DE2533744C3

DE2533744C3 - Elektrostatisch fokussierende Bildaufnahmeröhre und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE2533744C3
Application number: DE19752533744
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Sakai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-07-26
Filing date: 1975-07-28
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2533744A1; FR2280199B1; DE2533744B2; JPS5114216A; JPS5419129B2; FR2280199A1; GB1502892A

Description

dorn vorgefertigt wird, dessen Außendurchmesser entsprechend den inneren Durchmessern mit den Längen der drei Gitterelektroden stufenweise abnimmt, daß die Gitterelektroden mit einer Vielzahl von Ansätzen verbunden werden, die in Umfangsrichtung der Gitterelektroden gesehen einen Abstand voneinander aufweisen und deren Längen entsprechend der Abnahme der Durchmesser der zugeordneten Gitterelektroden zunehmen, daß die drei Gitterelektroden nacheinander auf den Montagedorn aufgeschoben werden und daß die isolierenden Stützstangen gleichzeitig durch Erweichen der Stützstangen derart mit den Ansätzen verbunden werden, daß sich die isolierenden Stützstangen in Axialrichtung der Röhre erstrecken.

Weitere Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste, zum Stand der Technik gehörende Bildaufnahmeröhre,

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine zweite, zum Stand der Technik gehörende Bildaufnahmeröhre,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Vorgehens beim Zusammenbau der Bildaufnahmeröhre gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Auflösungsverhältnisses von der Elektrodendeformation bei der bekannten Bildaufnahmeröhre,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Auflösungsverhältnisses von dem inneren Durchmesser der vierten Gitterelektrode bei der bekannten Cildaufnahmeröhre,

F i g. 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre,

Fig.7 einen Längsschnitt zur Darstellung der relativen Lagen der Gitterelektroden einer Elektronenlinsenbaugruppe, wie sie in einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre benutzt wird,

F i g. 8 eine vereinfachte perspektivische Ansicht zur Darstellung der Zusammenbauweise der Elektronenlinsenbaugruppe einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre,

F i g. 9 die graphische Darstellung der Auflösung in willkürlichem Maßstab in Abhängigkeit von dem Abstand der mit einer öffnung versehenen Elektrode von der vierten Gitterelektrode,

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des vorteilhaften Prinzips einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre und

Fig. 11, 12 und 13 graphische Darstellungen der Zusammenhänge bestimmter Kenngrößen der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre zur Erläuterung bestimmter Vorteile der erfindungsgemäßen Röhre.

In der Fi g. 1 ist ein schematischer Längsschnitt einer zum Stand der Technik gehörigen elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre mit einem Durch messer von etwa 1 Zoll dargestellt Die in der Fig. 1 gezeigte Bildaufnahmeröhre weist einen zylindrischen Kolben 1 auf, der an einem Ende von einem Target 2 geschlossen ist Das Target 2 weist eine Stirnplatte, einen transparenten leitenden FDm, einen photoleiten den FUm und eine nicht näher gekennzeichnete Ausgangsklemme auf. An dem anderen Ende ist der Kolben 1 durch einen Sockel 4 geschlossen, der mit einer Reihe von AnschhiBstiften 3 versehen ist Im Inneren des Kolbens sind eine Vielzahl von Elektroden koaxial angeordnet Zu den Elektroden gehören ein Getter 5, eine Kathodenelektrode 6, eine erste Gitterelektrode 7 und eine zweite Gitterelektrode 8. Eine mit einer kleinen öffnung versehene Elektrode 8a ist an der dem Target 2 zugewandten Seite der zweiten Gitterelektrode 8 befestigt Die öffnung dient der Begrenzung des aus der Kathodenelektrode 6 austretenden Elektrodenstrahls. Die Kathodenelektrode 6, die erste Gitterelektrode 7 und die zweite Gitterelektrode 8 wirken zusammen, um eine aus drei Elektroden

ίο bestehende Elektronenstrahlkanonenbaugruppe aufzubauen. Weiterhin sind eine zylindrische dritte Gitterelektrode 9, die einen im Durchmesser verringerten Abschnitt an ihrem der Kathodenelektrode 6 zugewandten Ende aufweist, eine vierte Gitterelektrode 10, die an beiden Enden Abschnitte verringerten Durchmessers aufweist, und eine zylindrische fünfte Gitterelektrode 11 vorgesehen. Die dritte Gitterelektrode 9 und die fünfte Gitterelektrode U sind so angeordnet, daß sie jeweils einen der beiden im Durchmesser verringerten Abschnitte der vierten Gitterelektrode 10 überlappen. Diese drei Gitterelektroden 9, 10, U sind durch eine Vielzahl von isolierenden Stützstangen 12 abgestützt, die an ihren Außenflächen befestigt sind und von denen nur zwei gezeigt sind. Die drei Gitterelektroden bauen eine elektrostatische Elektronenlinse auf, die der Fokussierung des aus der Elektronenstrahlkanonenbaugruppe austretenden Elektronenstrahls und der Führung des fokussierten Elektronenstrahls zum Auftreffen auf das Target 2 dient Eine Maschenelektrode 13 ist zwischen der fünften Gitterelektrode 11 und dem Target 2 angeordnet

Bei einer solchen Röhre treten Probleme bei der Befestigung der dritten Elektrode 9, der vierten Elektrode 10 und der fünften Elektrode H auf.

Insbesondere ist es äußerst schwierig, die drei Elektroden 9,10 und 11 in ihrer vorstehend beschriebenen Konstruktion koaxial zueinander auszurichten. Die dritte Gitterelektrode 9 und die fünfte Gitterelektrode 11 sind auf beiden Seiten der vierten Gitterelektrode 10 angeordnet die an ihren beiden Enden im Durchmesser reduzierte Abschnitte aufweist Aus diesem Grund muß der für die Montage benutzte Montagedorn, der die drei Gitterelektroden im zusammengebauten Zustand abstützen soll, in zwei Abschnitte unterteilt werden. Zum Beispiel wird ein erster zylindrischer Montagedorn (nicht gezeigt), dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Endabschnitte an beiden Enden der vierten Gitterelektrode 10 ist in die drei Gitterelektroden eingeführt Danach werden zweite

so zylindrische Abstandsstücke (nicht gezeigt), deren Außendurchmesser im wesentlichen den Innendurchmessern der dritten und fünften Gitterelektrode 9 bzw. 11 entsprechen, zwischen dem ersten Dorn und der dritten Gitterelektrode 9 und zwischen dem ersten Montagedorn und der fünften Gitterelektrode 11 eingeführt so daß die drei Gitterelektroden in einem zusammengebauten Zustand gehalten werden. Danach werden mehrere isolierende Stützstangen 12 auf den Außenflächen der zugeordneten Gitterelektroden angeordnet und die Gitterelektroden und die Stützstangen werden mit Hilfe von U-fönnigen Streifen miteinander verbunden.

Bei dem Verfahren zum Zusammenbau der Gitterelektroden ist es äußerst schwierig, die Gitterelektroden mit großer Genauigkeit zusammenzubauen, da mehrere Montagedorne vorhanden sind. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß beim Zurückziehen der Montagedorne die Gitterelektroden deformiert werden, so daß die

Gitterelektroden zueinander exzentrisch werden oder die Achsen aus der gemeinsamen Ausfluchtung herausbewegt werden. Wenn die Haltestreifen mit den zugeordneten Gitterelektroden verschweißt werden, werden normalerweise die Dorne als eine Schweißelektrode benutzt. Es besteht dann die Gefahr, daß die Oberflächen der Dorne beschädigt werden, wodurch die Zusammenbaugenauigkeit abnimmt. Das Werfen der Stützstangen bedeutet eine Gefahr.

