DE2205162A1

DE2205162A1 - Elektronenstrahlerzeuger

Info

Publication number: DE2205162A1
Application number: DE19722205162
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ichihara; Kanai Hiromi Mobara; Yamazaki (Japan). P
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1972-08-10
Also published as: GB1377091A; JPS5743972B1; US3852637A; FR2170876B1; FR2170876A1; DE2205162C2

Description

Patentanwälte

Dr.-!rr-. Γ0. \ - ■ ~ T 2 Jr.

a München i% S^insdorfstr. 10

81-18.248P(18.249H) 3. 2. 1972

HITACHI Ltd., Tokio (Japan)

Elektronenstrahlerzeuger

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektronenstrahlerzeuger und insbesondere auf einen Elektronenstrahlerzeuger mit einem Elektrodensystem, das zum Gebrauch in einer Kathodenstrahlröhre eine Linsenwirkung zeigt.

Als Elektrodensysteme mit Linsenwirkung zum Gebrauch in einer Kathodenstrahlröhre sind bisher zwei Typen bekanntgeworden. Diese sind der Typ mit einem Potential und der Typ mit zwei Potentialen. Bei einem Elektrodensystem vom Typ mit einem Potential werden drei fokussierende Elektroden verwendet, die so auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, daß sie eine fokussierende Hauptlinsenanordnung bilden, wobei an zwei der Elektroden von beiden Sei-= ten eine gemeinsame Hochspannung von beispielsweise ungefähr 25 kV und an die andere Elektrode eine Spannung in der Nähe des Erdpotentials angelegt sind«

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Dagegen sind bei einem Elektrodensystem mit zwei Potentialen zwei fokussierende Elektroden vorgesehen, die so auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, daß sie eine fokussierende Hauptlinsenanordnung bilden, wobei an die eine der Elektroden eine Hochspannung von ungefähr 25 kV und an die andere Elektrode eine mittlere Spannung von 3 bis 6 kV angelegt sind.

Bei diesen bekannten Typen von Elektrodensystemen für einen Elektronenstrahlerzeuger sind die fokussierenden Elektroden so angeordnet, daß sie eine einzige Hauptelektronenlinse bilden, was dazu führt, daß ein Kathodenbild durch eine einzige Hauptelektronenlinse auf den Schirm fokussiert wird. Bei einer Kathodenstrahlröhre wird jedoch die Apertur des Elektronenstrahlerzeugers durch den Innendurchmesser des Halsteils, in dem der Elektronenstrahlerzeuger gelagert ist, verringert. Die Apertur der daraus gebildeten Hauptelektronenlinse ist demgemäß dieser Einschränkung unterworfen, und die Verringerung der Aberration ist begrenzt. Dies führt vor allem bei Kathodenstrahlröhren mit drei Elektronenstrahlerzeugern, die im Halsteil vorgesehen sind, zu ernsten Problemen.

Diese Probleme sollen durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Der Elektronenstrahlerzeuger soll die Aberration in der Hauptelektrodenlinse sehr klein m&ehen, ohne daß die Apertur des Elektronenstrahlerzeugers vergrößert wird, wodurch ein vom Elektronenstrahlerzeuger ausgesandter Elektronenstrahl genügend auf den Schirm fokussiert ist,

Erfindungsgemäß ist ein Elektrousna trahlerzeuger vor-

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gesehen, der mehrere Elektroden aufweist, durch die ein Elektronenstrahl auf einen Schirm fokussiert wird. Dabei umfaßt der Elektronenstrahlerzeuger eine fokussierende Hauptlinsenanordnung mit einer ersten Elektrodeneinrichtung, die eine Elektronenlinse auf einem Potential bildet, und eine zweite Elektrodeneinrichtung, die eine Elektronenlinse auf zwei Potentialen bildet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Grundprinzips einer fokussierenden Hauptlinsenanordnung zum Gebrauch in einem Elektronenstrahlerzeuger, und

Fig. 2 bis 5 jeweils verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugers.

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Grundprinzip der fokussierenden Hauptlinsenanordnung für einen Elektronenstrahlerzeuger. Die fokussierende Hauptlinsenanordnung L besteht aus zwei Elektronenlinsen L₁ und L„· Die Elektronenlinsen L und L„ bestehen jeweils aus einer Elektronenlinse L von einheitlichem Potential (oder aus einer Elektronenlinse L, mit zwei Potentialen) und aus einer Elektronenlinse mit zwei Potentialen (oder einer Elektronenlinse mit einem einheitlichen Potential). Die Elektronenlinsen L₁ und L₂ sind so angeordnet, daß sie eine Hauptelektronenlinse L bilden,

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deren effektive Apertur größer ist. Die Lage der Elektronen strahlen ist mit I₁ bis Ig bezeichnet.

