DE2403627C3 - Permanentmagnetische Fokussiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine permanentmagnetische Fokussiervorrichtung, die um den Kolben einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist und die mehrere koaxial zur Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls angeordnete, flach mit zwei zueinander parallelen, großen Flächen, den Hauptflächen, ausgebildete Permanentmagnetringe aufweist deren Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den Hauptflächen verläuft und die mit entgegengesetzten Magnetpolen aneinander anliegen.

Eine Fokussiervorrichtung dieser Art ist aus der CB-PS 10 49 920 bekannt. Die Permanentmagnetringe haben zu der Ausbreitungsrichtung des Elektronen-Itrahls senkrechte Hauptflächen, die jeweils direkt ■ufeinandergefügt sind. In bestimmten Anwendungsfällen, z. B. bei Elektronenröhren für die Fernsehbildaufnahrr.e. sind die Anforderungen an die Strahlkonzentralion auf einer Signalplatte besonders hoch. Bei solchen Möhren wird nämlich die Signalplatte von einer lichtempfindlichen Fläche gebildet, auf die das zu übertragende Bild projiziert wird. Durch Abtastung der Signalplatte mittels des abgelenkten Elektronenstrahls werden die Videosignale erzeugt.

Um die Bildübertragung und den Wirkungsgrad lolcher Elektronenröhren für die Fernsehbildaufnahme lu verbessern, ist es erforderlich, daß der Strahl bei seinem Auftreffen auf die lichtempfindliche Signalplattc möglichst gut fokussiert ist. Um dies zu erreichen, muß tine Fokussiervorrichtung der bekannten Art eine große axiale Länge aufweisen und erfordert somit einen hohen Raumbedarf und führt zu einem hohen Gewicht Dies ist besonders bei Elektronenröhren für die Fernsehbildaufnahme unerwünscht
Aufgabe der Erfindung ist es, eine permanentmagnetische Fokussiervorrichtung für Elektronenröhren so zu gestalten, daß bei möglichst geringem Raumbedarf die zum Fokussieren eines Elektronenstrahls nutzbare Länge des durch die Vorrichtung erzeugten rrugnetisehen Feldes längs der Ausbreitungsachse des Elektronenstrahls möglichst groß ist

Diese Aufgabe wird bei einer permanentmagnetischen Fokussiervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß die Ringe kegelstumpfförmig

is ausgebildet und zu zwei Halbstapeln ineinandergesteckt sind derart daß die beiden Halbstapel einander mit den entgegengesetzt magnetisierten Grundflächen der Kegelstümpfe zugewandt sind.

Pennanentmagnetische Fokussierringe, die wie die

kegelstumpfförmigen Ringe bei der erfindungsgemäßen Fokussiervorrichtung ein Magnetfeld erzeugen, das in bezug auf die Ausbreitungsrichtung unsymmetrisch ist sind an sich bereits aus der DE-Patentanmeldung T10 630VIHc/21g bekannt Bei diesen bekannten Permanentmagnetringen wird die Unsymmetrie dadurch erzeugt daß die Magnetisierungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung geneigt verläuft Dabei sind die Hauptflächen der Permanentmagnetringe senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Die erfindungsgemäße Fokussiervorrichtung hat

einen sehr geringen Kaumbedarf, da ihre gesamte Länge zur Erzeugung des die Fokussierung bewirkenden

Magnetfeldes wirksam ist Sie zeichnet sich ferner aufgrund ihres sehr einfachen

<5 Aufbaus durch sehr geringe Herstellungskosten aus.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Innendurchmesser mindestens eines Permanentmagnetringes mindestens gleich sechs Zehnteln seines Außendurchmessers. Vorzugsweise sind sämtliche Permanentmagnetringe gleich ausgebildet und gleich stark magnetisiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Permanentmagnetringe aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer,

*ϊ gebildet, dem Fettpulver beigefügt ist. Die Verwendung eines solchen Materials für die Herstellung von Permanentmagnetringen für Fokussiervorrichtungen ist an sich bereits aus der GB-PS 8 27 968 bekannt Da dieser Werkstoff elektrisch isolierend ist und eine

to gewisse Elastizität aufweist, werden zum einen Dämpfungen und Störungen der Signale aufgrund von Wirbelströmen vermieden und zum anderen erhält die Elektronenröhre einen gewissen Schutz gegen mechanische Stöße.

