DE2449936C3

DE2449936C3 - Cathode ray tube with variable beam speed

Info

Publication number: DE2449936C3
Application number: DE19742449936
Authority: DE
Inventors: Genrich Dmitrievitsch Fryasino Moskovskoi Oblasti Balandin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1974-10-21
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2449936B2; DE2449936A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie kann insbesondere in Informationsanzeigesystemen angewendet werden.The invention relates to a cathode ray tube according to the preamble of claim 1. It can be used in particular in information display systems be applied.

Seit relativ kurzer Zeit gibt es eine neuartige Klasse von Elektronenstrahlröhren mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit, die die Leuchtfarbe oder die Nachleuchtdauer oder andere Eigenschaften des Bildschirmes der Röhre beeinflußt Die Arbeit dieser Röhren beruht auf dem Prinzip verschiedener Eindringtiefe des Elektronenstrahls in einen Festkörper (in diesem Fall einen Bildschirm) in Abhängigkeit von der Strahlenergie. Normalerweise werden derartige Röhren Penetra-A new class of cathode ray tubes with variable beam speed has been around for a relatively short time, the luminous color or the persistence or other properties of the screen The work of these tubes is based on the principle of different depths of penetration Electron beam into a solid (in this case a screen) depending on the beam energy. Usually such tubes are penetrated

H) tions-Röhren genanntCalled H) tion tubes

Der Bildschirm derartiger Elektronenstrahlröhren kann aus mehreren einander überlagerten, durch eine Sperrschicht getrennten, verschiedenes Verhalten (Eigenschaften) bei Erregung durch einen Elektronenstrahl aufweisenden Stoffschichten bestehen, die z. B. verschiedene Leuchtfarben, Nachleuchtdauern und Verfärbungen (Verdunklungen) zeigen. Der Elektronenstrahl dringt beim Auftreffen auf einen derartigen Bildschirm in Abhängigkeit von seiner Strahlenergie,The screen of such cathode ray tubes can consist of several superimposed one by one Separate barrier layer, different behavior (properties) when excited by an electron beam having layers of fabric that z. B. different luminous colors, persistence and Show discoloration (darkening). The electron beam penetrates when it hits one Screen depending on its beam energy,

d. h. von der Beschleunigungsspannung, in diese oder jene Schicht ein, um diese zu erregen. Bei einer anderen Bauart der Röhren dieses Typs kann der Bildschirm in Form einer Schicht aus einem Stoff mit Teilchen ausgeführt sein, die Beschichtungen aus mehreren Schichten mit verschiedenen Eigenschaften aufweisen.d. H. from the accelerating voltage, into this or one layer to excite this one. In another design of the tubes of this type, the screen can be in In the form of a layer made of a substance with particles, the coatings of several Have layers with different properties.

Bei der Arbeit derartiger Elektronenstrahlröhren ist es notwendig, die Strahlenergie, d.h. die Beschleunigungsspannung, von einer niedrigen Spannung (normalerweise 4 bis 8 kV) auf eine höhere SpannungWhen such cathode ray tubes work, it is necessary to measure the beam energy, i.e. the acceleration voltage, from a low voltage (usually 4 to 8 kV) to a higher voltage

ίο (normalerweise 8 bis 15 kV) oder umgekehrt schnell,ίο (usually 8 to 15 kV) or vice versa fast,

d. h. mit der Frequenz eines Videosignals, zu ändern.d. H. with the frequency of a video signal.

Hierbei erfolgt auf dem Bildschirm eine Defokussierung des Elektronenstrahls, die aber beseitigt werden muß.The electron beam is defocused on the screen, but this has to be eliminated.

In den meisten bekannten Elektronenstrahlröhren mitIn most known cathode ray tubes with

i¹· variabler Strahlenergie (vgl. z. B. FR OS 21 05 070) wird zur Fokussierung dieses Elektronenstrahls als Hauptsammellinse eine elektrostatische Linse eingesetzt. Hierbei wird eine dynamische Nachfokussierung des Elektronenstrahls bei Änderung von dessen Elektronen-i ¹ · variable beam energy (cf. eg FR OS 21 05 070), an electrostatic lens is used as the main collecting lens to focus this electron beam. A dynamic refocusing of the electron beam when its electron beam changes

•to energie durch Beaufschlagen einer ucr Elektroden der elektrostatischen Linse mit einem Nachfokussiersignal von einem speziellen Generator eingeführt, wobei dieses Signal synchron /ur Änderung der Strahlenergte geliefert wird.• to energy by applying a ucr electrode of the electrostatic lens with a refocusing signal introduced by a special generator, being this signal synchronously changes the radiation energy is delivered.

Bekanntlich schränkt der Einsatz der elektrostatischen Linse als Hauptsammellinse die Auflösung der sie verwendenden Elektronenstrahlröhre beträchtlich ein, insbesondere bei Strahlströmcn von ca. 100 μΑ und darüber.It is well known that the use of the electrostatic lens as the main collecting lens limits the resolution of it using cathode ray tube a considerable amount, especially with Strahlströmcn of about 100 μΑ and about that.

m Trotz eines denkbaren hohen Auflösungsvermögens der Elektronenstrahlröhre bei Verwendung einer durch eine elektromagnetische Spule mit einer Induktivität von ca. 200 μΗ gebildeten magnetischen Linse als Hauptsammcllinsc wurde diese bis vor kurzem aulgrund einer prinzipiellen Unmöglichkeit einer schnellen Änderung des Magnetflusses in dieser elektromagnetischen Spule gleichzeitig mit der Änderung der Strahlenergie nicht angewendet.m Despite a conceivably high resolution of the cathode ray tube when using a through an electromagnetic coil with an inductance of about 200 μΗ formed magnetic lens as Hauptsammcllinsc this was until recently due to a fundamental impossibility of a fast Change in the magnetic flux in this electromagnetic coil simultaneously with the change in Beam energy not applied.