Die Fig.2 zeigt einen Längsschnitt durch eine kleinere elektrostatisch fokussierende Bildaufnahmeröhre, deren Außendurchmesser kleiner als 1 Zoll ist. In der F i g. 2 sind die Teile, die den in der F i g. 1 gezeigten Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszahlen belegt. Die in der Fig.2 gezeigte Bildaufnahmeröhre besitzt eine zylindrische dritte Gitterelektrode 14, die an dem der Kathodenelektrode 6 zugewandten Ende einen im Durchmesser verringerten Abschnitt aufweist, und vierte und fünfte zylindrische Gitterelektroden 15 bzw.

16, die den gleichen Innendurchmesser aufweisen, wie die dem Target 2 zugewandte dritte Gitterelektrode 14. Diese drei Gitterelektroden werden mit isolierenden Stützstangen 12 in koaxialer Ausrichtung gehalten. Die in der F i g. 2 gezeigte Bildaufnahmeröhre unterscheidet sich von der in der F i g. 1 gezeigten Bildaufnahmeröhre insoweit, als die vierte Gitterelektrode 15 an ihren beiden gegenüberliegenden Enden nicht mit im Durchmesser verringerten Abschnitten versehen ist.
Beim Zusammenbau wird zunächst ein Montagedorn

17, dessen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der zugeordneten Gitterelektroden ist, durch diese Gitterelektroden hindurchgeführt, nachdem sie koaxial angeordnet sind. Die Gitterelektroden werden in vorgegebenem Abstand voneinander gehalten, indem Abstandsstücke od. dgl. verwendet werden. Danach werden die Stützstangen auf die Außenfläche der Gitterelektroden gelegt und Klemmstreifen 18, die die isolierenden Stützstangen 12 umgreifen, mit den zugeordneten Gitterelektroden verschweißt. Auch im Falle der in der F i g. 2 gezeigten Bildaufnahmeröhre treten Probleme auf, wie sie im Zusammenhang mit der F i g. 1 angesprochen worden sind.

Bei Bildaufnahmeröhren, die die vorstehend beschriebene Bauweise besitzen, weicht der Umfang der Gitterelektroden von der exakten Kreisform ab, so daß das Auflösungsvermögen der Bildaufnahmeröhre nicht ausreichend ist. In der Fig.4 ist dies graphisch dargestellt Die Abszisse zeigt das Ausmaß der Deformation der Gitterelektrode. Aus der Ordinate ist so die relative Änderung des Auflösungsvermögens zu ersehen.

Bei der Elektrodenkonstruktion gemäß F i g. 1 kann der Effekt einer Abweichung von der exakten Kreisform auf das Auflösungsvermögen etwas abgeschwächt werden, indem die Enden der dritten, vierten und fünften Gitterelektroden 9,10 und 11 übereinandergreifen. Jedoch ist der Durchmesser der im folgenden auch Fokussierungslinse genannten Elektronenlinsenbaugruppe im Vergleich zur letzteren Elektrodenkonfi- guration um ungefähr 15 bis 20% kleiner. Wenn z. B. die erste Elektrodenkonfiguration für eine Bildaufnahmeröhre mit einem Außendurchmesser von ²13 Zoll - ausgelegt ist, muß der Innendurchmesser der dritten und vierten Gitterelektrode ungefähr auf 12 mm eingestellt werden und der Innendurchmesser der beiden Enden der vierten Gitterelektrode 10 muß auf ungefähr 9,5 bis mm festgelegt werden. Durch eine Berechnung wurde gefunden, daß der Durchmesser des Elektronenstrahls auf einer imaginären Fläche der Fokussierungslinse ungefähr 2 mm beträgt, wenn 0 V Spannung an die erste Gitterelektrode angelegt wird und der Kathodenstrom sein Maximum einnimmt. Im Falle typischer Betriebsbedingungen beträgt der Durchmesser des Elektronenstrahls ungefähr die Hälfte dieses Wertes, d. h. 1,0 bis 1,2 mm. Wenn jedoch der Durchmesser der vierten Gitterelektrode zwischen 9,5 und 10,5 mm liegt, würde der Durchmesser des Elektronenstrahls ungefähr 10% des Linsendurchmesser!) ausmachen. Dies bedeutet, daß die Fokussierungswirkung mit Sicherheit von der sphärischen Aberration der Fokussierungslinse beeinflußt wird, wodurch der Durchmesser des auf die Targetoberfläche auffallenden Elektronenstrahls in großem Maße vergrößert wird. Aus diesem Grunde wird die Auflösung der Bildaufnahmeröhre verkleinert, wenn der Durchmesser der Fokussierungslinse abnimmt, und dies unabhängig davon, ob die Zusammenbaugenauigkeit hoch oder niedrig ist. Die F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung die Änderung der Auflösung bei Änderung des inneren Durchmessers der vierten Gitterelektrode von 12 auf 9,5 mm, während die inneren Durchmesser der dritten und vierten Gitterelektrode auf einem konstanten Wert von 12 mm gehalten werden. In der Fig.5 stellt die Abszisse den inneren Durchmesser der vierten Gitterelektrode dar, während aus der Ordinate die relative Änderung des Auflösungsvermögens ersichtlich ist. Aus der F i g. 5 ist ersichtlich, daß die Auflösung mit der Abnahme des inneren Durchmessers der vierten Gitterelektrode abnimmt. Wenn der innere Durchmesser unter 10 mm fällt, nimmt die Auflösung infolge des Einflusses der sphärischen Aberration und der Deformation der Gitterelektrode schnell ab.

In der Fig.6 ist ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre dargestellt Für Bauteile, die mit den schon anhand der F i g. 1 und 2 beschriebenen übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet Eine dritte Gitterelektrode 19 weist eine zylindrische Form auf und besitzt an dem der Kathodenelektrode 6 zugewandten Ende einen im Durchmesser verringerten Abschnitt. Die Gitterelektrode 19 ist über Ansätze 20, die an der Außenfläche der dritten Gitterelektrode 19 befestigt sind, mit isolierenden Stützstangen 21 verbunden, die z. B. aus Glas hergestellt sind. Eine zylindrische vierte Gitterelektrode 22 ist koaxial zur dritten Gitterelektrode 19 angeordnet und übergreift mit einem Ende die dritte Gitterelektrode, wobei ein vorgegebener Spalt zwischen beiden Elektroden eingehalten wird. Der Innendurchmesser der vierten Gitterelektrode 22 ist ein wenig größer als der Außendurchmesser der dritten Gitterelektrode 19. Die vierte Gitterelektrode 22 ist mit den isolierenden Stützstangen 21 verbunden, indem radial vorstehende Ansätze 20a in die isolierenden Stützstangen 21 eingeführt und mit diesen schmelzverbunden sind. Die Ansätze 20a sind mit der Außenfläche der vierten Gitterelektrode 22 verbunden und in axialer Richtung mit den Ansätzen 20 ausgefluchtet Die fünfte Gitterelektrode 23 weist einen kleinen zylindrischen Abschnitt 23a auf, dessen Innendurchmesser ein wenig größer ist als der Außendurchmesser der vierten Gitterelektrode 22. Weiterhin weist die fünfte Gitterelektrode 23 einen größeren zylindrischen Abschnitt 23b auf, dessen Innendurchmesser ein wenig größer ist als der Außendurchmesser des Abschnittes 23a. Der engere Abschnitt 23a ist der Kathodenelektrode 6

