DE2156905A1 - Magnetisches Konvergenzsystem für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

7265-71/Kö/s
RCA Docket No.: 64140
Convention Date:
November l6, 1970

RCA Corporation, New York, N,Y., V.St.A.

Magnetisches Konvergenzsystem für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahl- ™

röhre

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Konvergenzsystem für eine Mehrstrahl-KathodenstrahüriShre, deren Strahlsystem die verschiedenen Elektronenstrahlen Über getrennte Strahlengänge in der gleichen allgemeinen Richtung ausstrahlt, mit mehreren Paaren von langgestreckten magnetischen Polschuhen, wobei die einzelnen Paare in Richtung gegen die Röhrenachse sowie in der allgemeinen Richtung der Elektronenstrahlen so angeordnet sind, daß zwischen den Polschuhen jedes Paares jeweils einer der Strahlengänge verläuft, Λ und wobei im Betrieb der Röhre jedes Paar mit magnetischen Flüssen gekoppelt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zu und zwischen den Polschuhen verlaufende magnetische Konvergenzfelder sowie quer dazu orientierte Streufelder erzeugen.

Mehrstrahl-Farbbildröhren haben im allgemeinen ein Konvergenzsystem für sowohl die statische als auch die dynamische Strahlkonvergenz mit mehreren Paaren von inneren magnetischen Polschuhen, und zwar je einem Paar für jeden Strahl, die mit äußeren Elektromagneten gekoppelt sind. In der USA-Patentschrift 3 268 753 ist ein typisches Delta-Dreistrahlsystem beschrieben und gezeigt, bei dem die Polschuhe an einem nichtfflagnetischen Konvergenzzylinder angeordnet sind und von diesem gegen einen

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mittleren Y-förmigen magnetischen Schirm auf gegenilberliegenden Seiten der drei Strahlengänge vorstehen, wobei jedoch zwischen dem Schirm und den Polschuhen ein Zwischenraum verbleibt. Ein senkrecht zwischen den Polschuhen verlaufendes Konvergenzmagnetfeld lenkt die Strahlen radial nach innen oder außen, je nach der Richtung des Feldes, ab. Die Polschuhe sind gewöhnlich soweit wie möglich vom Ablenkjoch für die Horizontal- und Vertikalablenkung entfernt angeordnet, damit die Einkopplung der Ablenkjochfelder in die Polschuhe und die sich daraus ergebende Strahlfleckverzerrung möglichst gering ist. Jedoch ist ein derart großer Abstand besonders bei kurzen Röhren mit Weitwinkelablenkung, wie sie beispielsweise für tragbare oder Kofferempfänger verwendet werden, unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Konvergenzsystem so auszubilden, daß die Einkopplung von Fremdfeldern, beispielsweise Ablenkjochfeldern, minimal gering ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Konvergenzsystem der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch an den Polschuhen vorgesehene Mittel zum Minimalisieren der Streufelder zwischen den Polschuhpaaren. Und zwar sind zum Minimalisieren der Kopplung der magnetischen Ablenkjochfelder mit den Strahlengängen in den Bereichen zwischen den Polschuhen des Konvergenzsystems bei jedem Polschuhpaar die gegen die Röhrenachse gewandten Enden der Polschuhe mit Flanschen versehen, die gegeneinander gerichtet sind, so daß sie zwischen sich einen verengten Spalt bilden. Der Abstand zwischen dem Spalt und dem entsprechenden Strahlengang ist gleich oder größer als der halbe Abstand zwischen den Polschuhen am Strahlengang sowie gleich oder größer als das 1,5-fache der Spaltbreite.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen fragmentarischen Längsschnitt (wobei Teile weggebrochen sind) einer Dreistrahl-Farbbildröhre mit erfindungsgemäßem Konvergenzsystem;

Figur 2 einen vergrößerten Querschnitt des Konvergenzsystems entlang der Schnittlinie 2-2 in Figur Ij

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Figur 3, 4 und 5 schematische Darstellungen, die die Wirkungsweise des Konvergenzsystems nach Figur 1 und 2 im Vergleich zur Wirkungsweise eines herkömmlichen Konvergenzsystems veranschaulichenj

Figur 6 eine der Figur 5 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsformj

Figur 7 einen Aufriß der Polschuhe nach Figur 6, gesehen in Richtung der Pfeile 7-7 in Figur 6;

Figur 8 und 9 Diagramme, die die Änderung des magnetischen
Konvergenzflusses bzw. des magnetischen Streuflusses vom Ablenkjoch in radialer Richtung in der Nachbarschaft des Strahlenganges für fünf verschiedene Polschuhausbildungen wiedergibt.

