DE2914838C2 - Elektronenstrahlerzeugungssystem - Google Patents

Description

Abstand fo/zwischen Kathode und
Steuergitter (Gi) 0,076

Dicke φ) der SteuergüterelektrodefGl) 0,127

Durchmesser (c)der öffnung des
Steuergitters (G 1) 0,635

Abstand (dazwischen Steuer- und
Schi: ,!!gitterelektrode (Gi-G 2) 0,279

Dicke fender Schirmg**terelektrode(G2) 0,508

Durchmesser (f)aer öffr-yng der
Schirmgitterelektrode (G 2) 0,635

Abstand (g,¹ zwischen Schirmgitter
und erster Linsenelektrode (G 2— G 3) 0,838 Durchmesser (h) der öffnung der
ersten Linsenelektrode (G 3) 1,524

Länge (i)der ersten Linsenelektrode (G 3) 23,495 Durchmesser Q) der ersten
Linsenelektrode (G 3) 5,436 Durchmesser (k)der zweiten
Linsenelektrode (G 4) 5,766 Abstand ft) zwischen der ersten
und der zweiten Linsenelektrode
(G 3- G 4) 1,270.

3. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es für die folgenden elektrischen Betriebspotentiale ausgelegt ist:

Potential G1	OV
Potential G 2	625 V
Potential G 3	8 500V
Potential G 4	30 000V

4, Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es für ein elektrisches Feld einer Feldstärke (Egi-gi, 82) von 3900 bis 15 800 V/mm, insbesondere 3937 bis 15 748 V/mm, zwischen der Schirmgitterelektrode (G 2) und der ersten Linsenelektrode (G 3) ausgelegt ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Hinblick auf die US-PS 37 72 554 als bekannt vorausgesetzt wird. Ein solches Elektronenstrahjerzeugungssystem arbeitet mit hoher Spannung sowie kleiner Vergrößerung und eignet sich insbesondere für Farbfernsehbildröhren, wie sie in Heimempfängern verwendet werden.

Aus der DE-OS 14 89 160 ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt, deren StraJilerzeugungssystem mit niedriger G2-Spannung und Kathodenmodulation arbeitet Bei einer solchen Röhre soll die Abhängigkeit des Durchmessers des auf dem Leuchtschirm abgebildeten ersten Strahlüberkreuzungspunktes von der Strahlstromdichte durch eine spezielle Bemessung der Dicken und Öffnungsdurchmesser der Gl- und der G2-Elektrode verringert werden. Bei der G2-Elektrode ist das Verhältnis von Dicke zu Öffnungsdurchmesser gleich ϊ.

Aus der US-PS 32 95 001 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem bekannt, bei dem eine hohe Steilheit und eine kleine Leuchtfieckgröße mitteis einer Schinngitterelektrode erreicht werden soll, die zwei ringscheibenförmige Bauteile enthält und deren effektive Dicke größer als das O^fache des Durchmessers der öffnung in der kathodenseitigen Ringscheibe sein soll.

Schließlich ist aus der eingangs erwähnten US-PS 37 72 554 ein Inline- Strahlerzeugungssystem bekannt, bei dem das Verhältnis der Länge zum Durchmesser der ersten Linsenelektrode gleich 2,56 ist Die erste Anode (G 3) wird mit -siner Spannung zwischen 4,25 und 5,0 kV betrieben, die zweite Anode (G 4) mit einer Spannung von 25 kV.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von einem Strahlerzeugungssystem gemäß der US-PS 37 72 554 die Aufgabe zugrunde, das Strahlfleckverhalten zu verbessern, insbesondere die Abhängigkeit der Abmessungen des Strahlflecks von der Strahlablenkung so klein wie möglich zu halten.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strahlerzeugungssystems sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Im folgenden werden das Erfindungsprinzip und Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines typischen so Elektronenstrahlerzeugungssystems und dessen Elektronenstrahlbündelformungs- und Fokussierungsfunktionen;

Fig.2 ein schematischer Aufriß einer Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 3 ein teilweise geschnittener Aufriß einer Ausführungsform des Elektronenstrahlerzeugungssystems für die Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 2;

Fig.4 eine vergrößerte Schnittansicht des Elektronenstrahlbündelformungsbereiches des Elektronenstrahlerzeugungssystems gemäß F i g. 3;

Fig.5 eine Fig.4 ähnliche vergrößerte Schnittansicht, die zum Vergleich den Elektronenstrah'bündelformungsbereich eines typischen bekannten Strahlerzeugungssystems zeigt;

F i g. 6 eine F i g. 5 entsprechende Ansicht eines anderen bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystems;

Fi g. 7 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit

der Bündclabmessung am Überkreuzungsbereich von der elektrischen Feldstärke zwischen G 2 und C 3;

Fig.8 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Dicke der Schirmgitterelektrode G 2 und der Länge einer anschließenden Linsenelektrode G 3 in Strahlerzeugungssystemen gemäß Ausführungsformen der Erfindung;

F i g. 9a bis 9d schematisehe Darstellungen zum Vergleich der Bündelformungswirkung und der Fokussierungswirkung von Strahlerzeugungssystemen gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und bekannten Strahlerzeugungssystemen;

Fig. 10 und 11 Schnittansichten von weiteren Ausführungsformen dicker Schirmgitterelektroden, die in Strahlerzeugungssystemen gemäß F i g. 3 Verwendung finden können.