zugewandt, während der weitere Abschnitt 236 dem Target 2 zugewandt ist. Die beiden Abschnitte sind so ausgelegt, daß sie die gleiche axiale Länge aufweisen. Das Ende des engeren Abschnittes übergreift das zugewandte Ende der vierten Gitterelektrode 22 unter Aufrechterhaltung eines Spaltes vorgegebener Breite. Der engere Abschnitt 23a ist mit den Isolierstangen 21 durch Ansätze 206 verbunden, die in radialer Richtung vorstehen. Der engere Abschnitt 23a und der weitere Abschnitt 236 der fünften Gitterelektrode 23 sind durch eine ringförmige Schulter 23c miteinander verbunden, die von einem der beiden bereitgestellt wird. Die zueinander koaxial angeordneten Gitterelektroden 19, 22 und 23 besitzen innere Durchmesser, die in der angegebenen Reihenfolge anwachsen. Mit anderen Worten: Die in der Nähe des Targets 2 angeordnete fünfte Gitterelektrode 23 weist den größten inneren Durchmesser auf, und die der Kathodenelektrode 6 zugeordnete dritte Gitterelektrode 19 weist den kleinsten Durchmesser auf. Die Ansätze 20,20a und 206 weisen verschiedene Radiallängen auf, und zwar in Abhängigkeit von dem Durchmesser der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode. Der Gitterelektrode 19 mit dem kleinsten Durchmesser sind die Ansätze mit der größten Länge zugeordnet. Dementsprechend ist es möglich, daß die isolierenden Stützstangen 21 mit den einzelnen Gitterelektroden verbunden werden können, während gleichzeitig die isolierenden Stangen 21 parallel zur Röhrenachse gehalten werden können.

Die Einzelheiten der Konstruktion der einzelnen Gitterelektroden sollen nun unter Bezugnahme auf eine besondere Bildaufnahmeröhre mit einem Außendurchmesser von ²Iz Zoll beschrieben werden. In diesem Fall weist der Kolben 1 einen inneren Durchmesser von 16 mm auf, und der Innendurchmesser am rechten Ende der dritten Gitterelektrode 19 (d.h. dem Target 2 zugewandten Ende), der Durchmesser der vierten Gitterelektrode 22, die Durchmesser des engeren Abschnittes 23a bzw. des weiteren Abschnittes 23b der fünften Gitterelektrode 23 werden so ausgewählt, daß sie jeweils in den folgenden Bereichen liegen: 8,5 bis 9,9 mm, 9,5 bis 10,9 mm, 10,5 bis 11.9 mm und 11,0 bis 12,3 mm. Weiterhin werden die dritte, vierte und fünfte Gitterelektrode so angeordnet, daß ein Radialspalt von 0,3 bis 1 mm an den einander übergreifenden Enden entsteht und daß die dünnen Enden einander in Axialrichtung in einem Bereich von 0,5 bis 2 mm übergreifen. Es ist auch möglich, die Radialspalte kleiner als 0,3 mm oder größer als 1,0 mm zu wählen. Wenn jedoch ein Radialspalt unterhalb von 03 mm gewählt so wird, müßten die Gitterelektroden und der bei ihrem Zusammenbau verwendete MontaKedorn mit größeren Genauigkeiten gefertigt werden als diejenigen Genauigkeiten, die für eine Endbearbeitung für das Erreichen einer praktischen Auflösung erforderlich sind, z. B. für das Erreichen einer Mittelpunktsauflösung von mehr als 550 TV-Linien in einer 2/3-Zoll-Bildaufhahmeröhre. Andererseits würde es unmöglich, die einzelnen Gitterelektroden gegeneinander zu isolieren. Solche hohen Genauigkeiten erhöhen die Herstellungskosten und machen es unmöglich, daß die Bildaufnahmeröhren in einer Massenfertigungstechnik hergestellt werden können. Jedoch ist es durchaus möglich, den axialen Überlappungsbereich kleiner als 0,5 mm oder größer als 2 mm zu wählen; wenn die Überlappungslänge jedoch kleiner als 0,5 mm ist, wurde experimentell gefunden, daß das Ausmaß der Deformation der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode und die Verschlechterung der Auflösungscharakteristik im wesentlichen die gleichen sind wie die in der Fig.4 gezeigten, wodurch der Vorteil der in der F i g. 6 gezeigten Elektrodenkonfiguration in Fortfall käme.

Da die Gesamtlänge der Bildaufnahmeröhre bei einer 2-Zoll-Röhre normalerweise 105 mm und bei einer 1-Zoll-Röhre normalerweise 160 mm beträgt, sind die Axiallängen der einzelnen Gitterelektroden in einem Bereich der üblicherweise verwendeten Strahlfokussierungsspannung (d. h. der dem vierten Gitter aufgeprägten Spannung) nahezu konstant. Dieser übliche Bereich liegt zwischen 40 und 100 V. Wenn unter diesen Umständen die Gitterelektroden einander in axialer Richtung um mehr als 2 mm übergreifen, würde die Lage der Elektronenlinse dichter an das Target herangeschoben als es erforderlich ist, so daß die Elektronenlinse in den Bereich des elektromagnetischen Ablenkfeldes kommt, wenn die Bildaufnahmeröhre mit einer üblichen Spulenanordnung kombiniert wird, die für das Ablenken des Elektronenstrahls verwendet wird. Dementsprechend wird der Elektronenstrahl von dem magnetischen Feld innerhalb der Elektronenlinse so abgelenkt, daß der Elektronenstrahl, der auf den Umfangsbereich des von ihm abzutastenden Targets gelenkt wird, in großem Maß infolge der Aberration deformiert wird derart, daß er von einem exakten Kreis abweicht. Da darüber hinaus der Durchmesser des Elektronenstrahls auf der Targetoberfläche vergrößert wird, wird das Auflösungsvermögen im Umfangsbereich des reproduzierten Bildes verschlechtert. Dieses Phänomen kann durch Berechnung und Experiment überprüft werden. Wenn die der dritten und fünften Elektrode aufgeprägten Spannungen gemäß festgelegten Werten 500 und 300 V betragen, ist es erforderlich, daß die Fokussierspannung (d. h. die der vierten Gitterelektrode aufgeprägte Spannung) auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird als den für die Fokussierung eines Elektronenstrahls auf der Targetoberfläche unter den besten Bedingungen üblicherweise verwendete Wert Das hat zur Folge, daß der Gradient des die Elektronenlinse aufbauenden elektrischen Feldes sehr steil wird und daß der Elektronenstrahl dem nachteiligen Einfluß der Aberration mehr ausgesetzt ist, wodurch das Auflösungsvermögen verschlechtert wird. Wenn die Beträge an Deformation und Exzentrizität kleiner als 0,1 mm sind, würde eine Vergrößerung des axialen Überlappungsbereiches über den oten erwähnten Wert hinaus nicht zu einer Verbesserung der Auflösung beitragen.

Die radialen Ansätze 20, 20a und 206, die mit den Außenflächen der zugeordneten Gitterelektroden 19,22 und 23 verbunden sind, weisen einen Winkelabstand von 180,120 oder 90° auf. Die Lagen dieser Ansätze sollten bestimmt werden, indem solche Faktoren wie die überlappende Konstruktion an den Enden der Elektroden, die mechanische Festigkeit zwischen den isolierenden Stangen und den einzelnen Gitterelektroden und die Zusammenbaugenauigkeit der Gitterelektroden berücksichtigt werden.