Figur 1 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf beispielsweise eine Dreistrahl-Lochmaskenfarbbildröhre 10. Die Röhre 10 hat einen Kolben mit einem Hals 12, einem Trichter oder Konus 13) einer Schirmträgerplatte 14 und einem Röhrenfuß 15· Mehrere
Durchführungsstifte 16, über denen eine Sockelscheibe 17 mit
Orientierungsmarkierung angeordnet ist, sind in den Röhrenfuß 15 eingeschmolzen. Auf der Innenseite der Schirmträgerplatte 14 ist ein Mosaikleuchtschirm 18, der auf bekannte Weise aluminisiert
sein kann, angebracht. In der Nähe des LeuchtSchirmes 18 ist eine Schatten- oder Lochmaske 20 mit einem in bekannter Weise dem
Leuchtstoffpunktraster des Leuchtschirms 18 entsprechenden Lochmuster angeordnet.

Das im Röhrenhals 12 untergebrachte Strahlsystem 22 besteht aus drei im wesentlichen identischen Elektronenstrahlern, die
drei getrennte Elektronenstrahlen durch eine Strahlablenkzone 24 in Richtung zum Leuchtschirm 18 ausstrahlen. An der Verbindungsstelle zwischen Hals 12 und Konus 13 befindet sich das magnetische Ablenkjoch 2 5, das die drei Strahlen in der Ablenkzone 24 horizontal und vertikal so ablenkt, daß sie die Lochmaske 20 und den Leuchtschirm 18 rasterförmig überstreichen. Die drei Elektronenstrahler des Strahlsystems 22 sind symmetrisch zur mittleren
Längsachse der Röhre 10 in gleichseitiger Dreiecks- oder Deltagruppierung angeordnet. Die drei Elektronenstrahler bestehen je-

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weils aus einer Kathode 26, einem Steuergitter 27, einem Schirmgitter 28, einer Fokussierelektrode 29 und einer Anode 30, die in axialer Ausrichtung an drei Trägerstäben 32 aus Isoliermaterial wie Glas angeordnet sind. Die Kathode 26, das Steuergitter 27 und das Schirmgitter 28 sind mittels Haltestreifen 42 an den Trägerstäben 32 befestigt. Die Fokussierelektroden 29 und die Anoden 30 sind an den Trägerstäben 32 durch Streifen 34 bzw. 35 befestigt.

Auf den Anoden 30 ist ein Konvergenzkäfig 44 angeordnet, der zusammen mit drei äußeren Elektromagneten 46 für die richtige Strahlkonvergenz am Leuchtschirm 18 bei der Strahlablenkung sorgt.

Die Heizfäden 48 der Kathoden sind mittels eines geeignet geformten Streifens 50 an den Trägerstäben 32 befestigt. Die Durchführungsstifte l6 sind über Anschlußleitungen (nicht gezeigt) mit den Heizfäden 48, den Kathoden 2 6, den Steuergittern 27, den Schirmgittern 28 und den Fokussierelektroden 29 der Elektronenstrahler verbunden. Ein auf der Innenwand des Konus 13 angebrachter elektrisch leitender Belag 52 reicht vom Leuchtschirm 18 bis in den Hals 12 hinein, wo er mit mehreren Federzungen 54 am Konvergenzkäfig 44 in Kontakt steht. Auf diese Weise erhalten das Schirmgitter 18, der Konvergenzkäfig 44 und die Anoden 30 die über eine Durchführungsklemme in der Wand des Konus 13 (schematisch angedeutet durch den Pfeil 56) an den Belag 52 gelegte Ultor-Hochspannung.

Figur 2 zeigt die Einzelheiten des Konvergenzkäfigs 44 gemäß einer Ausfüh-rungsform der Erfindung sowie der damit zusammen arbeitenden äußeren Elektromagneten 46 für die Konvergenz der drei Strahlen am Leuchtschirm 18.