Ks ist auch eine Elektronenstrahlröhre mit veränderli eher Strahlgeschwindigkeit bekannt, die eine Quelle von zu einem Elektronenstrahl durch eine Elektronenbeschleunigungseinrichtung und eine eine Magnetlinse aufweisende Strahlfoküsiiiereinrichtung gebündelten Elektronen sowie eine in Strahlrichtüng hinter der magnetischen Linse angeordnete Strahiablenkeinrichtung enthält (vgl, z. B, US-PS 37 11 803).Ks is also a cathode ray tube with changeable Rather known as the velocity of the beam, which is a source of becoming an electron beam through an electron accelerator and a beam focusing device having a magnetic lens Electrons and a beam deflection device arranged behind the magnetic lens in the direction of the beam contains (see, for example, US-PS 37 11 803).

Bei der genannten EloktfOrtenslrahlröhfe ist die Magnetlinse durch eine elektromagnetische SpuleIn the case of the aforementioned EloktfOrtenslrahlröhfe, the Magnetic lens by an electromagnetic coil

spezieller Bauart gebildet. Hierbei wird ebenso wie im Fall der Anwendung von elektrostatischen Sammellinsen zur Verwirklichung der Nachfokussierung des Elektronenstrahls bei Änderung von dessen Elektronenenergie in die elektromagnetische Spule ein Nachfokussiersignal von einem getrennten Generator eingespeist, was die Steuerschaltung de. Elektronenstrahlröhre kompliziert.special design. As in the Case in which electrostatic converging lenses are used to achieve refocusing of the When the electron beam changes its electron energy, it sends a refocusing signal into the electromagnetic coil fed by a separate generator, what the control circuit de. Cathode ray tube complicated.

Die durch diese elektromagnetische Spule gebildete Magnetlinse ist keine kurze, die beste Fokussieretiiwirkung auf den Elektronenstrahl aufweisende Linse, weil der Luftspalt in deren Magnetkern zwecks Verringerung ihrer Induktivität gegenüber den anderen bekannten elektromagnetischen Fokussierspulen erheblich vergrößert ist. Jedoch wird ungeachtet der Verringe- ιί rung der Spuleninduktivität die Einschränkung der Änderungsgeschwindigkeit des Magnetflusses in der Spule und folglich des Ansprechens der Elektronenstrahlröhre keineswegs vollständig aufgehoben.The magnetic lens formed by this electromagnetic coil is not a short one, the best focusing effect on the electron beam having lens, because the air gap in their magnetic core for the purpose of reduction their inductance compared to the other known electromagnetic focusing coils is enlarged. However, regardless of the reduction ιί tion of the coil inductance restricting the rate of change of the magnetic flux in the Coil and consequently the response of the cathode ray tube by no means completely canceled.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Elektronenstrahlröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei hohen Strahlströmen eine gute Fokussierung und eine automatische Strahlfokussierung aJ ihrem Bildschirm bei Änderung der Geschwindigkeir ermöglicht. «It is therefore an object of the invention to provide a cathode ray tube of the type mentioned that a good focus and automatic beam focusing aJ possible even at high beam currents their screen when changing the Geschwindigkeir. «

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I.This object is achieved according to the invention by the teaching according to the characterizing part of the Claim I.

Demgegenüber ist es lediglich noch bekannt (vgl. GB-PS 11 62 149), in eine Elektronenstrahlröhre eine Jo Einrichtung zur Änderung der Wirkung der elektrostatischen Linse gleichzeitig mit einer Änderung in der Elektronengeschwindigkeit, hervorgerufen durch eineIn contrast, it is only still known (see. GB-PS 11 62 149), a Jo in a cathode ray tube Means for changing the action of the electrostatic lens simultaneously with a change in the Electron speed caused by a

Elektronenstrahlgeschwindigkeits-Steuereinrichtung, so vorzusehen, daß die Gesamtablenkung des Elektro- js nenstrahls am Bildschirm für ein von der Strahlablenkeinrichtung erzeugtes gegebenes Ablenkfeld für jede Auftreffgeschwindigkeit der Elekroncn auf den Bildschirm gleich ist. Diese Einrichtung zur Änderung der Wirkung der elektrostatischen Linse hat im einzelnen eine Schalteinrichtung, die zyklisch hohe positive Potentiale an einem ersten bzw. an einem zweiten leitenden Glied der elektrostatischen Linse /wischen unterschiedlichen Poteniialpegeln schaltet, wobei die Potentialänderungen am /weiten leitenden Glied synchron, jedoch entgegengesetzt gerichtet zu den Potentialänu'erungen am ersten leitenden Glied erfolgen. Electron beam velocity control device to provide so that the total deflection of the electrode js nen beam on the screen for a given deflection field generated by the beam deflection device for each The speed of impact of the electronics on the screen is the same. This facility to change the The effect of the electrostatic lens has a switching device, the cyclically high positive Potentials at a first and a second conductive member of the electrostatic lens / wipe different poteniialpegeln switches, whereby the Changes in potential on the / wide conductive member synchronously, but in the opposite direction to the Changes in potential take place on the first conductive member.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Im Minblick auf den Patentanspruch 4 ist noch zu erwähnen, daß bereits für ein elektronenoptisches System eine gewendelte Elektrode aus Widerstandsmaterial bekannt ist (vgl. US-PS 33 75 390).In the Minblick of the patent claim 4 it should be mentioned that already for an electron optical System a coiled electrode made of resistance material is known (see. US-PS 33 75 390).