Die Fig.7 ist eine Teilschnittdarstellung, die die Montagepositionen der einzelnen Ansätze zeigt Wie aus der Figur ersichtlich ist sind die dritte, vierte und fünfte Gitterelektrode 19, 22, 23 über einen Montagedorn 24 geschoben, der mit stufenweise sich ändernden Durchmessern versehen ist Solange die Abstände S1 und 52 zwischen den Ansätzen 20a bzw. 206 und den (in der F i g. 7) linken Enden der vierten Gitterelektrode 22 bzw. der fünften Gitterelektrode 23 nicht jeweils

oberhalb wenigstens 3 mm eingestellt worden sind, wurde experimentell gefunden, daß beim Zusammenbau der Elektroden auf diese Weise es unmöglich ist, die einzelnen Gitterelektroden in Form exakter Kreise zu halten.

Das bereits vorstehend kurz angesprochene Verfahren der Befestigung der einzelnen mit Ansätzen versehenen Gitterelektroden an den isolierenden Stützstangen soll nun im Zusammenhang mit den F i g. 7 und 8 genauer beschrieben werden. Die Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung, die zur Herstellung der Elektrodenkonfiguration verwendet werden kann. Auf den Dorn 24, dessen abgestufte Durchmesser bereits in der F i g. 7 dargestellt worden sind, werden die fünfte, vierte und dritte Gitterelektrode 23,22 und 19, deren Durchmesser in dieser Reihenfolge abnimmt, beginnend mit der fünften Gitterelektrode 23, die den größten Durchmesser besitzt, über den Dorn aufgeschoben. Es ist klar, daß die verschiedenen Durchmesserabschnitte des Doms 24 so relativ zueinander angeordnet sind, daß die einzelnen Gitterelektroden in vorgegebenen axialen und radialen Positionen gehalten sind. Bei diesem Montagedorn sind keinerlei Abstandsstücke erforderlich, wie sie zur Bestimmung der Abstände zwischen den einzelnen Gitterelektroden benutzt werden, wenn die Elektrodenkonfigurationen der zum Stand der Technik gehörigen Bildaufnahmeröhren zusammengesetzt wurden. In einem vorgegebenen Abstand vom Dorn 24 und um diesen herum verteilt sind Träger angeordnet, von denen die Träger 25a und 256 gezeigt sind. Diese Träger tragen die isolierenden Stützstangen 21 aus Glas. Wegen der Beschränkungen infolge der Dimensionen der einzelnen Gitterelektroden und dem inneren Durchmesser des Kolbens wird die Querschnittskonfiguration der Stützstangen 21 elliptisch gestaltet, wobei der Nebenradius ungefähr 1,5 mm und der Hauptradius 4 mm betragen kann. Auch können die Stützstangen einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite von ungefähr 4 mm aufweisen. Beide Auslegungen der Stützstangen führen zu einer hinreichend großen mechanischen Festigkeit der Elektrodenkonfiguration. Die Träger 25a und 256 sind auf Armen 26a bzw. 266 befestigt die in Richtung der in der F i g. 8 gezeigten Pfeile auf den Montagedom zu schwenkbar sind, um die isolierenden Stützstangen 21 gegen die zugeordneten Ansätze 20, 20a und 206 der einzelnen Elektroden drücken zu können. Obwohl dies in der F i g. 8 nicht gezeigt ist, sind die Arme 26a und 266 schwenkbar auf einem Schwenkzapfen gelagert, der die Achse des Montagedorns 24 schneidet Zwei Brenner 27, von denen nur einer gezeigt ist sind zu beiden Seiten einer jeden isolierenden Stützstange 21 angeordnet-, so daß beim Schwenken der Träger auf den Montagedorn 24 zu die einzelnen Stützstangen 21 durch die Flammen des aus den Brennern 27 austretenden Gases erwärmt werden. Wenn die vorzugsweise aus Glas hergestellten Stützstangen 21 erweicht worden sind, wird die Gaszufuhr zu den Brennern 27 hin unterbrochen, und die Träger 25a und 256 werden mittels der Arme 26a bzw. 266 auf den Montagedorn 24 zu geschwenkt um die erweichten Glasstangen gegen die Ansätze 20, 20a und 206 der Gitterelektroden zu drücken. Dieses Andrücken wird aufrechterhalten, bis die gläsernen Stützstangen 21 auf eine Temperatur unterhalb 200⁰C abgekühlt worden sind. Danach werden die Träger 25a und 25b in ihre Anfangslage zurückgeführt In einer kleinen Bildaufnahmeröhre mit einem Durchmesser von ²/3 Zoll neigen die gläsernen Stützstangen bereits zu einer Abkühlung, ehe sie gegen die Ansätze gedrückt werden, da das Volumen der Glasstangen sehr klein ist Wenn die Viskosität der erweichten Glasstangen niedrig ist, wird aus diesem Grunde die Zusammenbaugenauigkeit der Elektroden infolge des Stoßes im Zeitpunkt der Berührung der Ansätze herabgesetzt Im Extremfall würden die Glasstangen brechen. Wenn die Glasstangen aber in zu großem Maße durch die Gasflammen erwärmt werden, können sich die Glasstangen verformen mit dem Ergebnis, daß der Außendurchmesser der zusammengebauten Elektrodenkonfiguration größer wird als der Innendurchmesser des Kolbens, so daß die Elektronenlinsenbaugruppe nicht mehr in den Kolben eingeschoben werden kann. Auch können in diesem Fall die Glasstangen mit den Trägern verschmelzen, so daß die zugeordneten Gitterelektroden durch die Zugspannung deformiert werden, die auf sie aufgebracht wird, wenn die Träger in ihre Ausgangslage zurückkehren. Dadurch werden die Elektroden deformiert. Ihre Konfiguration wird daher in nicht zulässiger Weise von der exakten Kreisform abweichen. In einem Extremfall können die Glasstangen brechen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es notwendig, die Temperatur der Glasstangen und damit der Träger 25a und 256 in einem Temperaturbereich von 650 bis 700° C und die Temperaturdifferenz zwischen den Trägern 25a und 256 unterhalb 30° C zu halten. Darüber hinaus muß die Zeitdauer, in der die gläsernen Stützstangen gegen die zugeordneten Ansätze 20, 20a und 206 gedrückt werden, kleiner als 0,1 Sekunden sein. Auch muß die Kraft, mit der die Glasstangen gegen die zugeordneten Ansätze gedrückt werden, kleiner sein als 50 N. Es wurde gefunden, daß — solange die vorstehenden Bedingungen nicht eingehalten werden — eine Genauigkeit innerhalb der zulässigen Grenzen nicht erzielt werden kann.

