DE1961368A1 - Electron tubes for recording very rapid light changes - Google Patents

Electron tubes for recording very rapid light changes

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    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
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Elektronenröhre zur Aufzeichnung vonElectron tube for recording

sehr schnellen Lichtänderungen (Zusatz zum Patent (Patentanm. P 19 08 132·.4))very rapid light changes (addendum to patent (patent application P 19 08 132 · .4))

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre zur Aufzeichnung von sehr schnellen Lichtänderungen. Sie bezweckt insbesondere die Verbesserung der räumlichen Auflösung in einer solchen Röhre.The invention relates to an electron tube for recording very rapid changes in light. It aims in particular to improve the spatial Dissolution in such a tube.

Bu/kuBu / ku

EsIt

009836/1785009836/1785

19613631961363

Es wird kurz daran erinnert, daß diese Röhren an ihrem einen Ende eine den Lichtstrom empfangende Photokathode in Form eines schmalen rechteckigen Bandes und am anderen Ende einen lumineszierenden Schirm aufweisen. Die von der Photokathode unter der Wirkung des Licht-Stroms ausgesandten Elektronen werden zum Schirm durch ein Ablenksystem beschleunigt, in welchem sie in einer Richtung parallel zu den kurzen Seiten der Photokathode abgeinkt werden. Die Spannung an den Klemmen des Ablenksystems ändert sich mit der Zeit derart, daß die Ablenkung, welcher die Elektronen unterworfen sind, von dem Zeitpunkt abhängt, in dem sie sich dem Ablenksystem genähert haben, und daß das Bild der Photokathode auf dem Schirm längs einer senkrecht zu dessen längerer Seite verlaufenden Achse, welche allgemein Zeitachse genannt wird, auseinandergezogen wird*It is briefly recalled that these tubes are attached to their one end a photocathode receiving the light flux in the form of a narrow rectangular band and on the other end have a luminescent screen. Those of the photocathode under the action of the light current emitted electrons are accelerated to the screen by a deflection system in which they are in a Direction parallel to the short sides of the photocathode are bent. The voltage at the terminals of the deflection system changes over time in such a way that the deflection to which the electrons are subjected is from depends on the time at which they have approached the deflection system and that the image of the photocathode on the screen along an axis perpendicular to its longer side, which is generally called the time axis is being pulled apart *

Die Aufmerksamkeit richtet sich im allgemeinen auf die Erzielung einer guten zeitlichen Auflösung.Attention is generally directed to achieving good temporal resolution.

Dieses Ergebnis läßt sich im allgemeinen durch maximale Beschleunigung der Elektronen nach dem Austritt aus der Photokathode erzielen (siehe beispielsweise die deutsche Patentanmeldung P 19 08 132.4 der Anmelderin vom 19. 2. 1969).This result can generally be achieved by maximal acceleration of the electrons after exiting the Achieve photocathode (see, for example, the German patent application P 19 08 132.4 of the applicant from February 19, 1969).

Außer der erwähnten zeitlichen Auflösung spielt jedoch für die Güte der Aufzeichnung aueh die räumliche Auflösung des Bildes eine Rolle, das heißt die Auflösung in Richtung der größeren Abmessung des Bildes. Um diese Güte zu verbessern, muß man die Bildverzerrungen in dieserIn addition to the temporal resolution mentioned, the spatial resolution also plays a role in the quality of the recording of the image, that is, the resolution in the direction of the larger dimension of the image. About this goodness To improve one must remove the image distortion in this

Richtungdirection 009836/1785009836/1785

Richtung auf ein Minimum verringern, wobei diese Verzerrungen zum Beispiel insbesondere in dem Fall stören, daß man durch geeignete Einrichtungen eine Dispersion des Spektrums des einfallenden Bündels längs dieser Abmessung hervorgerufen hat.Reduce direction to a minimum, whereby these distortions are particularly annoying in the case, for example, that by suitable means a dispersion of the spectrum of the incident beam along this dimension has caused.

Die Erfindung bezieht sich auf diese räumliche Auflösung. The invention relates to this spatial resolution.

