DE2262546A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

PHH.6093 Va/PP

/i,.r.-.i:r: hi. V. Philips' GloeUampenFabrielcen
AkieNo. PHN- 6093

Anmeldung vom» 21 „ Dez. 1972

"Kathodenstrahlröhre"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer:, ülektronenstrahlerzeugungssystem mit längs einer ersten Achse zentrierten Elektroden zum Erzeugen eines Elektronenstrahls mit. einem fJtrahlknoten auf der ersten Achse, sowie mit längs einer zweiten Achse zentrierten elektronenoptischen ilitteln zum Fokussieren des Elektronenstrahls, welche erste und·welche zweite Achse sich unter einem scharfen l.'inkel schneiden. ■ ■ .

Eine derartige Kathodenstrahlröhre ist aus der USA Patentf;'-·!.-1 Ct ? .903.612 ."bekannt. Eine Va thodenstrahlröhre enthält im allge-■ ';ί(]';Ί eine langgestreckte, evakuierte Umhüllung, die auf einer Geite : it fjirui ]1 ektronen« fcrahlerzeugnngssyster.1 und auf der anderen Seite mit ·. einer Auf fcreffpl; ti.e für den er-'/.-.rugten Elektronenstrahl "versehen, ist. Π ι.' t i'onenri] tische Mittel fokussieren den Elektronenstrahl auf die Auf',i'o'ff-.Icttte x\r\(] unter der Einwirkung¹ von Ahlenkmitteln tastet der "

die Auftref f'pl.·-1 te gemäss einen bestimmten Raster ab.

309830/0831

i BAD ORIGiNAt

- % - ,' ■ PHN.6093

Fir Auftreffplatte kann mit einer Schicht aua einem elektrolumineszierenden Material zum Wiedergeben eines sichtbaren Bildes versehen sein. Die Auftreffplatte kann auch mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen und zum Erzeugen elektrischer Bildsignale entsprechend einem auf die Auftreffplatte projizierten optischen Bild eingerichtet sein. Die genannte USA Patentschrift erwähnt, dass Gasreste in einer derartigen Röhre vom Elektronenstrahl ionisiert wefden können. Die duroh Ionisation gebildeten positiven Ionen werden in einer der der (negativen) Elektronen des Elektronenstrahls entgegengesetzten Richtung "beschleunigt und können daher die Kathode erreichen. Eine grosse Anzahl der auf die Kathode auftreffenden Ionen weisen eine genügende Energie auf, um die Emiasionseigenschaften der Kathode 7U beeinträchtigen. Nach der genannten Patentschrift wird verhindert, das3 die positiven Ionen die Kathode erreichen, indem das Elefctronenstrahlerzeugungssystem schräg in bezug auf die HaupteoLae der Röhre angeordnet und der erzeugte Elektronenstrahl mit Hilfe einer nichtsymmetrischen Elektronenlinse parallel zu der Hauptachse abgelenkt wird. Die positiven Ionen werden ebenfalls dem Einfluss des Ablenkfeldes ausgesetzt, aber infolge ihrer von der der Elektronen des Elektronenstrahls verschiedenen Energie erriiohen sie die Kathode nicht, sondern werden anderswo im Elektronenstrahlerzeugungssystem abgefangen.

Eine derartige Massnahme hat den Nachteil, dass auch die Fokussierung des Elektronenstrahls durch das nichtsymmetrische Ablenkfeld beeinflusst wird, wodurch Aberrationen auftreten. Eine derartige nichtsymmetrische Beeinflussung lässt sich schwer ausgleichen.

Weiter stellt sich heraus, dass das Ablenkfeld in der Praxis,. zu einer Vergrösserung der Länge der Röhre führt. Auch andere Kittel zur Ablenkung des Elektronenstrahls, z.B. das Magnetfeld eines Dauermagnet;en, weisen diese Nachteile auf. Der groose Abstand zwischen der Kathode und

309830/0831

- f - · ΓΗ1Ι.6Ο93

dem Ablenkfeld ist auch ein wichtiger Nachteil im Zusammenhang mit der Tatsache, dass die positiven Ionen, die in dem Gebiet zwischen der Kathode und dem Ablenkfeld gebildet werden, dem Einfluss des Ablenkfeldes nicht ausgesetzt werden.

Die Erfindung bezweckt, eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, in der der ungünstige Einfluss von Ionen, die auf die Kathode auftreffen, vermieden wird, ohne dass Ablenkfelder erforderlich sind, um den Elektronenstrahl parallel zu der Hauptachse zu richten.

