DE2459091A1

DE2459091A1 - Elektrische schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2459091A1
Application number: DE19742459091
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Kawakami; Jun Nishida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1975-12-04
Also published as: US4287450A; CA1061007A; DE2459091B2; JPS5522906B2; DE2459091C3; GB1460120A; JPS50158274A

Description

Dr.D.Thomsen PATE MTANWALTS BÜRO

W. Weinkauff . γ_βι«οη (0d9j 530211

Dr.l.Ruch . «"

Telex 5-24 303 topat

Dr. H. Agular

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat. D. Thomeen Dlpl.-Ing. W. Weinkauff

Dr. rer. nat. I. Ruch (Fuchahohl 71) Dipl.- Ing. Dr..H. Agular

8 000 München 2

G 1 3. Dezember 1974

Matsushita Electric Industrial Company, Limited Kadoma Gity, Osaka, Japan

Elektrische Schaltungsanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltungsanordnungen mit und für den Betrieb von Kathodenstrahlröhren der Bauart mit einem abgedichteten, evakuierten Kolben, der aus einem Kolbenteil in angenäherter Form eines Kegelstumpfs und einem zylindrischen Halsteil besteht, der sich im wesentlichen axial von dem schmaleren Ende des Kolbenteils aus erstreckt, mit einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung innerhalb des Halsteils zum Erzeugen eines dichtemodulierten Elektronen-

5 0 9 0 A v I 0 G 1 8

BAD 0RK3JNAL

stromes und mit einem innerhalb des Kolbenteils getragenen Phosphorschirm, auf den der Elektronen:":trom zur Erzeugung eines Punktes kleiner Querschnittr.flache gerichtet ist. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf den Betrieb von Kathodenstrahlröhren der oben beschriebenen Art mit einer Elektronenstrahlerzeugungoanordnung der Bauart mit einer Kathode, einer Modulatorelektrode zum Steuern der Intensität des Elektronenstromes, einer ersten Anode zum Beschleunigen der Elektronen, einer zweiten Anode und einem Fokussiersystem zum Fokussieren den Elektronenstromes in einen Strahl, der auf den Phosphorschirm zur Erzeugung eines Punktes kleiner Querschnittsfläche auftrifft.

In Kathodenstrahlröhren der für Fernsehempfang entwickelten Bauart besteht die "Elektrodenanordnung in der genannten Reihenfolge aus einer Kathode, einer Modulatorelektrode zum Steuern der Intensität des Elektronenstromes, einer Anode zum Beschleunigen der Elektronen und einem Fokussiersystem, das gewöhnlich eine oder mehrere zylindrische elektrostatische Linsen zum Fokussieren des Elek*- tronenstromes in einen schmalen Elektronenstrahl aufweist. Die so aufgebaute Strahlerzeugungsanordnung wird so betätigt', daß die Anode mit einer niedrigen Spannung im Bereich zwischen 200 und 4-50 Volt gespeist wird und daß das Fokussiersystem, das beispielsweise zu dem bipotentialen Typ

509849/0618

Bad

gehört und aus zwei zylindrischen elektrostatischen Linsen besteht, auf einem Potential von 4- bis 5,5 kV an der Gtrahleintrittsseite und auf einem Potential von 20 bis 30 kV an der StraWaustrittsseite des Systems gehalten wird. Der Elektronenstrahl konvertiert zuerst so, daß er einen Elektronenhirne! elungsknotenpunkt zwischen der Modulator elektrode und dor Anode bildet, divergiert auf einen größeren Durchmesser unri wird dann durch das elektrische Feld zwischen der Anode und dem Fokussiersystem vorfokussiert und tritt in das Fokussiercystem unter einem großen Strahlerwoiterungswinkel ein, bis er einen Bereich erreicht, in dem eine abschließende Bündelungslinse gebildet ist, wobei der Strahl danach zum Konvergieren veranlaßt wird, um zu einem Brennpunkt auf dem Phosphorschirm zu gelangen und einen Punkt kleiner Querschnittsfläche zu erzeugen. Da der Strahl in das Fokussiersystem unter einem großen Strahlerweiterungswinkel eintritt, nimmt die Quer-Schnittsfläche des Strahles in der Mitte des Fokussiersystems einen wesentlichen Flächenbereich des Querschnitts des Systems ein, und. es ergibt sich ein Punkt großer Querschnittsfläche infolge der sphärischen Aberration des Systems, und es tritt das sogenannte "Überstrahlen" auf, wenn sich der Strahlstrom vergrößert.

