DE2503821A1

DE2503821A1 - Elektronenoptische bildroehre

Info

Publication number: DE2503821A1
Application number: DE19752503821
Authority: DE
Inventors: Brian Ronald Charles Garfield
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1974-08-03
Filing date: 1975-01-30
Publication date: 1976-02-19
Also published as: GB1458399A; US4323811A; FR2289048A1; CA1043414A; FR2289048B1

Description

MANITZ, FItMSTERWALD & GRÄMKOW

München, den ^& Ja;i. 1975

P/Sv - E 20J2

English Electric Valve Company Limited

106, Waterhouse Lane, Chelmsford, Essex CM1 2QU England

Elektronenoptische Bildröhre

Die Erfindung betrifft eine elektronenoptische Bildröhre des Typs, eier als nachleuchtende Bildröhre (streaking or framing image tube) bekannt ist; damit sind Röhren gemeint, die dazu verwendet werden, eine sichtbare Aufzeichnung - üblicherweise für Meßzwecke - von mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Vorgängen herzustellen, bei denen Lichtwirkungen, beispielsweise Leuchterscheinungen, auftreten; diese Vorgänge haben eine äußerst kurze Dauer, die beispielsweise im Bereich von Pikosekunden liegen kann.

Die beiliegende Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Bildröhre mit Nachleuchteffekt, die in einem evakuierten Glaskolben

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L. -ING. W. G R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 TEL. (089) 22 42 11. TELEX OS-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.(07II)S6 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062 - 805

»λ.

1 eine Photokathode 2 aufweist, auf die mit Hilfe einer nicht gezeigten Anordnung Liehtimpulse der aufzuzeichnenden Vorgänge fokussiert werden. Die von der Photokathode

2 in Abhängigkeit von den Lichtimpulsen e.mmitierten Elektronen werden durch ein positives Potential von 500 Volt in Bezug auf die Kathode 2 beschleunigt, wobei dieses Potential an eine zur Beschleunigung dienende Steuergitterelektrode 3 angelegt wird; die Gitterelektrode 3 ist axial in einem Abstand von ungefähr 3 bis 4 mm von der Photokathode 2 angeordnet und aus einem Kupfermaterial hergestellt, das 200 Maschen pro cm (500 mesh/inch) aufweist. Die so beschleunigten Eelektroden werden durch eine kegelförmig zulaufende Fokussierungselektrode 4 zum Durchgang durch eine Anode 5 und eine Blende 6 fokussiert, die ablenkplatten 7» eine Blendenöffnungsplatte 8 und zur Kompensation dienende Ablenkplatten 9 aufweist. An die Platten 7 kann ein elektrisches Querfeld angelegt werden, so daß der Elektronenstrahl zu der Platte 8 hin abgelenkt wird, wodurch das Elektronenbild beendet werden kann; die Platten 9 sind vorgesehen, um unerwünschte Querbewegungen des Strahls zu korrigieren. Anschließend verläuft der Elektronenstrahl dann durch ein Paar Zeit- bzw. Durchlauf-Ablenkeinrichtungen 10, beispielsweise Platten, die in !ig. 1 um einen Winkel von 90° aus ihrer üblichen Stellung gedreht dargestellt sind, um die Zeichnung zu vereinfachen und ihre Klarheit zu erhöhen; an diese Ablenkeinrichtungen wird eine Kippspannung mit linearem Anstieg angelegt, so daß der Elektronenstrahl einen Leuchtstoffschirm 11 abtastet. Ein elektrolumineszierendes Bild, das im wesentlichen rechtwinklig zu dem Abtaststrahl angeordnet ist, wird so auf dem Schirm 11 gebildet, das auf herkömmliche Weise eingesetzt, beispielsweise verstärkt und photographiert, werden kann.