Elektronenstrahlerzeugungssysteme, wie sie typischerwejöe in Farbfernsehbildröhren verwendet werden, enthalten, wie es schematisch in F i g. 1 dargestellt ist, eine Anzahl von ausgerichteter Elektroden, insbesondere eine Kathode 2, ein Steuergitter 3, ein Schirmgitter 4 und zwei oder mehr Fokussierungselektrodtn 5 und 6. Der Teil des Strahlerzeugungssystems bis zum Schirmgitter bildet einen Bündelformungsbereich 7, während der sich hinter dem Schirmgitter befindenden Bereich einen Fokussierungsbereich 8 darstellt Im Betrieb eines solchen Elektronenstrahlerzeugungssystems emittiert die Kathode Elektronen 9, die zu einem Überkreuzungsbereich 10 (Bereich kleinsten Strahlquerschnitts) in der Nähe des Schirmgitters konvergieren. Dieser Überkreuzungsbereich wird dann durch eine Hauptfokussierungslinse zwischen den Elektroden 5 und 6 im Fokussierungsbereich der Röhre in eine Bildebene auf einem Bildschirm 11 als kleiner Fleck abgebildet Der Konvergenzwinkel a, unter dem die Elektronen in den Überkreuzungsbereich eintreten, soll hier als Überkreuzungsbereich-Eintrittswinkel bezeichnet werden, und der Divergenzwinkel ß, in dem die Elektronen den Überkreuzungsbereich verlassen, soll als Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel bezeichnet werden. Die Winkel α und β sind im wesentlichen gleich, solange beim Überkreuzungsbereich kein ablenkendes Feld vorhanden ist. In der Praxis sind in diesem Bereiche doch elektrische Felder vorhanden, die eine fortlaufende Biegung der Elektronenbahnen bewirken, während die Elektroden in dun Überkreuzungjbereich eintreten und aus ihm austreten, so daß sich im Überkreuzungsbereich ziemlich komplexe Verhältnisse ergeben und die Winkel λ und^verschieden sind.

Man hat bisher im allgemeinen angenommen, daß zwischen dem Bündelformungsbereich 7 und dem Fokussierbereich 8 des Strahlcrzeugungssystems kaum eine Wechselwirkung besteht und wenn man sich auf einen dieser beiden Bereiche konzentriert hat, um das Strahlerzeugungssystem zu verbessern, hat man gewöhnlich dem anderen Bereich wenig Beachtung geschenkt Es wurde nun aber festgestellt, daß der erste Überkreuzungsbereich, der durch das Fokussierungssystem des Strahlerzeugungssystems auf den Bildschirm abgebildet wird, sich viel weiter vorne im Strahlerzeugungssystem befindet, als man bisher annahm. Dies wiederum führte zu der Erkenntnis, daß eine Wechselwirkung zwischen der Bündelformungsfunktion des Strahlerzeugungssystems und der anschließenden Fokussierungsfunktion des Strahlerzeugungssystems besteht Weitere Forschungen haben dann ergeben, daß man durch kluge Wahl und KcvMbination der Konstruktionsparameter des Strahlerzeugungssystems eine unerwar tete Verbesserung des Strahlfleckverhaltens des Strahlerzeugungssystems erreichen kann.

Wesentliche Merkmale, in denen sich ein Elektrone.istrahlerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von einem bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystein der gleichen Klasse unterscheiden, sind eine dicke Schirmgitter- oder G 2-EIektrode, ein starkes elektrisches Feld zwischen G 2 und G 3, also zwischen der Schirmgitterelektrode und der folgenden

ίο Linsene'ektrode, und/oder eine vergrößerte Objektweite (Objektabstand) des Hauptfokussierungssystems. Um mit diesem Konstruktionskonzept die optimalen Resultate zu erreichen, wird eine Vorfokussierung des Elektronenstrahls anschließend an den Überkreuzungsbereich vermieden oder zumindest wesentlich verringert

F i g. 2 zeigt eine Farbfernsehbildröhre 10 mit einem Glaskolben, welcher einen im wesentlichen rechteckigen Kolbenvorderteil 12 sowie einen rohrförmigen Hals 14 hat die durch einen im Querschnitt etwa rechteckigen trichterförmigen Teil 16 miteinander verbunden sind. Der Kolbenvorderteil 12 beste«? aus einer Frontplatte 18 und. einer an deren Umfang ansetzenden Seitenwand 20, die durch eine Glasfritte-Verschmelzung mit dem trichterförmigen Teil 16 verbunden ist Auf der Innenseite der Frontplatte 18 befindet sich ein Dreifarbenleucutstoffmosaik-Bildschirm 22. Der Bildschirm ist vorzugsweise ein Streifenrasterschirm, dessen Leuchtstoffstreifen senkrecht zur Richtung der hochfrequenten Abtastung verlaufen. In einem bestimmten Abstand vom Bildschirm 22 ist zur Farbauswahl eine Schattenoder Lochmaske 24, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, in bekannter Weise lösbar montiert Im Hals 14 ist zentrisch ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung montiert das nur schematisch durch ein gestricheltes Rechteck angedeutet ist Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 liefert drei Elektronenstrahlbündel 28, die längs konvergierender Wege in einer Reihe nebeneinander (koplanar) durch die Lochmaske 24 auf den Bildschirm 22 fallen.

D'e in F i g. 2 dargestellte Bildröhre ist für einen Betrieb mit einer externen magnetischen Ablenkeinheit 30 bestimmt, die den Hals 14 sowie den trichterförmigen Kolbenteil 16 in der Nähe ihrer Verbindung umgibt, und die drei Elektronenstrahlen 28 horizontal und vertikal in einem rechteckigen Raster über den Bildschirm 22 abzulenken gestattet.