Die Zunahme der Strahlpunktgröße ist eine Funktion des StrahlerweiterungRwinkels und der sphärischen Aberra-

509849/0618

BAD ORIGINAL

tion des Hauptfokussiersystems. Die Beziehung zwischen diesen Faktoren wird durch die folgende Gleichung gegeben

. Θ³

wo ei /3^rgp <äie Zunahme, M der Vergrößerungsfaktor des Hauptfokussiersystems, C der Koeffizient der sphärischen Aberration des Systems und O der Strahlerweiterungswinkel sind. Andererseits vergrößert sich der Strahlerweiterungswinkel mit dem Strahlstrom, und daher nimmt die Strahlpunktgröße mit einer höheren Geschwindigkeit für großen Strahlstrom als für kleinen Strahlstrom zu. Daraus folgt, daß eine Verkleinerung des Strahlerweiterungswinkels in dem Strahleintrittsbereich des Eokussiersystems eine Verkleinerung der Strahlpunktgröße für einen großen Strahlstrom ergibt. Dies ist besonders wichtig für die Gestaltung einer Farbfernseh-Kathodenstrahlröhre, die einen großen Strahlstrom erfordert.

Eine Form zum Vermindern des Strahlerweiterungswinkels verwendet eine Abfangelektrode mit einer Strahlbegrenzungsöffnung, um den Querschnitt des hindurchverlaufenden Elektronenstrahles zu begrenzen. Dies hat offensichtlich insofern einen Nachteil, als ein wesentlicher Teil verwendbarer Elektronen vergeudet wird, der sonst

50 9 849/0618

BAD ORK3IWAL

auf dem Phospliorscliirm fokussiert werden würde»

In einer anderen Form der Verkleinerung des Strahlerweiterungswinkels wird das Fokussiersystem auf einem höheren Potential mit Bezug auf die Anode gehalten, um dadurch den Vorfokussierungseffekt zu fördern. Jedoch ergibt dies eine Vergrößerung der axialen Länge des Fokussiersystems, wodurch ein Lichthof an dem Umfang des Strahlpunktes verursacht wird.

In Fernseh-Kathodenstrahlröhrren der Maskenbauart ist eine Gruppe von drei Elektronenstrahlerzeugungsanordnungen vorgesehen, und zwar jede zum Erzeugen eines Elektronenstrahls für den speziellen Farbpunkt auf dem Schirm. Es ist daher erforderlich, daß das Fokussierpotential Jeder Elektronenstrahlerzeugungsanordnung über den Arbeitsbereich des Strahlstromes im wesentlichen konstant bleiben muß, während die Strahlpunktgröße auf einem von dem speziellen Strahlstrom bestimmten Minimum gehalten wird. Dies wird Fokusnachlaufcharakteristik (focus tracking characteristic) genannt.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen schmalen Elektronenstrahl vergrößerter Intensität zu erzeugen. Zur Aufgabe der Erfindung gehört die Verkleinerung des Strahl-

509849/0618

erweiterungswinkels in dem Strahleintrittsbereich des Fokussiersysterns einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung. Weiterhin gehört zur Aufgabe der Erfindung die Schaffung einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung mit verbesserter Fokusnachlaufcharakteristik. Es wird eine elektrische Schaltungsanordnung der erwähnten Art geschaffen, bei der erfindungsgemäß die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung der Kathodenstrahlröhre in der genannten Reihenfolge längs der Röhrenachse aufweist eine Kathode, eine nahe an der Kathode angeordnete, mit einer öffnung versehene Modulatorelektrode zum Steuern der Intensität des Elektronenstromes, eine erste Anode in Form eines nahe der Modulatorelektrode angeordneten, mit einer öffnung versehenen Metallelementes, eine nahe der ersten Anode angeordnete, mit einer Öffnung versehene zweite Anode und eine der zweiten Anode benachbarte, dritte zylindrische Fokussieranode, wobei die genannte Elektrode so gestaltet und angeordnet ist, daß sie während des Betriebes der Schaltungsanordnungauf solchen Potentialen gehalten wird, daß der Elektronenstrom aus der Kathode in einen Bündelknoten zwischen der Modulatorelektrode und der ersten Anode geformt wird, wobei die zweite Anode auf einem solchen niedrigeren Potential als die an die erste und dritte Anode angelegten Potentiale gehalten wird, daß der Elektronenstrom in einem an die dritte Anode angrenzenden Bereich durch die elek-