Die erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre mit r> veränderlicher Strahlgeschwindigkeil ermöglicht eine hohe Auflösung von ca. 2500 Zeilen/Bildschirm, vereinfacht die Steuerschaltung und erhöht die An Sprechgeschwindigkeit.The cathode ray tube according to the invention with r> variable beam speed enables a high resolution of approx. 2500 lines / screen, simplifies the control circuit and increases the on Speech rate.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von m> Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments by means of the drawing explained. It shows

Fi g, 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs· gemäßen Elektronenstrahlröhre mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit (im Längsschnitt) Und ein Block-Schaltbild von deren Steuerung,Fi g, 1 a first embodiment of the invention Corresponding cathode ray tube with variable beam speed (in longitudinal section) and a block diagram from their control,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre (im Längs-2 shows a second embodiment of the invention Cathode ray tube (in longitudinal

4>4>

^r)(i schnitt), und ^r ) (i cut), and

F i g. 3 ein drittes Ausführungsbejspie! der erfindungsgemäöen Elektronenstrahlröhre (im Längsschnitt).F i g. 3 a third exemplary embodiment! of the invention Cathode ray tube (in longitudinal section).

Die Elektronenstrahlröhre mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit hat einen axialsymmetrischen Elektronenstrahlerzeuger für einen Elektronenstrahl 1 (Fig. I), der eine innerhalb eines Glaskolbens 2 untergebrachte, aus einem Kathodenheizer 4 und einem Modulator 5 bestehende Elektronenquelle 3 enthält. Der Elektronenstrahlerzeuger enthält auch eine Elektronenbeschleunigungseinrichtung, die hinter dem Modulator 5 in Strahlrichtung angeordnet und als eine Beschleunigungselektrode 6 in Gestalt eines Zylinders ausgeführt ist, in dessen abgeschlossenen Stirnseiten öffnungen zum Durchgang der Elektronen ausgeführt sind, und eine Elektronenfokussiereinrichtung. Die Elektronenfokussiereinrichtung enthält eine elektrostatische Bipotential-Linse, die durch eine erste and eine zweite Elektrode 7 bzw. 8 gebildet ist, die hinter der Beschleunigungselekirode 6 in Strahlrichtung mit einem Zwischen-Spalt liegen und eine Zy line¹-rform aufweisen. Die Elektronenfokussiereinrichtung eruhilt auch, eine Magnetlinse, die durch eine außerhalb des Glaskolbens 2 liegende elektromagnetische Spule 9 für sich bekannten Aufbaus gebildet ist, bei der innerhalb tines Magnetkernes 10 mit einem Luftspalt 11 eine Wicklung 12 untergebracht ist.The cathode-ray tube with variable beam speed has an axially symmetrical electron beam generator for an electron beam 1 (FIG. The electron gun also contains an electron acceleration device, which is arranged behind the modulator 5 in the beam direction and is designed as an acceleration electrode 6 in the form of a cylinder, in the closed end faces of which openings are made for the passage of electrons, and an electron focusing device. The electron focusing device contains an electrostatic bipotential lens, which is formed by a first and a second electrode 7 and 8, which are located behind the acceleration electrode 6 in the beam direction with an intermediate gap and have a Zy line ^{1 -rform.} The electron focusing device also recovers a magnetic lens which is formed by an electromagnetic coil 9, which is located outside the glass bulb 2 and which is known per se, in which a winding 12 is accommodated inside the magnetic core 10 with an air gap 11.

Die elektrostatische Linse ist gegenüber der Magnetlinse derart angeordnet und ausgebildet, daß eine Änderung der Strahlfokussierung durch die Magnetlinse bei Änderung der Strahlgeschwindigkeit kompensiert wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Elektronenstrahlröhre liegt die duri h die Mitte des Spaltes zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der ersten und /weiten Elektrode 7 bzw. 8 gehende Mittelebene 13 der elektrostatischen Linse zwischen der durch die Mitte des Luftspaltes 11 gehenden Mittelebene 14 der Magnetlinse und der Beschleunigungselektrode 6.The electrostatic lens is arranged opposite the magnetic lens and designed so that a Change of the beam focusing by the magnetic lens is compensated for when the jet speed changes. In the described embodiment of the The cathode ray tube is located in the middle of the Gap between the facing end faces the first and / wide electrode 7 or 8 going center plane 13 of the electrostatic lens between the through the center of the air gap 11, the center plane 14 of the magnetic lens and the acceleration electrode 6th

