DE1953411A1

DE1953411A1 - Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlroehre und Kathodenstrahlroehre zur Anwendung in einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE1953411A1
Application number: DE19691953411
Authority: DE
Inventors: Himmelbauer Erich Eduard
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-11-09
Filing date: 1969-10-23
Publication date: 1970-06-11
Also published as: DE1953411C3; FR2022976A1; US3887834A; NL6816003A; GB1225880A; DE1953411B2; NL157452B; JPS528670B1

Description

PHN. 3617. Dr.-!:*. Iians-Die'ridiZdl« Va / ¥JM.

Patenten«·-It

Anmelder:

AUt₆No-PHU

Anmeldung vom: 22ο 10.69

Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre und Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer solchen Vorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre, die ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen eines Elektronenstrahls längs seiner Achse, einen Schirm zum Auffangen des Elektronenstrahls und mindestens ein Ablenkplattenpaar zur elektrostatischen Ablenkung des Elektronenstrahls enthält, wobei das Plattenpaar mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung einer elektrischen Zylinderlinse, zur dynamischen Korrektur einer Ablenkentfokussierung verbunden ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer solchen Vorri chtung.

Es ist bekannt, dass in einer Kathodenstrahlröhre

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bei elektrostatischer Ablenkung eines auf den Schirm fokussierten Elektronenstrahls durch Ablenkspannungen zwischen zwei zu beiden Seiten des Strahles liegenden Ablenkplatten eine Ablenkentfokussierung auftritt, indem die Elektronen je nach ihrer Lage im Strahlquerschnitt in verschiedenem Masse von dem Ablenkplattenpaar abgelenkt werden. Die sich in geringerer Entfernung von der Platte mit dem höchsten Potential be- ψ wegenden Elektronen weisen eine grössere Beschleunigungsspannung als die sich in grösserer Entfernung längs dieser Platte bewegenden Elektronen auf,"so dass die ersteren Elektror^an eine kürzere Laufzeit zwischen den Ablenkplatten haben und somit in geringerem Masse als die letzteren Elektronen abgelenkt werden. Infolge der Ablenkung tritt also eine Konvergenz in der Ablenkebene auf, deren Stärke von der Ablenkspannung abhängig ist. Beim Fehlen einer Linse zur Korrektur dieser Ablenkentfokussierung ergibt sich eine unerwünschte Zeilenverbreiterung auf dem Schirm. Das Ablenkfeld wirkt wie eine elektrische Zylinderlinse, unter der hier eine Elektronenlinse verstanden wird, deren Wirkung der einer optischen Zylinderlinse analog ist, mit anderen Worten eine Elektronenlinse, mit der eine gleiche Zu- oder Abnahme der Konvergenz in parallelen Ebenen erhalten wird. Da das Ablenkfeld die Eigenschaften einer Zylinderlinse besitzt, deren Stärke noch von der Ablenkspannung abhängig ist, ist die Anwendung einer elektrischen Zylinderlinse, die mit Hilfe einer von der Ablenkspannung abgeleiteten Korrekturspannung gesteuert wird, besonders günstig zum Erhalten einer genauen Korrektur der

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Ablenkentfokus sierung.

In bekannten Vorrichtungen der im ersten Absatz

erwähnten Art werden konvergierende Zylinderlinsen verwendet, die mindestens eine Elektrode mit einer langgestreckten öffnung aufweisen, mit deren Hilfe in Zusammenwirkung mit benachbarten Elektroden das von der Ablenkspannung abhängige Zylinderlinsenfeld zur Korrektur der Ablenkentfokussierung erhalten wird.

Es ist z.B. eine derartige Vorrichtung mit einer Elektronenlinse bekannt, die als Zylinderlinsenelement ein durch einen Spalt gegenseitig getrenntes Paar in der gleichen Ebene liegender Platten enthält, die einer Platte mit einer kreisförmigen Öffnung gegenüber liegen und zusammen mit dieser Platte eine Verformung des Strahles herbeiführen.

Auch ist eine Vorrichtung mit einer Elektronenlinse bekannt, die als Zylinderlinsenelement eine Platte mit einer elliptischen Öffnung enthält, die einer Platte mit einer kreisförmigen öffnung gegenüber liegt und in Zusammenwirkung mit dieser Platte eine Verformung des Strahles herbeiführt.