509849/0618

trischen Felder zwischen der ersten und zweiten Anode und zwischen der zweiten und dritten Anode verengt wird und dieser Elektronenstrom in die dritte Anode mit einem kleinen Strahlerweiterungswinkel eintreten kann und dadurch in einen schmalen Elektronenstrahl fokussiert wird, dessen Querschnitt auf dem Schirm der Röhre klein ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische, jedoch Einzelheiten darstellende Querschnittsansicht einer zu dem bipotentialen Typ gehörenden Elektrodenanordnung einer Kathodenstrahlröhre, die zur Verwendung in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung geeignet ist;

Fig. 3 und 4-. Diagramme zur Darstellung der den Punktdurchmesser als Funktion des Strahlstromes wiedergebenden Charakteristiken der Elektrodenanordnung des bipotentialen Typs;

Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der FokusnachlaufCharakteristik der Elektrodenanordnung;

50 98 49/0618

Fig. 6 ein Diagramm, das die den Strahlerweiterungswinkel als Funktion des Strahlstroms wiedergebende Charakteristik der Elektrodenanordnung darstellt;

Fig. 7 ein Diagramm, das die die Punktgröße als Funktion des Potentialverhaltnisses wiedergebenden Charakteristiken der Elektrodenanordnung zeigt;

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Folgeansprechcharaktcristiken des Elektronenstrahls mit Bezug auf die Änderung des Verhältnisses der Potentiale, die an die erste und zweite Anode der Elektrodenanordnung angelegt sind;

Fig. 9 einen schematischen Querschnitt einer zum unipotentialen Typ gehörenden Elektrodenanordnung nach der Erfindung;

Fig. ΊΟ ein Diagramm, das die den Strahlerweiterungswinkel als Funktion .des Strahlstromes wiedergebende Charakteristik der Elektrodenanordnung des unipotentialen Typs zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, das die die Punktgröße als Funktion des Strahlstromes wiedergebende Charakteristik

509849/0618

der Elektrodenanordnung des unipotentialen Typs darstellt;

Fig. 12 die Bahn den Elektronenstromes, der durch die bekannte Elektrodenanordnung des bipotentialen Typs in einem einen IBM-370-Cornputer verwendenden Hachbildungstest fließt; und

Fig. 13 die Bahn des Elektronenstromes, der durch die Elektrodenanordnung des bipotentialen Typs nach der Erfindung in einem denselben Computer verwendenden Nachbildungstest fließt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 enthält eine Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, der aus einem zylindrischen Glashalsteil 1 und einem konischen Kolbenteil 2 in der angenäherten Form eines hohlen Kegelstumpfs besteht. Der Kolbenteil 2 ist mit einer Glasstirnfläche 3 geschlossen, auf deren Innenfläche ein Phosphorschirm 4- ausgebildet ist.

In dem Halsteil 1 sind untergebracht die Elektrodenanordnung, die aus einer Glühkathode 5 mit einem Heizdraht 6, einer mit einer öffnung versehenen Modulatoroder Steuerelektrode 7 und der erfindungsgemäß vorgesehenen Fokussiervorrichtung besteht, die ein mit einer öffnung versehenes Metallelement als erste Anode 8, eine

509849/0618

zweite Anode 9, file in Form einer Platte oder eines Bechers, wie gezeigt, ausgebildet sein kann, und ein Hauptfokussiersystem 10 aufweist, das ein zylindrisches Fokussierlinsensystem, wie des uni-, bi- oder tripotentialen Typs, sein kann. Die Elektroden innerhalb des Halses 1 sind mit Leitungen verbunden, die durch den Kolben hindurch zu einer Spannungsquelle 17 verlaufen, um sie mit den erforderlichen Bebriebspotentialen zu versorgen. Diese Potentiale sind derart, daß aus der Kathode 5 emittierte Elektronen in einen Bündelknoten an einem Bereich ζ v/i sehen der Kodulatorelektrode 7 und der ersten Anode 8 geformt werden, wie mit den gestrichelten Linien angegeben ist, die den Slektronenstrom darstellen (wobei der Durchmesser des Stromes zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt ist).