>■> Ein Ausführungsbeispiel der Fokussiervorrichtung nach der Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung und der sich darauf beziehenden Zeichnungen erläutert.
Es zeigt

F i g. I eine Schnittansicht einer Ausfuhrungsform

eines bekannten ringförmigen Permanentmagnetringes,

Fig.2 das durch den in Fig. 1 dargestellten Permanentmagnetring erzeugte Magnetfeld, F i g. 3 einen einzelnen Permanentmagnetring, wie er

f>s bei einer Fokussiervorrichtung nach der Erfindung verwendet wird,

Fig.4 und 5 den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen, jedoch mit Bezug auf den in Fig.3

gezeigten Permanentmagnetring,

F i g. 6 eine Ausführungsform der Fokussiervorrichtung und

F i g. 7 das durch die in F i g. 6 dargestellte Fokussiervorrichtung erzeugte Magnetfeld.

F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht eines bekannten Permanentmagnetringes 1 sowie die Magnetfeldlinien 11,21, die von diesem erzeugt werden.

Der Permanentmagnetring 1 besteht aus einem ebenen, kreisförmigen Ring mit einem rechteckigen Querschnitt 10, einem Außendurchmesser D_a einem Innendurchmesser D, und einer Drehachse X'X, die im wesentlichen mit der Achse der Ausbreitung des Elektronenstrahls der Röhre zusammenfällt Dieser Magnet ist aus einem magnetischen Werkstoff herge- is stellt und weist eine Magnetisierung senkrecht zu seinen Stirnflächen auf, d.h. die so eingerichtet ist, wie die Achse X'X, nämlich senkrecht zu der Ebene des Ringes, deren Schnittlinie in F i g. 1 durch die Achse Y'Y angegeben ist

Ein Magnet wie der Permanentmagnetring 1 erzeugt in bekannter Weise ein Magnetfeld, dessen Konfiguration aus den Magnetfeldern resultiert, die man einerseits sus einer Vollscheibe mit dem Durchmesser De. die auf ihrer gesamten Fläche gleichmäßig magnetisiert ist und andererseits aus einer Vollscheibe mit einem Durchmesser Di erhalten würde, die auf ihrer gesamten Räche zu der vorhergehenden Richtung entgegengesetzt gleichmäßig magnetisiert ist Dabei ist D_e der Außen- und D, der Innendurchmesser des Ringes. In Fig. 1 ist die Hälfte der einer solchen Konfiguration entsprechenden Feldlinien dargestellt Die andere Hälfte dieser Feldlinien ergibt sich aus der ersten durch einfache Spiegelung an der Achse X'X. Man erhält folglich zwei Scharen von Feldlinien 11 bzw. 21, die eine Änderung der Richtung des Feldes längs der Achse X'X zu den Punkten A und B hin, die als singuläre Punkte bezeichnet werden, deutlich machen. Die mit Bezug auf die Achse Y'Y symmetrische Lage dieser singulären Punkte ist von dem Verhältnis der Druchmesser -Q- abhängig. Die Punkte sind nämlich um so weiter

voneinander entfernt je größer der Innendurchmesser D₁ ist.

F i g. 2 zeigt als Kurve 20 die magnetische Feldstärke längs der Achse X'Y. Die Kurve 20 reigt daß die axiale Komponente H, des Magnetfeldes in bezug auf die Achse Y'Y symmetrisch ist im Mittelpunkt des Permanentmpgnetringes 1 auf der Achse Y'Y maximal ist an den singulären Punkten A und B Null ist und nach w diesen Punkten ihre Richtung ändert. Die Feldstärke im Mittelpunkt des Ringes ist selbstverständlich von dem Durchmesser D₁ abhängig: Sie ist um so größer, je kleiner dieser Durchmesser ist.

F i g. 3 zeigt einen Permanentmagnetring 30. Er hat v> zur Drehachse X'X abgeschrägte Ränder und einen rechteckigen Querschnitt 31; seine Stirnflächen 32 und 13 sind keine Planflächen, sondern zur Achse X'X kegehtumpfartige Flächen. Der magnetische Werkstoff ist vorzugsweise Kunststoff wie Elastomer mit beigefügtem Ferritpulver.

Die F i g. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Permanentmagmtftringes 30, der in einer zu seinen Stirnflächen 32 und λ* senkrechter Richtung magnetisiert ist, mit den von ilVn erzeugten magnetischen Feldlinien.

Die Konfiguration des Magnetfeldes ist unsymme

trisch in bezug auf die durch den Mittelpunkt des Ringes hindurchgehende Ebene, deren Schnittlinie in der Ebene der Fig.4 die Achse Y'Y ist; der Querschnitt 31 ist selbst nicht mehr in bezug auf diese Ebene symmetrisch. Man erhält folglich zwei Scharen von Linien 41 und 51 und zwei singuläre Punkte Cund D, die in bezug auf die Achse Y'Y unsymmetrisch sind. Der Punkt C ist von dieser Achse weiter entfernt

Die F i g. 5 zeigt als Kurve 50 die Magnetfeldkomponente H₁ längs der Achse X'X. Diese Komponente ist, wie zuvor, auf der Achse Y'Y maximal, an den singulären Punkten C und D Null und ist nach diesen Punkten entgegengesetzt gerichtet Sie ist jedoch nicht in bezug auf die Achse Y'Y symmetrisch.