Bei einer ²/3-Zoll-Bildaufnahmeröhre, bei der die Elektrodenkonfiguration gemäß Fig.6 zur Verbesserung der Auflösung eingesetzt wird, sollten die dritte, vierte und fünfte Gitterelektrode die größtmöglichen Durchmesser aufweisen. Wenn jedoch die inneren Durchmesser der Gitterelektroden bereits oben beschriebene Dimensionen überschreiten, müssen die gläsernen Stützstangen sehr dünn gemacht werden. Solche dünnen gläsernen Stützstangen können jedoch nicht die mechanischen Schocks aushalten, die während des Zusammenbaus erzeugt werden. Die Handhabbarkeit der einzelnen Bauteile der Bildaufnahmeröhre wird dadurch beschränkt Wenn der Innendurchmesser am rechten Ende der dritten Gitterelektrode 19 (Fig.6) und der Innendurchmesser des engen Abschnittes 23a der fünften Gitterelektrode 23 verglichen werden mit dem Innendurchmesser der dritten Gitterelektrode 14 und der fünften Gitterelektrode 16 (Fig. 2) sind bei der ²/3-Zoll-Bildaufnahmeröhre die Durchmesser um 3 bzw. 2 mm kleiner. Bei der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre können also die Durchmesser der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode 19,22 und 23, die die Fokussierlinse aufbauen, verringert werden. Hinzu kommen noch weitere Vorteile:

1. Da die benachbarten Enden der einzelnen Gitterelektroden einander in axialer Richtung übergreifen, werden die Deformationen an den Enden der Gitterelektroden in großem Maße herabgesetzt

2. Die drei Gitterelektroden werden in gewünschter Konfiguration angeordnet indem gleichzeitig die zur festen Verbindung der Gitterelektroden ver-

wendeten isolierenden Stützstangen 21 unter den beschriebenen Herstellungsbedingungen mit den Ansätzen 20,20a und 20b verschmolzen werden, so daß im wesentlichen die gleichen Kräfte auf die Gitterelektroden aufgebracht werden, wodurch die Probleme hinsichtlich der abnehmender. Genauigkeit infolge der Biegung oder Werfung der isolierenden Stützstangen ausgeräumt werden.

3. Da der Montagedorn für die Positionierung und Abstützung der Gitterelekiroden eine abgestufte Konfiguration aufweist, kann der Montagedorn von den miteinander verbundenen Elektroden leicht abgezogen werden, wodurch die Gefahr der Deformation der Elektroden vermieden wird. Da der Montagedorn nicht als Schweißelektrode verwendet wird, wird die Abnahme der Genauigkeit infolge der Beschädigung der Montagedornoberfläche verhindert Wenn die vierte Gitterelektrode 22 mit ihrem mechanischen Mittelpunkt in einem Abstand von 25 bis 35 mm von der mit einer öffnung versehenen Elektrode 8a angeordnet ist, zeigt die Auflösung im Umfangsbereich des wiedergegebenen Bildes den in der F i g. 9 dargestellten Zusammenhang. Aus diesem Grunde ist es möglich, eine Fokussierlinse herzustellen, die bezüglich des Durchmessers des Elektronenstrahls einen hinreichend großen Durchmesser aufweist. In der F i g. 9 stellt die Abszisse den Abstand der mit einer Öffnung versehenen Elektrode von der vierten Gitterelektrode dar, und die Ordinate zeigt die Auflösung in einem willkürlichen Maßstab.

4. Weiterhin kann die mit einer öffnung versehene Elektrode 8a in einem Abstand von 2 bis 4 mm von dem oberen Ende der Kathodenelektrode 6 sngeordnet werden, um den Durchmesser der öffnung in der Elektrode 8a in den üblichen Bereich von 30 μηι zu halten. Dadurch wird die Abnahme der Auflösung im Umfangsbereich des Bildes verhindert, die auf der Zunahme der Querschnittsfläche des Elektronenstrahls bezüglich des Durchmessers der Fokussierlinse beruhen könnte. Da es darüber hinaus nicht erforderlich ist, die Perforation in der Elektrode 8a klein zu machen, kann die Emissionslebensdauer vergrößert werden.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen, elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre sind die folgenden Vorteile: Es wird dabei auf die Fig.6 Bezug genommen. Der Kathodenelektrode 6 wird über einen der Anschlußstifte 3, die sich durch den Sockel 4 hindurch erstrecken, eine Spannung von 0 V aufgeprägt. Eine Spannung von angenähert —30 V wird der ersten Gitterelektrode 7 aufgeprägt. 300 V werden an die zweite und fünfte Gitterelektrode 8 bzw. 23 angelegt, die in den Kolben miteinander verbunden sind. Eine Spannung von 500 V wird der dritten Gitterelektrode 22 und der Maschenelektrode 13 aufgeprägt, die ebenfalls innerhalb des Kolbens durch einen Leiter miteinander verbunden ist Eine Spannung von ungefähr 80 V wird der vierten Gitterelektrode 22 aufgeprägt. Die Verbindungen zwischen der zweiten und der fünften Gitterelektrode und zwischen der dritten Gitterelektrode und der Maschenelektrode können auch außerhalb des Kolbens über die Anschlußstifte 3 hergestellt werden. Bei einer kleinen Bildaufnahmeröhre mit einem Durchmesser von z. B. ²/3 Zoll beträgt die Anzahl der Anschlußstifte 3 im allgemeinen sieben. Bei einer solchen Röhre ist es erforderlich, die Elektroden außerhalb des Kolbens miteinander zu verbinden. Um die vorstehend beschriebenen Spannungen aufzuprägen, müssen die zweite und fünfte Gitterelektrode bzw die dritte Gitterelektrode und die Maschenelektrode außerhalb des Kolbens miteinander verbunden werden Solche Betriebsspannungen sind nur für die in dei F i g. 1 gezeigte Bildaufnahmeröhre bekannt, die einer Durchmesser größer als 1 Zoll aufweist Wenn solch« Betriebsspannungen an eine Bildaufnahmeröhre der ir

ίο der F i g. 6 gezeigten erfindungsgemäßen Art angelegt werden, können die folgenden besonderen Vorteil« erzielt werden.

In einer üblichen ²/3-Zoll-Bildaufnahmeröhre gemäi Fig.2 wird die gleiche Spannung von 300V dei zweiten, dritten und fünften Gitterelektrode 8,14 bzw 16 aufgeprägt; an die Maschenelektrode 13 wird ein« Spannung von 500 V und an die vierte Gitterelektrode eine Spannung von 50 V angelegt, um insgesamt eine Fokussierlinse aufzubauen. Da die gleiche Spannung dei unabhängigen zweiten und fünften Gitterelektrode ί und 14 aufgeprägt wird, wird bei solchen Betriebsspannungen keine Linse zwischen diesen Gitterelektroder ausgebildet Das hat zur Folge, daß der Elektronenstrah über einen Winkel divergiert, der in der Fig. 10 durcr die gestrichenen Linien A-\ dargestellt ist. Dei Elektronenstrahl wird also nur durch die Hauptlinse fokussiert, die zwischen der dritten bis fünfter Gitterelektrode aufgebaut wird. Mit den vorstehenc beschriebenen Betriebsspannungen wird jedoch in Gegensatz dazu eine Vorfokussierlinse 28 zwischen dei zweiten und dritten Gitterelektrode 8 und 19 ausgebil det, wie dies in der F i g. 10 dargestellt ist. Dadurch wire der aus der kleinen öffnung der mit einer öffnung versehenen Elektrode 8a austretende Elektronenstrah vorfokussiert und wird durch eine Linse 29 fokussiert die von der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode gebildet wird. Daher kann der Divergenzwinkel auf dei kleinen Winkel A-2 beschränkt werden, der in dei F i g. 10 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, wem der Elektronenstrahl die dritte und vierte Gitterelektro de 19 bzw. 22 durchsetzt, welche Gitterelektrodei relativ kleine Durchmesser aufweisen. Dieser Vorteil is erreichbar, da die dritte und vierte Gitterelektrod« jeweils mit kleinem Innendurchmesser hergestell werden können. Darüber hinaus liegt bei der in dei F i g. 2 gezeigten Linse die Hauptebene der Hauptlins« im wesentlichen in dem mechanischen Mittelpunkt de vierten Gitterelektrode, wohingegen bei der erfindungs gemäßen Elektrodenkonfiguration gemäß Fig.6 un<