Bei dieser bekannten Röhre hat sich als nachteilig herausgestellt, daß die zur Beschleunigung dienende G-itterelek-

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.3.

trode 5 bei einer Spannung(500 Volt oder möglicherweise bis zu 1 KV) betrieben werden muß, bei der die Erzeugung von Sekundäremissionen am größten wird. Dadurch wird jedoch die Bildqualität aufgrund der geringeren Energie der Sekundärelektronen verschlechtert, die sich im Vergleich mit den Primärelektronen mit geringeren Geschwindigkeiten in Richtung auf den Schirm 11 bewegen, so daß die Belichtungszeit verlängert wird, und die Bilder unscharf und verschwommen werden. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß Lichtenergie direkt durch die Photokathode 2 einfallen und in der Röhre unechte bzw. unerwünschte Photoelektronen erzeugen kann, die durch die Gitterelektrode 5 beschleunigt werden und ebenfalls zu einer Verschlechterung des Bildes beitragen. Damit ist die zeitliche Auflösung der Röhre begrenzt, da folgende Beziehung gilt: Je kurzer die Zeitdauer eines bestimmten Vorgangs ist, um so größer ist der Anteil des Bildes auf dem Schirm 11, der von der durch Sekundärelektronen verursachten Unscharfe herrührt.

"Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bildröhre mit Nachleuchtwirkung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile wenigstens vermindert werden.

Gemäß der Erfindung enthält eine nachleuchtende Bildröhre eine Photokathode, eine zur Beschleunigung dienende Gitterelektrode, eine Anode, und eine weitere Gitterelektrode, die im Abstand zwischen der Anode und der Beschleunigungs-GittereLektrode angeordnet ist, wobei während des Betriebs der Röhre mit geeigneten, an die Elektroden angelegten Potentialen die von der Beschleunigungs-Gitterel'ektrode' erzeugten Sekundärelektronen zurück zu dieser Elektrode gezogen werden.

Weiterhin stellt eine Röhre gemäß der Erfindung sicher, daß die von der weiteren Gitterelektrode erzeugten Sekun-

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därelektronen ebenfalls zu der Beschleunigungs-Gitterelektrode angezogen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Abstand der Beschleunigungs-Gitteriektrode von der Photokathode im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm.

Zweckmaßigerweise weisen die Besohleunigungs-Gitterelektrode und die weitere Gitterelektrode im wesentlichen 200 Maschen pro cm (500 mesh/inch) auf, wobei der Abstand zwischen diesen Elektroden im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm liegt.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das an die weitere Gitterelektrode angelegte Potential relativ zu dem Potential niedrig ist, das an die Beschleunigungs-Gitterelektrode angelegt wird, so daß beim Betrieb die Sekundäremission von der weiteren Gitterelektrode relativ gering ist.

Beide Gitterelektroden können entweder aus einem Kupferoder aus einem Nickel-Material hergestellt werden, wobei zweckmäßigerweise die Beschleunigungs-Gitterelektrode mit einem Material beschichtet ist, das nur eine geringe Sekundäremission zeigt; ein solches Material ist beispielsweise Kohlenstoff.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur 2 näha? erläutert werden, die einen Teil einer nachleuchtenden Bildröhre gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.

In Fig. 2 haben die Teile, die Teilen in Fig. 1 entsprechen, entsprechende Bezugszeichen; so läßt sich aus Fig. 2 erkennen, daß der wesentliche Unterschied zu Fig. 1 darin besteht, daß eine weitere zur Unterdrückung von Se-

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kundäremissionen dienende Gitterelektrode 12 vorgesehen ist. Die Elektrode 12 hat im wesentlichen die gleiche Maschenanordnung wie die Beschleunigungs-Gitterelektrode 3 und ist axial in einem Abstand von 2 mm von dieser angeordnet; der Abstand der Elektrode 3 von der Photokathode 2 wird auf die Größenordnung von 0,5 mm verringert, um die Erzeugung bzw. das Herausziehen von Primärelektronen zu verbessern. Die Elektroden 3 und 12 können aus einem Kupferoder Nickelmaterial hergestellt werden.