F i g. 6 zeigt eine Fokussiervorrichtung, die aus zwei Halbstapeln von Permanentmagnetringen der in F i g. 3 gezeigten Art gebildet ist Jeder Halbstapel ist auf derselben Achse X"X derart gebildet, daß die Spitzen der Kegel, zu welchen die Stornflächen 32 und 33 gehören, sich auf derselben Seite des Halbstapels befinden. Die beiden Halbstapel s'-,<l koaxial derart einander gegenüberliegend angeordnet, c iß sie bei dem in F i g. 6 gezeigten Beispiel einander mit ihrer großen Grundseite berühren.

In F i g. 6 sind die beiden äußeren Permanentmagnetringe je >;s Halbstapels dargestellt: Ringe 61 und 62 für den Halbstapel, dessen Spitzen sich in Fig.6 links befinden, und Ringe 71 und 72 für den anderen Halbstapel.

F i g. 7 zeigt als Kurve die Magnetfeldkomponente längs der Achse X'X für das von der in F i g. 6 gezeigten Fokussiervorrichtung erzeugte Magnetfeld. Diese Kurve ist die Summe der jedem der Permanentmagnetringe entsprechenden Kurven. Sie ist in bezug auf die Trennebene der beiden Halbstapel (Symmetrieebene der Vorrichtung) symmetrisch. Sie weist zwei singuläre Punkte Eund F auf.

Die in Fig.6 gezeigte Fokussiervorrichtung hat indessen gegenüber einem Stapel von Ringen Jer in F i g. 1 dargestellten Art den Vorteil, daß sie singuläre Punkte E und F aufweist, die durch Ausnutzung der Asymmetrie weiter voneinander entfernt sind, was für jeden Ring durch die F i g. 4 und 5 verdeutlicht wird. Die äußeren Ringe 61 und 71 sind nämlich so angeordnet, daß ihr singulärer Punkt C der am weitesten von ihrer Achse VKentfernt ist, außerhalb des Stapels liegt.

Die singulären Punkte jedes Permanentmagnetringes müssen ausreichend voneinander entfernt sein, damit die jeweils von ihnen erzeugte Feldkomponente H, nicht von der durch die folgenden Ringe geschaffenen Komponente subtrahiert wird. Das führt dazu, einen großen Durchmesser D, zu wählen. Außerdem sind die Ordinatenwerte der unterhalb der Abszissenachse in F i g.'. gelegenen Punkte umso kleiner, je größer der Durchmesser D₁ ist. Im übrigen braucht, damit die Stärke der Komponente H, ausreichend groß ist, dieser Durchmesser D, nicht zu groß zu sein, entsprechend obigen Erläuterungen. Es ist festgestellt worden, daß ein

Verhältnis ^ ve" mindestens gleich 0,6 diese Bedingungen erfüllte.

Diese Fokussiervorrichtung hat es bei ihrer Anwendung bei Elektronenröhren für Fernsehbildaufnahmen ermöglicht, ein Bild mit 900 Punkten pro Zeile von 12,6 mm Länge zu übertragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Permanentmagnetische Fokussiervorrichtung, die um den Kolben einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist und die mehrere koaxial zur Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls angeordnete, flach mit zwei zueinander parallelen, großen Flächen, den Hauptflächen, ausgebildete Permanentringe aufweist, deren Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den Hauptflächen verläuft und die mit entgegengesetzten Magnetpolen aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, daS die Ringe (61, 62, 71, 72) kegelstumpfförmig ausgebildet und zu zwei Halbstapeln ineinandergesteckt sind derart, daß die beiden Halbstapel einander mit den entgegengesetzt magnetisierten Grundflächen der Kegelstümpfe zugewandt sind.

2. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicfei^t, daß der Innendurchmesser mindestens eines Permanentringes mindestens gleich &/io seines Außendurchmessers beträgt

3. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Permanentringe (61, 62, 71, 72) gleich ausgebildet und gleich stark magnetisiert sind.

4. Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentringe (61,62,71,72) aus einem Kunststoff gebildet sind, dem Ferritpulver beigefügt ist

5. Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetringe (61, 6i, 71, 72) aus einem Elastomer gebildet sind, oeni Ferriipulver beigefügt ist