Mit Ausnahme der Merkmale und Abänderungen, die im folgenden beschrieben werden, ist das Elektronen-Strahlerzeugungssystem 26 ein Dreistrahl-Inlinesystem, ähnlich wie es in der US-PS 37 72 554 beschrieben ist.

Fig.3 ist eine Aufsicht des Dreistrahl-Bipotentiai-Strahlerzeugungssystems 26, das zum Teil längs einer longitudinalen Mittelebene aufgeschnitten gezeichnet ist, welche senkrecht zu der die drei Elektrcnenstraiiien 28 enthaltenden Ebene verläuft.

In der Zeichnung ist nur die Struktur für einen der drei Elektronenstrahlen dargestellt Das Strahlerzeugungssystem 26 ei.!hält zwei Halterungsstäbe 32 aus Glas, an denen die verschiedenen Elektroden befestigt sind. Zu diesen Elektroden gehören drei mit gleichen Abständen in einer Ebene angeordnete Kathoden 34, (eine für jeden Strahl, wobei jedoch nur eine einzige dargestellt ist), eine Steuergitter- oder G 1-Elektrode 36, eine Schirmgitter- oder G 2- Elektrode 38, eine erste Linsen- oder Fokussierelektrode oder G3-Elektrode 40 und eine zweite Linsen- oder Fokussierelektrode oder G4-Elektrode 42. Die G4-Elektrode enthält eine elek-

trische Abschirmkappe 44. Alle diese Elektroden sind längs einer mittleren Strahlachse A-A ausgerichtet und in der aufgeführten Reihenfolge mit gegenseitigen Abständen an den Glasstäben 32 befestigt. Die Fokussierelektroden C3 und C 4 dienen in dem Bipotential-Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 außerdem als Beschleunigungselektroden.

Wie dargestellt, enthält das Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 außerdem mehrere Bauteile 46 aus magnetisierbarem Material, die am Boden der Abschirmkappe 44 montiert sind und zur Korrektur der Koma der von den Elektronenstrahlen bei der Ablenkung über den Bildschirm 22 erzeugten Raster dienen. Die für die Komakorrektur vorgesehenen magnetisierbaren Bauteile 46 können zum Beispiel so ausgebildet und angeordnet sein, wie es in der bereits erwähnten US-PS 37 72 554 beschrieben ist.

Die Kathode des Elektronenstrahlerzeugungssystems 26 ist rohrförmig und enthalt eine Stirnwand mit einer ebenen emittierenden Oberfläche 48. Die Gl- und G 2-EIektrode enthalten jeweils quer verlaufende platten- oder blendenförmige Teile 50 bzw. 52 mit fluchtenden Mittelöffnungen 54 bzw. 56. Die G3-Elektrode enthält ein längliches rohrförmiges Bauteil mit einer der G2-Elektrode benachbarten Querwand, welche eine Mittelöffnung 60 aufweist. Die G4-Elektrode enthält wie die G3-Elektrode ein rohrförmiges Bauteil. Beide Elektroden haben an ihren gegenüberliegenden Enden nach innen umgebördelte rohrförmige Kragen oder Lippen 62 bzw. 64, zwischen denen die Hauptfokussierungslinse, das heißt das Hauptfokussierungslinsenfeld des Elektronenstrahlerzeugungssystems erzeugt wird.

!n der oben beschriebenen bipolaren Form kann das Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 durch folgende Merkmale charakterisiert werden:

!. Ein starkes elektrisches Feld (Arbeitsfeld) zwischen der G 2- und der G 3-Elektrode, das eine Feldstärke im Bereich von etwa 3900 bis 15 800 V/mm, insbesondere 3937 bis 15 748 V/mm hat; besonders vorteilhaft sind Werte zwischen etwa 5900 und 9850 V/mm (insbesondere 5906 bis 9843 V/mm). Dieses starke Feld dient dazu, ein Elektronenstrahlbündel minimalen Durchmessers aus dem Überkreuzungsbereich abzusaugen.

2. Eine G 2-Elektrode mit einem dicken, plattenförmigen Teil 52, dessen Dicke das 0,4- bis l,0fache des Durchmessers der Mittelöffnung 56 der G2-Elektrode beträgt, um die Winkel des Elektronenstrahlbündels beim Überkreuzungsbereich zu verringern.

3. Eine außergewöhnlich lange G 3-Elektrode, deren Länge das 2J5- bis 5,0fache des Durchmessers der G3-Hauptfokussierungslinse beträgt, um die Objektweite (Objektabstand) möglichst groß zu machen und die Vergrößerung im Elektronenstrahlerzeugungssystems zu verringern. In den meisten Fällen wird dies etwa das 40- bis 60fache der Dicke der G 2-Elektrode betragen.

4. Eine G 2-EIektrode, deren Öffnung von einem ebenen Teil umgeben ist, dessen Durchmesser gleich oder größer als etwa das Doppelte des Abstandes zwischen der G 2- und der G3-EIektrode ist, um eine Vorfokussierung des Elektronenstrahlbündels zu verhindern.

