DE2905479C2 - Elektronenstahlsystem zum scharfen Bündeln eines Elektronenstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahlsystem zum scharfen Bündeln eines Elektronenstrahls mit einer beheizten Kathode und mit einer zwischen der Kathode und einer ersten Anode angeordneten Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Kreuzungspunkts des von einer Ablenkeinrichtung .steuerbaren Elektronenstrahls sowie mit einer ersten elektrostatischen Linseneinrichtung, die zur Erzeugung eines zweiten Kreu- zungspunkts des Elektronenstrahls eine mit niedriger Spannung beaufschlagte Elektrode enthält die, in Elektronenstrahlrichtung gesehen, nach der ersten Anode angeordnet ist wobei der ersten Linseneinrichtung eine zweite Linseneinrichtung zur Erzeugung eines Abbildes

ίο des zweiten Kreuzungspunkts auf einem Schirm nachgeschaltet ist

Ein derartiges Elektronenstrahlsystem ist bekannt (GB-PS 5 05 751). Die mit der niedrigen Spannung beaufschlagte Elektrode soll bei diesem System ein elek- trostatisches Feld erzeugen, durch das die Sahnen der Elektronenstrahlen im Bereich zwischen dieser Elektrode und der zweiten Linseneinrichtung zusammengezogen werden, wodurch ein Kreuzungspunkt für die Elektronen entsteht Die Fokussierung des Elektronen- Strahls auf dem Schirm geschieht durch die Beaufschlagung der zweiten Linseneinrichtung mit entsprechenden Potentialen. Durch die Erzeugung des zweiten Kreuzungspunkts wird die defokussierende Wirkung der Raumladung auf den ersten Kreuzungspunkt bei verschiedenen Stromdichten des Elektronenstrahls vermieden.

Es ist auch ein Elektronenstrahlsystem bekannt bei dem ?.ur dynamischen Korrektur der Ablenkungs-Defokussierung eine parabolisch in Abhängigkeit von der Strahlauslenkung veränderliche Korrekturspannung an die Ablenkelektroden, an die Anode und gegebenenfalls an eine weitere Elektrode gelegt wird, die zusätzlich von einem hohen Gleichpotential beaufschlagt ist. Mit diesen Maßnahmen wird die Fokussierung des Elektronen- Strahls auf dem Schirm trotz der seitlichen Ablenkung des Strahls aus seiner Mittellage beibehalten (GB-PS 5 21 637).

Bekannt ist schließlich ein Elektronenstrahlsystem mit einer elektromagnetischen Linseneinrichtung, mit der ein zweiter Kreuzungspunkt des Elektronenstrahls erzeugt wird. Um die Ablenk-Defokussierung zu kompensieren wird bei diesem Elektronenstrahlsystem der zweite Kreuzungspunkt des Strahls radial verschoben (DE-Patentanmeldung F 1 194).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlsystem der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß die Ablenk-Defokussierung des Elektronenstrahls dynamisch mittels niedriger Steuerspannungen korrigiert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Mit dieser Vorrichtung läßt sich eine scharfe Bündelung des Elektronenstrahls trotz der Anwendung einer niedrigen Steuerspannung erreichen.

Die für die Erzeugung der Steuerspannung notwendige Schaltungsanordnung kann deshalb für niedrige Spannungen ausgelegt sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch · ^e Elektronenstrahlröhre,

F i g. 2 ein schematisches Schnittbild eines anderen Ausführungsbeispieles und

F i g. 3 die Anordnung der Elektroden nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 1 weist eine Elektronenstrahlröhre 10

einen Glaskolben 12 mit einem Hals 14 und einem Trichter 16 auf. Im Hals 14 ist ein System zum Erzeugen eines Elektronenstrahles vorgesehen, das eine Kathode 18, ein Gitter 20, eine erste Anode 22, eine Einpotentiallinse mit Elementen 24 und 26, eine Fokussierelektrode 28 und eine Bipotential-Linse, die das Element 26 einschließt, enthält. Das System wird von einer Leiterschicht 30 auf der Innenseite des Trichters 16 ergänzt

Die Kathode 18 liegt an Masse oder hat ein 0-Volt-Potential und wird von einer Wendel 32 geheizt Am Gitter 20 liegen —50 Volt an. Es hat eine Öffnung 34 zum Durchlaß eines von der Kathode 18 ankommenden Elektronenstrahls 36. Die öffnung 34 formt den Elektronenstrahl 36 und begrenzt dessen Stromdichte, wobei das Gitter 20 auf den Elektronenstrahl 36 einwirkt, um ihn zu konvergieren und zu veranlassen, einen ersten Kreuzungspunkt Ci zwischen Gitter 20 und erste Anode 22 zu bilden.

Die erste Anode 22 liegt an 1000 Volt und weist eine strahlformende öffnung 38 auf, durch welche der Elektronenstrahl 36 hindurchgeht. Das durch die Anode 22 entwickelte elektrische Feld läßt den Elektronenstrahl 36 divergieren. Die Elemente 24 und 26 der Einpotential-Linse liegen an 2000 Volt. Das Element 24 weist eine strahlformende öffnung 40 auf, durch welche der Strahl 36 hindurchgeht, und das elektrische Feld des Elementes 24 läßt den Strahl 36 divergieren, wenn er sich längs dieses Feldes bewegt, und zwar in die Fokussierelektrode 28.