Erfindungsgemäß wird die zweite Anode 9 auf einem Potential gehalten, das niedriger als die an die erste Anode 7 und das Fokussiersystem 10 angelegten Potentiale ist. Die Erfindung wird ausführlicher mit Bezug auf Fig. beschrieben, die als Beispiel ein zu dem bipotentialen Typ gehörendes Fokussiersystem zeigt, das aus einer dritten Anode 11 und einer vierten Anode 12 besteht. Tm einzelnen wird hier die erste Anode 8 auf einem Potential in dem Bereich von etwa 600 bis 1200 V, vorzugsweise tFon 800 bis

^509849/0618

1000 V, und die zweite Anode 9 zwischen 200 und 400 V gehalten, v/oh ei eine dritte Anode 11 auf einem Potential von 4000 his 7000 V und eine vierte Anode 12 hei 20000 his 30000 V liefen. Ein Versuch zeigte, daß elektrische Felder mit steilem Potenti algradj.F.nten zwischen der ersten und zweiten Anode und zwischen der zweiten und dritten Anode gebildet werden, wenn die zweite Anode-9 ein solches niedrigeres Potential als die an die erste und dritte Anode angelegten Potentiale hat. Mit diesen elektrischen Feldern d ivergiert der Elektronenstrom hinter dem Bijndelknoten auf einen größeren Durchmesser, hj s er den Mittelpunktbereich zwischen der zweiten Anode 9 und der dritten Anode 11 erreicht, und konvertiert dann zu einem schmalen Elektronenstrahl und tritt in die dritte Elektrode 11 mit einem kleinen Strahlerweiterungswinkel (Q) ein. Es ist gefunden worden, daß diese Konvergenz von Elektronen an dem Strahleintrittsbereich der dritten Anode 11 eine Funktion des Verhältnisses des an die zweite Anode 9 angelegten Potentials zu dem an die erste Anode 8 angelegten Potential und des Verhältnisses des an die dritte Anode 11 angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode 9 angelegten Potential ist.

Die Verminderung des Potentials an der zweiten Anode 9 mit Bezug auf die erste und dritte Anode erzeugt

50984970618

BAD

somit einen verengten Elektronenstrahl, der geringfügig divergiert "und dann veranlaßt wird, durch das elektrische Feld zwischen der dritten Anode 11 und der vierten Anode 12 zu konvergieren, und von diesem Bereich zu dem Phosphorschirm 4 im wesentlichen konstanten Querschnitt beibehält.

Es wurde gefunden, daß das für Fernsehempfang geeignete Verhältnis des Potentials an der zweiten Anode zu dem an die erste Anode angelegten in dem Bereich von 1,5 bis 6,0, vorzugsweise von 2,0 "bis 5,0, liegt. Andererseits ist das Verhältnis des an die dritte Anode angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode angelegten von einer Kathodenstrahlröhre zu einer anderen unterschiedlich, weil sich das Potential an der dritten Anode gemäß der Schirmgröße ändert. Jedoch ist gefunden worden, daß der "bevorzugte Bereich des letztgenannten Verhältnisses zwischen 1 : 0,03 und 1 : 0,1 liegt.

Es wurde auch gefunden, daß der Öffnungsdurchmesser der zweiten Anode 9 größer als der der ersten Anode sein soll und das bevorzugte Verhältnis dieser Durchmesser im Bereich zwischen 1,5 : 1 und 3 : 1 liegt.

Eine Elektrodenanordnung des unipotentialen Typs

509849/0618

_13- 2459031

ist in Fig. 9 als eine andere Anordnung gezeigt, in der ähnliche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen "bezeichnet sind. Das Fokussiersystem 10 des unipotentialen Typs "bildet ein zylindrisches Linsensystem, das aus einer dritten Anode 13, einer vierten Anode 14- und einer fünften Anode 15 "besteht, die auf dem gleichen Potential wie die dritte Elektrode 13 durch eine elektrische Verbindung 16 gehalten wird. Die Elektrode 14 wird auf einem viel niedrigeren Potential als die dritte und fünfte Anode gehalten.