F i g. 4 ist ein stark vergrößerter Querschnitt des Bündelformungsbereiches des neuen Elektronenstrahlerzeugungssystems 26. Diese Figur zeigt die Äquipotentiallinien der Felder, die im Betrieb des Strahlerzeugungssystems zwischen der Kathode, G 1, G 2 und G 3 entste- ' hen, und außerdem die Wege der Elektronen, die die Kathode verlassen, in einen Überkreuzungsbereich (Bc- ' reich geringsten Strahlquerschnitts) konvergieren und dann von dort auf ihrem Weg zur Hauptfokussierungslinse divergieren. ;

Typisch für Elektronenstrahlerzeugungssysteme die mit einem Überkreuzungsbereich des Elektronenstrahlbündels arbeiten, ist das stark konvergierende Feld in der Nachbarschaft der Kathode und der G 1-Elektrode, wie es durch die Äquipotentiallinien 66 dargestellt ist. , Dieses Feld konvergiert die Elektronenstrahlen 68 beim Verlassen der Kathode 34 stark und fokussieren sie in .; einen Überkreuzungsbereich 70, von dem aus sie dann auf dem weiteren Wege zur Hauptfokussierungslinse ' wieder divergieren. j

Das Kiektronenstrahlerzeugungssystem 26 ist für ei- ", nen relativ kleinen Abstand zwischen der G 2- und der ,;.; G3-Elektrode und/oder einen Betrieb mit einer relativ hohen G3-Spannung konstruiert, so daß ein starkes Feld zwischen G 2 und G 3 entsteht. Ein solches Hochspannungsfeld von G 3 taucht oder wölbt sich in die öffnung 56 oder G2-Elektrode hinein, wie durch die Äquipotentiallinien 72 dargestellt ist. Im Gegensatz zu den bekannten Strahlerzeugungssystemen, in denen die G2-iilektrode im wesentlichen die gleiche Dicke wie die G 1-Elektrode hat und das Hochspannungsfeld von der G 3-Elektrode vollständig durch die öffnung der t G2-Elektrode hindurchreicht, ist die dicke G2-Elektro- '· de des vorliegenden Strahlerzeugungssystems im Vergleich zum Durchmesser der Öffnung 56 dieser Elektrode so groß, daß das Feld 72 nur ein Stück in die öffnung hineinreicht und nicht vollständig durchgreift. Hierdurch wird es dem durch die G 1-Spannung erzeugten Feld möglich, von der Gi-Seite der G2-Eickirodc in die G 2-öffnung 56 einzutauchen bzw. sich in diese öffnung hineinzuwölben, wie durch die Linien 74 dargestellt ist, und eine divergierende Kraft auf die Elektronenstrahlen 68 auszuüben. Hierdurch wird der Überkreuzungsbereich-Eintrittswinkel α (siehe Fig. 1) gegenüber dem sich sonst einstellenden Wert verringert und der Überkreuzungsbereich 70 wird im Vergleich zu entsprechenden bekannten Konstruktionen weiter nach vorne in Richtung auf den Bildschirm verschoben. Hierdurch ergibt sich wiederum ein kleinerer Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel β und damit ein dichteres oder kompakteres Eiektronenstrahlbündel, wenn die Elektronenstrahlen 76 nach dem Überkreuzun^Aereich wieder divergieren und zur Hauptfokussierungslinse weiterlaufen. In einem willkürlich festgelegten Abstand von der Kathode 34 sind die Elektronenstrahlen 76 als relativ kleines oder dünnes Bündel 78 dargestellt.

Charakteristisch für das vorliegende Elektronen- ■ Strahlerzeugungssystem 26 ist auch der relativ ebene, quer verlaufende plattenförmige Teil 52 der G 2-Elek- : trode. Eine solche ebene Elektrodenstruktur ergibt ■,,'■ Feldlinien 82 zwischen G 2 und G 3, welche ihrerseits ."·: ebenfalls relativ eben sind und keine nennenswerte Vorfokussierungswirkung ausüben. Dadurch, daß in diesem ■ Bereich des Elektronenstrahferzeugungssystems eine Vorfokussierungswirkung vermieden wird, ergibt sich eine geringere Vergrößerung, wie im folgenden noch O; genauer eriäuten werden wird. ι

F i g. 5 ist ein F i g. 4 entsprechender, stark vergrößer- '_: ter Querschnitt eines bekannten Strahlerzeugungssy- ■ stems 84, das im Gegensatz zu der dicken G 2-Elektrode ^r

des Elekironenstrahlerzeugungssystems 26 gemäß F i g. 4 eine konventionelle, dünnwandige G 2-Elektrode aufweist. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 84 gemäß F i g. 5 enthält eine Kathode 86, eine G 1-Elektrode 88, eine C2-Elektrode 90 und tine G3-Elektrode 92. Das bekannte Elektronenstrahlerzeugungssystem 84 hat die gleichen Elektrodenabstände und Abmessungen wie das Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 mit der Ausnahme, daß seine G2-Elektrode 90 aus einer dünnen Platte konventionellen Typs besteht im Gegensatz zu der dicken Platte der G2-Elektrode 38 des Elektronenstrahlerzeugungssystems 26.

Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 84 weist wie das System 26 gemäß Fig.4 ein durch Äquipotentiallinien 94 dargestelltes, stark konvergierendes Feld in der öffnung der G 1 - Elektrode bei der Kathode auf. Wie bei dem System 26 sammelt oder konvergiert dieses Feld die aus der Kathode austretenden Elektronenstrahlen 98 in einen Überkreuzungsbereich 96. Beim System 84 dringen jedoch die Äquipotentiallinien von der hohen G3-Spannung wegen der geringeren Dicke der G 2-Elektrode vollständig durch die öffnung der G2-Elektrode hindurch und erzeugen im Bereich zwischen G I und G 2 eine zusätzliche Sammel- oder Konvergierungswirkung, wie durch die Linien 100 dargestellt ist. Dies steht im Gegensatz zu dem im neuen System 26 erzeugten Feld 74. Die Folge der bei dem bekannten System vorhandenen zusätzlichen Sammelwirkung besteht darin, daß der Überkreuzungsbereich-Eintrittswinkel (siehe F i g. 1) größer wird und der Überkrcu7'ingsbereich % näher an der Kathode liegt als bei dem System 26. Dadurch wird auch der Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel /?der aus dem Überkreuzungsbereich 96 austretenden Elektronenstrahlen 102 größer und das Elektronenstrahlbündel 104 ist in dem gleichen vorgegebenen Abstand von der Kathode weniger kompakt als das Elektronenstrahlbündel 78 des Systems 26. Die Form der Aquipotentiaiiinien iö6 zwischen G 2 und G 3 ist bei dem System 84 gleichwertig der der Linien 82 des Systems 26. Die Feldstärke wird jedoch wesentlich geringer sein als bei dem System 26.

Fig. 6 zeigt ein bekanntes Elektronenstrahlerzeugungssystem 108, das mit Ausnahme der G2-Elektrode mit dem bekannten System 84 gemäß Fig.5 übereinstimmt. Das System 108 enthält eine Kathode 110, eine G 1-Elektrode 111, eine G2-Elektrode 112 und eine G3-Elektrode 113. Die G2-Elektrode sit becherförmig und hat eine vorstehende Umfangswand 114. Die Umfangswand 114 formt die Äquipotentiallinien 115 im Bereich zwischen G 2 und G 3 derart, daß eine sammelnde Vorfokussierungswirkung auf die den Überkreuzungsbereich 118 des Elektronenstrahlbündels verlassenden Elektronenstrahlen 116 ausgeübt wird. Das Ergebnis besteht darin, daß die Elektronenstrahlen 16 nach dem Verlassen des Überkreuzungsbereiches konvergierend gebogen werden, so daß ein dichteres Elektronenstrahlbündel 120 entsteht, dessen Form bis zu einem gewissen Grade ähnlich der des Elektronenstrahlbündels 78 des Systems 26 ist Das Erzielen eines dichteren oder kompakteren Elektronenstrahlbündels 120 im System 108 ermöglicht jedoch nicht, außerdem auch eine Verringerung der Vergrößerung wie wie bei dem neuen System 26 zu erreichen, wie noch erläutert v/erden wird.

Es ist die Vorfokussierungswirkung, die die konvergierenden oder sammelnden Linien 115 im Bereich zwischen G 2 und G 3 bewirken, die durch die Konstruktion des Systems 26 vermieden werden solL Dies wird bei dem System 26 dadurch erreicht, aa& man alle Strukturen vermeidet, wie die nach oben gebogene Lippe 114 der G2-Elektrode, welche die Linien 115 in der Nähe der Elektronenstrahlen 116 gegenüber dem sonst relativ ebenen Verlauf krümmen.

In F i g. 7 ist der Zusammenhang zwischen der Strahlfleckgröße und der Stärke des elektrischen Feldes zwischen der G2-Elektrode und der G3-Elektrode eines Strahlerzeugung5systems der hier diskutierten allgemeinen Klasse dargestellt. In Fig. 7 isi das Verhältnis

der tatsächlichen Strahlfleckgröße S_cr am Überkreuzungsbereich zur theoretischen Strahlfleckgröße S,h am Überkreuzungsbereich über der Feldstärke aufgetragen. Die theoretische minimale Strahlfleckgröße S,h am Überkreuzungsbereich ist diejenige, die durch den Beitrag der thermischen Emission zur Größe des Strahls im Überkreuzungsbereich gegeben ist. Wie dargestellt, fällt das Fleckgrößenverhältnis ziemlich scharf ab, wenn die Feldstärke £c2-ci von etwa 150 bis 250 Volt/25,4 Mikrometer, also etwa 5900 bis 9850 V/mm erhöh! wird und geht an beiden Enden dieses Bereiches jeweils in einen mehr oder weniger gleichbleibenden Wert über.

Bei einem typischen Bipotential-Elektronenstrahlerzeugungssystem mit nur einer einzigen, einfachen Hauptfokussierungslinse, wie es in der erwähnten US-PS 37 72 554 beschrieben ist, kann der Abstand G 2— G 3 etwa 1,4 mm, die G3-Spannung etwa 6000 Volt und die G2-Spannung etwa 600 Volt betragen. Diese Konstruktions- und Betriebsparameter ergeben im Betrieb des Systems ein £c2_cj-Feld von etwa 3860 Volt/mm. Typische Systeme 26 weisen dagegen im Vergleich hierzu G2-G3-Abstände von etwa 0.C3 bis 1,23 mm, eine G3-Spannung von etwa 8500 Volt und eine G2-Spannung von etwa 625 Volt auf, so daß £c2-G3-Felder von etwa 9400 bis 6500 V/mm resultieren. Wie aus F i g. 7 ersichtlich ist, beträgt das aufgetragene Fleckgrößenverhältnis (das ein Qualitätsmaß für die Fleck- oder Querschnittsgröße ist, wobei 1 das Optimum darsteiit) etwa 2,5 für das bekannte System im Vergleich zu etwa 1,6 für das System 26, wenn dieses mit einem £c2-C3-Feld von etwa 9400 V/mm betrieben wird.

