DE2318547A1

DE2318547A1 - Elektronenstrahlkanone fuer kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE2318547A1
Application number: DE19732318547
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB1403936A; IT987069B; CA973920A; JPS5543660Y2; FR2180048B1; JPS493455U; FR2180048A1

Description

Elektronenstrahlkanone für Kathodenstrahlröhren

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit einer Hauptelektronenlinsenanordnung aus meh

reren getrennten Elektronenlinsensystemen, insbesondere für die 'Verwendung in Kathodenstrahlröhren,

Die Hauptelektronenlinsenanordnung in einer Elektronenstrahlkanone 'wie sie in einer Kathodenstrahlröhre verwendet wird, läßt sich im !allgemeinen in zwei Typen unterteilen, und aar in den Bipotentialtyp und den Unipotentialtyp. Im Falle der Hauptelektronenlinsenanordnung vom Bipotentialtyp ist es möglich, einen scharf begrenzten Strahlfleck auszubilden; wenn aber der Strahlstrom anwächst, !verschlechtert sich die Qualität des Brennflecks allmählich. Im Falle der Hauptlinse vom Unipotentialtyp wird die Qualität des Strahlflecks nicht von der Größe des Strahlstroms beeinflußt, jedoch ist der Brennfleck nicht scharf definiert. Wenn man daher bei Hauptlinsen von diesen Typen versucht, die Größe des Strahlflecks herabzusetzen, würde die Aberration anwachsen. Aus diesem Grunde gibt es eine Grenze für die Schärfe des Strahlflecks.

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Es ist auch vorgeschlagen worden, eine Hauptelektronenlinsenanordinung aus mehreren diskreten Linsensystemen aufzubauen, um auf diese Weise den Elektronenstrahl aufeinanderfolgend durch die diskreten Linsensysteme zu fokussieren. Diese Bauart macht aber eine Reihe 'von Linsensystemen erforderlich, so daß die Gesamtlänge der Elekjtronenstrahlkanone vergrößert werden muff. Da in jeder der bekannte^ lElektronenstrahlkanonen das Elektronenlinsensystem so ausgelegt

■ist, daß der Elektronenstrahl durch ein Gebiet außerhalb des der I

JAchse des Elektronenstrahlsystems benachbarten Gebietes des Elektronenlinsensystems hindurchläuft, d.h. durch Bereiche, die von j der optischen Achse der Elektronenlinse entfernt sind, wird die ! Aberration des Elektronenlinsensystems vergrößert, wenn man eine hohe Elektronenstrahldichte zu erreichen sucht, wodurch die Ausbilf dung eines scharf definierten Brennfleckes auf dem Leuchtschirm

erschwert wird. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektronenstrahlkanone der oben genannten Art zu schaffen, dlL· diese Nachteile nicht aufweist. Weiterhin wird angestrebt, daß diel Elektronenstrahlkanone einen scharf definierten Brennfleck ohne Vergrößerung der Aberration erzeugen kann.

Die erfindungsgemäße Elektronenstrahlkanone ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenlinsensysteme vom Unipotentialtyp sind und die Intensität eines vorhergehenden Linsensystems größer ist als die des nachfolgenden Linsensystems. Für den Ausdruck "Intensl· tat" könnte auch der Ausdruck "Strahlfokussierleistung" benutzt werden, jedoch wird im folgenden der Ausdruck "Intensität" bevorzugt gebraucht.

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Die Erfindung soll nun in verschiedenen Aus führungs formen an Hand der beigefügten Figuren näher beschrieben werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlkanone und

Fig. 2, 3 Diagramme von anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Zu der in der Fig. 1 gezeigten Elektronenstrahlkanone gehören eine .Kathodenelektrode 1 und sieben Steuerelektroden 2 bis 8, von denen idie dritte Steuerelektrode 4, die fünfte Steuerelektrode 6 und die siebte Steuerelektrode 8 mit einer Hochspannungsquelle Ea mit einet

Ausgangsspannung von 10 bis 30 kV verbunden sind. Die vierte Steujerelektrode 5 und die sechste Steuerelektrode 7 sind mit einer JFokussierungsspannungsquelle Eb verbunden, deren Ausgangsspannung >±m Bereich von 0 bis 6 kV liegt. Die Steuerelektroden 4 bis 8 bauen zwei Unipotentialelektronenlinsensysteme 9 und 10 auf. Erfin-

die
dungsgemäß wird die Intensität - oder Strahlfokussierungsleistung des Linsensystems 9, das die erste Stufe einer mehrstufigen Anordnung darstellt, größer gemacht als die entsprechende Leistung des Linsensystems 10, das die zweite Stufe darstellt. Daher wird die Hauptlinsenanordnung von diesen beiden Linsensystemen 9 und 10 auffgebaut. Insbesondere besteht die Hauptlinsenanordnung der Elektronenstrahlkanone aus den beiden Unipotentialelektronenlinsensystemen 9 und 10, die die auf Änderungen in der angelegten Hochspannung weniger ansprechenj die Intensität des die erste Stufe bildenden Linsensystems 9, das der Kathodenelektrode näher liegt, wir Ji größer gewählt als diejenige des die zweite Stufe bildenden Linsen-