Die zweite Anode 9 wird auf einem solchen niedri- ■ geren Potential als die erste Anode 8 und die dritte Anode ■ 13 gehalten, daß der Elektronenstrom in einen Strahl kleiner Querschnittsfläche geformt wird und in die dritte Anode 13 mit einem kleinen Strahlerweiterungswinkel eintritt. Das bevorzugte Verhältnis von an die zweite Anode 9 angelegtem Potential zu dem an die erste Anode 8 angelegten Potential findet sich in dem Bereich von 1 ; 1,5 "bis 1 : 6,0, und das bevorzugte Verhältnis des an die dritte Anode 13 angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode 9 angelegten Potential findet dich in dem Bereich von 1 : 0,006 bis 1 : 0,04.

Das Öffnungsdurchmesserverhältnis der zweiten Anode 9 zu der ersten Anode 8 soll auch in dem Bereich von

509849/0618

2459031

1,5 : 1 "bis 3 : 1 wie in der Elektrodenanordnung des bipotentialen Typs liegen.

Die Tatsache, daß das Erniedrigen des Potentials an der zweiten Anode ,mit Bezug auf die erste und dritte Anode einen Elektronenstrahl ergibt, der mit reduziertem Strahlerweiterungswinkel mit vergrößerter Elektronendichte eintritt, erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Elektrodenanordnung mit einem großen Strahlstrom betrieben wird, wie in dem Fall des Farbfernsehempfangs.

Die Erfindung wird weiter mit Bezug auf die zu dem bipotentialen Typ gehörende Elektrodenanordnung anhand der folgenden Beispiele beschrieben, um den Betriebsbereich der Elektroden zur Erzielung des beabsichtigten Ergebnisses zu bestimmen. Die konstruktiven Abmessungen der Elektrodenanordnung sind nur beispielsweise gegeben und können variiert werden. Obgleich sich die Betriebsparameter der Elektrodenanordnung gemäß den konstruktiven Abmessungen der Anordnung ändern, umfaßt der Betriebsbereich der Elektroden die optimalen Werte ohne Berücksichtigung der konstruktiven Abmessungen insofern, als man einen für eine spezielle Abmessung erforderlichen Strahlpunkt kleinster Querschnittsfläche erhalten kann.

509849/0618

BAD ORKälNAL. BEISPIEL I

Die Elektrodenanordnung des Mpotentialen Typs hat die folgenden konstruktiven Parameter:

Öffnungsdurchmesser der

Modulatorelektrode " .... 0,5 mm ·

Öffnungsdurchmesser der

ersten Anode (D.) .... 0,8 mm

Öffnungsdurchmesser der

zweiten Anode (Dp) . .... 1,0 mm

Öffnungsdurchmesser der

dritten Anode (D-,) - .... 2,0 mm

Dicke der Modulatorelektrode (T) .... 0,1 mm

Abstand zwischen Kathode

und Modulatorelektrode ..... 0,1 mm

Abstand zwischen Modulatorelektrode und- erster
Anode .... 0,5 mm

Abstand zwischen der ersten und zweiten Anode .... 0,5 mm

Abstand zwischen der zweiten und dritten Anode .... 3,0 mm

5098 49/0618

Bei diesen Parametern wurden die folgenden Potentiale an diese Elektroden angelegt:

V=O
c

Y_m = -150 V (gesperrt)
V₁ = 800 bis 1200 V
V₂ = 200 bis 4-00 V
V, - 6000 bis 6800 V
V₄ = 20000 bis 3OOOO V,

wobei V , V , V^, V₂, V, und V^ die an die Kathode 5, die Modulatorelektrode 7» die erste Anode 8, die zweite Anode 9, die dritte Anode 11 bzw. die vierte Anode 12 angelegten Potentiale sind. Das zweite Anodenpotential Vp wurde von 200 bis 400 V geändert, d.h. das Verhältnis von V₃ zu V^ wurde von 1 : 2,0 auf 1 : 6,0 geändert, um die kleinste Punktgröße für den speziellen Strahlstrom zu erhalten, der bis zu 2,5 mA variiert wurde. Die kleinste Strahlpunktgröße änderte sich im Durchmesser von 0,6 bis 2,2 mm, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Um die kleinste Strahlpunktgröße, für den sich ändernden Strahlstrom zu erhalten, wurde das Potential an der dritten Anode in dem Bereich von 6000 bis 6800 V eingestellt. Dieser Einstellbereich stellt die Fokusnachlauf-

509849/0618

- 'Yf -

charakteristik der Elektrodenanordnung dar. Wie mit ausgezogenen Kurven in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Einstellbereich über den Strahlstrom bis zu 2,5 mA im wesentlichen konstant. .