Aus der Verbesserung des Fleckgrößenverhältnisses von 2,5 auf 1,6 könnte geschlossen werden, daß höhere £c2-G3-Felder wünschenswert sind. Ohne kompensierende Änderungen im Elektronenstrahlerzeugungssystem hat eine einfache Erhöhung des £c2-C3-Feldes jedoch eine entsprechende Vergrößerung des Überkreuzungsbereich-Austrittswinkels β des Elektronenstrahls zur Folge, da in der G 2-Öffnung vor dem Überkreuzungsbereich ein wesentlich stärkeres konvergierendes Feld und in der G 3-öffnung hinter dem Überkrtuzungsbereich ein wesentlich stärkeres divergierendes Feld entstehen. Eine übliche Maßnahme zur Kompensation der Vergrößerung des Überkreuzungsbereich-Austrittswinkels ist die Erzeugung eines Vorfokussierungslinsenfeldes zwischen G 2 und G 3. Wie im folgenden noch genauer erläutert werden wird, kann ein solches Vorfokussierungsfeld keine generell optimale Kompensation für die Vergrößerung des Überkreuzungsbereich-Austrittswinkels darstellen.

Eine andere bekannte Maßnahme gegen die Vergrößerung des Überkreuzungsbereich-Autrittswinkels, die aus der US-PS 39 95 194 bekannt ist, besteht darin, anstelle eines einfachen einlinsigen Fokussierungssystems ein kompliziertes dreilinsiges Hauptfokussierungssystem zu verwenden. Solche komplexen Fokussierungssysteme sind jedoch sowohl hinsichtlich der Konstruktion des Strahlerzeugungssystems als auch hinsichtlich

der zusätzlich benötigten Betriebspotentiale aufwendig.

F i g. 8 zeigt in einem Diagramm den Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel β und optimierte Längen der G3-Elektrode in Abhängigkeit von der Dicke der G2-Elektrode für eine Ausführungsform des Strahlerzeugungssysiems 26, bei der der Durchmesser der öffnung der G 2-Elektrode 0,635 mm und der Durchmesser der G3-Linscnelektrode5,436 mm betrugen. Die Kurve in Fig.8 zeigt, daß bei einer Änderung der Dicke der G2-Elektrode von 0,254 mm oder dem 0,4fachen des Durchmessers der G 2-öffnung auf 0,635 mm oder das !fache der G2-öffnung der Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel β von 0,0675 Radiant auf 0,042 Radiant absinkt. Wenn der Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel β absinkt, nimmt der Durchmesser des Elektronenstrahlbündels ab und man kann zunehmend längere C 3- Elektroden verwenden, ohne daß eine Überfüllung der Linse mit dem Strahl eintritt, so daß man eine größere Objektweite des Fokussierungssystems und damit eine entsprechende Verringerung der Vergrößerung erhält. Die Kurve zeigt ferner, daß für eine Dicke der G 2-Elektrode von 0,254 mm eine optimale Länge der G 3-Elektrode von 13,970 mm erforderlich ist und daß für eine Dicke der G2-Elektrode von 0,635 mm eine optimale Länge von G 3 von 26,924 mm erforderlich ist. Die Dicke von G 2 kann daher durch das Verhältnis der Lange von G 3 zum Durchmesser der G3-Linse angegeben werden. Man sieht, daß dieses Verhältnis sich von 2,57 bis 4,95 ändert, wenn die Dicke von G 2 von 0,254 bis 0,635 mm geändert wird. Die geeignete Länge von G 3 ändert sich also im Bereich von etwa 2,5 bis 5,0, wenn sich die Dicke von G 2 entsprechend vom 0,4- bis l.Ofachen des Durchmessers der Öffnung der G 2-Elektrode geändert wird. Aus den Diagrammen ist ferner ersichtlich, daß sich bei dieser speziellen Ausführungsform des Systems 26 die optimierte Länge von G 3 von eiwä dem 40- bis oOiachen der Dicke von G 2 im bevorzugten Arbeitsbereich der erwähnten Dimensionsvariationen ändert.

In den F i g. 9a bis 9d sind schematisch die Auswirkungen von bekannten Systemkonstruktionen im Vergleich mit deren des vorliegenden Systems 26 hinsichtlich der Erzielung einer verringerten Vergrößerung dargestellt. Die Vergrößerung eines Elektronenstrahlerzeugungssystems wird bekanntlich durch die Formel

Hierbei bedeuten:

M die Vergrößerung des Strahlflecks;

Q die Bildweite, das heißt den Abstand zwischen der Hauptfokussierungslinse und der Bildebene, in die der Strahlfleck abzubilden ist;

P die Objektweite, das heißt der Abstand zwischen dem Strahlüberkreuzungsbereich und der Hauptfokussierungslinse;

V_c die Spannung im Überkreuzungsbereich und

V₃ die Spannung an der Anode oder Bildebene.

F i g. 9a zeigt die Art der Elektronenstrahlbündelbildung bei dem vorliegenden System 26, bei dem Elektronen von der Kathode 34 mit einem verhältnismäßig kleinen Überkreuzungsbereich-Eintrittswinkel a in einen ersten Überkreuzungsbereich 70 konvergiert oder gesammelt werden, der einen verhältnismäßig großen Abstand von dt·* Kathode hat. Die Elektronen divergieren dann vom Überkreuzungsbereich zu einer Hauptfokussierungslinse MF, durch die sie in ein Bild des Überkreuzungsbereiches auf einer Anode A (Bildschirm) fokussiert werden. Wegen des verhältnismäßig kleinen Überkreuzungsbereich-Austrittswinkels β ist die Ausdehnung des Strahlbündels beim Erreichen der Hauptfokussierungslinse immer noch verhältnismäßig klein, so daß diese in ihrem Mittelbereich, in dem die sphärische

ίο Aberration klein ist, arbeiten kann und einen verhältnismäßig aberrationsfreien Strahlfleck auf dem Bildschirm erzeugt. Wegen des verhältnismäßig kleinen Überkreuzungsbereich-Austrittswinkels β des Strahlbündels ist außerdem die Objektweite P\ verhältnismäßig groß. Im Vergleich zu bekannten Systemen erhält man daher wegen der Verringerung des Verhältnisses Qi/Pi eine günstige, kleine Vergrößerung.