Wenn die Hauptelektronenlinse L in dieser Weise aus den beiden Elektronenlinsen L₁ und Lp besteht, dann kann die effektive Apertur der Hauptelektronenlinse groß gemacht werden, woraus folgt, daß die Aberration gegenüber bekannten Anordnungen sehr stark verkleinert ist. Da die beiden Elektronenlinsen L₁ und L„ wie oben beschrieben aus der Kom bination zwischen der Elektronenlinse L von einheitlichem Potential und der Elektronenlinse L von zwei Potentialen bestehen, kann die Hauptelektronenlinse L Veränderungen in der Fokussierung in bezug auf Fluktuationen der Spannung mit Hilfe der Elektronenlinse L von einheitlichem Potential verringern. Weiterhin kann die Hauptelektronenlinse eine vergrößerte Stromstärke des Elektronenstrahls, die zu einer LeuchtfleckaufWeitung oder zu einer Leuchtflecküberhellung führt, mit Hilfe der Elektronenlinse L_u von einheitlichem Potential verringern. Schließlich kann auch auf einfache Weise dank der Verwendung der Elektronenlinse L^ mit zwei Pote'ntialen ein feiner Strahl leicht erhalten werden.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugers dargestellt. Insbesondere ist nur ein Elektrodensystem gezeigt, das die Hauptelektronenlinse L bildet. Weiterhin ist dargestellt, wie die Potentiale angelegt sind. Die Hauptelektronenlinse L besteht aus einem Elektrodensystem aus vier Elektroden. Die Elektroden sind von der ersten bis zur vierten Elektrode P₁ bis Pr auf einer gemeinsamen Achse vorgesehen. Die erste Elektrode P₁ ist so angeordnet, daß sie möglichst dicht beim

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Röhrenfuß der Kathodenstrahlröhre liegt. Die vierte Elektrode Pjl ist so vorgesehen, daß sie möglichst dicht bei der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre liegt. An das Elektrodensystem sind Spannungen so angelegt, daß die erste Elektrode P₁ und die dritte Elektrode P~ gemeinsam von einer Hochspannung aus einer Hochspannungsquelle E versorgt werden, während die zweite Elektrode P₂ und die vierte Elektrode Pj, gemeinsam mit einer mittleren Spannung aus einer mittleren Spannungsquelle E, versorgt werden, so daß dadurch eine fokussierende Hauptlinsenanordnung gebildet wird. Bei dieser fokussierenden Hauptlinsenanordnung bilden die erste, zweite und dritte Elektrode P^, P₂ und P„ eine Elektronenlinse L von einheitlichem Potential, und die dritte und vierte Elektrode P„ und P^ eine Elek-

trohenlinse L, mit zwei Potentialen. Wie oben bei der b

Fig. 1 erläutert wurde, bilden die Linsen L und L, offensichtlich eine einzige Hauptele]
größeren tatsächlichen Apertur.

sichtlich eine einzige Hauptelektronenlinse L mit einer

In den Fig. 3 bis 5 sind weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugers dargestellt. Dabei ist insbesondere nur das Elektrodensystem gezeigt, das die Hauptlinse L bildet. Weiterhin ist, wie in der Fig. 2, die Einspeisung der Potentiale dargestellt.

In der Fig. 3 sind die Elektroden P₁ bis P^ auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Die erste und die dritte Elektrode P und P~ sind so miteinander verbunden, daß an ihnen eine Hochspannung von einer Hochspannungsquelle E

anliegt, während an der zweiten und vierten Elektrode P₂ und P^ jeweils eine verschiedene mittlere Spannung aus

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mittleren Spannungsquellen E, ₁ und E, ₂ liegt. Auf diese Weise wird die fokussierte Hauptiinsenanordnung gebildet. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bilden die erste, zweite und dritte Elektrode P₁, P₂ und P- eine Elektronenlinse L von einheitlichem Potential, während die dritte und vierte Elektrode Pq und Pk eine Elektronenlinse L, von zwei Potentialen darstellen.