Der Konvergenzkäfig 44 enthält einen Becher 110 aus nichtmagnetischem Metall mit einer Zylinderwandung 112 und einer Stirnwandung II4. Ein Y-förmiger magnetischer Schirm 115 unterteilt den Becher in drei Teile. Die Stirnwandung II4 hat drei Strahlöffnungen 116, und zwar je eine in jedem der drei Abteile des Bechers 110, wobei diese Öffnungen mit den Öffnungen in den Elektroden 27, 28, 29 und 30 der drei Elektronenstrahler fluchten.

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Die Zylinderwandung 112 hat drei Paare von Längsschlitzen, durch die drei Paare von magnetischen Polschuhen 118 nach innen stehen. Jeder Polschuh 118 hat ein plattenartiges Teil 119 und einen Koppelflansch 120. Die Plattenteile 119 jedes Polschuhpaares verlaufen im wesentlichen parallel zueinander und überspannen den Strahlengang je eines der Elektronenstrahler. Die Flansche 120 der Polschuhe 118 verlaufen in Urafangsrichtung längs der Außenfläche der Zylinderwandung 112, so daß sie durch den gläsernen Hals 12 hindurch mit den äußeren Elektromagneten 46 gekoppelt sind.

Erfindungsgemäß sind die Polschuhe II8 der einzelnen Paare ä an ihren inneren Enden jeweils mit angeformten Flanschen 130 versehen, die gegeneinander gerichtet sind, so daß sie einen verengten Spalt 131 bilden. Diese Flansche haben den Zweck, ganz oder mindestens weitgehend zu verhindern, daß im Strahlengang des betreffenden Elektronenstrahls zwischen den Polschuhen II8 ein unerwünschter magnetischer Streufluß, beispielsweise durch magnetische Kopplung vom Ablenkjoch 25 auf die Polschuhe II8, erzeugt wird.

Figur 3 veranschaulicht die gewünschte Wirkungsweise zweier herkömmlicher Polschuhe II8¹ (ohne Flansche an den Innenenden) und eines damit gekoppelten Elektromagneten 46 mit Erzeugung eines Konvergenzmagnetfeldes, dessen Kraftlinien 132 senkrecht f zwischen den Polschuhen verlaufen, so daß, bei der gezeigten Polarität, der Elektronenstrahl nach innen gegen die anderen Elektronenstrahlen abgelenkt (konvergiert) wird. Die beiden Schenkel des Elektromagneten 46 sowie die beiden Polschuhe 118' haben entgegengesetzte Polaritäten. Figur 4 zeigt schematisch, wie sich auf die Anordnung nach Figur 3 der Fremd- oder Streufluß vom benachbarten Ablenkjoch 25 (Figur l) oder ein anderweitiges magnetisches Streufeld bei Abwesenheit des normalen Konvergenzmagnetfeldes auswirkt. Wie gezeigt, durchsetzen die Kraftlinien der Ablenkfelder 133 den Elektromagneten 46 und die Polschuhe II8', so daß in den Polschuhen 118' im Bereich des Strahlengangs gleiche Polaritäten N-N erzeugt werden. Ferner streut, bei den gezeigten geraden Polschuhen, dieser Streufluß bei 13 5 nach einwärts durch den

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Strahlengang (sowie nach auswärts) zum Y-förmigen Schirm 115 in Richtungen quer zum Konvergenzfluß 132 nach Figur 3. Die Feldstärke dieses Streuflusses ist klein gegenüber der des Konvergenz flusses 132, dem er überlagert ist, reicht jedoch aus, um eine merkliche Verzerrung des Strahlflecks auf dem Leuchtschirm l8 hervorzurufen.

Figur 5 veranschaulicht, wie erfindungsgemäß die Einwärtsstreuung (135) des Streuflusses nach Figur 4 durch die den verengten Spalt 130 bildenden Flansche 130 an den inneren Enden der Polschuhe II8 minimalisiert wird. Und zwar folgt der größte Teil des Flusses, der andernfalls über den Strahlengang nach einwärts streuen würde, dem niederreluktanten (Reluktanz — magnetischer Widerstand) Weg durch die PlattenteLle 119 und die Flansche 130 der Polschuhe zum verengten Spalt 131.