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systems 10, so daß der Elektronenstrahl durch Gebiete nahe der

Achse der Elektronenstrahlkanone geführt wird. · ;

Bei dieser Anordnung wird der aus der Vorfokussierungsanordnung
in die Hauptelektronenlinsenanordnung eintretende Elektronenstrahl in starkem Maße gebrochen und sein Durchmesser verkleinert. Da der Elektronenstrahl durch die zwei Elektronenlinsensysteme 9 und 10
allmählich fokussiert wird, ist es darüber hinaus möglich, daß ein im Vergleich zu einem mit einer üblichen Elektronenstrahlkanone
erreichbaren Strahlfleck ein schärfer begrenzter Strahlfleck er- ; reichbar ist, ohne die Aberration zu vergrößern. Da die Hauptelek-;

tronenlinsenanordnung aus zwei Elektronenlinsen besteht, ist es ;

darüber hinaus möglich, die Hauptelektronenlinsenanordnung so ans-\ zulegen, daß sie eine beachtlich weite Elektronenöffnung aufweist derart, daß die Aberration weiter verringert werden kann.

Somit schafft die Erfindung eine Elektronenstrahlkanone mit einer kleinen Aberration, die insbesondere für einen Elektronenstrahl
großer Dichte geeignet ist und die zu einem scharf begrenzten
Strahlfleck führt.

Durch die weiter unten aufgeführten Maßnahmen kann erreicht werden|, daß die Intensität des die erste Stufe darstellenden Linsensystems größer als die Intensität des die zweite Stufe darstellenden Linsensystems wird:

1. Die Länge einer ausgewählten Elektrode der das Linsensystem der ersten Stufe aufbauenden Elektroden, an die eine niedrigere

Spannung angelegt wird, wird vergrößert, d.h. die Länge Ig der

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vi-erten Steuerelektrode 5 iⁿ 5¹Ig. 1 oder j

2. die Abstände zwischen den das Elektronenlinsensystem der ersten! Stufe aufbauenden Steuerelektroden werden vergrößert, d.h. die Abstände I₁- und 1„ zwischen der dritten und vierten Steuerelek-i trode 4 und 5 bzw. zwischen der vierten urü fünften Steuerelektrode 5 und 6 werden vergrößert.

Wenn die Elektronenstrahlkanone in einer Farbbildröhre verwendet werden soll, besitzen die in der Fig. 1 gezeigten Elektroden die folgenden Abmessungen:

	0.19mm	Beispiel	25	1	mm	b~	1	.lmm
1	6.8 mm	I₂ = 0.	4	mm		10	.0mm
■ H =	1.4 mm	I₅ = 1.	0	mm	^X9 ⁼	1	.4mm
i ¹^⁼	3.4 mm	I₈ =28.		mm	^X12~	9	.5mm
	8.9 mm	I_n= 1.
jund I₁,=

:	¹I =	i	7 "	0.19mm	mm	Beispiel	2	mm	¹S =	1.1mm
¹IO=	6.8	mm	I₂ = 0.25mm	mm		6.0mm
	2.4	mm	1 = 2.4	mm	V	1.4mm
	6.0	Ig =28.0			9.5mm
I_n= 1.4

und I₁-*= 8.9 mm

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An Stelle einer Verbindung der vierten Steuerelektrode 5 und der '

'sechsten Steuerelektrode 7 mit der gemeinsamen Fokussierungsspan- ;

i otiungsquelle Eb können diese Steuerelektroden 5 und 7 auch mit ge-'trennten Pokussierungsspannungsquellen Eb, bzw. Eb _p verbunden wer-j den, die eine Ausgangsspannung zwischen 0 und 6 kV aufweisen. In derselben Weise können die dritte, die fünfte und die siebte Steu-i 'erelektrode 4, 6 bzw. 8 mit voneinander unabhängigen Hochspannungsf jquellen Ea₁, Ea₀ und Ea., verbunden werden.

j In der Fig. 2 ist schematisch eine derartige Schaltung dargestellte und die folgende Tabelle gibt typische Beispielswerte für die Spanf nungen der verschiedenen Spannungsquellen an.

