines hohen negativen Kathodenpotentitals und ciaü andere für die isereitstellunc eines hohen positiven Gra^hibüberzugpotentials. Bei dei"· erfindunrageiaäßen Kathodenstrahlrühre kann aufgrund der Anwendung einer elektromagnetischen Ablenkung entweder der Graphitüberzug oder die Kathode auf Erdpotential gehalten werden; normaler;·.'ei se wird axe kathode auf Erdpotential gehalten. Demreuäf; ist nur ein einziges Hetzgerät erforderlich, und zwar zur Steuerung der ein hohes negatives Potential führende Elenente (Kathode) oder der ein hohes positives Potential führenden Elemente (Graphitüberzug).

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Im folgenden seiFig. 2 näher betrachte!;, in der eine v/eitere Ausführungsforn der Erfindung dargestellt ist. Die in der Anordnung gemäß 5¹Xr.,. 2 enthaltenen Elemente besitzen nahezu dieselbe Funktion wie entsprechende, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehene Elemente. In Fir. 2 sind daher den bei der Anordnung f-emäL· Fig. 1 vorgesehenen Elementen entsprechende Elemente durch die in Fig. 1 verwendeten Bezugs seichen mit einer davorgestellten 1 bezeichnet. Die Wirkungsweise der Ablenkjoche 117, 'Mü und 119 entspricht der in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Wirkungsweise der dort gezeigten Ablenk,joche. Dasselbe trifft auch für die Kathoae 151» das Gitter 15>2_t aie Beschleunigungsanode 134 und die rlatte 142 zu. Das Ablenkjoch 121.für die Zeichenpositionierung wird ebenfalls in aer gleichen Weise betrieben, wie es in Verbindung mit Fir. I bereits erläutert worden ist.

Der Unterschied zwischen der Ausführungsform nach Fig. 2 und der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht darin, daß die Fokussierung nicht elektrostatisch sondern elektromagnetisch erfolgt. Zu diesen Zweck ist eine elektromagnetische Fokussierungsspule 156 zwischen der Kathode 151 und dem AbIenk-,joch 117 vorgesehen. In entsprechender »'/eise ist zwischen aem Ablenkjoch 119 und dem Ablenkjoch 121 eine elektromagnetische Fokussierungsspule 157 vorgesehen. Die durch die Spule 156 hervorgerufene Fokussierungswirkung auf den Elektronenstrahl entsoricht der Fokussierungswirkung, die coirch die Anordnung der Elektroden 3V₅ 5& und 59 gemäß Fig. 1 auf den Elektronenstrahl ausgeübt wird. In entsprechender Weise entspricht aie durch die Foicussierungsspule 157 "Uf den Elektronenstrahl ausgeübte Fokussierungswirkung der durch die Fokussierungselektroden 51 und 52 in Fig. 1 hervorgerufenen Fokussierungswirkung.

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Durch Anwendung■einer elektromagnetischen Fokussierung sowie einer elektromagnetischen Ablenkung,'wie sie in Verbindung mit 3?ig. 2 erläutert ist, kann der Anschaffungspreis aes Gesamtsystems zwar hoher sein als bei bekannten Einrichtungen. Das so geschaffene System ist jedoch weniger kompliziert, da das Netzgerät nicht die Hochspannungselemente zu enthalten braucht, die für typische elektrostatische. Jtokixssierungsanordnungen erforderlich sind. Derartige Elemente sind häufig unzuverlässig und darüber hinaus teuer» ferner läßt sich die Kathodenstrahlröhre selbst leichter und billiger herstellen, da sie weniger innere Elemente enthält. Eine solche Röhre ist demgemäß unter geringerem finanziellen Aufwand zu ersetzen, was über die Lebensdauer der jeweiligen Einrichtung betrachtet einen Vorteil mit sich bringen kann, der einen höheren Anschaffungspreis mehr als nur ausgleicht.

Durch die Erfindung ist damit eine verbesserte Kathodenstrahlröhre für die Abgabe eines geformten Elektronenstrahls geschaffen worden, wobei die Elektronenstrahlverzerrung auf einen minimalen »iert gebracht ist und wobei eine größere Elektronenstrahlabweichung von der elektrooptischen Achse der Rohre möglich ist als bei bekannten Röhren entsprechender Größe. \ ^; ■ ■■;.■ ."'■.-. -■ '■ ' - . "

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Claims (2)

