DE2019195C - Kathodenstrahl Bildwiedergaberohre mit elektrostatischer Fokussierung - Google Patents

Description

Oie Kriindung bezieht sich auf eine kathodenstrahl-Bildwiedergaberühre mit einem Fokussier-Linsensystem mit periodischem elektrischem Feld, bei eiern eine Anzahl von Hlektroden längs des Wegs eines !elektronenstrahls zwischen einer ersten Beschleunigungselektrode und einem Leuchtschirm axial ausgerichtet sind und ein I lauptlinsensystem bilden.

Bei herkömmlichen Fernsehbildröhre!! mit elektrostatischer Fokussierung ist es übliche Praxis, als Ilauptlinsensystem entweder ein imipotenliales oder ein bipotentiales System zu benutzen, das zu einer speziellen Bildröhre entsprechend ihrer charakteristischen Merkmale paßt. Jedoch haben derartige bekannte Bildröhren mit einem derartigen einfachen Haupilinsensystem insbesondere in Hinsicht auf Aberration insofern Nachteile, als es sehr schwierig ist. !elektroden mit kleinen Öffnungen /u verwenden, wobei darüber hinaus jeder Versuch zur Erzielung eines Linsensystems mit einer kurzen Brennweite zu \ergrößcrter Aberration führt.

F.s ist eine Kathodenslrahl-Bildwiedergaberöhre bekannt (USA.-Patentschrift 2 267 083), bei der eine übliche Vorlinse aus Wehneltzylinder und Anode und eine übliche Hauptlinse (dipotential) aus Anode uv:··.', Flektronenscheiben verwendet wird Hei diesel Kühie soll die Zahl tier aus der Röhre herausführenden /ulei'lungen vermindert werden, wozu die FUk troden der Hauptlinse zur Beibehaltung der notwendigen Potentialditferenz an das Wchneit-Poiential und das Anodenpotential angelegt werden und daher keine gesonderten Zuleitungen mehr benötigen. Die Durchmesser der Durchgangslöcher dieser !Elektroden nehmen in Richtung auf den Bildschirm ab. was zwar zu einer Verkleinerung des Leuchttlecks und damit zu einer verbesserten Auflösung im Schirmzentrum führen kann, j .-doch die Aberrationsfehler

ig vergrößert.

Weiter.im ist eine !elektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren bekannt (deutsche Patentschrift 71136,')). bei der ein Anodenlrichter gebildet wird.. DiV/u sind Flektrodenseheibeii. deren OtTiuina.sd.urchmesser in Richtung des Bildschirms abnimmt, in axialem Abstand umeinander angeordnet und liegen jeweils an einem in Bildschirmriehnmg vor. minus nach plus ansteigenden Potential. Dieser Aufbau ist sehr aufwendig, da entweder der Potentialteiler in der

2fi Bildröhre untergebracht werden muß oder sämtliche Anschlüsse tier !elektroden aus dei Bildröhre herausgeführt werden müssen. Außerdem führt diese Flektrodenanordnung zu einer Vergrößerung des Aberrationsfehlers.

as Hs ist ferner en. elektrostatisches FokussieruTt'ahren bekannt, das ein Linsensystem mit periodischem elektrischem Feld \er\vendei. Dieses I insensy stern besteht aus mehreren Llekironenlinsen. die jeweils eine relativ lange Brennweite haben und aufeinanderfolgend entlang dem Weg eines Flektroneiistrahls angeordnet sind; dieses System hat den Voiteil, daß es im wesentlichen keine Aberration zeigt. Dieses elektrostatische Fokussierverfahren is> jedoch mit Rücksicht darauf niemals bei Fernsehbildröhre!! angcwendet worden, daß es bei Anwendung herkömmlicher Flektrodenanordnungen unvermeidbar ist. daß die Anordnung von Fokussiersystemelektroden kompliziert und darüber hinaus die Gesamtlänge der F.lektronenkanonen langer wird. Bei diesen Bildröhren.

bei denen ein periodisches elektrisches Feld zur Bildung von mehreren Llektroncnlinsen mit relativ langen Brennweiten verwendet wird, um Aberrationsfehler möglichst klein /u machen, besitzen die Fokussierelektroden. die die Llektronenh'nsen bilden, eine zylindrische Form und sind daiier sperrig und schwer zusammenbaubar.