Die Beschleunigungselektrode 6 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 7 der elektrostatischen Linse mit Hilfe eine leitenden Brücke 15 verbunden. Die zweite Elektrode 8 der elektrostatischen Linse ist mittels Metallfedern 16 mit einer für sich gut bekannten leitenden Beschichtung 17 verbunden, die auf der Innenfläche des Glaskolbens 2 aufgetragen ist und in eine auf einem von der Innenseite des aufgeweiteten Teiles des Glaskolbens 2 befindlichen Bildschirm 18 aufgetragene Aluminiumbeschichtung übergeht. Der Bildschirm 18 stellt eine durch den auf den Bildschirm 18 auffallenden Elektronenstrahl 1 bei einer Spannung am Bildschirm 18 von 6 kV rot leuchtende Leuchtstoff-Teilchen enthaltende Einschicht-Beschichtung dar. Die Beschichtung enthält auch bei einer Spannung von 12 kV am Bildschirm 18 grün leuchtende Teilchen des Leuchtstoffs (ZnCd): Cu, deren jedes mit e'ner Sperrschicht bedeckt ist.The accelerating electrode 6 is electrically connected to the first electrode 7 of the electrostatic lens by means of a conductive bridge 15 connected. The second electrode 8 of the electrostatic lens is means Metal springs 16 connected to a per se well known conductive coating 17, which is on the Inner surface of the glass bulb 2 is applied and in one on one of the inside of the widened Part of the glass bulb 2 located screen 18 passes over applied aluminum coating. Of the Screen 18 represents an electron beam 1 impinging on screen 18 at a voltage am Screen 18 of 6 kV red luminous phosphor particles containing single-layer coating. The Even at a voltage of 12 kV on the screen, the coating contains 18 green luminous particles of the Phosphor (ZnCd): Cu, each of which is covered with a barrier layer.

Außerhalb des Glaskolbens 2 liegt hinter der elektromagnetischen Spule 9 in Richtung des Elektronenstrahls 1 eine a!i eine elektromagnetische Ablenkspule 19 ausgeführte und zur Abtastung des Bildschirmes 18 durch den Elektronenstrahl 1 dienende Ablenkeinrichtung des Elektronenstrahls i.Outside the glass bulb 2 lies behind the electromagnetic coil 9 in the direction of the electron beam 1 an a! I an electromagnetic deflection coil 19 executed and used for scanning the screen 18 by the electron beam 1 Deflecting device for the electron beam i.

Im Glaskolben 2 ist zwischen der Beschleünigungselektrode 6 und der ersten Elektrode 7 der elektrostatischen Linse eine Zusatzablertkeinrichtung des Elektronenstrahls 1 in Form zweier Paare elektrostatischer Ablenkplatten, d, h. voll Vertikalablenkplatten 20 undIn the glass bulb 2, between the acceleration electrode 6 and the first electrode 7 of the electrostatic lens, there is an additional deflection device for the electron beam 1 in the form of two pairs of electrostatic deflection plates, d, h. full vertical baffles 20 and

Horizonlalablcnkplatlen 21, Vorhanden.Horizonlalablcnkplatlen 21, available.

Die Steuerung der Elektronenstrahlröhre erfolgt durch eine Steuersignalquellc 22, die über eine Steuereinheit 23 des Elektronenstrahls 1 an den Modulator 5 und über einen Symbolgeneraior 24 an die elektrostatischen Ablenkplatten 20 und 21 angeschlossen ist. Die Steuersignalquelle 22 ist auch über eine Koordinatcnablcnkschallung 25 an die Ablenkspule 19 und über einen Hochspannungsschalter 26 .in den Bildschirm 18 angeschlossen. An den Hochspannungsschalter 26 ist ihrerseits eine Hochspanniingsspciseqiicl· Ie 27 gekoppeil.The cathode ray tube is controlled by a control signal source 22, which via a control unit 23 of the electron beam 1 to the Modulator 5 and a symbol generator 24 to the electrostatic baffles 20 and 21 is connected. The control signal source 22 is also via a Coordinate signaling 25 to the deflection coil 19 and via a high-voltage switch 26 .in the Screen 18 connected. A high-voltage circuit is in turn connected to the high-voltage switch 26. Ie 27 coupled.

An die Beschleunigiingscleklrode 6 und an die die Magnetlinse bildende elektromagnetische Spule 9 sind Speisequellen 28 und 29 angeschlossen. Der Kathodenheizer 4 der Eleklronenstranlröhre ist geerdet.To the accelerating rod 6 and to the electromagnetic coil 9 forming the magnetic lens Supply sources 28 and 29 connected. The cathode heater 4 of the electron tube is grounded.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Elektronenstrahlröhre mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit wird an F i g. 2 eriautert. Der Unterschied besteht darin, daß die Elektroden 30 und 31 der elektrostatischen Bipotential-Linsc als leitende Beschichtungen auf der Innenfläche des Glaskolbens 2 ausgeführt sind und bei dem beschriebenen Beispiel um einen Abstand auseinanderliegen, der größer als der Innendurchmesser des Glaskolbens 2 in dem Teil ist, auf den die Beschichtung aufgebracht ist. Darüber hinaus sind die einander zugewandten Stirnseiten der Elektroden 30 und 31 beiderseits der Mittelebene 14 der Magnetlinse angeordnet und elektrisch miteinander mit Hilfe eines zwischen diesen Elektroden befindlichen Systems zur Erzeugung eines verteilten elektrischen Feldes gekoppelt. Das System stellt eine auf die Innenfläche des Glaskolbens 2 gewendelte Beschichtung 32 aus einem Widerstandsmaterial dar.Another embodiment of the cathode ray tube with variable beam speed is at F i g. 2 stated. The difference is that the electrodes 30 and 31 of the electrostatic bipotential Linsc as conductive coatings on the Inner surface of the glass bulb 2 are designed and in the example described are spaced apart by a distance, which is larger than the inner diameter of the glass envelope 2 in the part on which the coating is applied is upset. In addition, the mutually facing end faces of electrodes 30 and 31 are arranged on both sides of the central plane 14 of the magnetic lens and electrically connected to each other by means of a system located between these electrodes for generating a distributed electric field coupled. The system produces a coating 32 coiled onto the inner surface of the glass bulb 2 from a Resistance material.