Am Glaskolben 12 sind horizontale und vertikale Ablenkspulen 42 üblicher Bauart vorgesehen, welche durch Ablenkungssignale betrieben werden, die durch übliche X- und K-Ablenkschaltungen 44 erzeugt werden. Von den Ablcnkschaltungen 44 werden zusätzlich Signale abgeleitet und zu einem Fokussierverstärker 46 übertragen. Der Ausgang des Fokussierverstärkers 46 ist mit der Fokussierelektrode 28 verbunden. Die Spannung der vom Fokussierverstärker 46 abgegebenen Signale, welche der Fokussierelektrode 28 zugeführt werden, schwankt zwischen 0—100 Volt, und der Pegel der Spannung hängt von der Ablenkung des Elektronenstrahls 36 ab, die durch die Ablenkspulen 42 bewirkt wird. Wenn sich der Elektronenstrahl 36 von der zentralen Röhrenachse wegbewegt, so ändert sich die Spannung an der Fokussierelektrode 28. Das elektrische Feld der Fokussierelektrode 28 bewirkt ein Konvergieren des Elektronenstrahls 36 an einer zweiten Kreuzungsstelle Ci innerhalb der Elektrode 26, und zwar in Abhängigkeit von der Spannung an der Fokussierelektrode 28. Auf diese Weise bildet die Einpotential-Linse eine Abbildung des ersten Kreuzungspunkts Q an der zweiten Überkreuzungsstelle Ci zwischen der Einpotential-Linse und der Bipotential-Linse.

Die Leiterschicht 30 ist mit einer Hochspannung verbunden, beispielsweise mit 18 kV, und steht ebenfalls mit einem üblichen Fluoreszenzschirm 48 in Verbindung, so daß auch am Bildschirm 48 18 kV anliegen. Die zweite Kreuzungsstelle Ci des Strahles 36 wird durch die Bipotential-Linse auf eine beliebige anzeigbare Stelle auf dem Fluoreszenzschirm 48 fokussiert.

Auf diese Weise wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung durch das Ändern der Spannung an der Fokussierelektrode 28 eine Korrektur einer Ablenk-Defokussierung bewirkt, welche die Lage der zweiten Überkreuzungsstelle Ci des Elektronenstrahles relativ zur Einpolenlial- oder Einzeiiinseneinrichtung steuert.

Die Lage der zweiten Überkreuzungsstelle ist gegenüber der Stärke der Einpotential-Linseneinrichtung sehr empfindlich; aus diesem Grunde ist eine niedrige dynamische Korrekturspannung erforderlich, die nahe dem Masse-(Nu!l- oder Erd-)Potential liegt Deshalb ist es für den Fokussierverstärker 46 nicht erforderlich, aufwendige Isolierungen gegen hohe Spannung vorzusehen. Damit ist eine Kosten- und Energieeinsparung beim Aufbau und Betrieb eines derartigen dynamischen Fokussierkorrekturverstärkers verbunden.
Die F i g. 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird anstatt einer Zweipotential-Linse eine zweite Einpotential-Linse verwendet. Die Elemente 24 und 26 der ersten Einpotential sowie ein Element 50 der zweiten Einpotential-Linse als auch die Leiterschicht 30 werden miteinander und mit 18 kV verbunden. Die Fokussierelektrode 28 der ersten Einpotential-Linseneinrichtung ist mit dem Ausgang des Fokussierverstärkers 46 verbunden, dessen Spannung in gleicher Weise, wie in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben, im Bereich zwischen 0-20OVoIt schwanken kann. Eine Elektrode 52 der zweiten Einpotential-Linse liegt an 0 Volt Der Betrieb der Kathodenstrahlröhre ist der gleiche, wie bei der Kathodenstrahlröhre von F i g. 1.

Die F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer anderen Elektrodenanordnung, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet werden. Die Elektrodenanordnung des Ausführungsbeispieles von F i g. 3 ist von gleichem Aufbau wie die Elektrodenanordnung von F i g. 1, mit der Ausnahme, daß die Elektroden 24 und 26 der Einpotential-Linse mit dem Fokussierverstärker 46 verbunden sind, der an diese 100—500 Volt anlegt, und daß an die Elektrode 28 eine feste Spannung von 5000 Volt angelegt ist. Auf diese Weise kann die Einpotential-Linse, statt daß sie für die dynamische Fokuskorrektur zum Elektronenstrahl 36 die Elektrode 28 verwendet, in ihrer Hochspannungs-Betriebsart verwendet werden, beispielsweise bei 5000 Volt, um Strahlabweichungen zu verringern, und die Elektroden 24 und 26 können bei Niederspannung betrieben werden und für die Ablenkdefokussierung eingestellt werden. Die Elektroden 24 und 26 sind daher die Fokussierelektrodeneinrichtung und empfangen vom Fokussierverstärker 46 eine schwankende Korrekturspannung.