F i g. 9b zeigt die Wirkung des Versuches, die gleiche Vergrößerung mit dem bekannten System 84 dadurch zu erreichen, daß man Pi = P\ macht. Da das System 84 jedoch mit einem größeren Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel β arbeitet, divergieren die Elektronenstrahlen nach dem Überkreuzungsbereich 96 stark und das Bündel hat sich beim Erreichen der Hauptfokussie· rungslinse MF zu einer solchen Größe erweitert, daß beim Durchlaufen der Linsenapertur eine starke sphärische Aberration auftritt.

Fig.9c zeigt für das System 84 den Versuch einer Lösung des unter Bezugnahme auf F i g. 9b erläuterten Problems. Hier ist die Kathode 86 des Systems näher an der Hauptfokussierungslinse AiFangeordnet, so daß die Objektweite Pi kleiner ist und das Bündel sich nicht übermäßig erweitert hat, wenn es die Hauptfokussierungslinse erreicht. Hierdurch werden zwar übermäßige sphärische Aberrationen vermieden, es ergibt sich jedoch eine stärkere Vergrößerung infolge der verringerten Objektweite und des dementsprechend größeren Verhältnisses QiIPy
F i g. 9d zeigt die Auswirkungen des Versuches, die unter Bezugnahme auf die F i g. 9b und Oc beschriebenen Probleme beim System 108 durch Verwendung einer Vorfokussierungslinse zu beheben. Da die Elektronen den Überkreuzungsbereich 118 mit einem verhältnismäßig großen Überkreuzungsbereich-Austrittswinkel/f verlassen, werden sie im Bereich zwischen G 2 und G 3 durch eine Vorfokussierungslinse PF vorfokussiert, wie in Verbindung mit F i g. 6 erläutert worden ist. Die Elektronen verlassen dann die Vorfokussierungslinse PF mit kleinerer Divergenz, so daß sie beim Erreichen der Hauptfokussierungslinse MF ein relativ kompaktes Strahlbündel bilden, dessen Abmessungen ähnlich sind, wie sie bei dem System 26 (F i g. 9a) erreicht werden. Dies sollte eine entsprechende Vergrößerung ergeben, da QdPt = QiIPt ist Diese Annahme ist jedoch irrig, da die Fokussierung bei dem System 108 gemäß F i g. 9d durch zwei Linsen bewirkt wird, nämlich die Vorfokussierungslinse PF und die Hauptfokussierungslinse MF. Die Wirkung dieser beiden Linsen entspricht der Wirkung einer äquivalenten Fokussierungslinse EF, die sich zwischen der Vorfokussierungslinse und der Hauptfokussierungslinse befindet, so daß eine effektive Objektweite F₅ und eine effektive Biidweite Q₅ ergeben. Im Ergebnis ist die Vergrößerung proportional zu Qs/Ps und damit größer als sie mit dem System 26 erreicht wird, dessen Vergrößerung proportional zu Qt/Pi ist, wie F i g. 9a zeigt

Die oben unter Bezugnahme auf die F i g. 9a bis 9d · angestellten Vergleiche zeigen den Vorteil, dem man

erhält, wenn man ein kompaktes, schlankes Elektronenstrahlbündel nicht durch die Fokussierungswirkung einer auf Cl folgenden Vorfokussierungslinse, sondern durch Strahlformung im Bereich von Gl und G 2 erzeugt. Dieser Vorteil wird durch die Verwendung eines hohen Ec 2- er Feldes und eine relativ zur öffnung der G 2-Elektrode relativ große Dicke dieser Elektrode erreicht.

Bei einem bevorzugten Bipotential-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung entsprechend dem System 26 werden die folgenden Abmessungen, Abstände und Betriebspotentiale verwendet:

	mm
Abstand a zwischen Kathode und G 1	0,076
Dicke b von G 1	0,127
Durchmesser cder G 1-öffnung	0,635
Abstand dzwischen G 1 und G 2	0,279
Dicke e von G 2	0,508
Durchmesser /der G 2-öifnung	0,635
Abstand ? zwischen G 2 und G 3	0,838
Durchmesser Λ der G 3-öffnung	1,524
Länge/von G3	23,495
Durchmesser./ der G 3-Linse	5,436
Durchmesser k der G 4-Linse	5,766
Abstand /zwischen G3 und G 4	1,270
	Volt
Kathodensperrpotential	150
G 1-Potential	0
G 2-Potential	625
G 3-Potential	8 500
G4-Potential	30 000

Bei der obigen Beschreibung war erwähnt worden, daß die dicke G2-Elektrode des neuen Systems 26 eine einzige dicke gelochte Platte 52 enthält Die gelochte Platte der dicken G 2-Elektrode kann jedoch auch durch einen Stapel oder eine Schichtstruktur aus mehreren dünneren gelochten Platten, deren Löcher fluchten, gebildet werden.