Bei dem beschriebenen Beispiel der Elektronenstrahlröhre ist die Elektrode 30 elektrisch mit der Beschleunigungselektrode 6 mittels Federn 33 gekoppelt, die Elektrode 31 stellt eine Fortsetzung der leitenden Beschichtung 17 dar. und die Zusatzablenkeinrichtung ist als eine auf den Glaskolben 2 aufgesetzte elektromagnetische Spule 34 ausgeführt.In the described example of the cathode ray tube, the electrode 30 is electrically connected to the Accelerating electrode 6 coupled by means of springs 33, the electrode 31 represents a continuation of the Conductive coating 17 is. And the additional deflection device is placed on the glass bulb 2 as a electromagnetic coil 34 carried out.

F«n rlrillpc ÄiicrühriinfrcK^icnipl At>r Plol^liV^niinclraKI-F «n rlrillpc ÄiicrühriinfrcK ^ icnipl At> r Plol ^ liV ^ niinclraKI-

röhre mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit ist in F i g. 3 gezeigt. Der Unterschied zur Röhre nach F i g. 2 besteht darin, daß als System zur Erzeugung eines verteilten elektrischen Feldes eine Reihe von elektrisch miteinander durch Elemente aus einem Widerslandsmaterial (hier Scheiben 36) gekoppelten Lochblenden 35 verwendet wird. Darüber hinaus ist die erste Elektrode der elektrostatischen Linse einstückig mit der Beschleunigungseleklrode "3 ausgebildet und die zweite Elektrode 37 in Form eines Zylinders hergestellt, in dessen abgeschlossenen Stirnseiten Öffnungen zum Durchgang des Elektronenstrahls 1 vorgesehen sind und die elektrisch mit der leitenden Beschichtung 17 auf der Innenfläche des Glaskolbens 2 mittels Federn 16 gekoppelt ist.tube with variable jet velocity is shown in FIG. 3 shown. The difference to the tube according to FIG. 2 is that as a system for generating a distributed electric field, a series of electrical Perforated diaphragms 35 coupled to one another by elements made from a contradicting material (here disks 36) is used. In addition, the first electrode of the electrostatic lens is integral with the accelerating electrode "3 is formed and the second electrode 37 is made in the shape of a cylinder, in which closed end faces openings are provided for the passage of the electron beam 1 and the electrically to the conductive coating 17 on the inner surface of the glass bulb 2 by means of springs 16 is coupled.

Die Röhre entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:The tube according to the first embodiment works as follows:

Bei Eintreffen eines Signals von der Steuereinheit 23 (Fig. 1) des Elektronenstrahls 1 am Modulator 5 der Elektronenquelle 3 und bei Anlegen der Beschleunigungsspannung von der Speisequelle 23 der Beschleunigungselektrode 6 bildet sich im Raum zwischen der Elektronenquelle 3 und der Beschleunigungselektrode 6 ein divergierender, stromstärkenmodulierter Elektronenstrahl 1 aus. Der Elektronenstrahl 1 geht zwischen den zwei Paaren der Ablenkplatten 20 und 21 der Zusatzablenkcinrichtung durch und gelangt als divergierender abgelenkter, aber noch nicht fokussicrter Elektronenstrahl 1 in die durch die Elektroden 7 und 8 gebildete elektrostatische Linse.When a signal arrives from the control unit 23 (Fig. 1) of the electron beam 1 at the modulator 5 of the Electron source 3 and when the acceleration voltage is applied from the supply source 23 of the acceleration electrode 6 is formed in the space between the electron source 3 and the accelerating electrode 6 a diverging, current-intensity-modulated electron beam 1. The electron beam 1 goes between passes through the two pairs of baffles 20 and 21 of the auxiliary deflector and passes as the divergent one deflected but not yet focused electron beam 1 into the electrodes 7 and 8 formed electrostatic lens.

Es sei angenommen, daß am Bildschirm 18 und folglich an der Elektrode 8 die kleinere von z.wci vorgegebenen Betriebsspannungen, nämlich 6 kV, angelegt wird, wobei das Spannungsverhältnis an den die elektrostatische Linse bildenden Elektroden 7 und 8 undIt is assumed that the screen 18 and consequently, the lower one of the specified operating voltages, namely 6 kV, is applied to the electrode 8 , the voltage ratio across the electrostatic lens forming electrodes 7 and 8 and

ίο die magnetische Feldstärke innerhalb der die Magnetlinse bildenden clckromagnetischcn Spule 9 derartig sind, daß jede der beiden Linsen allein zu schwach ist, um auf dem Bildschirm 18 ein reelles Bild des Brcnnflecks zu erzeugen. Eine gute Bildschärfe desίο the magnetic field strength within the the magnetic lens forming magnetic coil 9 are such that each of the two lenses alone is too weak, in order to generate a real image of the focal point on the screen 18. A good image sharpness of the

H Brennflccks. d. h. mit minimaler Γ leckgrößc. ergibt sich auf dem Bildschirm 18 nur bei einer gemeinsamen Fokussierung des Elektronenstrahls 1 durch die elektrostatische und die Magnetlinse.H burner. d. H. with minimal Γ leakage size. surrendered on the screen 18 only with a common focusing of the electron beam 1 by the electrostatic and the magnetic lens.

Bekanntlich isi der Vergrößerungsiakior einer Kombination zweier Linsen gleich dem Produkt der Vergrößerungsfaktoren jeder Linse.It is well known that the enlargement graduate is one Combination of two lenses equal to the product of the magnification factors of each lens.