Für Vergleichszwecke wird eine herkömmliche Elektronenstrahlerzeugungsanordnung des bipotentialen Typs, die der in Fig. 2 gezeigten Anordnung nach der Erfindung mit der Ausnahme entspricht, daß die zweite Anode 8 fehlt, untersucht. Die herkömmliche Elektrodenanordnung hat die folgenden konstruktiven Parameter: ■

öffnungsdurchmesser der

Modulatorelektrode .... 0,7 bis 0,75 mm

öffnungsdurchmesser der

ersten Anode .... 0,7 bis 0,75 mm

öffnungsdurchmesser der

dritten Anode .... 2,0 mm

Dicke der Modulatorelektrode .... 0,1 bis 0,15 mm

Abstand zwischen Kathode .und Modulatorelektrode .... 0,1 bis 0,15 mm

Abstand zwischen Modulatorelektrode und erster Anode ..... 2,5 bis 4,0 mm

Abstand zwischen der ersten und der dritten Anode .... 0,3 bis 0,5 mm

509849/0618

An diese Elektroden wurden folgende Potentiale angelegt:

T₀ . O

V_m » -100 V (gesperrt)

T₁ = 200 bis 450 Y

V, = 4000 bis 5500 V

V₄ = 20000 bis 3OOOOO V. .

Mit diesen Parametern wurde der Strahlstrom bis zu 2,5 mA geändert. Als Ergebnis wurde die Charakteristik für die Punktgröße (Durchmesser) als Punktion des Strahlstroms erhalten, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und mit dem Stand der Technik verglichen, wobei sich in günstiger Weise eine Verkleinerung der Strahlpunktgröße von im wesentlichen 40% ergibt.

Nachbildungstests wurden unter Verwendung eines IBM-37O-Computers mit Bezug auf die bekannte und die vorliegende Elektrodenanordnung für einen Strahlstrom von 2,5 mA zur Bestimmung der Bahn der Elektronenströme der zwei Anordnungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 12 und 13 dargestellt. In Fig. 12 ist der Öffnungsdurchmesser der ersten Anode maßstäblich auf 1/2 verkleinert, verglichen mit der Modulatorelektrode, und der dritten

509849/0618

Anode ist maßstäblich auf 1/2,5 verkleinert, verglichen mit der ersten Anode. In gleicher Weise ist in Pig. 13 der Öffnungsdurchmesser der zweiten Anode auf 1/2 und der dritten Anode auf 1/2,5» verglichen mit der zweiten Anode, zum Zweck der Verdeutlichung maßstäblich verkleinert. Es wird "bemerkt, daß in Fig. 13 der Elektronenstrahl in das aus der dritten und vierten Anode bestehende Fokussiersystem mit einem kleinen Strahlerweiterungswinkel eintritt. An einem Bereich, der an das fokussierende elektrische Feld zwischen der dritten und vierten Anode angrenzt, divergiert der Elektronenstrahl zu seinem maximalen Durchmesser, der verglichen mit dem maximalen Durchmesser des Elektronenstrahls in dem äquivalenten Bereich der bekannten Elektrodenanordnung günstig ist, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Daher ist ersichtlich, daß der Elektronenstrahl "bei der Erfindung durch die sphärische Aberration der Fokussierelektrode weniger nachteilig beeinflußt wird.