so mit den angegebenen Betriebsspannungen (die de fünften Gitterelektrode 23 aufgeprägte Spannung is kleiner als die der dritten Gitterelektrode 19 aufgepräg te Betriebsspannung) sich die Hauptebene der Linse 2! der fünften Gitterelektrode 23 nähert. Es liegt daher de Vorteil vor, daß der Durchmesser der Hauptlinse in Vergleich zu dem Durchmesser der Linse gemäß Fig.: entsprechend der Annäherungsdistanz an die fünfti Gitterelektrode vergrößert werden kann. Auf diesi Weise kann durch Anlegen des vorstehend beschriebe nen Spannungssystems an die Bildaufnahmeröhn gemäß der vorliegenden Erfindung mit der eine äußers hohe Zusammenbaugenauigkeit aufweisenden Elektro denkonfiguration das Auflösungsvermögen der Bildauf nahmeröhre gegenüber der bekannten Bildaufnahme röhre nicht nur im mittigen Bereich um 20%, sonden auch im Umfangsbereich angehoben werden, wie die die F i g. 11 zeigt. Selbst bei Erhöhung des Strahlstrom ist die Verschlechterung der Auflösung sehr gering. Ii

der F i g. 11 stellt die Abszisse den Strahlstrom und die Ordinate die Auflösung in einem willkürlichen Maßstab dar. Die durchgezogenen Linien stellen die Auflösung im mittigen Bereich dar, während die durchbrochenen Linien die Auflösung im Umfangsbereich darstellen. Die durch a gekennzeichnete» Linien stellen das Auflösungsvermögen der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre dar, während die durch b gekennzeichneten Linien das Auflösungsvermögen der zum Stand der Technik gehörigen Bildaufnahmeröhre zeigen.

Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeröhre zeigt darüber hinaus die folgenden zusätzlichen Vorteile. Obwohl das Innere des Kolbens durch die Wirkung eines Getters unter einem hohen Vakuum gehalten wird, ist es doch schwierig, das Vakuum stets auf einem konstanten Wert zu halten. Wenn die Bildaufnahmeröhre fortlaufend in Betrieb ist, nimmt das Vakuum in dem Kolben allmählich zu, wie dies durch die ausgezogene Kurve B-I in der Fig. 12 dargestellt ist Wenn der Betrieb unterbrochen wird, nimmt das Vakuum gemäß der Kurve 5-2 ab. Wenn die Bildaufnahmeröhre wieder in Betrieb genommen wird, wächst das Vakuum wieder allmählich gemäß der Kurve ß-3 an. In der F i g. 12 stellt die Abszisse die Zeit und die Ordinate den Druck bzw. die Auflösung dar. Die Vakuumschwankung ist besonders bei kleineren Bildaufnahmeröhren zu finden, und zwar aus folgenden Gründen:

ι. Da bei einer kleinen Bildaufnahmeröhre die Gitterelektroden nahe dem Target angeordnet sind, das aus einem nicht wärmefesten Material, wie z. B. Antimontrisulfid, hergestellt ist, kann die Röhre während des Leerpumpens nicht in ausreichender Weise durch Aufheizen der Elektroden entgast werden.

2. In einer kleinformatigen Bildaufnahmeröhre ist der Zerstäubungsbereich des Getters sehr klein.

Andererseits ändert sich der Divergenzwinkel des Elektronenstrahls, der die Perforation der Aperturelektrode in der Nähe der zweiten Gitterelektrode durchsetzt und die aus der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode aufgebaute Elektronenlinse durchläuft, mit der Änderung des Vakuums. Wenn also während des Betriebes der Röhre die der vierten Gitterelektrode aufgeprägte Fokussierspannung derart eingestellt worden ist, daß der Elektronenstrahl auf das Target unter der am besten geeigneten Bedingung auffällt, nimmt die Auflösung allmählich von dem eingestellten besten Wert mit der Änderung des Vakuums ab, wie es durch die Kurve C-I in der Fig. 12 dargestellt ist. Wenn der Betrieb der Bildaufnahmeröhre unterbrochen und danach fortgesetzt wird, kehrt die Auflösung zunächst zum anfänglichen Bestwert mit der Änderung des Vakuums zurück, nimmt aber erneut gemäß Kurve C-2 mit dem weiteren Betrieb der Röhre ab. Diese Auflösungsänderung kann im Bereich von 100 bis 200 TV-Linien liegen, wenn der Betrieb z. B. 100 Stunden lang fortdauert. Dies ist für den praktischen Einsatz der Bildaufnahmeröhre nicht tolerierbar.

Wenn die Elektrodenkonfiguration gemäß F i g. 6 und das beschriebene Spannungssystem verwendet werden, kann die Änderung in dem Divergenzwinkel des die Aperturelektrode 8a durchsetzenden Elektronenstrahls ganz wesentlich durch die Wirkung der Vorfokussierlinse herabgesetzt werden. Da die Vergrößerung der Hauptlinse wesentlich durch die Tatsache verringert wird, daß die Hauptebene der Hauptlinse sich der fünften Gitterelektrode annähen, kann die prozentuale Änderung des Bildes, die durch die Variation des Divergenzwinkels hervorgerufen wird, in großem Maße durch die kumulative Wirkung der Abnahme der Variation des Divergenzwinkels und der Abnahme im Vergrößerungsvermögen geändert werden. Wegen der Elektrodenkonfiguration und des eingesetzten Spannungssystems kann zusätzlich die Asymmetrie der Elektroden in großem Maße verringert werden. Weiterhin kann durch die Abnahme in der Vorfokussierung und des Vergrößerungsvermögens der Hauptelektronenlinse die Auflösung um ungefähr 10% gegenüber der bekannten Bildaufnahmeröhre verbessert wurden, so daß selbst bei Änderung der der vierten Gitterelektrode aufgeprägten Spannung (Fokussierspannung) durch externe Faktoren es möglich ist, die Auflösung innerhalb der im Einsatz zulässigen Grenzen zu halten.

Die Fig. 13 zeigt den Zusammenhang zwischen der prozentualen Auflösung und der Abweichung der Fokussierspannung bei der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre und denselben Zusammenhang für eine zum Stand der Technik gehörige Bildaufnahmeröhre. In der Fig. 13 bedeutet die Abszisse die Abweichung der Fokussierspannung und die Ordinate die prozentuale Auflösung bzw. die Variation derselben. 100% Auflösung entspricht einer Nullabweichung der Fokussierspannung. Die Kurve £ zeigt diesen Zusammenhang für eine bekannte Bildaufnahmeröhre, und die Kurve F zeigt den Zusammenhang für eine erfindungsgemäße Bildaufnahmeröhre. Selbst wenn die Bildaufnahmeröhre fortlaufend betrieben wird, ändert sich die Auflösung überhaupt nicht, wie dies durch die strichpunktierten Linien Z>-1 und D-2 in der F i g. 12 dargestellt ist.

Es sollte klar sein, daß das im Zusammenhang mit F i g. 6 beschriebene Spannungssystem nur ein Beispiel ist. Zum Beispiel ist die der dritten Gitterelektrode 19 aufgeprägte Spannung nicht auf 500 V beschränkt, vielmehr können andere Spannungen verwendet werden, deren Werte größer sind als die der fünften Gitterelektrode 23 aufgeprägte Spannung.