Läßt man die Spannung am Bildschirm 18 und folglich an der Elektrode 8 der elektrostatischen Linse ansteigen, so wird der Brennfleck bei einer mit Hilfe der Speiscquelle 29 vorgegebenen konstanten Verteilung der magnetischen Feldstärke lä.igs der Achse der Elektronenstrahlröhre dcfokussiert, wobei die optische Stärke cuv elektrostatischen Bipotential-Linsc aufgrund einer Vergrößerung des Spannungsverhältnisses an den Elektroden 7 und 8 ansteigt und die optische Stärke der Magnetlinse aufgrund einer Gcscnwindigkeilszunahmc des Elektronenstrahls 1 innerhalb dieser Linse abnimmt. Bei einer bestimmten Spannung an der Elektrode 8 entsteht am Bildschirm 18 erneut ein Bild des Brcnnflecks (Lcuchtfleck). Am Bildschirm 18 kann man also eine minimale Brennfleckgrößc bei zwei vorgegebenen Spannungen erzielen.Leaving the voltage on the screen 18 and consequently on the electrode 8 of the electrostatic lens increase, the focal spot will be given a constant distribution predetermined with the aid of the power source 29 the magnetic field strength is dcfocussed along the axis of the cathode ray tube, the optical Strength cuv due to electrostatic bipotential lensc an increase in the voltage ratio at the electrodes 7 and 8 increases and the optical strength of the Magnetic lens decreases due to a rapid increase in the electron beam 1 within this lens. When a certain voltage is applied to the electrode 8, an image of the is again produced on the screen 18 Focal point (blotch). A minimum focal spot size can therefore be specified on the screen 18 if two are specified Achieve tension.

Da die Werte der erforderlichen Spannungen am Bildschirm 18 und folglich an der Elektrode 8 meist durch die verwendeten Leuchtstoffe bestimmt sind, wird die optische Stärke der Linsenkombination gewählt, inrfpm rir-r AhUnnd 7wUrhen Aon Millelchcnen 11 und 14 der elektrostatischen bzw. Magnetlinse, die Spannung an der Elektrode 7 sowie die magnetische Feldstärke innerhalb der die Magnetlinse bildenden elektromagnetischen Spule 9 geändert wird.Since the values of required voltages on the screen 18 and are consequently determined on the electrode 8 usually by the used luminescent materials, the optical power of the lens combination is selected inrfpm rir-r AhUnnd 7wUrhen Aon Millelchcnen 11 and 14 of the electrostatic or magnetic lens, the voltage at the electrode 7 and the magnetic field strength within the electromagnetic coil 9 forming the magnetic lens is changed.

Indern man die genannten Parameter in geringen Grenzen variiert, kann man die Größen der beiden stabilen Spannungen an der zweiten Elektrode 8 und folglich am Bildschirm 18 einstellen, bei denen eine automatische Strahlfokussierung auf dem Bildschii ni 18 in einem weiten Bereich in Abhängigkeit von den verwendeten Leuchtstoffen dieses Bildschirmes erreicht wird.By varying the parameters mentioned within small limits, one can determine the size of the two set stable voltages on the second electrode 8 and consequently on the screen 18, in which a automatic beam focusing on the screen ni 18 Achieved in a wide range depending on the phosphors used in this screen will.

Da der Faktor der linearen Vergrößerung der Kombination der elektrostatischen und der Magnetlinse beim Übergang von einer festen Spannung an der zweiten Elektrode 8 zur anderen unverändert bleibt, verschiebt diese Linsenkombination den Elektronenstrahl 1 auch gleichermaßen zur Achse der Röhre bei verschiedenen Spannungen an der zweiten Elektrode 8, d. h. in den Fällen, wo eine wiederholte Strahlfokussierung auf dem Bildschirm 18 beobachtet wird.As the linear magnification factor of the combination of the electrostatic and magnetic lenses remains unchanged during the transition from one fixed voltage at the second electrode 8 to the other, This lens combination also shifts the electron beam 1 to the axis of the tube in the same way different voltages on the second electrode 8, d. H. in those cases where a repeated beam focusing is observed on the screen 18.

Dank der Kombination der elektrostatischen Bipotential-Linse mit der zu dieser in bestimmter Weise angeordneten Magnetlinse wird eine unveränderliche Fokussierung des Elektronenstrahls 1 auf dem Bildschirm 18 bei Änderung von dessen ElektronenenergieThanks to the combination of the electrostatic bipotential lens with the magnetic lens arranged in a certain way in relation to it, an invariable one becomes Focussing the electron beam 1 on the screen 18 when the electron energy thereof changes

zwischen zwei stabilen Werten (d. h. bei Änderung der Beschleunigungsspannung) ermöglicht.between two stable values (i.e. when the acceleration voltage changes).

Die Wirkungsweise der Röhre nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist analog der oben beschriebenen.The operation of the tube according to the second embodiment is analogous to that described above.

Der Unterschied ist auf den Ersatz der »geometrisch starken« elektrostatischen Bipötential-Linsc durch eine »geometrisch schwache« verteilte oder ausgedehnte b/fötentiale elektrostatische Linse und die gegenseitige Anordnung der elektrostatischen und der Magnetlinse zurückzuführen. In dem ersten Beispiel der Elektronen-Strahlrohre ist die Wirkung der elektrostatischen und Magnetlinse räumlich getrennt und in dem zweiten Beispiel räumlich vereinigt.The difference is due to the replacement of the "geometrically strong" electrostatic bipotential lens with one "Geometrically weak" distributed or extended b / fetal electrostatic lens and the mutual The arrangement of the electrostatic and magnetic lenses. In the first example the electron beam tubes the effect of the electrostatic and magnetic lens is spatially separated and in the second Example spatially united.

