DE2262546B2 - Elektronenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Elektronenstrahlröhre ist aus der US-PS j> 29 03 612 bekannt. Eine Elektronenstrahlröhre enthält im allgemeinen eine langgestreckte, evakuierte Umhüllung, die auf einer Seite mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und auf der anderen Seite mit einer Auftreffplatte für den erzeugten Elektronenstrahl versehen ist. Elektronenoptische Mittel fokussieren den Elektronenstrahl auf die Auftreffplatte und unter der Einwirkung von Ablenkmitteln tastet der Elektronenstrahl die Auftreffplatte gemäß einem bestimmten Raster ab. ·τ>

In der genannten US-PS ist erwähnt, daß Gasreste in einer solchen Röhre vom Elektronenstrahl ionisiert werden können. Die durch Ionisation gebildeten positiven Ionen werden in einer dem Elektronenstrahl entgegengesetzten Richtung beschleunigt und können V) daher die Kathode erreichen. Eine große Anzahl der auf die Kathode auftreffenden Ionen weisen eine genügende Energie auf, um die Emissionseigenschaften der Kathode zu beeinträchtigen. Bei der bekannten Elektronenstrahlröhre wird verhindert, daß die positi- « ven Ionen die Kathode erreichen, indem das Elektronenstrahlerzeugungssystem schräg in bezug auf die Hauptachse der Röhre angeordnet und der erzeugte Elektronenstrahl mit Hilfe einer nichtsymmetrischen Elektronenlinse parallel zu der Hauptachse abgelenkt t>o wird. Die positiven Ionen werden ebenfalls dem Einfluß des Ablenkfeldes ausgesetzt, aber infolge ihrer von der der Elektronen des Elektronenstrahls verschiedenen Energie erreichen sie die Kathode nicht, sondern werden an anderen Stellen im Elektronenstrahlerzeu- <r> gungssystem abgefangen.

Dieser Aufbau einer Elektronenstrahlröhre hat aber den Nachteil, daß auch die Fokussierung des Elektronenstrahls durch das nichtsymmetrische Ablenkfeld beeinflußt wird, wodurch Aberrationen auftreten. Eine tierartige, nichtsymmetrische Beeinflussung läßt sich schwer ausgleichen.

Weiter zeigt sich, daß das Ablenkfeld in der Praxis eine Vergrößerung der Länge der Röhre erfordert Auch andere Mittel zur Ablenkung des Elektronen Strahls, z. B. das Magnetfeld eines Dauermagneten, weisen diese Nachteile auf. Der große Abstand zwischen der Kathode und denn Ablenkfeld ist ungünstig 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.

Aus der DE-PS 9 70 180 ist eine weitere Elektronenstrahlröhre mit einer sogenannten Ionenfalle bekannt Bei dieser Röhre dürfen die Geometrie und die angelegte Spannung nur wenig vom Sollwert abweichen, da sonst der Elektronenstrahl die Blende nicht mehr passieren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenstrahlröhre der eingangs genannten Art, bei der das Auftreffen von Ionen auf die Stellen der Kathode, die den durch die Blende durchgelassenen Teil des Elektronenstrahls emittieren, weitgehend vermieden wird, so auszubilden, daß keine besonderen Ablenkfelder erforderlich sind, um den Elektronenstrahl vor dem Eintritt in das Fokussierungsfeld parallel zu der zweiten Ach&e auszurichten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß ein Teilstrahl, der aus Elektronen besteht, die von einem kleinen Gebiet auf der Oberfläche der Kathode emittiert werden, nach dem Passieren des Strahlknotens einen um so größeren Winkel mit der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems einschließt, je weiter das emittierende Gebiet von der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems entfernt ist. Dies ermöglicht es, die Achse eines der Teilstrahlen, nach dem Passieren des Strahlknotens, als die Achse eines nutzbaren Teils des Elektronenstrahls zu betrachten und mit der Hauptachse der Röhre zusammenfallen zu lassen. Die anderen Teile des Strahls werden von der Blende abgefangen. In einer Röhre nach der Erfindung wird also nicht der mittlere Teilstrahl, der von der Mitte der Kathode emittiert wird, sondern ein Teilstrahl benutzt, der von einem in einiger Entfernung von der Mitte liegenden Gebiet emittiert wird.

Der Erfindung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, daß die positiven Ionen, die in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem gebildet werden, auf einem sehr kleinen Gebiet in der Mitte der Kathode konzentriert werden. Dies hat zur Folge, daß die Emissionseigenschaften der Mitte der Kathode beeinträchtigt werden. Da in einer Röhre nach der Erfindung der nutzbare Teil des Elektronenstrahls nicht von der Mitte der Kathode, sondern von einem in einiger Entfernung von der Mitte liegenden Gebiet emittiert wird, wird die Wirkung der Röhre dadurch nicht beeinfluß!:. Der größte Teil der von der Kathode emittierten Elektronen wird zwar von der Blende abgefangen; dies ist jedoch bei vielen Röhrentypen nicht nachteilig, weil ohnehin eine Blende verwendet wird, um einen sehr kleinen Elektronenfleck auf der Auftreffplatte zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung,

F i g. 2 schematisch einen Teil dieser Röhre und

Fig.3 einige berechnete Ionenbahnen im Elektronenstrahlerzeugungssystem dieser Röhre.