Der Frfindung hegt die \ufgabe /'.!gründe, eine Kathodenstrahl-Bildwiedergaberöhre der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Hauptlinsensystem Aberrationsfehler \ ei meiden läßt und außerdem kompakt und leicht zusammenbaubar ist.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das 1 lauptlinsensystem aus einer Anzahl von jeweils eine kreisförmige öffnung aufweisenden Metallscheiben besteht, von denen die Gruppe ungeradzahliger Rangordnung auf einem und die Gruppe geradzahliger Rangordnung auf einem anderen Potential liegt, daß die ScheibenöfTnungen jeweils einer Gruppe gleichen Druehmesser haben und daß der OfTnungsradius r, und der Abstand </ benachbarter Metallscheiben voneinander die Bedingung 'Ir₁ .> <l erfüllen.

Durch diese Maßnahmen können die das Hauptlinsensystem bildenden Metallscheiben in Stapelform zusammengesetzt werden, was zu einer einfachen Handhabung beim Zusammenbau und zu einer kompakten Form führt.

Voiteilhafterweise wird die Bedingung r, r, I_- (/ ei füllt, wobei r„ der Außenradius der Mclallscheibe

ist. Der OHnungsradius einer Metalischeibengruppe kann mim dem ÖlTiuingsnidius der anderen Metallscheibcngruppe verschieden sein. Vorteilhuftervveise iM die Stärke der Metallschciben kleiner als 0.S mm.

Die [-!riip.dii'ig wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführimgsbeispielen näher erläutert.

!ig. I /cigt einen Querschnitt durch die Empfangs- ^eite einer erfmdung--gemäl.'.en Bildröhre,

F ig. 2 zeigt e'men vergrößerten Querschnitt durch das Hauptlinsens\siem der Bildröhre nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt ein Beispiel für das durch das Hauptlinsensystem nach Fig. I erzeugte periodische elekirische Feld:

F-" i μ. 4 zeigt ^inen Querschnitt durch die F.mpfangsseite einer v-eilcrgebildeten :>riindungsgemäßen Bildröhre: " '

Ii g. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch das Hauptliiisensvstern der Bildröhre nach F i g. 4.

Gemäß Fig. I i>t ein Glaskolben 1 mit einer Kathode 2, einem tasseiiförmieen Sieuergitter 3. einer ersten Beschleunigungselektrode 4. einem elektrostatischen Fokussiersvstem 5 mit periodischem elektrisenem Feld und einem Leuchtschirm 6 versehen, wobei alle diese Teile in dieser Anordnunu in ilen Glaskolben 1 dicht eingeschlossen sind. Das elektrostatische Fiikussiersvstem 5 mit periodischem elektrischem Feld besitzt mehrere ringförmige Metallscheiben 8, die jeweils ein Kreisloch 7 haben, durch das ein Elektronenstrahl geschickt wird, wobei gemäß F i g. 2 die Platten 8 in Richtung des Elektronenstrahlvvegs in Stapelform angeordnet sind und in einem Ahstand d voneinander stehen. Der Radius des Lochs 7 ist r, und der Radius der Meiallscheiben 8 ist r„; die Dicke der iVietallscheiben 8 kann etwa 0.8 mm oder kleiner sein.

Bei dieser Gruppe Meiallscheiben h, von denen z. B. sechs insgesamt v-.-,,gesehen sind, sind die imgeradzahligen Scheiben und die geradzahligen Scheiben jeweils an Stromschienen 9 b?.w^r. 10 angeschlossen, wol>ci eine Gruppe der ungeradzahliaen Metallscheiben A, C und E mit einer Energiequelle E_x und eine Gruppe der geradzahligen Metallscheiben ß, /> und Γ mit einer Energiequelle E., verbunden ist. Das Poteniiall-', der Energiequelle £, und das Potential l·'., der Energiequelle E., ist so gewählt, daß zwischen ihnen die Beziehung V.,> V₁ > 0.2 K₁ besieht, wobei der Wert von K., willkürlich zwischen 5 KV und 30 KV gewählt werden kann. An die letzte Elektrode F des Fokussiersystems 5 ist ein leitfähiger FiIm 11 elektrisch angeschlossen, der sich von dem Halsabschnitt des Kolbens zum Innenflächenbereich seincs Trichterabschnitts erstreckt.

Es sei angenommen, daß d — r, und K₁ ' 2 V., ist; die Potentialverteilung eines periodischen elektrischen Felds entlang der Achse der Röhre nimmt gemäll Fig. 3 Wellenform an; die wirksamen Werte des Maximalpotentials V_max und des Minimalpotentials V_min innerhalb der Grenzen der Paradise des Elektronenstrahlwcgs können diiich die folgenden Gleichungen gegeben werden:

2 V ■ V,

V_mlK --

und

Der FokussiereH'ekt des Fokussiersystenis 5 aut dem Elektronenstrahl wird mit wachsendem We i

y y

y . y

größer, wobei dieser FokussierelTekt ebenfalls mit größer werdendem Verhältnis des Abstand* d zum Radius;-, des Lochs 7 größer wird. Hat jedoch das Verhältnis r, ; J einen übermäßig großen Wert, so tritt in dem Fokussiersystem 5 das Problem der Aberration auf.