Bei Beaufschlagen des Bildschirms 18 und folglich der Elektrode 31 mit einer der Betriebsspannungen U\ größer als die Spannung an der Beschleunigungselektrode 6 und an der mit dieser cleklrich gekoppelten Elektrode 30 wirkt die elektrostatische Linse alsWhen the screen 18 and consequently the electrode 31 are subjected to one of the operating voltages U \ greater than the voltage on the acceleration electrode 6 and on the electrode 30 that is cleverly coupled to this, the electrostatic lens acts as a

Rpcrh IpiinioiinacjincpRpcrh Ipiinioiinacjincp

Zur Erleichterung der weiteren Beschreibung der Arbeit des zweiten Beispiels der Elektronenstrahlröhre werden der bezüglich des Elektronenstrahls linke, mittlere und rechte Teil der elektrostatischen Linse mit 1,11 bzw. Ill bezeichnet.To facilitate further description of the work of the second example of the cathode ray tube the left, middle and right parts of the electrostatic lens with respect to the electron beam become with 1.11 and III respectively.

Da das dem Teil I der elektrostatischen Beschleunigungslinse entsprechende Gebiet als Sammellinse auftritt, wirkt auf die Elektronen des divergierenden Elektronenstrahls 1 eine Radialkraft in Richtung zur Röhrenachse ein. Aus dem dem Teil I entsprechenden Gebiet gelangt der Strahl in das dem Teil Il ι !!sprechende Gebiet mil einem praktisch homogenen elektrischen Feld. Hier wirkt auf die Elektronen seitens der elektrostatischen Linse nur eine Axialkraft ein. Auf demselben Abschnitt Il wirkt auf den Elektronenstiahl 1 auch eine durch die Wirkung des Magnetfeldes der die Magnetlinse bildenden elektromagnetischen Spule 9 bedingte Radialkraft in Richtung zur Röhrenachse ein. Das dem Teil III entsprechende Gebiet wirkt als Zerstreuungslinse.Since the area corresponding to Part I of the electrostatic accelerating lens is used as a converging lens occurs, acts on the electrons of the diverging electron beam 1, a radial force in the direction of Tube axis a. From the area corresponding to part I, the beam arrives at part II ι !! speaking area with a practically homogeneous electric field. Here acts on the electrons side the electrostatic lens only applies an axial force. The electron beam 1 acts on the same section II also one by the action of the magnetic field of the electromagnetic coil 9 forming the magnetic lens conditional radial force in the direction of the tube axis. The area corresponding to Part III acts as a Diverging lens.

Bei Beaufschlagen der Elektroden 6 und 30 mit einer Gleichspannung Ui betragsmäßig kleiner als die am Bildschirm 18 und folglich an der Elektrode 31 anliegende Spannung wird die optische Stärke der Magnetlinse derart gewählt, daß der Elektronenstrahl 1 auf dem Bildschirm 18 unter gemeinsamer Wirkung der elektrostatischen und der Magnetlinse fokussiert ist.When the electrodes 6 and 30 are subjected to a direct voltage Ui that is smaller in magnitude than the voltage applied to the screen 18 and consequently to the electrode 31, the optical strength of the magnetic lens is selected such that the electron beam 1 on the screen 18 with the combined effect of the electrostatic and the Magnetic lens is focused.

Bei Erhöhung der Spannung U\ wird die gesamte Fokussierwirkung des Sammel- und des Zerstreuungsteils I bzw. Ill der Bipotential-Linse verstärkt. Bei konstanter optischer Stärke der Magnetlinse würde der Elektronenstrahl 1 vor dem Bildschirm 18 fokussiert. Jedoch nimmt die optische Stärke dieser Linse bei der Erhöhung von U\ ab, weil proportional zu U\ die Geschwindigkeit der dl·.». Linse durchfliegenden Elektronen zunimmt.When the voltage U \ is increased, the entire focusing effect of the collecting and dispersing part I or III of the bipotential lens is increased. With a constant optical strength of the magnetic lens, the electron beam 1 would be focused in front of the screen 18. However, the optical intensity increases this lens while increasing U \ off because proportional to U \ the speed of dl ·. ». Electrons flying through the lens increases.

Die Vergrößerung der optischen Stärke der magnetischen Linse ist nicht proportional zur Vergrößerung von k/U\ (k = konstanter Koeffizient, der von der Geometrie der Elektroden dieser Linse abhängt), Sondern stellt eine¹ kompliziertere Abhängigkeit dar, weil die Elektronengeschwindigkeil des Elektronenstrahls 1 ununterbrochen in dem Maße, wie der Strahl 1 durch diese elektrostatische Linse tritt, zunimmt.Is the magnification of the optical strength of the magnetic lens is not proportional to the magnification of k / U \ (k = constant coefficient, which depends on the geometry of the electrodes of the lens), but is a ¹ complicated dependence, because the Elektronengeschwindigkeil the electron beam 1 continuously as the beam 1 passes through this electrostatic lens increases.