Der Schirm 48 kann mit üblichem Phosphor überzogen werden, der rote oder grüne oder irgendwelche gewünschte Farben emittiert. Die Leiterschicht 30 in den Kathodenstrahlröhren der F i g. 1 bis 3 können wahlweise über den Schalter 54 entweder mit 18 kV oder mit 12 kV verbunden werden, um die Information in roter Farbe anzuzeigen, wenn die Leiterschicht 30 mit 12 kV verbunden ist und in grüner Farbe, wenn die Leiterschicht 30 mit 18 kV verbunden ist. Die Farbe kann zwischen rot, orange, gelb und grün schwanken, abhängig von der an die Leiterschicht 30 und damit an den Schirm 48 angelegten Spannung.
Bei der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 1 macht das Schalten der Spannung an der Leiterschicht 30 von 18 kV auf 12 kV oder umgekehrt über den Schalter 54 gleichzeitig eine Änderung der Spannung an der Fokussierelektrode 28 erforderlich, um eine geeignete Korrektur für das Defokussieren des Elektronenstrahles 36 sicherzustellen. In gleicher Weise muß die Spannung bei der Kathodenstrahlröhre gemäß Fig. 3 an den Fokussierelektroden 24 und 26 geändert werden, wenn die Leiterschicht 30 von 18 kV auf 1OkV oder umgekehrt

geändert wird, um eine geeignete Korrektur zum Defokussieren des Elektronenstrahles 36 sicherzustellen. Im Falle der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 2 macht das Umschalten der Spannung an der Leiterschicht 30 von 18 kV auf 12 kV oder umgekehrt über den Schalter 54 kein ROckfokussieren des Strahles an der zweiten Kreuzungsstelle erforderlich. Daher ist keine Änderung der Spannung der Fokussierelcktrode 28 in der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 2 erforderlich, wenn die Spannung an der Leiterschicht 30 von einem Spannungspe- gel zum nächsten geschaltet wird, wobei eine Änderung der Spannung an der Fokussierelektrode 28 in der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 1 erforderlich ist, wenn eine derartige Änderung des Spannungspegels auftritt.

Aus dem Vorhergehenden geht hervor, daß die An- is Wendung einer niedrigen variablen Spannung an eine Fokussierelektrode einer Einpotential-Linseneinrichtung die Lage der zweiten Kreuzungsstelle des Elektronenstrahles steuert, wobei sie die Fokussierung entlang der daran anschließenden Linseneinrichtung dynamisch steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elelctronenstrahlsystem zum scharfen Bündeln eines Elektronenstrahls mit einer beheizten Kathode und mit einer zwischen der Kathode und einer ersten Anode angeordneten Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Kreuzungspunkts des von einer Ablenkeinrichtung steuerbaren Elektronenstrahls sowie mit einer ersten elektrostatischen Linseneinrichtung, die zur Erzeugung eines zweiten Kreuzungspunkts des Elektronenstrahls eine mit niedriger Spannung beaufschlagte Elektrode enthält, die, in Elektronen-Strahlrichtung gesehen, nach der ersten Anode angeordnet ist, wobei der ersten Linseneinrichtung eine zweite Linseneinrichtung zur Erzeugung eines Abbildes des zweiten Kreuzungspunkts des Elektronenstrahls auf einem Schirm nachgeschaltet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die erste elektrostatische Linseneinrichtung eine Einpotentiallinseneinrichtung (24,28,26) mit zumindest einer von einer niedrigen Fokussierungsspannung beaufschlagten Elektrode (28; 24, 26) ist, wobei zur Korrektur der Ablenk-Defokussierung die niedrige Fokussierungsspannung aus der Ablenk-Schaltung (44, 46) abgeleitet ist

2. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linseneinrichtung (26,30) eine Mehrpotentiallinse ist

3. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linseneinrichtung eine Einpotentiallinse (26,50,52) ist.

4. Elektronenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linseneinrichtung (24,26,28) eine strahlbegrenzende öffnung (40) aufweist

5. Elektronenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Linseneinrichtung (24, 28, 26) die in Strahlrichtung gesehen zweite Elektrode (28) die übrigen Elektroden (24,26) umschließt.

6. Elektronenstrahlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Linseneinrichtung (24, 28, 26) die in Strahlrichtung gesehen erste und dritte Elektrode (24,26) mit der Ablenkschaltung (44,46) verbunden sind.

7. Elektrodenstrahlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die in Strahlrichtung gesehen zweite Elektrode (28) der ersten Linseneinrichtung (24, 28, 26) mit der niedrigen Fokussierspannung beaufschlagt ist und die in Strahlrichtung gesehen erste und dritte Elektrode der ersten Linseneinrichtung (24, 28, 26) zusammen mit der in Strahlrichtung gesehen letzten Elektrode (50) der zweiten Linseneinrichtung (26,52,50) auf einem festen hohen Potential liegen.

8. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das feste hohe Potential zusätzlich an einem metallischen Innenmantel (30) der Röhre (12) anliegt.