Die in F i g. 1 gezeigte Elektronenstrahlröhre ist eine Fernsehkameraröhre vom bekannten Vidikon-Typ. Die Röhre enthält eine Glasumhüllung 1 mit einer transparenten Frontplatte 2, auf der eine transparente elektrisch leitende Schicht 3 sowie eine photoleitende Schicht 4 angebracht sind. Die freie Oberfläche der photoleitenden Schicht 4 wird von einem Elektronenstrahl (Teilstrahl) 5 abgetastet, der von einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 erzeugt und von einem Satz von Ablenkspulen 7 abgelenkt wird. Der Teilstrahl 5 wird auf die Schicht 4 mittels der Elektroden 8,9 und 10 fokussiert, die eine Fokussierlinse bilden. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 enthält die Kathode !2, ein erstes Gitter 13 und ein zweites Gitter 14. Die Elektrode 8 enthält eine Blende 15 mit einer öffnung 16. Die an die Röhre angelegten Spannungen sind:

Kathode 12	OV
Erstes Gitter 13	-30 V
Zweites Gitter 14	300 V
Elektrode 8	300 V
Elektrode 9	20 V
Elektrode 10	300 V
Netzelektrode 11	600 V
Schicht 3	40 V

Die Hauptachse der Röhre oder zweite Achse ist mit 17 bezeichnet. Die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 oder erste Achse 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 Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 mit der Kathode 12, dem ersten Gitter 13 und dem zweiten Gitter 14 schematisch dargestellt. Weiter sind in dieser Figur Die Blende 15 mit der den Teilstrahl 5 durchlassenden öffnung SS, sowie '-lie Hauptachse 17 der Fernsehkameraröhre und die Achse 18 des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 dargestellt. Der von der Kathode 12 emittierte Elektronenstrahl hat eine ^r. Kontur 19 und bildet einen Strahlknoten 20, der schematisch mit einem Punkt angegeben ist. Aus der Figur geht hervor, daß der Teilstrahl 5 auf einen Teilstrahl 21 zurückgeht, der von einem Oberflächeneiement 22 emittiert wird, das außerhalb der Mitte 23 der

κι Kathode 12 liegt. Aus der Figur geht unmittelbar hervor, daß keine zusätzlichen Ablenkfelder für den Teilstrahl 5 bzw. 21 erforderlich sind, sondern daß die Krümmung der Bahn des Teilstrahls 21 völlig durch das Feld im Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 bestimmt wird,

v> das den Strah'knoten 20 hervorruft, und also auch den Teilstrahl 21 im Strahlknoten fokussiert. Da die Elektroden 8 und 14 die gleiche Spannung führen, ist die Strecke zwischen dem Strahlknoten 20 und der Blende 15 praktisch feldfrei und der Teilstrahl erfährt dort keine Ablenkung und keinen Einfluß von nichtsymmetrischen Feldern, die Aberrationen hervorrufen könnten.

In Fig.3 sind die Kathode 12 und die Achse 18 schematisch in einem rechtwinkligen Achsensystem dargestellt. Weiter sind in dieser Figur die Gitter 13 und

2^r> 14 dargestellt. Die Figur zeigt nur den Teil auf einer Seite der Achse 18. Die gestrichelte Linie 19 ist die Strahlkontur, die 90% des emittierten Stromes enthält. Der Strahlknoten 20 weist in dieser Figur endliche Abmessungen auf. Mit den Linien 24, 25, 26, 27 und 28

Ji] sind einige berechnete lonenbahnen mit einer Anfangsgeschwindigkeit 0 und mit Anfangspunkten auf der Strahlkontur 19 angegeben. Aus der Figur geht hervor, daß der größte Teil der Ionen an Stellen innerhalb eines Abstandes von 40 bis 50 μιη von der Mitte 23 der

j5 Kathode gelangt. Der Durchmesser des Oberflächenelements 22, das den Teilstrahl 21 emittiert (Fig. 2), beträgt etwa 10 μιη. Der Winkel zwischen den Achsen 17 und 18 muß also so groß sein, daß das Oberflächenelement 22 etwa 50 bis 60 μίτι von der Mitte 23 entfernt ist. Es zeigt sich, daß dieser Winkel dann 4° betragen muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektronenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit längs einer ersten Achse zentrierten Elektroden zum Erzeugen eines Elektronenstrahls mit einem Strahlknoten auf der ersten Achse, sowie mit längs einer zweiten Achse zentrierten elektronenoptischen Mitteln zum Fokussieren eines von einer Blende mit einer in bezug auf die zweite Achse zentrierten öffnung durchgelassenen Teils des Elektronenstrahls, wobei sich die erste und die zweite Achse unter einem spitzen Winkel schneiden und die erste Achse die Blende außerhalb der öffnung schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlknoten (20) mit dem Schnittpunkt der ersten Achse (18) und der zweiten Achse (17) zusammenfällt, daß die beiden Achsen sich unter einem Winkel zwischen 2° und 8° schneiden, daß die öffnung (16) in der Blende (15) einen Teilstrahl (5,21) von weniger als einem Viertel des im Strahlknoten konzentrierten Elektronenstrahls durchläßt, und daß die Krümmung des Teilstrahls (21) vor der Blende (15) völlig durch das Feld im Elektronenstrahlerzeugungssystem (6) bestimmt ist, und daß die Achse des Teilstrahls (21) nach dem Passieren des Strahlknotens (20) mit der zweiten Achse (17) zusammenfällt.

   II)