Die gemeinsame Wirkung der sich mit dem Anstieg von Ü\ verstärkenden elektrostatischen Linse und der sich abschwächenden Magnetlinse gestattet es. eine praktisch konstante Fokussierung des Brennflecks auf dem Bildschirm 18 der Röhre bei beliebigen in vorgegebenen, durch die verwendeten Leuchtstoffe des Bildschirmes 18 bestimmten Grenzen gewählten Werten ih zu erhalten. Dadurch entfallen für die Steuerschaltung der Elektronenstrahlröhre komplizierte Zusatzteile zur dynamischen Strahlnachfokussierung bei Änderung der S'.rühlgcschwindigke!·.The combined effect of the electrostatic lens, which increases with the increase of U \ , and the weakening magnetic lens allows it. to obtain a practically constant focusing of the focal spot on the screen 18 of the tube at any values ih selected within predetermined limits determined by the phosphors used on the screen 18. This eliminates the need for complicated additional parts for dynamic beam refocusing for the control circuit of the cathode ray tube when the vibration speed changes.

Die Wirkungsweise der Röhre nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist völlig analog der oben beschriebenen. The operation of the tube according to the third embodiment is completely analogous to that described above.

Die erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre mit veränderlicher Strahlgeschwindigkeit gibt die Möglichkeit, eine automatische Strahlfokussierung auf dem Bildschirm bei zwei festen Energiewerten des Elektronenstrahls oder in einem kontinuierlichen weiten Änderungsbereich (6 bis 20 kV und darüber) der Elektronenenergie zu erhalten.The cathode ray tube according to the invention with variable beam speed gives the possibility an automatic beam focusing on the screen with two fixed energy values of the electron beam or in a continuous wide range of change (6 to 20 kV and above) of the To obtain electron energy.

Bei allen beschriebenen Beispielen der Elektronenstrahlröhre kann die Änderung der Strahlgeschwindigkeit auch bei Konstanthaltung der Spannung am Bildschirm und Änderung der Spannung am Kathodenheizer und der Beschleunigungselektrode erfolgen.In all of the described examples of the cathode ray tube, the change in the beam speed even if the voltage on the screen is kept constant and the voltage on the cathode heater is changed and the accelerating electrode.

Die Verwendung der Kombination der Magnet- mit der elektrostatischen Linse in der erfindungsgemäßen Röhre gewährleistet eine hohe Auflösung bei Strahlströmen von ca. 100 μΑ. Bei Versuchsmustern der Röhre wurde ein Auflösungsvermögen von 2500 Zeilen pro Bildschirm bei Strahlströmen von 100 μΑ erzielt.The use of the combination of the magnetic with the electrostatic lens in the invention Tube ensures a high resolution with beam currents of approx. 100 μΑ. For test samples of the Tube a resolution of 2500 lines per screen was achieved with beam currents of 100 μΑ.

Da bei der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlrohre die magnetische Feldstärke der Magnetlinse zeitlich konstant ist, kann die Magnetlinse durch eine beliebige elektromagnetische Spule oder einen beliebigen Dauermagnet gebildet werden. Im zweiten Fall entfällt eine Speisequelle. Der andere Vorteil der Magnetlinse mit konstanter magnetischer Feldstärke ist, daß sie keine zusätzlichen Beschränkungen dem Ansprechen der Elektronenstrahlröhre auferlegt.As in the electron beam tubes according to the invention the magnetic field strength of the magnetic lens is constant over time, the magnetic lens can through any electromagnetic coil or any permanent magnet can be formed. In the second case, one is omitted Food source. The other advantage of the constant magnetic field strength magnetic lens is that it does not imposes additional restrictions on the response of the cathode ray tube.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre in Einrichtungen zur Darstellung einer Zeicheninformalion wird automatisch die Konstanthaltung der Zeichengröße auf dem Bildschirm bei Änderung der Strahlgeschwindigkeit ermöglicht.When using the cathode ray tube according to the invention in devices for displaying a Character information will automatically keep the character size constant on the screen Change the jet speed allows.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1
Patent claims:

J. cathode ray tube used for a change in the speed of the beam electrons in the Company is trained,

with an electron accelerator, an electron focusing device and a Beam deflector, which in this order one behind the other in the direction of the screen of the Cathode ray tube moving electron beam are arranged, wherein the electron focusing device has an electrostatic lens formed by a plurality of electrodes, with the change the speed of the beam electrons whose focusing can be corrected, thereby marked,

that the electron focusing device also has a magnetic lens with a time-constant magnetic Has field strength,

that the magnetic lens and the electrostatic lens are so formed and relative to each other are arranged that a change in the focusing of the electron beam (1) through the magnetic lens can be compensated by the electrostatic lens when the speed of the beam electrons changes is and

that the electrostatic lens consists of two electrodes symmetrical to the electron beam, whose first electrical mil the electron accelerator in the beam direction and whose second is coupled to the screen (18).

2. Cathode ray tube according to claim 1, characterized in that facing you End faces of the electrodes (7, 8) of the electrostatic lens in the direction of the Ses F'-eclron beam (1) are arranged in front of the central plane (14) of the magnetic lens (Fig. 1).

3. Cathode ray tube according to claim L, characterized in that the electrodes (30, 31) are tubular with or without a narrowing of the openings, and that the facing each other End faces of the electrodes (30, 31) of the electrostatic lens on both sides of the central plane (14) of the Magnetic lens at a distance from each other greater than the inner diameter of the smaller opening of the named end face of the electrodes (30, 31) and electrically connected to one another by means of a between the electrodes (30, 31) accommodated electrode system / for generating a distributed Electric field are connected (Fig. 2).

4. Cathode ray tube according to claim 3, characterized in that the electrode system a coiled strip (32) made of a resistor for generating a distributed electric field material is (Fig. 2).

5. cathode ray tube according to claim 3, characterized in that the system for generating a distributed electric field a series of electrically by means of resistance material elements coupled pinhole diaphragms (35) represents (Fig. 3).