Auch wurde bereits auf die Möglichkeit hingewiesen, eine Vorrichtung anzuwenden, die mit einer konvergierenden sogenannten "Einzellinse" versehen ist, die aus drei Platten mit langgestreckten Spalten zur Korrektur der Fokussierung in einer Richtung besteht.

In den vorerwähnten bekannten Vorrichtungen kann eine genaue Korrektur der Ablenkentfokussierung erhalten werden; sie haben jedoch den Nachteil, dass sie zu diesem Zweck

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eine verwickelte Steuervorrichtung zur Steuerung der Zylinderlinse enthalten. Die für die Zylinderlinse benötigten Korrektursignale werden aus den Ablenksignalen nach Verstärkung und geeigneter Signalverformung erhalten.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der diesem Nachteil begegnet wird.

In einer Vorrichtung der im ersten Absatz erwähn- W ten Art enthält die Zylinderlinse nach der Erfindung zwei Elektroden, die mit je einer spaltförmigen in bezug auf die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems zentrierten öffnung versehen sind, deren lange Seite nahezu senkrecht zu der Ablenkrichtung des erwähnten Ablenkplattenpaares angeordnet sind, wobei zwischen diesrn Elektroden eine flache gitterförmige Elektrode nahezu senkrecht zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems angebracht ist.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass eine Elektronenlinse, die zwei Elektroden mit spaltförmigen öffnungen enthält, zwischen denen eine gitterförmige Elektrode angebracht ist, an die eine negative Spannung in bezug auf die äusseren Elektroden gelegt ist, an sich als eine divergierende Zylinderlinse bekannt ist.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann die Gleichspannung jeder der drei Elektroden der Zylinderlinse gleich der mittleren Spannung der Ablenkplatten gewählt und kann ein Korrektursignal, das stets eine negative Polarität in bezug auf diese Gleichspannung aufweist, vom Ablenkspanmmgssignnl abgeleitet tind der gi tterförmigen Elektrode dor

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Zylinderlinse zugeführt werden, so dass die Zylinderlinse eine divergierende Linse bildet, die eine Divergenz der Elektronen in der Ablenkebene bewirkt, deren Stärke von der Ablenkspannung abhängig ist. Diese Zylinderlinse kann in der Praxis leicht derart bemessen sein, dass die Kennlinie der Stärke der Linse als Funktion der Korrekturspannung derartig ist, dass die für die Korrektur der Ablenkentfokussierung erforderliche Korrekturspannung kleiner als die Hälfte der Ablenkspannung ist. Bei Gleichgewicht der Ablenkspannungen, d.h. bei einem positiven Signal an einer Ablenkplatte in bezug auf die mittlere Spannung der Ablenkplatten und einem gleich grossen negativen Signal an der anderen Ablenkplatte in bezug auf diese mittlere Spannung, ist ein Bruchteil dieses negativen Signals genügend gross, um als Korrekturspannungssignal zu dienen. Ausserdem sind die Abweichungen von einer idealen Korrektur bei einer Korrekturspannung, die von diesem negativen Signal nahezu linear abhängig ist, derart gering, dass sie vernachlässigbar sind. Daher kann eine sehr einfache Steuervorrichtung ohne Verstärker und Signalverzerrungselemente verwendet werden.

Die Steuervorrichtung enthält vorzugsweise zwei parallele Gleichrichterelemente, die" mit je einer der Platten des Ablenkplattenpaares verbunden sind, und ein Potentiometer, das mit den Gleichrichterelementen in Reihe geschaltet ist und von dem eine Anzapfung mit der gitterförmigen Elektrode der Zylinderlinse verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine -

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Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer Vorrichtung der obenbeschriebenen Art. Die Zylinderlinse kann in einer derartigen Kathodenstrahlröhre zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und dem Ablenkplattenpaar angebracht sein. Auch kann die Zylinderlinse in einer derartigen Kathodenstrahlröhre zwischen dem Ablenkplattenpaar und dem Schirm angeordnet sein.

fc Die Kathodenstrahlröhre kann selbstverständlich auch mehrere Ablenkplattenpaare enthalten, wobei alle oder einige dieser Plattenpaare in Kombination mit einer zugehörigen Zylinderlinse vom erfindungsgemässen Typ angewandt werden können.

