DE2262546C3 - Elektronenstrahlröhre - Google Patents
ElektronenstrahlröhreInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
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- H01J29/84—Traps for removing or diverting unwanted particles, e.g. negative ions, fringing electrons; Arrangements for velocity or mass selection
Description
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25
30
Die Erfindung bezieht sich au" eine Elektronenstrahlröhre nach dem Oberbegrt'f des Patentanspruchs.
Eine solche Elektronenstrahlrö've ist aus der US-PS
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 -to 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.
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 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 positiven
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 m> 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 nichtf sondern werden an anderen Stellen im Elektronenstrahlerzeu^ M
gungssyslem abgefangen.
Dieser Aufbau einer Elektronenstrahlröhre hat aber den Nachteil, daß auch die Fokussierung des Elektronenstrahls
durch das nichtsymrnetrische Ablenkfeld beeinflußt wird, wodurch Aberrationen auftreten. Eine
derartige, 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 Elektronenstrahls, z. B. das Magnetfeld eines Dauermagneten,
weisen diese Nachfeile auf. Der große Abstand zwischen der Kathode und dem 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 Achse 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 "on 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 beeinflußt. 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 Auf treffplatte 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 Fig. I 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
12, 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 F i g. 2 die Konfiguration des Elektronenstrahlerzeugungssystems
6 mit der Kathode 12, dem ersten Gitter 13 und dem zweiten C'tter 14 schematisch dargestellt. Weiter sind in
dieser Figur Die Blende 15 mit der den Teilstrahl 5 durchlassenden öffnung 16, sowie die Hauptachse 17
der Fernsehkameraröhre und die Achse 18 des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 dargestellt. Der
von der Kathode 12 emittierte Elektronenstrahl hat eine Kontur 19 und bildet einen Strahlknoten 20, der
schematisch mit einem Punkt angegeben ist. Aus der Figur geht hervor, daß der Teilstrahl 5 auf eintn
Teilstrahl 21 zurückgeht, der von einem Oberflächenelement 22 emittiert wird, das außerhalb der Mitte 23 der
ίο 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,
das den Strahlknoten 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 Einfl"" von nichtsymmetrischen
Feldern, die Aberrationen nrrvorrufen könnten.
In Fig.3 sind die Kathode 12 und die Achse 18 schematisch in einem rechtwinkligen Achsensystem
dargestellt Weiter sind in dieser Figur die Giuer 13 und
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
jn sind einige berechnete Ionenbahnen 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 μίτι von der Mitte 23 der
Kathode gelangt. Der Durchmesser des Oberflächenelements 22, das den Teilstrahl 21 emittiert (F i g. 2), beträgt
etwa 10 μπι. Der Winkel zwischen den Achsen 17 und 18
muß also so groß sein, daß das Oberflächenelement 22 etwa 50 bis 60 μητι von der Mitte 23 entfernt ist. Es zeigt
■ίο sich, daß dieser Winkel dann 4° betragen muß.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (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 Winke! zwischen 2° und 8° schneiden daß die Öffnung (16) in der Blende (15) einen TeÜEirahl (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 Stnrhlknotens (20) mit der zweiten Achse (17) zusammenfälltIU
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