Um diese Auflösung zu verbessern, wird erfindungsgemäß ™ vorgeschlagen das von der Photokathode ausgesandte Elektronenbündel auf seiner Bewegungsbahn zum Schirm konvergieren zu lassen. Eine auf den Konvergenzpunkt des Bündels zentrierte Elektronenlinse erzeugt ein punktförmiges Bild eines Punktes der Photokathode auf dem Schirm.In order to improve this resolution, according to the invention ™ suggested the electron beam emitted by the photocathode on its trajectory to the screen to converge. An electron lens centered on the point of convergence of the beam generates a punctiform image of a point of the photocathode on the screen.

Die Erfindung schafft eine Röhre zur Aufzeichnung von schnellen Lichtänderungen mit einem lumineszierenden Schirm an einem ihrer Enden und einem schmalen rechteckigen Band aus Photoemissionsmaterial am anderen Ende, dessen Achse senkrecht zum Schirm verläuft, sowie i mit Elektroden zur Beschleunigung des von dem Band unter der Wirkung des einfallenden Lüitbündels ausgesandten Elektronenbündels zum Schirm hin und Elektroden zum Aufprägen einer zeitlich veränderlichen Ablenkung parallel zur kürzeren Seite des Bandes auf das Elektronenbündel, wobei diese Elektroden zwischen dem Band und dem Schirm angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das photoemissionsband auf die Kalotte einer Kugel aufgebracht ist, deren Mittelpunkt auf der Achse zwischen der KalotteThe invention provides a tube for recording rapid changes in light with a luminescent screen at one end and a narrow rectangular band of photoemission material at the other end, the axis of which is perpendicular to the screen, and i with electrodes for accelerating the from the band under the action of the incident light bundle emitted electron bundle towards the screen and electrodes for impressing a time-variable deflection parallel to the shorter side of the band on the electron bundle, these electrodes being arranged between the band and the screen, characterized in that the photoemission band is applied to the dome of a sphere whose center point is on the axis between the spherical cap

undand 009836/1785009836/1785

und dem Schirm angeordnet ist, daß optisch-elektronische Einrichtungen zur Erzeugung der Konvergenz des Elektronenbündels in einem Einschnürungspunkt um den Mittelpunkt der Kugel vorgesehen sind und daß eine um die Achse drehsymmetrische elektronische Sammellinse vorgesehen ist, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Kugel zusammenfällt.and the screen is arranged that optoelectronic devices for generating the convergence of the electron beam are provided in a constriction point around the center of the sphere and that one around the axis rotationally symmetrical electronic converging lens is provided, the center of which corresponds to the center of the sphere coincides.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the figures. Show it

Figur 1 eine schematische Schrägansicht der Hauptbestandteile einer Röhre gemäß der Erfindung,Figure 1 is a schematic oblique view of the main components of a tube according to the invention,

Figuren 2 und 3 Axialschnitte der in Figur 1 gezeigten Anordnung jeweils längs Ebenen, die parallel zur größeren Seite bzw. zur kleineren Seite der Photokathode verlaufen, undFigures 2 and 3 axial sections of the arrangement shown in Figure 1 each along planes parallel to the larger Side or to the smaller side of the photocathode, and

Figuren 4 und 5 andere Ausführungsformen der Erfindung.Figures 4 and 5 show other embodiments of the invention.

In diesen Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 1 ist der Träger der Photokathode, mit 10 das einfallende Lichtbündel, mit 2 ein lumineszierender Schirm, mit 3 eine Beschleunigungselektrode, mit 4 und 4' ein Paar von Ablenkplatten und mit 5 eine Elektronenlinse bezeichnet.In these figures, corresponding parts are denoted by the same reference numerals. With 1 the carrier is the Photocathode, with 10 the incident light beam, with 2 a luminescent screen, with 3 an accelerating electrode, with 4 and 4 'a pair of deflection plates and with 5 denotes an electron lens.