In der Fig. 4 sind die Elektroden P₁ bis Pl auf einer gemeinsamen Achse vorgesehen. Die erste und vierte Elektrode P₁ und P_ sind so miteinander verbunden, daß an ihnen eine mittlere Spannung aus einer mittleren Spannungsquelle E, liegt. Die zweite und vierte Elektrode P„ und Pk sind so miteinander verbunden, daß an ihnen eine Hochspannung aus einer Hochspannungsquelle E liegt. Auf diese Weise wird die fokussierende Hauptlinsenanordnung gebildet. Bei dieser Anordnung bilden jedoch im Gegensatz zu denvorhergehenden Ausführungsbeispielen die erste und zweite Elektrode P₁ und P₂ eine Elektronenlinse L, mit zwei Potentialen, während die zweite, die dritte und vierte Elektrode P₂, P«

und P. eine Elektronenlinse L von einheitlichem Potential 4 u

darstellen.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Elektroden P. bis P^ auf einer gemeinsamen Achse. Die zweite und vierte Elektrode P„ und P. sind so miteinander verbunden, daß an ihnen eine Hochspannung von einer Hochspannungsquelle E liegt, während die erste und

dritte Elektrode P und P„ jeweils mit verschiedenen mittleren Spannungen aus mittleren Spannungsquellen E, ₁ und E versorgt werden. Auf diese Weise wird die fokussierende

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Hauptlinsenanordnung gebildet. In dieser Anordnung bilden, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4, die erste und zweite Elektrode P₁ und P₀ eine Elektronenlinse L, mit

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zwei Potentialen, während die Elektroden Pp bis Pr eine Elektronenlinse L von einheitlichem Potential darstellen.

Die erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeuger gewährleisten, wie oben beschrieben, einen feinen Elektronenstrahl mit einer kleinen Aberration und einer sehr hohen Auflösung.

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Claims

Patentansprüche

Γ 1.)Elektronenstrahlerzeuger mit mehreren Elektroden zum Fokussieren eines Elektronenstrahls auf einen Schirm, gekennzeichnet durch eine fokussierende Hauptlinsenanordnung (L ) mit einer ersten Elektrodeneinrichtung (L ), die eine Elektronenlinse von einheitlichem Potential bildet, und mit einer zweiten Elektrodeneinrichtung (L, ), die eine Elektrodenlinse mit zwei Potentialen bildet.

2ο Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrodeneinrichtung (L ) eine erste, zweite und dritte Elektrode (P₁J Pp* Po) umfaßt, daß die zweite Elektrodeneinrichtung (L, ) die dritte und eine vierte Elektrode (P~» Pj.) umfaßt, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode (P₁₁ P₂» P3» ^h) ^au^ einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, daß die erste und dritte Elektrode (P₁, P_) elektrisch miteinander verbunden sind und an ihnen gemeinsam eine Hochspannung (E ) liegt,

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und daß die zweite und die vierte Elektrode mit einer Spannung versorgt werden, die niedriger ist als die an der ersten und dritten Elektrode (P₁» Po) liegende Spannung (Fig. 2, 3).

3. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und vierte Elektrode (P„, P^) elektrisch miteinander verbunden sind und gemeinsam mit einer Spannung (E, ) versorgt werden (Fig. 2).

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k. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und vierte Elektrode (P₁ » Pj,, mit voneinander verschiedenen Spannungen (E,.. , E,_) versorgt werden (Fig. 3)·

5. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrodeneinrichtung (L )
eine zweite, dritte und vierte Elektrode (P₂* P3» Pj^) umfaßt, daß die zweite Elektrodeneinrichtung eine erste und die zweite Elektrode (P₁, P₂) umfaßt, wobei die erste,
zweite, dritte und vierte Elektrode (P₁, P₂, P3» P^) auf
einer geraeinsamen Achse angeordnet sind, daß die zweite
und vierte Elektrode (P₂, P^) elektrisch miteinander verbunden sind und gemeinsam mit einer Hochspannung (E ) versorgt werden, und daß an der ersten und dritten Elektrode (P₁, P„) Spannungen liegen, die niedriger sind als die an der zweiten und vierten Elektrode liegende Spannung (Fig. h, 5).

6. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Elektrode (P₁, P3) elektrisch miteinander verbunden sind und gemeinsam mit
einer Spannung (E_b) _versorgt werden (Fig. k).

7. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Elektrode (P₁, P3) mit voneinander verschiedenen Spannungen (E, .,, E,_) ver-

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sorgt werden (Fig. 5)·

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