Figur 6 und 7 veranschaulichen eine abgewandelte Form der Polschuhe nach Figur 2. Bei dieser Ausfuhrungsform haben die Polschuhe HS angeformte Endflansche 136 und 137» die in ineinanderpassenden Sägezahnrändern 138 und 139 unter Bildung eines verengten Zickzackspaltes I40 enden, wie in Figur 7 gezeigt.

Das Diagramm nach Figur 8 zeigt fünf Kurven, die die Konvergenzmagnetfeldstärke in Abhängigkeit von der Entfernung oder dem Abstand, gemessen längs einer Radiallinie von der Achse des Röhrenhalses 12 durch eine der Strahlachsen in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren Ende des betreffenden Plattenpaares 119* wiedergeben. Die verschiedenen Kurven gelten für folgende Voraussetzungen: (l) keine Polschuhe; (2) herkömmliche gerade Polschuhe wie in Figur 3; (3) Polschuhe mit Flanschen mit geraden Rändern wie in Figur 2 und 5J (4) Polschuhe mit ineinanderpassenden Sägezahnrändern wie in Figur 6 und 7J und (5) Polschuhe, die am inneren Ende durch eine massive magnetische Wand verbunden sind. Die Kurven geben die Resultate von Experimenten wieder, die mit vergrößerten "provisorischen" Konstruktionen gleicher Abmessungen bei Anwendung des gleichen äußeren Konvergenzfeldes erhalten wurden, und Sie zeigen die Feldverteilung längs ungefähr der inneren Hälfte der Länge der Polschuhe. Der Pfeil unter der

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X-Achse zeigt die Richtung der Röhrenachse und die Richtung der Öffnung zwischen den Enden des Polschuhplattenpaares an. Wie zu erwarten ist, weisen die Kurven für (1) und (5) eine verhältnismäßig niedrige Feldstärke auf. Die Kurve (2) weist die höchste Feldstärke auf und fällt gegen den offenen Spalt zwischen den inneren Enden der herkömmlichen Polschuhe etwas ab^ Die Kurven (3) und (4) weisen niedrigere Feldstärken in der Strahlachse auf, steigen jedoch gegen den verengten Spalt 131 zu an.

Das Diagramm nach Figur 9 zeigt fünf Kurven der Streumagnetfeldstärke in Abhängigkeit von der Entfernung, gemessen längs der in Figur 8 verwendeten Radiallinie. Die Kurven (3) und (4) zeigen, daß bei Vorhandensein der spaltverengenden Flansche 130 " das Streufeld im Bereich des Strahlengangs sich auf nur einen Bruchteil des bei herkömmlichen Polschuhen gemessenen Wertes Kurve (2) - verringert. Die Kurven (3) nach Figur 8 und 9 wurden mit Polschuhen erhalten, die einen geraden Spalt wie in Figur aufweisen, dessen Breite ungefähr 1/3 des Abstands zwischen den Plattenteilen 119 im Bereich des Strahlengangs sowie ungefähr 2/3 des Äbstands zwischen dem Spalt und dem Strahlengang beträgt, wobei der Abstand zwischen Spalt und Strahlengang ungefähr 1/2 des Abstandes zwischen den Platt enteil en 119 betrug. Macht man die Spaltbreite größer als l/3 des Abstands zwischen den Plattenteilen, so wird, bei gegebenem Abstand zwischen Spalt und Strahlengang, die Konvergenzkurve (3) in Figur 8 angehoben und im Be- J reich des Stratiengangs abgeflacht, wobei jedoch die Streufeldkurve (3) in Figur 9 ebenfalls etwas angehoben wird. Andererseits kann bei gegebener Spaltbreite der Abstand zwischen Spalt und Strahlengang beträchtlich vergrößert oder verkleinert werden, beispielsweise durch Verschieben des Strahlengangs, ohne daß sich der Streufluß im Bereich des Strahlengangs nennenswert ändert. Jedoch wird durch Verkleinern des Abstands zwischen Spalt und Strahlengang die Gleichförmigkeit des Konvergenzfeldes über den Strahlquerschnitt verringert. Bei einem geraden Spalt, wie in Figur 2 und 5 gezeigt, sollte daher der Abstand zwischen Spalt und Strahlengang gleich oder größer als der halbe Abstand zwischen den Polschuhen sowie gleich oder größer als das 1,5-fache der