Kaoh der Erfindung ist eine Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Axt dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt der ersten Achse und der zweite Achse mit dem Strahlknoten zusammenfällt und dass die Kathodenstrahlröhre mit einer Blende mit einer in bezug auf die zweite Aciise zentrierten Oeffnung versehen ist, welche Oeffnung weniger als ein Yiertel des Elektronenstrahls durchlässt, wobei die erste Achse die Blende ausserhalb dieser Oeffnung schneidet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Teilstrahl, der aus Elektronen besteht, die von einem kleinen Gebiet auf der Oberfläche der Kathode emittiert werden, nach dem Fassieren des Strahlknotens einen grösseren Winkel mit der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems einschliesst, je nachdem das emittierende Gebiet weiter von der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystens entfernt ist. Dies ermöglicht es, die Achse eines der Teilstrahlen, nach desi I'assieren des Strahlknotens, als die Achse eines nützlichen Elektronenstrahls zu betrachten und mit der Hauptachse der Röhre zusammenfallen z". lassen. Die anderen Teilstrahlen sollen von der Blende abge-. fanjen werden. In einer Höhre nach der Erfindung wird also nicht der mittlere Teilstrahl, der von der Mitte der Kathode emittiert wird, sondern wird ein Teilstrahl benutzt, der von einem in einiger Entfernung von der Ilitte liegenden Gebiet emittfert wird.

3O9830/0S3

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die positiven Ionen, die in dem Elektronenstrt'hlerzeugungssystem gebildet werden, auf einem sehr kleinen Gebiet in der lütte tief Kathode konzentriert werden.Dies hat zur Folge, dass die Eraisuionseigenschaften der Ilitte der Kathode beeinträchtigt werden.Da in einer Röhre nach der Erfindung der nützliche Elektronenstrahl nicht von der Ilitte der Kathode, sondern von einem in einiger Entfernung von der Ilitte liegenden Gebiet emittiert wird, ;\iird die Wirkung der Röhre dadurch nicht beeinflusst, Naturgemfiss wird der grösste Teil der von der Kathode emittierten Elektronen von der Blende abgefangen. Dies ist jedoch in vielen Röhrentypen nicht nachteilig, weil darin doch eine Blende verwendet wird, um einen sehr kleinen Elektronenfleck auf der Auftreffplatte zu erhalten.

Die Erfindung ist besonders wirkungsvoll bei einem kleinen Winkel zwischen der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssysteos (der ersten Achse) und der Hauptsache der Rohre (der zweiten Achse) von 2 bis 8°.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Aueführungsbeiepiel' an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung, Fig. 2 schematise}] einen Teil dieser Röhre, und

Fig. 3 einige berechneten Ionenbahnen im Elektronenstrahlerzeu^ungssystem der Röhre.

Die in Fig. 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre ist eine Fernsehkameraröhre vom Vidikon-Typ. Die Röhre enthält eine Glasunhüllung 1 nit einer transparenten Frontplatte 2, eltif der eine transparente leitende Signalschicht 3 sowie eine jihotoleitende Schicht 4 angebracht sind. Die freie Oberfläche der photoleitenden Schicht 4 wird von einem Elektronenstrahl 5 abgetastet, der von einen Elektronenstrahlerzeugungssystem 6

3098 30/0831

- 9 - rim.6093

erzeugt und von einen Satz von Ablenkspulen 7 abgelenkt wird. Der Elektronenstrahl 5 wird auf die chicht /] mittels der Elektroden 8, 9 und 10 fokussiert, die eine Fokussierlinse bilden. Der. .'Jlektronenstrahl 5 trifft euf die Oberfläche der Schicht 4 in senkrechter Richtung unter de/-· Hinfluss einer Kollimetionslinse auf, die durch die Elektrode 10 und eine gazeförmige Elektrode 11 gebildeb wird. Die Signalschicht 3 soll über einen Widerstand an ein positives Pobential gegenüber der Kathode 12 des ZSlektronenstrahlcrzeugungssyütems 6 angeschlossen werden. Der Elektronenstrahl 5 bringt das Potential jedes Oberflächeneleiaents der freien Oberfläche der Schicht 4 periodisch auf 0 V in bezug auf die Kathode 12. Unter dem Einfluss des positiven Potentials, an das die Signalschicht 3 angeschlossen ist, und unter dem Einfluss von Fhofcoleitung in der Schicht 4 steigt das Potential jedes Oberfläehenelements der freien Oberfläche der Schicht 4 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen auf einen gev/issen jjositiven Wert an, Dieser Uert ist grosser je nachdem mehr Licht auf das betreffende Oberflächenelenent einfällt. Die Lichtverteilung über die Schicht 4 wird durch ein auf die Schicht projiziertes optisches Bild bestimmt. Die Ladung, die vom Elektronenstrahl jeden Oberflächeneleinent periodisch zugeführb werden muss, ist der örtlichen Lichtstärke proportional. Auf diese V/eise kann der Sigm'lsehicht 3 ein Bildsignal entnommen werden. Das Elektronenstrahlorzeugungnuystew 6 enthält die Kathode 12, ein erstes Gitter 13 und ein zweites Gitter 14· Die Elektrode P enthält eine Blende 15 mit einer Oo ff nun;; λ C. Die photoloitende Schicht 4 int aus Bleinionoxyd hergestellt un<l dalier wird die Kameraröhre mit dem eingetragenen Handels-■.'firwri/jöichon "Plumbikon" bezeichnet. Die in der Röhre angewandten Spannungen ü