BEISPIEL II

Eine zu dem bipotentialen Typ gehörende Elektrodenanordnung, die in der Gestaltung der im Beispiel I verwendeten Elektrodenanordnung entspricht, sich aber von dieser in den konstruktiven Abmessungen geringfügig unterscheidet, wurde betätigt. Die erste Anode 8 wurde auf 610 V gehalten,

509849/0618

und das Potential an der zweiten Anode 9 wurde von 200 bis 400 V geändert, wobei die dritte Anode auf einem Potential im Bereich von 6,0 bis 6,5 kV gehalten wurde. Die anderen Parameter waren gleich denen in Beispiel I. In diesem Beispiel wurde das Potentialverhältnis von V₀ _,,

(I. ZU

Yy. von 1 : 1,5 bis 1 : 3,0 variiert. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 und 5 dargestellt. Die Fokusnachlauf charakteristik, die in Fig. 5 in gestrichelt gezeichneten Kurven gezeigt ist, erläutert, daß bei dem Potentialverhältnis 1 : 1,53 von V„ zu V. der Einstellbereich des Potentials an der dritten Anode 11 zwischen 6,2 und 6,4 kV liegt. Die die Punktgröße als .Funktion des Strahlstroms darstellende Charakteristik der Erfindung, wobei die erste Anode auf einem Potential von 610 V gehalten wird, ist günstig bei Vergleich mit der bekannten Anordnung, wie in Fig~. 4 ge- ■ zeigt ist, wobei die Kurve der bekannten Anordnung gleich der in dem Beispiel I erhaltenen Kurve ist. Die kleinste Punktgröße betrug im Durchmesser von 0,6 bis 2,5 mm.

BEISPIEL III

Die den Strahlerweiterungswinkel als Funktion des Strahlstroms darstellende Charakteristik wurde erhalten und mit der entsprechenden Charakteristik der bekannten Anordnung verglichen. An die in dem Beispiel I verwendete

50984 9/0618

Elektrodenanordnung wurden die folgenden Potentiale angelegt:

V₁ = 1050 v V₂ = 280 V

V-, = 6000 V. 3

Der Strahlstrom wurde von 0,1 bis 2,5 niA geändert.

An die wie in dem Beispiel I verwendete bekannte Elektrodenanordnung wurden folgende Potentiale angelegt:

ν,

= 300 V = 5000 V.

■Die für ,jede Elektrodenanordnung erhaltenen Kurven sind in Fig. 6 dargestellt. Der Strahlerweiterungswinkel der Anordnung nach der Erfindung ist günstig, verglichen mit dem der "bekannten Anordnung.

BEISPIEL IV

Die Änderung der Strahlpunktgröße wurde für einen gegebenen Strahlstrom geraessen, wenn das Potentialverhältnis von Vp zu V₁ geändert wurde. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, bleibt die Punktgröße für den Strahlstrom von 3»0 mA über

0 9 8 4 9/0618

BAD 0RK3HMAL

den Bereich des Potentialverhaltnisses von 1,5 "bis 6,0 im wesentlichen konstant.

BEISPIEL V

"Die Ansprechcharakteristik des Elektronenstrahls bei einer Videofrequenz von 4- MHz wurde für einen gegebenen Strahlstrom gemessen, ivenn das Potentialverhältnis von Vp zu V. variiert wurde. Eine Sinuswelle mit einer Frequenz von 4 MHz wurde an die Modulatorelektrode angelegt, und das Verhältnis von Vp zu V. wurde bis zu 6,0 geändert. Die Amplitude der Strahlpunktintensität wurde mit einem Photodetektor gemessen und mit der Amplitude der an die Modulatorelektrode angelegten ursprünglichen Wellenform verglichen, um zu bestimmen, wie sich die Folgeansprechcharakteristik des Elektronenstrahls bei der Videofreqüenz von 4 MHz mit dem Potentialverhältnis ändert. Die in Fig. 8 dargestellten Daten zeigen, daß das Verhältnis von 1,5 bis 6,0 eine gute Ansprechcharakteristik gewährleistet.

BEISPIEL VI

Die zu dem Uhipotentialtyp gehörende Elektrodenanordnung hat die folgenden konstruktiven Parameter:

509849/0618

Öffnungsdurchmesser der

Modulatorelektrode .... 0,5 mm

Öffnungsdurchmesser der

ersten Anode .... 0,7 mm

Öffnungsdurchmesser der

zvjeiten Anode .... 1,5 mm

öffnungsdurchmesser der

dritten Anode · .... 2,0 mm

"Dicke der Modulatorelektrode .... 0,1 mm

Abstand zwischen Kathode _r ..-.--

und Modulatorelektrode .... 0,1 mm

Abstand zwischen Modulatorelektrode und erster Anode .... 0,5 mm

Abstand zwischen der ersten und der zweiten Anode .... 0,5 mm

Abstand zwischen der zweiten

und der dritten Anode .... 3*0 mm -

Mit diesen konstruktiven Parametern werden an diese Elektroden die folgenden Potentiale angelegt:

509849/0618

v_c = ο

V_m = 150 Y (gesperrt)
V₁ = 800 bis 1200 V
V₂ = 150 bis 600 V
V = I5OOO bis 25OOO V
V„ =-1000 bis +1000 V .