Die Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung enthält vorzugsweise mindestens zwei in verschiedenen Abständen vom Elektronenstrahlerzeugungssystem liegende Ablenkplattenpaare, wobei die Linsenelemente mindestens einer zu einem der Ablenkplattenpaare gehörigen Zylinderlinse zwischen den erwähnten Ablenkplattenpaaren liegen. Diese Linsenelemente bil-

den dann eine Abschirmung für ein Plattenpaar gegen das Ablenkfeld des anderen Plattenpaares, und umgekehrt. Die Länge dieser Röhre braucht durch das Vorhandensein dieser Linsenelemente nur wenig grosser als die einer üblichen Röhre zu sein, in der bereits eine Elektrode mit einer spaltförmigen Öffnung zwischen zwei Ablenkplattenpaaren zur gegenseitigen Abschirmung der Ablenkfelder angebracht ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den

Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Kathodenstrahl-

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röhre nach der Erfindung mit zwei Ablenkplattenpaaren und zwei zu je einem der Ablenkplattenpaare gehörigen Zylinderlinsen,

Fig. 2 eine perspektivischen Ansicht von Elementen der Röhre nach Fig. 1, wobei einige Abmessungen übertrieben gross dargestellt sind und wobei schematisch Steuervorrichtungen dargestellt sind, die jedes Ablenkplattenpaar mit der zugehörigen Zylinderlinse verbinden;

Fig. 3 graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Zylinderlinse in der Röhre nach den Figuren 1 und 2.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die Umhüllung einer evakuierten Kathodenstrahlröhre. Die Röhre enthält ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 2 zum Erzeugen eines Elektronenstrahls und einen Schirm 3 zum Auffangen des Elektronenstrahls. Ferner enthält die Röhre ein Plattenpaar (4,5) zur senkrechten Ablenkung und ein Plattenpaar (6,7) zur waagerechten Ablenkung. Zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 2 und dem Plattenpaar (h,5) befindet sich die Zylinderlinse bestehend aus den Elektroden 8, 9 und 10 zur dynamischen Korrektur einer Ablenkentfokussierung infolge der senkrechten Ablenkung enthält. Zwischen dem Plattenpaar (4,5) und dem Plattenpaar (6,7) befindet sicJi die Zylinderlinse bestehend aus den Elektroden 11, 12 und 13 zur dynamischen Korrektur einer Ablenkentfokussierung infolge der waagerechten Ablenkung enthält. Die Zui'uhrl ei tungen zu und die Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Elektroden sind in Fig. 1 nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt von den in Fig. 1 dargestellten

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Elementen das Elektronenstrahlerzeugungssystem 2, die beiden Ablenkplattenpaare (k,5) und (6,7) und die beiden Zylinderlinsen (8,9»10) und (11,12,13). Die gegenseitigen Abstände der Zylinderlinsenelemente (8,9,10,11,12,13) sind in der Figur übertrieben gross dargestellt. Die Zylinderlinse (8,9|1O) enthält drei Platten, die mit je einer rechteckigen Öffnung 15» 16 bzw. 17 versehen sind, deren lange Seiten senkrecht zur Ablenkrichtung des Plattenpaares (4,5) angeordnet sind. Die Öffnung 16 in der Elektrode 9 enthält eine Gaze 21. Die Elektrode 9 ist mit einem Potentiometer 23 in der Steuervorrichtung 33 verbunden, welches Potentiometer mit den Dioden 2k und 25 in Reihe geschaltet ist, wobei die Diode 2k mit der Platte k und die Diode 25 mi l ö.er Platte 5 verbunden ist. Die Zylinderlinse (11,12,13)» die eine Abschirmung gegen die Ablenkfelder bildet, ist vom gleichen Typ wie die Zylinderlinse (8,9,1O). Die Elektroden 11, 12 und 13 weisen Öffnungen 18, 19 und 20 auf, deren lange Seiten senkrecht zur Ablenkrichtung des Plattenpaares (6,7) angeordnet sind. Die Öffnung 19 enthält eine Gaze 22 und die Platte 12 ist über eine Steuervorrichtung kk, die ein Potentiometer 28 und Dioden 26 und 27 enthält, mit dem Plattenpaar (6,7) verbunden. Beim Betrieb werden an die Ablenkplattenpaare (k,5) und (6,7) Ablenksignale im Gleichgewicht gelegt und wird über die zugehörigen Steuervorrichtungen 33 bzw. kk ein Bruchteil des negativen , Spannungssignals den zugehörigen Zylinderlinsen zugeführt. Die Linsen.haben die folgende Abmessungen:

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ο,	5	mm;
3		mm;
15		mm;
2		mm;
ο,	010	mm;
20

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Dicke der Elektroden (8,9,10,11,12,13)

Abstand zwischen zwei benachbarten Elektroden:

Länge der Spalte (15,16,17,18,19,20) Breite der Spalte ( 15, 16, 17 , 18, 19, 20) Dicke der Gitterdrähte Anzahl Gitterdrähte pro mm

Fig. 3 zeigt beispielsweise graphische Darstellungen zur Veranschaulichung der Eigenschaften einer Zylinderlinse (11,12,13) nach den Figuren 1 und 2. In Fig, 3a ist als Abszisse in nun die waagerechte Aussteuerung X des Elektronenstrahls auf dem Schirm in bezug auf einen nicht abgelenkten Elektronenstrahl aufgetragen» Als Ordinate ist in dieser Figur 3a in Volt* ein· Spannung V aufgetragen. In Fig. 3b ist al· Abszisee gleichfalls in ma die waagerecht* Au·· «»jftTWiit I 4·» »tektriMienetraiil· auf de» - iohim *ttf ##*"*#*»*~ Als Ortjinate i*t in dieser rigur 3b in KM die Zeilenbreite D einer vom Elektronenstrahl auf de* Schirm wiedergegebenen «enkrechten Zeile aufgetragen* Die Kurve 50 in Fig« 3a sseigt die Beziehung zwischen der Hälfte der waagerechten Ablenk- »pannung und der waagerechten Aussteuerung. Die Beziehung Flrivehen der ieilenbreite und der Aussteuerung, die erhalten V vXvut wenn kfcin· Korrektur durchgeführt wird» ist mit der¹ ( Kurv· 51 in der Fig. 3b angedeutet. Bei idealer Korrektur

ι- der Ablenkentfokussierung würde die Zeilenbreite als Funktion der Aussteuerung durch die Kurve 52 in Flg. 3b dargestellt Werden« Zu diesem Zweck wird eine Korrekturspannung an der

Elektrode 12 der Fig« Z benötigt, wie sie mit der Kurve 53

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in Fig. 3a angegeben ist. Diese Korrekturspannung ist kleiner als die Hälfte der mit der Kurve 50 in Fig. 3a angegebenen Spannung und wird mit Hilfe der Vorrichtung kk der Fig. 2 annähernd gleich der mit der Kurve ^h in Fig. 3a angegebenen Korrekturspannung gemacht. Dabei verläuft die Zeilenbreite längs einer Linie, deren Ordinaten weniger als 10$ von der Kurve 52 der Fig. 3b abweichen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE .

Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre, die ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen eines Elektronenstrahls längs seiner Achse, einen Schirm zum Auffangen des Elektronenstrahls und mindestens ein Ablenkplattenpaar zur elektrostatischen Ablenkung des Elektronenstrahls enthält, wobei das Plattenpaar mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung einer elektrischen Zylinderlinse zur dynamischen Korrektur einer Ablenkentfokussierung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlinse zwei Elektroden enthält, die mit je einer spaltförmigen in bezug auf die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems zentrierten öffnung versehen sind, deren lange Seiten nahezu senkrecht zur Ablenkrichtung des erwähnten Plattenpaares angeordnet sind, wobei zwischen diesen Elektroden eine flache gitterförmige Elektrode nahezu senkrecht zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems angebracht ist.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung zwei parallele Gleichrichterelemente enthält, die mit je einer Platte des Ablenkplattenpaares verbunden sind und mit einem Potentiometer in Reihe geschaltet sind, von dem eine Anzapfung mit der gitterförmigen Elektrode der Zylinderlinse verbunden ist.

3· Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Zylinderlinse zwischen dem Elektronenstrahler-Zeugungssystem und dem erwähnten Ablenkplattenpaar angebracht

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k. Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Zylinderlinse zwischen dem erwähnten Ablenkplattenpaar und dem Schirm angebracht ist.

5. Kathodenstrahlröhre zur Anwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ausser dem erwähnten ^ Ablenkplattenpaar ein zweites Ablenkplattenpaar enthält, wobei die beiden Ablenkplattenpaare in verschiedenen Abständen vom Elektronenstrahlerzeugungssystem liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Zylinderlinse zwischen dem ersten und dem zweiten Ablenkplattenpaar angebracht ist.

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