309830/083 1

- Φ - ιΐπτ.6093

Kathode 12 s 0 V

erstes Gitter 13 : -30 V

zweites Gitter 14 ! 300 V

Elektrode 8 : ' 3OO V

Elektrode 9 : 20 V

Elektrode 10 : 300 V

Gazeelektrode 11 : 6OO V

Signalschicht 3 t 40 V

Die Hauptachse der Rohre ist mit 17 bezeichnet. Die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 ist mit 18 bezeichnet. Die Achsen 17 und 18 schliessen miteinander einen Winkel von 4° ein.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 die Konfiguration des Elektronenstrahlerzeugungscysterns 6 mit der Kathode 12, dem ersten Gitter 13 und den zweiten Gitter I4 schematisch dargestellt. Auch sind in dieser Figur die Blende 15 mit der den Elektronenstrahl 5 durchlassenden Oeffnung 16 sowie die Hauptachse 17 der Fernsehkameraröhre und die Achse 10 des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 dargestellt. Der von der Kathode 12 emittierte Elektronenstrahl hat eine Kontur 19 und bildet einen Strahlknoten 20, der schematisch mit einem Funkt angegeben iat. Aus der Figur geht hervor, dass der Elektronenstrahl 5 durch einen Teilstrahl 21 gebildet wird, der von einem Oberflächenelement 22 emittiert viird, das ausoerhalb der Mitte 23 der Kathode 12 liegt. Aus der Figur geht direkt hervor, daas keine zusätzliche Ablenkfelder für den Elektronenatrahl 5 oder den Toilstrahl 21 erforderlich sind, sondern das« die Krümmung der Bahn des Teilstrahlen 21 vb'llig durch das Feld im Klektronenatrahlerzeugungssystem 6 bestimmt wird, das den i'«trahl- : knoten ?0 hervorruft.

In Fig. 3 sind die Kathode 12 und die Aohoe 10 scheriut inch

309830/0831

BAD

j HIT.6O95

2282548

in einen rechteckigen Achsensystem dargestellt. Veiter sind in dieser Figur die Gitter I3 und I4 dargestellt. Die Figur zeigt nur den Teil auf einer freite der Achse 18. Die gestrichelte Linie 19 ist die Strahlkontur die 90 'fo des enittierten i3tromes enthalt. Der Strahlknoten 20 vreist in dieser Figui* endliche -Ahnes sung en auf. Mit den Linien 24, 25, 26, 27 und 28 sind einige berechneten Ionenbahnen mit einer Anfangsgeschwindigkeit 0 und mit Anfangspunkten auf der Strahlkontur I9 angegeben. Diese Bahnen sind von. der Ladung und der Masse des Ions unabhängig, "vorausgesetzt, dass die Anfangsgeschwindigkeit 0 ist.'Aus der Figur geht hervor, dass der grösste Teil der Ionen an -Stellen innerhalb 40 bis 50/um von der Mitte 23 der Kathode gelangt. Der Durchmesser des Oberflächeneleicents 22, des den Teilstrahl 21 emittiert (Fig. 2), ist etwa- 10 /um. Der v/inkel zwischen den Achsen I7 und 1R muss also derart gross sein, dass das Oberflächenelement 22 etwa 50 bis 60 /um von der rJitiie 23 entfernt ist. Es stellt sich heraus, dass dieser V/inkel dann 4 betragen muss.

Versuche, bei denen Röhren nach der Erfindung mit bekannten Röhren verglichen werden, werden derart durchgeführt, dass, von einem Hochvakuum ausgehend, allmählich Argon in die Röhren eingelassen wird. Bei bekannten Röhren stellt sich heraus, dass dann bei einem Druck von 10 bis 10 mm Quecksilbersäule der Strahlstrom schnell und nahezu vollständig verschwindet. Bei Röhren nach der Erfindung ist dies sogar bei einem Druck von 10 mn Quecksilbersäule nicht der Fall.

3098 30/0831

- ο - , ιHU.6093

$ 22625Λ6

Patentansprüche;

1 j/ Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrehleraeufjiingssystoiii mit lt>ngs einer ersten Achse zentrierten Elektroden zum Erzeugen eines Elektronenstrehls mit einem Strahlknoten auf der ersten Achse sowie mit längs einer aweiten Achse zentrierten elektronenoptisehen Mitteln zum Fokussieren des Elektronenstrahls, i/elche erste Achse und Vielehe zweite Achse sich unter einem scharfen f/inkel schneiden, dadurch gekennzeichnet, das:j der Schnittpunkt der ersten Achse und der zweiten Achse mit dem Strahlknoten zusammenfällt und dass die Kathodenstrahlröhre mit einer Blende mit einer in bezug auf die zweite Achse zentrierten Oeffnung versehen ist, welche Oeffnung weniger als ein ¥iertel des Elektronenstrahls durchläset, wobei die erste Achse die Blende ausserhalb dieser Oeffnung schneidet. ;

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der scharfe Winkel zwischen 2 und 8 liegt.

309830/0831

Claims (1)

1. Leerseite