Der Träger der Photokathode besteht aus einer Kugelkalotte aus durchsichtigem Material mit der Achse XX1. Auf die Innenfläche dieser Kalotte, deren konkave Seite aimThe support of the photocathode consists of a spherical cap made of transparent material with the axis XX 1 . On the inner surface of this dome, the concave side of which aim

Schirmumbrella 009836/1785009836/1785

Schirm 2 weist, ist ein schmales rechteckiges Band 6 aus emittierendem Material mit den Seiten a und b aufgebracht , welche sich symmetrisch zu beiden Seiten der Achse XX' erstrecken. Dieses Band wird nach einem bekannten Verfahren aufgebracht, indem zunächst die Innenfläche der Kalotte durch eine leitende Schicht 7 undurchsichtig gemacht wird, wobei ein Band mit den Abmessungen der herzustellenden Photokathode frei bleibt, und indem sodann das Photoemissionsmaterial auf die Ober- f fläche dieses Bandes aufgebracht wird.Has screen 2, a narrow rectangular band 6 of emitting material is applied with the sides a and b which extend symmetrically on both sides of the axis XX '. This tape is named after a well-known Method applied by first making the inner surface of the dome opaque through a conductive layer 7 is made, leaving a band with the dimensions of the photocathode to be produced free, and by then applying the photoemissive material to the surface of that tape.

Die Beschleunigungselektrode 3 besteht aus zwei gegenseitig sowie zur größeren Seite b des emittierenden Bandes parallelen Platten 3' und 3"· Gemäß einem Merkmal der Erfindung enden diese Platten auf der Seite der Kathode 1 in zwei Abrundungen 8, 81, welche konzentrisch zu den Schnittkreisen der Kalotte 1 mit den Ebenen dieser Platten sind. Daraus ergibt sich, daß die Äquipotentialflächen in dem Bereich zwischen der Kalotte 1 und den Platten 3! 'ind 3", welche so nahe an der Kalotte 1, wie es die an sie bezüglich der Photokathode 6 angelegte Be- j schieunigungsspannung gestattet und genügend nahe aneinander liegen, so daß sie dieselbe eng umrahmen, im großen und ganzen die Form von zur Kugelkalotte konzentrischen Kugeln besitzen und daß die Plugbahn der unter der Wirkung des Lichts von der Photokathode 6 ausgesandten Elektronen zum Mittelpunkt C der Kugel konvergieren, zu der die Kugelkalotte 1 gehört, wie es schematisch im Schnitt der Figur 2 für die beiden äußersten Plugbahnen ΐ und T1 gezeigt ist.The accelerating electrode 3 comprises two mutually as well as to the larger side b of the emissive band parallel plates 3 'and 3 "· According to a feature of the invention, forming these plates on the side of the cathode 1 in two rounded portions 8, 8 1, which is concentric with the intersection circles of the dome 1 with the planes of these plates. It follows that the equipotential surfaces in the area between the dome 1 and the plates 3 ! 'ind 3 ", which are as close to the dome 1 as it is to them with respect to the photocathode 6 applied acceleration voltage and are sufficiently close to each other so that they closely frame the same, have by and large the shape of spheres concentric to the spherical cap and that the plug path of the electrons emitted by the light from the photocathode 6 to the center C converge the ball to which the spherical cap 1 belongs, as shown schematically in the section of FIG. 2 for the two outermost plug tracks ΐ u nd T 1 is shown.

WieAs

009836/1785009836/1785

Wie es in der Technik der Elektronenstrahlerzeuger bekannt ist, handelt es sich nicht um eine genaue Fokussierung im Punkt C3 sondern um eine Einschnürung des Bündelquerschnitts, welcher einen minimalen Wert in der in Höhe des Punktes C senkrecht zur Achse XX' liegenden Ebene erreicht. In der im Punkt C senkrecht zur Achse XX' liegenden Ebene überkreuzen sich die Elektronenbahnen des Bündels im Inneren eines Bereichs, dessen Abmessungen von Null verschieden sind, welcher den Punkt C umgibt und unter der Bezeichnung Einschnürungspunkt oder Bündelknoten bekannt ist. Um diesen Einschnürungspunkt ist eine um die Achse XX' drehsymmetrische Elektronenlinse 5 angeordnet. Diese Linse erzeugt von einem Punkt A der Photokathode ein punktförmiges Bild I auf dem Schirm. In den Figuren 2 und 3 ist durch die schraffierten Bereiche das Elektronenbündel dargestellt, welches nach der Querablenkung durch die Platten 4, 4' zur Erzeugung des Bildes I des Punkts A konvergiert.As is known in the art of electron guns, it is not a question of precise focusing at point C 3 but a constriction of the beam cross-section, which reaches a minimum value in the plane lying at point C perpendicular to axis XX '. In the plane perpendicular to the axis XX 'at point C, the electron trajectories of the bundle cross in the interior of an area whose dimensions are different from zero, which surrounds point C and is known as the constriction point or bundle knot. An electron lens 5 which is rotationally symmetrical about the axis XX 'is arranged around this constriction point. This lens produces a point image I on the screen from a point A of the photocathode. The hatched areas in FIGS. 2 and 3 show the electron beam which converges after the transverse deflection by the plates 4, 4 'to generate the image I of the point A.