Tabelle

Beispiel	Ea	Ea	25 kV	Eb₁	Eb
3	25 kV	25 kV	30	5.8 kV	6.8 kV
4	30	30	13	9.4	9.4
VJl	13	13	25	4.2	4.2
6	30	25	20	8.6	6.8
7	30	25	8.6	5.4

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Hauptelektronenlinsenanordnung aus zwei Elektronenlinsensystemen aufgebaut worden ist, so soll hier doch angemerkt werden, daß die Erfindung keinesfalls auf eine solche Anordnung beschränkt ist, sondern daß die Hauptelektronenlinsenanordnung auch von mehreren Elektronenlinsensystemen vom Unipotentialtyp aufgebaut werden kannj,

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·*' se die Intensität eines IAnsensystems großer gemacht werden •kann als diejenige des nachfolgenden Linsensystems. Dabei ist es wiederum möglich, eine Linsenwirkung wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem beachtlich großen Durchmesser zu erzielen, so daß der Elektronenstrahl durch das Gebiet geringer Aberration läuft.

In der Fig. 3 ist eine solche Anordnung gezeigt, die sich von der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung durch die Hinzufügung zusätz- :licher Elektroden 11 'und 12 unterscheidet. Die ^spannungsquelle Ea besitzt eine Ausgangsspannung im Bereich von 12 bis j50 kV und die jSpannungsquelle Eb eine Ausgangsspannung im Bereich von 2.4 bis JlO kV. Auch die in der Fig. J5 dargestellte AusfUhrungsform kann einen scharf begrenzten Elektronenstrahlfleck erzeugen, ohne daß die Aberration vergrößert wird. Typische Abmessungen für verschiedene Teile der Anordnung gemäß Fig. J> sind;

	= 0.19mm	mm	Beispiel	8	und	.25mm
I₁	= 7.8	mm	1	O		,4 mm
H	= 1.4	mm	^X5 =	1	.0 mm
¹7	)= 5.0	mm	^X8 ⁼	10	.4 mm
	5= 8.-9	mm	I_n=	1	.4 mm
	,= 1.4	I₁₅=	1

1 = 1.1mm Ig = 8.0mm l_o = 1.4mm 1,_Λ= 10.0mm

Obwohl die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben und dargestellt ist, so dürfte jedem Fachmann klar sein,

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daß Abänderungen ohne weiteres moglieh slnd_> ohne die Grundidee der Erfindung zu verlassen.

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Claims

HITACHI LIMITED !

5-1,1-chome, Marunouchi 11. April 1973 j

Chiyodaku, Tokyo, Japan ' · Anwaltsakte M-26l4 j

Patentansprüche

. 1.JElektronenstrahlkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit einer Hauptelektronenlinsenanordnung aus mehreren getrennten Elektro-:

i nenlinsensystemen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen- ' linsensysteme (9;10) vom Unipotentialtyp sind und daß die j Intensität eines vorhergehenden Linsensystems (9) größer ist als die des nachfolgenden Linsensystems (10). i
2. Elektronenstrahlkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhergehende und das nachfolgende Linsensystem (9;10) jeweils aus mehreren unter verschiedenen Spannungen betriebenen Steuerelektroden (4 bis 8;11,12) bestehen und die Länge(lg) der zum ersten Linsensystem (9) gehörenden und unter einer niedrige:! Spannung betriebenen Steuerelektrode (5) größer ist als diejenä^e (L₁₀) der zu den anderen Linsensystemen (10) gehörenden und unter niedrigen Spannungen betriebenen Steuerelektrode (7)·
3. Elektronenstrahlkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes der Linsensysteme (9j10) aus mehreren auf Abstand an-

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geordneten Steuerelektroden (4,5,6; 6, 7,8) "besteht und der Ab- S stand (lp.j.1 ) zwischen den Elektroden des die' erste Stufe bil- ^; denden Elektronenlinsensystems (9) größer ist als der Abstand (1qJ1_1?) zwischen den Elektroden des die andere Stufe bildenden Elektronenlinsensystems (1O).
4. Elektronenstrahlkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektronenlinsenanordnung aus zweii Elektronenlxnsensystemen (9; 10) vom Unipotential typ besteht. ;
J5. Elektronenstrahlkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorhergehende Elektronenlinsensystem (9) aus einer ersten, zweiten und einer dritten Steuerelektrode (4j5j6) und das nachfolgende Elektronenlinsensystem aus einer vierten, fünften und sechsten Steuerelektrode (6;7J 8) bestehen und die dritte Steuerelektrode (6), welche die letzte des vorhergehenden Elektronenlinsensystems (9) darsteilt und die vierte Steuerelektrode, welche die erste Steuerelektrod des nachfolgenden Elektronenlinsensystems (10) darstellt₃zusamm gefaßt sind und gemeinsam benutzt werden.
6. Elektronenstrahlkanone nach einem der · Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die dritte und die sechste Steuerelektrode (4;6;8) an einer gemeinsamen Spannungsquelle (Ea) einer ersten Spannung und die zweite und die fünfte Steuerelektrode (5;7) an einer gemeinsamen Spannungsquelle (Eb) von unterschiedlicher Spannung liegen.

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7. ^ ^ktronenstrahlkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektronenlinsenanordnung aus drei Elektronenlinsensystemen (Ψ,5,6;6,7,858,11,12) vom Unipotentialtyp besteht.

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