Beim Einsatz dieser Bildröhre werden die folgenden, typischen Betriebspotentiale eingesetzt: Ein Potential von 0 Volt wird an die Photokathode angelegt, + 500 Volt werden an die Beschleunigungselektrode 3 angelegt, und + 50 ^volt werden an die Gitterelektrode 12 für die Unterdrückung von Sekundäremissionen angelegt. Damit werden die meisten der Sekundärelektronen, die von der Beschleunigungsgitter-Elektrode 3 und von der zur Unterdrückung dienenden Gitterelektrode 12 erzeugt werden, sowie die unechten bzw. unerwünschten Photoelektronen mit Energien von mq/einigen Elektronenvolt zurück zu der Elektrode 3 gezogen. Dabei muß selbstverständlich sichergestellt bleiben, daß die von der Photokathode 2 erzeugten Primärelektronen eine ausreichende Energie haben, um das Bremsfeld passieren zu können, das durch die zur Unterdrückung dienende Gitterelektrode 12 erzeugt wird, damit sie den Schirm 11 erreichen und diesen abtasten können; es hat sich herausgestellt, daß die Ve^langsamung der Primärelektronen zu einer verbesserten Fokussierung des Elektronenstrahls führt. Weiterhin kann das Potential an der Unterdrückungs-Gitterelektrode 12 auf einen Wert unterhalb des Potentials der Photokathode 2 gesenkt werden, wodurch sich die vollständige Absperrung des Primärelektronenstrahls erreichen läßt; d.h. also, daß die Elektrode 12 als Steuerelektrode verwendet werden kann. Wird die Unterdrückungs-Gitterelektrode bei einem Potential in der Nähe von+50 Volt betrieben, so ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß bei diesen Po-

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tentialen die Sekundäremission des Materials niedriger als bei höheren Potentialen ist.

Um die Unterdrückung der Sekundäremission noch weiter zu unterstützen, kann die Beschleunigungs-Gitteiä-ektrode mit einem Material beschichtet werden, das nur eine geringe Sekundäremission zeigt; ein solches Material ist beispielsweise Kohlenstoff.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Λ.

/ 1 Λ Nachleuchtende Bildröhre mit einer Photokathode, einer Beschleunigungs-Gitterelektrode und einer Anode, d a ■ durch gekennzeichnet, daß eine weitere Gitterelektrode (12) im Abstand zwischen der Anode (5) und der Beschleunigungs-Gitterelektrode (3) angeordnet ist, wobei während des Betriebs der Röhre mit geeigneten, an die Elektroden (3, 12) angelegten Potentialen die von der Beschleunigungs-Gitterelektrode (3) erzeugten Sekundärelektronen zurück zu dieser Elektrode angezogen werden.
2. Nachleuchtende Bildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Beschleunigungs-Gitterelektrode (3) von der Photokathode (2) im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm liegt.
3. Nachleuchtende Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Gitterelektrode £12) einen Aufbau von im wesentlichen 200 Maschen pro cm (500 mesh/inch) aufweist.
4. Nachleuchtende Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Beschleunigungs-Gitterelektrode (3) und der weiteren Gitterelektrode (12) im Bereich von 1,5 mm bis mm liegt.
5. Nachleuchtende Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektrode (3) und die weitere Gitterelektrode (12) aus Kupfer oder Nickel hergestellt sind.
6. Nachleuchtende Bildröhre nach einem der Ansprüche 1

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"bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs-Gitterelektrode (12) durch ein Material mit geringer Sekundäremission, wie beispielsweise Kohlenstoff, beschichtet ist.
7. Verfahren zum Betreiben einer nachleuchtenden Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das an die weitere Gitterelektrode (12) angelegte Potential relativ zu dem Potential, das an die Beschleunigungs-Gitterelektrode (3) angelegt werden soll, niedrig ist, so daß bei Betrieb die Sekundäremission von der weiteren Gitterelektrode (12) relativ gering ist.

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