Die beiden Platten 3' und 3" sind fest mit einer Metallscheibe 13 verbunden, welche senkrecht zur Achse XX' liegt und eine öffnung 14 zum Durchtritt des Elektronenbündels aufweist. Diese Scheibe begrenzt das Feld der Platten 3' und 3" zur Linse 5. Gleichermaßen dient die eine öffnung 16 enthaltende Scheibe 15, die auf dem gleichen Potential gehalten wird wie der Zylinder 5, als Abschirmung zwischen der Linse 5 und den Ablenkplatten 4, 4'.The two plates 3 'and 3 "are fixed with a metal disc 13 connected, which is perpendicular to the axis XX 'and an opening 14 for the passage of the electron beam having. This disk limits the field of the plates 3 'and 3 "to the lens 5. The one opening is used in the same way 16 containing disk 15, which is kept at the same potential as the cylinder 5, as a shield between the lens 5 and the baffles 4, 4 '.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Platten 3' und 3" an ihrem ganzen Umfang durch ein geschlossenes Metallband verbunden, wie in Figur 4In another embodiment of the invention, the two plates 3 'and 3 "are through over their entire circumference a closed metal band connected, as in Figure 4

gezeigtshown 009836/1785009836/1785

gezeigt. Die Beschleunigungselektrode 3 besitzt dann die Form eines Kastens, dessen Seitenflächen f^, fp, f^, und fj, sind, wobei die der Photokathode gegenüberliegende Fläche fj. einen Schlitz 6' enthält und die entgegengesetzte Fläche f. ein kreisförmiges Loch lh zum Durchtritt des Elektronenbündels aufweist, welches auf der Achse der Photokathode 1 zentriert ist.shown. The accelerating electrode 3 then has the shape of a box, the side surfaces of which are f ^, fp, f ^, and fj, the surface opposite to the photocathode being fj. a slot 6 'and the opposite surface f. has a circular hole lh for the passage of the electron beam, which is centered on the axis of the photocathode 1.

Die verschiedenen Elektroden werden durch die Spannungsquelle S auf ein positives Gleichspannungspotential be- ™ züglich der Photokathode 6 gebracht, wobei die Elektroden in der in Figur 3 gezeigten Weise mit der Spannungsquelle verbunden sind und mit R zwei gleiche Widerstände und mit Ud eine zeitlich veränderliche Sägezahnspannung bezeichnet ist, welche außerdem zwischen die Platten 4 und 41 über Kondensatoren C. und Cp gelegt ist.The various electrodes are brought to a positive direct voltage potential with respect to the photocathode 6 by the voltage source S, the electrodes being connected to the voltage source in the manner shown in FIG which is also placed between the plates 4 and 4 1 via capacitors C. and Cp.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der F/f'ndung (Figur 5) ist ein Block von Lichtleitfasern 11 in der Bahn des einfallenden Bündels 10 vor dem Photokathodenträger 1 und ein Block von Lichtleitfasern 12 am Ausgang der Röhre gegenüber der Bildfläche hinter dem Schirm 2 zur |In a preferred embodiment of the invention (FIG 5) is a block of optical fibers 11 in the path of the incident bundle 10 in front of the photocathode carrier 1 and a block of optical fibers 12 at the exit of the tube opposite the image area behind the screen 2 to the |

Ankopplung desselben an die folgenden Stufen (beispielsweise Bildverstärker oder Speicherröhre) angeordnet.Coupling of the same to the following stages (for example image intensifier or storage tube).