Obwohl die vorstehende Beschreibung sich hauptsächlich auf eine Bildaufnahmeröhre mit einem äußeren Durchmesser von Vz Zoll bezieht, so ist doch klar, daß die Elektrodenkonfiguration und das erfindungsgemäße Spannungssystem auch bei Bildaufnahmeröhren verwendet werden können, die davon abweichende Durchmesser besitzen. Wenn der äußere Durchmesser von ²Ii Zoll verschieden ist, werden die Durchmesser der verschiedenen Elektroden und ihrer relativen Positionen entsprechend geändert. Zum Beispiel kann

so der innere Durchmesser der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode in einem Bereich von 53-62%, 59 — 68% bzw. 66 — 75% des inneren Durchmessers des Kolbens ausgewählt werden.

Die Längen der axialen Überlappungen an den Enden der einzelnen Elektroden, die radialen Abmessungen an den Überlappungsbereichen und die Montagepositionen der Ansätze können dieselben wie bei den beschriebenen Ausführungsformen sein.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurden die dritte, vierte und fünfte Gitterelektrode als an einer Vielzahl von isolierenden Stützstangen befestigt beschrieben; es sollte klar sein, daß alle Elektroden einschließlich der ersten bis fünften Elektrode und der Maschenelektrode oder ein Teil von ihnen ebenfalls durch Verschmelzen mit den isolierenden Stützstangen verbunden sein kann.
. Der Grund dafür, daß der Durchmesser des Abschnittes 23b bei dem dem Target zugewandten Ende

größer gemacht worden ist (vgl. Fig.6), ist darin zu sehen, daß die mechanische Festigkeit der Gitterelektrode in radialer Richtung erhöht werden sollte und der Bereich der Ablenkung des Elektronenstrahls vergrößert werden sollte, um die Disportionierung des Bildes in dessen Randbereich zu verringern. Weiterhin wurde der Durchmesser des Abschnittes 236 vergrößert, da dieser nicht von den isolierenden und stützenden

Stangen abgestützt werden muß. Mit anderen Worten: Diese Stützstangen werden für die Verbindung der drei Gitterelektroden in vorgegebenen RelatWpositionen verwendet, die für den Aufbau der Elektronenlinse erforderlich sind; daher brauchen sich die Stangen nicht bis zu dem dem Target zugewandten Ende der fünften Gitterelektrode hin zu erstrecken.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatisch fokussierende Bildaufnahmeröhre mit einer Eiektronenstrahlkanonenbaugruppe, bestehend aus einer Kathodenelektrode, einer ersten Gitterelektrode, einer zweiten Gitterelektrode und einer mit einer kleinen Öffnung für den Durchtritt des Elektronenstrahls versehenen Elektrode, mit einer Elektronenlinsenbaugruppe, bestehend aus einer zylindrischen dritten Gitterelektrode, aus einer zylindrischen vierten Gitterelektrode und einer zylindrischen fünften Gitterelektrode, einem Target einschließlich eines transparenten leitenden Films und eines photoleitenden Films, mit einer is Maschenelektrode zwischen der Elektronenlinsenbaugruppe und dem Target und einem diese Bauteile umgebenden zylindrischen Kolben, wobei die zweite Gitterelektrode und die fünfte Gitterelektrode an einer ersten Spannung liegen, die Maschenelektrode und die dritte Gitterelektrode an einer zweiten Spannung liegen, die größer ist als die erste Spannung, und an der vierten Gitterelektrode eine dritte Spannung anliegt, die kleiner ist als die erste und zweite Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Durchmesser der vierten Gitterelektrode (22) kleiner ist als der der fünften Gitterelektrode (23) und der innere Durchmesser der dritten Gitterelektrode (19) kleiner ist als der der vierten Gitterelektrode (22).

2. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Enden der dritten und der vierten Gitterelektrode (19,22) und die benachbarten Enden der vierten und der fünften Gitterelektrode (22, 23) einander überlappen und die Innendurchmesser der dritten, vierten und fünften Gitterelektrode (19, 22, 23) die folgenden Gleichungen erfüllen:

0,53 D S dz ä, 0,62 D

0,59 D < dt < 0,68 D 0,66 D < ds S 0,75 D

worin dj, d» und cfe die Innendurchmesser der dritten, vierten bzw. fünften Gitterelektrode darstellen und D der Innendurchmesser des die Elektroden umhüllenden Kolbens (1) ist.

3. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überlappungsbereichen die dritte und die vierte bzw. die vierte und die fünfte Gitterelektrode (19, 22, 23) in radialer Richtung einen Abstand von 0,3 bis 1 mm voneinander haben.

4. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Enden der dritten, vierten bzw. fünften Gitterelektrode (19, 22, 23) einander über eine Länge von 0,5 bis 2 mm in axialer Richtung überlappen.

5. Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der dritten, vierten bzw. fünften Gitterelektrode (19, 22, 23) jeweils eine Vielzahl von Ansätzen (20, 20a, 20b) verbunden ist und daß diese Ansätze längs einer Vielzahl von axial verlaufenden Linien angeordnet sind, in deren Richtung sich isolierende Stützstangen (21) erstrecken, die mit den Ansätzen verbunden sind.

6. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützstange (21) einen elliptischen Querschnitt aufweist.

7. Bildaufnahmeröhre nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der vierten und an der fünften Gitterelektrode (22, 23) vorgesehenen Ansätze (20a, 2Ob) von den der Kathodenelektrode (6) zugewandten Enden der Gitterelektroden einen Abstand von mehr als 3 mm aufweisen.

8. Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Gitterelektrode (23) aus zwei zylindrischen Abschnitten (23a, 23Ö,) unterschiedlichen Durchmessers besteht, daß der Abschnitt (23a) kleineren Durchmessers der vierten Gitterelektrode (22) und der Abschnitt größeren Durchmessers dem Target (2) zugewandt ist und daß der Innendurchmesser des Abschnittes (236,1 größeren Durchmessers im Bereich von 69 bis 77% des Innendurchmessers des Kolbens (1) liegt

9. Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche t bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die fünfte Gitterelektrode (8, 23) innerhalb des Kolbens (1) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

JO. Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Gitterelektrode (9) und die Maschenelektrode (13) innerhalb des Kolbens (1) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

11. Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche '< bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung 300 Volt, die zweite Spannung 500 Volt und die dritte Spannung ungefähr 80 Volt beträgt, daß an der Kathodenelektrode (6) eine Spannung von 0 Volt und an der ersten Gitterelektrode (7) eine Spannung von ungefähr - 30 Volt liegt

12. Verfahren zur Herstellung einer elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drei zylindrischen Gitterelektroden vorgefertigt werden, daß ein zylindrischer Montagedorn vorgefertigt wird, dessen Außendurchmesser entsprechend den inneren Durchmessern mit den Längen der drei Gitterelektroden stufenweise abnimmt, daß die Gitterelektroden mit einer Vielzahl von Ansätzen verbunden werden, die in Umfangsrichtung der Gitterelektroden gesehen einen Abstand voneinander aufweisen und deren Längen entsprechend der Abnahme der Durchmesser der zugeordneten Gitterelektroden zunehmen, daß die drei Gitterelektroden nacheinander auf den Montagedorn aufgeschoben werden und daß die isolierenden Stützstangen gleichzeitig durch Erweichen der Stützstangen derart mit den Ansätzen verbunden werden, daß sich die isolierenden Stützstangen in Axialrichtung der Röhre erstrecken.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstangen vor ihrer Verbindung mit den Ansätzen auf Armen angeordnet werden, die bezüglich der Achse des Montagedorns verschwenkbar sind, daß die Stangen durch Wärmezufuhr erweicht, die Arme gegen den Dorn verschwenkt werden, um die erweichten Stangen gegen die Ansätze zu drücken, und daß danach die Stangen und die Ansätze gekühlt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Stützstangen aus Glas hergestellt werden, jeweils durch zwei einander gegenüberstehend angeordnete Brenner auf eine Temperatur im Bereich von 650 bis 700⁰C

erwärmt und innerhalb einer Zeitdauer, die kleiner als 0,1 see ist, mit einer Kraft kleiner als 50 N gegen die Ansätze gedruckt werden.