1. iratentan s ρ rüche

   Kathodenstrahlröhre zur Abgabe eines Elektronenstrahls mit bestimmter Querschnittsform, daäv.rch ";:okonnzoichnet, dai; eine Elektronenstrahlsehleuaer('11,31515'O zur Abgabe eines Elektronenstrahls an ein Zielobjekt (1?, 115) entlang einer elektrooptischen Achse (12; 112) vorgesehen ist, daß zwischen der Elektronenstrahlschleuder (11,51;151) und dem kiielobjekt (I5»11p) eine Schablone (14;114) mit einer Vielzahl von unterschiedlich geformten Öffnungen (1ό;116) zur Formung dea ''Querschnitts des Elektronenstrahls vorgesehen is~o, daß zwischen der Elektronenstrahlschleuder (11,51»151) und der Schablone (14;114) ein erstes Ablenkjoch (1?;11?) vorgesehen ist, durch aas der Elektronenstrahl von der elektrooptischen Achse (12;112) weg und au einer der Öffnungen (16;116) hin ablenkbar ist, daß nahe der Schablone (14;114) ein zweites Ablenkjoch (1c;118) vorgesehen ist, durch das der Elektronenstrahl auf eine mit der elektrooptischen Achse (12; 112) konvergierende Bahn uiülenkbar ißt und durch das in demjenigen Bereich, in welchem der Elektronenstrahl von der elektrooptischen Achse (12;Ή2) verschoben ist* nahezu ein Aquipotentialfeld erzeugbar ist, daß zwischen der Schablone (14;114) und dem ZielobjekG (15;115) ein drittes Ablenkjoch (19; 119) vorgesehen isc, dux^ch das der Elektronenstrahl von der mit der elektrooptischen Achse (12;112) konvergierenden Bahn auf eine nahezu mit der elektrooptischen Achse (12;112) zusammenfallende Bahn umlenkbar ist, und daß zwischen dem dritten Ablenkjoch (19;119) und dem Zielobjekt (15;115) eine Fokussierungseinrichtung (51»5>2$1^7) vorgesehen ist.

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2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch rekennaeichnet;, o: "i die AbIemc joehe (17,1·6,'ΐ·.-ί;'i17,'Mc,'i1^) Jeweils eine Λ-Ablenltspulenwicicluii^ una eine l-AblenkspuienuicKlung enthalten, da:':, die X-Abien^s.julenv/icklunren una die !"-AblemcspulenwicKlun-en jeweils miteinander "in Eeihe geschaltet- sind und daß die Ablenkepnlenwickluiujen des zwercen Ablenkjoches (ttj'i-ic) so; \ ev;iüiceit und mit aen anderen Ableni:sriulenuicx;-luii· en derart verbunden sind, daiv die lüichtun^en der durch das ;:v/eite Ablenk^ocL (Ίο;Ί1ο) erseu· ten I-iannet-ϊ eider ent.e. _enf esetat zn den Hichüun ;eii aer ent-Gprechenden !''eldex^ des ersten- und des dritten üb jocheü (■17,"ί;;Ίΐ7,'ίΊ9) sind.

   nach Anspruch 1 oder 2, dadurch t, daü zwei Zylinder (43,4&) vorgesehen sind, axe Koaxial in aem ersten, zweiten und didtten AbleiiK_doch (17—1^) angeordnet sina, una dai. Steuerein.-i'icntunjen (M9) vorgesehen sind, durch axe die relativen .fotenciale an den 2ylinaern (4$,A-6) derart anderbar sind, dait mit einer- solchen Potentialändei'untf: eine Lnderunf: der Ablenkempf indlichlieit eines oder mehrerer der. Ablenke· ο ehe (17,1^₅'i'-O erfolr:t, nicht abex¹ ο ine. nennenswerte Beeinflussung der liOi.

   kathodenstrahlröhre nach'einem dex" Ansprüche 1 bis 5, aadurch fveicennseichnet, dai: zwischen dein dritten Ablenk joch 'W;1i9) und dem Zielobjeicü (I?;'i13) ein viertes Ablenkjoch (C'';' 21) vorgesehen ist, durch das aex* EleKtroiienstrahl derart ablenkbar ist, aab er auf eine bestimmte Stelle auf dem Lielobjekt (*ip,113) auftrif x't, und daß die Eokussierun^seinrichtung (51, i5^:;57) zwischen dem dritten und dem vierten Ablenkjoch ('(9,2i ;'ii9,12i) vorgesehen ist.

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   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektronenstrahlschleuder (151) und dem ersten Ablenkjoch (117) eine weitere Fokussierung^einrichtung (1%) vorgesehen ißt und daß die Fokussierungseinrichtungen .(156,157) elektromagnetische Fokussierungseinrichtungen sind.

   BAD ORIGINAL

   00981 U/1164