Bei der Bildrohre nach dc E.lindung ist zwischen dem Abstand d und dem Lochradius r, eine Beziehung d ^ Ir₁ vorgesehen. Diese Begrenzung ist auch vom Standpunkt der Anordnung der Elektroden des Fok..ssiersystems 5 in einer kompakten Art von Vorteil.

Darüber hinaus hat sich bei der Erfindung erwiesen, daß die Einhaltung einer Beziehung d ·-_ _ r., i\ zwischen dem Abstand </. dem Radius r., der Metallscheibe 8 und dem Lochiadiu- r, zu einer Redi:/ierung des Einflusses infolge der Penetration äußerer elektrischer Felder verringert wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Lochradiin der Metailscheiben der ungeradzahligen Gruppe nd der Metallscheiben der geradzahligen Gruppe denselben Radius r,; selbstverständlich können die Radien unter der Voraussetzung unterschiedliehe Werte haben, daß die vorerwähnten Bedingungen befriedigt sind.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der Ei findung gezeigt; hier ist der Lochradius der Metallscheiben /Γ, (". E' und C einer ungeradzahligen Gruppe r_;1 und derjenigen der Metailscheihen /?', /)' und F' einer geradzahligen Gruppe r₍. Die Werte dieser Radien sind so gewählt, daß die Beziehung r, < r, besteht. Es sei angenommen, daß zwischen dem. Potential V₁ der Energiequelle /*.', und dem Potential V., einer Energiequelle E., die Beziehung K₁ > V., besteht; dann wirkt zusätzlich z.u einem periodischen elektrischen FeldelTckt infolge der Bo-Ziehung K₁ > V₁ synenergetisch ein periodischer elektrischer FcIdeITekt infolge der Beziehung r_:1 < r_t unter Herbeiführung einer verbesserten Fokussierwirkung auf den Elektronenstrahl. In Fi g. 4 bezeichnet 15 das Fokussiersystem.

Versuche haben ergeben, daß bei einer Elektrodenanordnung gemäß F i g. 5 bei bestimmter Wahl der Radien r, und r, sowohl ein exzellenter SlrahlfokussiereiTekt als auch eine gute mittlere Strahlgeschwindigkeit erhalten werden kann, selbst wenn der Wert von K₂ so gewählt wird, daß er sehr nahe bei Null Volt liegt. In diesem Fall kann K₁ jeden Wert zvvisehen 5 KV und 30 KV einnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patcntanspiüehe:

1. Kaihodenstrahl-Bildwiedergaberöhre nut einem Fnkiissier-Linsensystcm mit periodischem ckktiΊμ.-|ίι_μιι Feld, bei dem eine Λη/iihl von !elektroden !änus des Wegs eines !elektronenstrahls /wischen einer ersien Besehleunigungselektrode iind einem Leuchtschirm axial ausgerichtet sind und ein HauptlinsensWcm bilden, dadurch μ c k l· η H / c i c ii η ο t. daß das Hauptlinscnsys'.em aus einer Anzahl \on jeweils eine kreisu'imisie Öfinung aufweisenden Metallscheiben iSi besieht. ν ι ; denen die Gruppe (.-I. C'. /e) uiigerad/ahliger Rangordnung auf einem und die Gruppe {B. D) geradzahliger Rangordnung auf einem anderen Potential liegt, daß tue ScheiheniilTnungen jeweils einer Gruppe gleichen Durchmesser haben und daß der Ö'inungsradius (r,) und der Abstand (d) benaclibarter Metallscheiben (8) \ (ineinander dii. Bedingung 2 ^r, ". · </ erfüllen.

2. Bildröhre nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung r, /·,></ eritillt wird, wobei r., der Außenradius der Metall· scheiben (8) ist.

3. Bildröhre nach Anspruch ι oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß dei ölTnungsradius einer Metallscheibengruppe verschied·, ι von dem Öffnungsradius der anileren Metallscheibcngruppe ist.

4. Bildröhre nach einem der vorhergehenden Anspruch·.", dadurch gekennzeichnet, daß die Starke der Metallscheiben (8) kleiner als I).S mm isl.