Patentansprüche 009836/1785 claims 009836/1785

Claims (5)

PatentansprücheClaims (\j Elektronenröhre zur Aufzeichnung von schnellen Lichtänderungen eines einfallenden Bündels, welche an einem Ende einen lumineszierenden Schirm und am anderen Ende ein schmales rechteckiges Band aus Photoemissionsmaterial, dessen Symmetrieachse senkrecht zum Schirm verläuft, und zwischen dem Band und dem Schirm Elektroden zur Beschleunigung des von dem Band unter der Wirkung des einfallenden Lichtbündels ausgesandten Elektronenbündels zum Schirm hin sowie Elektroden zum Aufprägen einer zeitlich veränderlichen Ablenkung auf das Elektronenbündel parallel zur kürzeren Seite des Bandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoemissionsband auf die Kalotte einer Kugel aufgebracht ist, deren Mittelpunkt auf der Achse zwischen der Kalotte und dem Schirm angeordnet ist, daß optisch-elektronische Einrichtungen zur Erzeugung der Konvergenz des Elektronenbündels in einem Einschnürungspunkt um den Mittelpunkt der Kugel vorgesehen sind und daß eine um die Achse drehsymmetrische elektronische Sammellinse vorgesehen ist, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Kugel zusammenfällt. (\ j Electron tube for recording rapid changes in light from an incident beam, which has a luminescent screen at one end and a narrow rectangular band of photoemission material at the other end, the axis of symmetry of which is perpendicular to the screen, and electrodes between the band and the screen to accelerate the the band under the action of the incident light beam emitted electron beam towards the screen and electrodes for impressing a time-varying deflection on the electron beam parallel to the shorter side of the band, characterized in that the photoemission band is applied to the dome of a sphere, the center of which is on the Axis is arranged between the dome and the screen, that opto-electronic devices for generating the convergence of the electron beam are provided in a constriction point around the center of the sphere and that one electronically symmetrical about the axis e converging lens is provided, the center of which coincides with the center of the sphere. 2. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektronisch-optischen Einrichtungen dadurch auszeichnen, daß diejenige Beschleunigungselektrode,2. Electron tube according to claim 1, characterized in that the electronic-optical devices are characterized indicate that the acceleration electrode welcheWhich 009836/1785009836/1785 19813681981368 welche am nächsten an der Photokathode liegt, auf der Seite der Kalotte zum Durchtritt des Elektronenbündels eine Öffnung aufweist, welche in zwei Ebenen parallel zu der eine größere Seite des Bandes enthaltenden Ebene durch zwei Bögen begrenzt ist, welche jeweils konzentrisch zu den Schnittbögen der beiden Ebenen mit der Kalotte sind.which is closest to the photocathode, on the side of the dome for the electron beam to pass through has an opening which, in two planes, is parallel to the plane containing a major side of the belt is limited by two arcs, each concentric to the sectional arcs of the two levels with the Are calotte. 3. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am nächsten an der Kalotte liegende Beschleunigungselektrode aus zwei ebenen Platten besteht, welche in den beiden genannten parallelen Ebenen liegen, wobei die beiden Platten bezüglich des Bandes auf das gleiche Potential gebracht sind.3. Electron tube according to claim 2, characterized in that the acceleration electrode lying closest to the dome consists of two flat plates which lie in the two parallel planes mentioned, wherein the two plates are brought to the same potential with respect to the tape. 1J. Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß in die Bahn des einfallenden Lichtbündels vor dem Photoemissionsband eine Anordnung von Lichtleitfasern eingeschaltet ist. 1 J. Electron tube according to one of Claims 1 to 3> characterized in that an arrangement of optical fibers is inserted into the path of the incident light beam in front of the photoemission band. 5. Elektronenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Röhre nach dem lumineszierenden Schirm eine Anordnung von Lichtleitfasern angebracht 1st.5. Electron tube according to one of claims 1 to 3 »thereby characterized in that at the exit of the tube after the luminescent screen an arrangement of optical fibers attached 1st. 009836/1785009836/1785 IffIff LeerseifeEmpty soap
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