Die Erfindung betrifft eine elektrostatisch fokussierende Bildaufnahmeröhre der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein Verfahren zu ihrer ι ο Herstellung.

Da die Auflösecharakteristik einer Bildaufnahmeröhre in großem Maße von der Güte des Elektronenlinsensystems beeinflußt wird, ist eine sorgfältige Auslegung der Elektrodenkonstruktion des Elektronenlinsensystems unbedingt erforderlich, um ein zufriedenstellendes Betriebsverhalten der Bildaufnahmeröhre zu erzielen und ihre Herstellung zu erleichtern. Um eine hohe Auflösung zu erzielen, ist es erforderlich, den von der Kathodenelektrode der Bildaufnahmeröhre erzeugten Elektronenstrahl so zu fokussieren, daß der auf das Target fallende Elektronenstrahlquerschnitt die Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 10 bis 30 μπι aufweist Aus diesem Grunde ist in einer elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre die das Elektronenlinsensystem darstellende Elektrodengruppe so dicht als möglich an der inneren Fläche der Röhre angeordnet, um den Durchmesser der Fokussierungslinse für den Zweck der Auflösungsverbesserung so groß als möglich zu machen.

Aus »Journal of the SMPTE«, Oktober 1962, Band 71, Seiten 772 bis 775, bzw. dem Datenblatt »RCA-8134 Vidicon« 1—68, ist eine elektrostatisch fokussierende Bildaufnahmeröhre der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit einem Kolbendurchmesser von ca. 1 Zoll bekannt, bei der die mittlere Elektrode der Elektronenlinsenbaugruppe an beiden Enden Abschnitte verringerten Durchmessers aufweist, übe;- die die beiden andere.i Elektroden greifen. Bei der Herstellung der Röhre ist die koaxiale Ausrichtung der Elektroden äußerst schwierig. Außerdem ist die Halterung der Röhren sehr kompliziert. Bei dieser Anordnung besteht darüber hinaus die Gefahr, daß beim Zurückziehen der bei der Montage verwendeten Montagedorne die Elektroden leicht verformt werden können, so daß sie exzentrisch zueinander werden oder ihre Achsen aus der gemeinsamen Ausfluchtung herausbewegt werden. Wenn die den Elektroden zugeordneten Haltebleche mit den Elektroden verschweißt werden, wobei die Dorne als Schweißelektrode dienen, wird die Oberfläehe des Doms in Mitleidenschaft gezogen, wodurch die Genauigkeit beim Zusammenbau verschlechtert wird. Auch kann ein Werfen der die Elektroden im Kolben haltenden isolierenden Stützstangen zu einer Verringerung der Zusammenbaugenauigkeit führen, die das Auflösungsvermögen der Bildaufnahmeröhre bestimmt. Beim Zusammenbau der Elektroden ist also dafür Sorge zu tragen, daß die Elektroden möglichst wenig deformiert oder in exzentrischer Lagebeziehung zueinander fixiert werden.

Derartige Probleme der Auflösungsverschlechterung ergeben sich auch bei Bildaufnahmeröhren mit einem Durchmesser von weniger als 1 Zoll, bei der die drei Gitterelektroden der Elektronenlinsenbaugruppe gleichen Durchmesser aufweisen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer elektrostatisch fckussierenden Bildaufnahmeröhre der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art die drei Gitterelektroden der Elektronenlinsenbaugruppe so zu gestalten, daß beim Zusammenbau der Elektronenlinsenbaugruppe Deformationsfehler und Ausrichtungsfehler vermeidbar und somit ein gutes Auflösungsvermögen erreichbar ist

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der innere Durchmesser der vierten Gitterelektrode kleiner ist als der der fünften Gitterelektrode und der innere Durchmesser der dritten Gitterelektrode kleiner ist als der der vierten Gitterelektrode.

Die Ausbildung der Gitterelektroden der Elektronenlinsenbaugruppe ermöglicht es, daß die Montage der Elektronenbaugruppe auf einem einzigen Montagedorn stattfinden kann, dessen Außendurchmesser sich stufenweise entsprechend den inneren Durchmessern der drei elektroden ändert Nach der Montage wird der eine Montagedorn abgezogen, so daß die Gitterelektroden der Elektronenlinsenbaugruppe ihre exakte Kreisform beibehalten können, eine exzentrische Versetzung der Elektroden oder eine Neigung der Elektrodenachsen gegeneinander vermieden werden.

Aus »Telegraphen-Fernsprech-Funk- und Fernsehtechnik«, 29. Jahrgang, Januar 1940, Heft 1, Seiten 1 bis 5, ist zwar eine Elektronenlinsenbaugruppe, bestehend aus drei zylindrischen Gitterelektroden, bekannt, deren innere Durchmesser nacheinander in Richtung auf die Kathode kleiner werden, jedoch ist die Hauptsammellinse als Einzellinse ausgebildet, wobei der die beiden außenliegenden Elektroden bezüglich der auf Kathodenpotential liegenden mittleren Elektrode auf gleichem positiven Potential liegen. Über die Potentialzuordnung einer Maschenelektrode ist nichts ausgesagt, da es sich bei der dort gezeigten Elektrodenanordnung um die Anordnung in einer Braunsehen Röhre und nicht um die Elektrodenanordnung in einer Bildaufnahmeröhre handelt.

Weiterhin ist aus der US-PS 23 22 807 eine Bildaufnahmeröhre bekannt, bei der eine Maschenelektrode nicht zwischen Target und Elektronenlinsenbaugruppe, sondern zwischen Target und Frontscheibe eines sich konisch erweiternden Kolbens angeordnet ist. Die Elektronenlinsenbaugruppe besteht nur aus einer Gitterelektrode, die aus dem zylindrischen Röhrenhals in den Trichter hineinragt und einer im Trichter angeordneten Gitterelektrode.

Schließlich ist aus der GB-PS 10 81 113 eine Bildaufnahmeröhre mit geradzylindrischen Kolben bekannt bei der die Elektronenlinsenbaugruppe aus zwei Gitterelektroden besteht.

Unteransprüche richten sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Bildaufnahmeröhre.

Besonders zweckmäßig zur Verbindung der Gitterelektroden der ElektronenlinsenbaugruDpe ist es, wenn mit der dritten, vierten bzw. fünften Gitterelektrode jeweils eine Vielzahl von Ansätzen verbunden ist und diese Ansätze längs einer Vielzahl von axial verlaufenden Linien angeordnet sind, in deren Richtung sich isolierende Stützstangen erstrecken, die t.iit den Ansätze verbunden sind. Die Verwendung von Stützstangen an sich ist bekannt.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrostatisch fokussierenden Bildaufnahmeröhre, bei der die dritte, vierte bzw. fünfte C^;tterelektrode wie vorstehend beschrieben miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die drei zylindrischen Gitterelektroden vorgefertigt werden, daß ein zylindrischer Montage-