V = I5OOO bis 25ΟΟΟ V,

wobei V , V , V^, V~, V₇-, V^ und V^ die an die Kathode 5, die Modulatorelektrode 7i die erste Anode 8, die zweite Anode 9, die dritte Anode 13₅ die vierte Anode 14 bzw. die fünfte Anode 15 angelegten Potentiale sind. Die den Strahlerweiterungswinkel als Funktion des Strahlstroms darstellende Charakteristik des Unipotentialtyps wurde erhalten, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Für Vergleichszwecke ist die entsprechende Charakteristik einer bekannten Elektrodenanordnung des TJnipotentialtyps in Fig. 10 aufgetragen, "Der verminderte Strahlerweiterungswinkel für den Strahlstrom von 2,0 mA gewährleistet, daß das sogenannte "Überstrahlen" wirksam beseitigt werden kann, wenn die Elektrodenanordnung bei einem großen Strahlstrom betätigt wird. Die Strahlpunktgröße als Funktion des Strahlstroms wurde erhalten und ergab, verglichen mit der bekannten Anordnung,

5098 4 9/0618

einen günstigen Wert, wie in Fig. 11 gezeigt ist, woraus eine Verminderung der Strahlpunktgröße von im wesentlichen 30% ersichtlich ist.

5098 4 9/06T8

Claims

Patentansprüche

1. ,!Elektrische Schaltungsanordnung mit einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung der Kathodenstrahlröhre in der genannten Reihenfolge längs der Röhrenachse aufweist eine Kathode, eine nahe an der Kathode angeordnete, mit einer Öffnung versehene Modulatorelektrode zum Steuern der Intensität des Elektronenstromes, eine erste Anode in Form eines nahe der Modulatorelektrod« angeordneten, mit einer öffnung versehenen Metallelementes, eine nahe der ersten Anode angeordnete, mit einer öffnung versehene zweite Anode und eine der zweiten Anode benachbarte, dritte zylindrische TTokussieranode, wobei die genannte Elektrode so gestaltet und angeordnet ist, daß sie während des Betriebes der Schaltungsanordnung auf solchen Potentialen gehalten wird, daß der Elektronenstrom aus der Kathode in einen Bündelknoten zwischen der Modulatorelektrode und der ersten Anode geformt wird, wobei die zweite Anode auf einem solchen niedrigeren Potential als die an die erste und dritte Anode angelegten .Potentiale gehalten wird, daß der Elektronenstrom in einem an die dritte Anode angrenzenden Bereich durch die elektrischen Felder zwischen der ersten und zweiten Anode und zwischen der zweiten und

5 0 9 8 4 9 /06 1 8

dritten Anode verengt wird und dieser Elektronenstrom in die dritte Anode mit einem kleinen Strahlerweiterungswinfcel eintreten kann und dadurch, in einen schmalen Elektronenstrahl fokussiert wird, dessen Querschnitt auf dem Schirm der Röhre klein ist.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte ?okussieranode zu einem Mpotentialen Typ gehört und daß das Verhältnis des an die Anode angelegten Potentials zu dem an die erste Anodeangelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 1,5 und 1 : 6 und das Verhältnis des an die dritte Anode angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode angelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 0,03 und 1 : 0,1 liegen.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Fokussieranode zu einem bipotentialen Typ gehört und daß das Verhältnis des an die zweite Anode angelegten Potentials zu dem an die erste Anode angelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 2,0 und 1 : 5»0 und das Verhältnis des an die dritte Anode angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode angelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 0,03 und 1 : 0,1 liegen.

509849/0618

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Fokussieranode zu einem unipotentialen Typ gehört und daß das Verhältnis des an die zweite Anode angelegten Potentials zu dem an die erste Anode angelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 1,5 und 1 : 6 und das Verhältnis des an die dritte Anode angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode angelegten Potential in dem Bereich zwischen 1 : 0,006 und 1 : 0,04 liegen.

S098A9/Q61S