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Spaltbreite sein. Beispielsweise können bei einer Farbbildröhre mit erfindungsgemäßem Konvergenzsystem nach Figur 1 und 2 die folgenden Abmessungen, verglichen mit einer herkömmlichen Röhre, vorgesehen sein:

Erfindungsgemäß Herkömmlich

L - Länge der Polschuhe 0,907 cm (0,357 Zoll) 0,792 cm (0,312 Zoll) S - Abstand zwischen den

Polschuhen 0,381 cm (0,150 Zoll) 0,381 cm (0,150 Zoll)

D - Abstand zwischen

Spalt und Strahl 0,267 cm (0,105 Zoll) 0,147 cm (0,058 Zoll)

W - Spaltbreite 0,127 cm (0,050 Zoll) 0,381 cm (0,150 Zoll) Verhältnis - D/S 0,7 0,387

Verhältnis - D/W 2,1 0,387

Strahldurchmesser im Bereich der Polschuhe 0,127 cm (0,050 Zoll) 0,127 cm (0,050 Zoll)

Bei diesem Beispiel genügen die Verhältnisse 2,1 und 0,7 für die erfindungsgemäßen Polschuhe den Bedingungen D — l/2 S und D £ 1,5 W.

Bei Polschuhen mit ineinandergreifenden Sägezahnrändern, Ln Figur 6 und 7 gezeigt, muß zwar die Bedii nicht jedoch die andere Bedingung erfüllt sein.

wie in Figur 6 und 7 gezeigt, muß zwar die Bedingung D= 1,5

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann auch auf eine Röhre mit anderer Strahlanzahl, beispielsweise mit zwei oder vier Elektronenstrahlen, oder auf eine Dreistrahlröhre mit "Linien"-Strahlsystem mit drei in einer gemeinsamen Ebene liegenden Elektronenstrahlern angewendet werden. Ferner kann der Konvergenzkäfig entfallen, in welchem Fall die Polschuhe direkt an den Enden der letzten Elektronenstrahlerelektroden angeordnet sind.

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Claims (4)

1. - 9 Patentansprüche^

   Magnetisches Konvergenzsystem für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhre, deren Strahlsystem die verschiedenen Etektronenstrahlen über getrennte Strahlengänge in der gleichen allgemeinen Richtung ausstrahlt, mit mehreren Paaren von langgestreckten magne tischen Polschuhen, wobei die einzelnen Paare in Richtung gegen die Röhrenachse sowie in der allgemeinen Richtung der Elektronenstrahlen so angeordnet sind, daß zwischen den Polschuhen jedes Paares jeweils einer der Strahlengänge verläuft, und wobei im Betrieb der Röhre jedes Paar mit magnetischen Flüssen gekoppelt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zu und zwischen den Polschuhen A verlaufende magnetische Konvergenzfelder sowie quer dazu orientierte Streufelder erzeugen, gekennzeichnet durch an den Polschuhen (ll8) vorgesehene Mittel (130, 136, 137) zum Minimalisieren der Streufelder (13 5) zwischen den Polschuhpaaren .
2. 2. Magnetisches Konvergenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Minimalisieren der Streufelder an den röhrenachsenseitigen Polschuh enden gegeneinander gerichtete Flansche, die zwischen sich einen verengten Spalt (131, 140) bilden, vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen dem Spalt und dem jeweiligen Strahlengang minde- g stens gleich dem halben Abstand zwischen den beiden Polschuhen des betreffenden Paares im Bereich des Strahlenganges sowie mindestens gleich der eineinhalbfachen Breite des Spaltes ist.
3. 3. Magnetisches Konvergenzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlsystem (22) drei in Deltagruppierung angeordnete Elektronenstrahler aufweist.

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4. 4. Magnetisches Konvergenzsystemnach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Minimalisieren der Streufelder an den röhrenachsenseitigen PoI-schuhenden gegeneinander gerichtete Flansche mit ineinandergreifen den Sägezahnrändern (138, 139), die zwischen sich einen Zickzackspalt bilden, vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen dem Spalt und dem betreffenden Strahlengang mindestens gleich der eineinhalbfachen Breite des Spaltes ist.

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