Beispielsweise zeigt Fig. 10 eine andere Ausführungsform einer dicken G 2-Elektrode 130, die zwei relativ dünne, gelochte Platten 132 enthält, welche durch einen zum Beispiel ringförmigen Abstandshalter 134 getrennt sind. Die effektive Dicke der G2-Elektrode 130 ist der Abstand zwischen der nach außen weisenden Oberfläche der einen gelochten Platte 32 zu der entgegengesetzten, nach außen weisenden Oberfläche der anderen Platte 132.

In Fig. 11 ist eine weitere Möglichkeit für die Konstruktion einer dicken blendenartigen G2-Elektrode 140 dargestellt Die G 2-Elektrode 140 enthält zwei gelochte Platten 142 mittlerer Dicke, die statt aneinander anliegen und mit ihren Löchern fluchten. Die effektive Dicke der dicken G2-Elektrode 140 ist der Abstand zwischen der nach außen weisenden Oberfläche der einen Platte 142 und der entgegengesetzten, nach außen weisenden Oberfläche der anderen Platte 142.

Allgemein gesprochen, sind die elektronenoptischen Eigenschaften des Elektronenstrahlerzeugungssystems für eine gegebene G 3-Spannung umso besser, je kleiner der Abstand zwischen G 2 und G 3 ist Wenn das G2-G3-Feld auf etwa 15 700 V/mm gesteigert wird, nimmt die Größe des auf dem Bildschirm erzeugten Fleckes bei sonst unveränderten Faktoren laufend ab. Zum Beispiel lieferte eine Ausführungsform des Systems 26. bei dem der Abstand G 2—G 3 0.838 mm betrug und das mit einer Feldstärke Ea-ci vor 9409 V/mm betrieben wurde, bei einem vorgegebenen Strahlstrom einen Fleck von 2,75 mm Größe, während das gleiche System bei einem Abstand G 2— G 3 von 1,219 mm und der gleichen Feldstärke £g2-gj und dem gleichen Strahlstrom einen Fleck mit einer Größe von 2,95 mm liefert. Wenn der Abstand G 2-G 3 so klein gemacht wird, daß Eci-a größer als e:wa 15 750 V/mm wird, treten im allgemeinen Probleme

ίο durch Spannungsinstabilitäten wie Überschläge zwischen den Elektroden G 2 und G 3 auf. Für Eci-ct hat sich der Arbeitsbereich von etwa 5900 bis 9850 V/mm als besonders vorteilhaft erwiesen. Dieser Bereich schließt den steilsten Teil der Kurve ein, in dem sich für e:ne vorgegebene Feldstärkeänderung die größte Veränderung der Strahleigenschaften ergibt. Das untere Ende dieses vorteilhaften und bevorzugten Bereiches stellt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber bekannten Systemen dar, die mit einem £c2-C3 von etwa 3940 V/iiitii arbeiten, und das obere Enue des bevorzugten Bereiches ist genügend weit von der Durchschlagsfeldstärke entfernt.

Die Durchmesser der öffnungen der Gl- und der G2-Elektrode werden auf der Basis konventionelle." Konstruktionsregeln für Elektronenstrahlerzeugungssystem-^ bemessen. Hier sind der gewünschte maximale Strahlstrom, die gewünschte Fleckgröße und die Steuerempfindlichkeit zu berücksichtigen. Die Dicke der G2-Elektrode wird dann aufgrund der hier gegebenen Konstruktionslehren bestimmt. Eine Dicke der G2-Elektrode, die gleich dem 0,4- bis l.Ofachen des Durchmessers der Öffnung der G 2-Elektrode ist, hat sich als geeignet erweisen, die gewünschte divergierende Wirkung an der Strahleintrittsseite der G 2-Elektrode zu erzeugen. Wenn man die Dicke von G 2 kleiner als das 0,4fache des Durchmessers der öffnung von G 2 macht, erhält man eine zu geringe oder gar keine Diver-

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öffnung von G 2 überschreitet, beginnen Aberrationseffekte ausgeprägter in Erscheinung zu treten und die äußeren Strahlen des Elektronenstrahlbündels fangen an, nach innen auf einen Vorüberkreuzungsbereich gerichtet zu werden, was einen unscharfen Strahlfleck oder Strahlquerschnitt zur Folge hat, der einen >"chten Kern mit einem diesen umgebenden Hof zu haben scheint. Wenn das Verhältnis der Dicke von G 2 zum Durchmesser ihrer öffnung den Wert 1 zu überschreiten beginnt, entsteht außerdem in G 2 eine nutzlose Driftzone und es wird zunehmend schwieriger, die Elektrodenteile durch konventionelle Stanzverfahren herzustellen. Der Bereich von 0,4 bis 1,0 stellt also nicht nur in eiektronenoptischer Hinsicht sondern auch im Hinblick auf die mechanische Herstellung einen praktisch zweckmäßigen Bereich dar.

Die Länge der G3-Elektrode wird so gewählt, daß der Elektronenstrahl in der Hauptfokussierungslinse am hinteren Ende von G 3 einen Durchmesser von etwa der Hälfte oder etwas weniger als der Hälfte des Durchmessers der linsenbildenden öffnung in der G3-EIektrode hat, wenn das Strahlerzeugungssystem mit einem willkürlich gewähuen, normierten Weißwertsteuerstrom von 34 mA betrieben wird. Bei einem System mit den oben angegebenen bevorzugten Betriebsspannungen und Konstruktionsparametern betrug der Durchmesser des Elektronenstrahlbündels in der Hauptfokussierungslinse bei Aussteuerung des Elektronenstrahls auf einen Strahlstrom von 3,5 mA etwa 2,229 mm oder das 0.4!fache des Durchmessers von G3 bei der Linse.

Wenn man G 3 langer macht, nimmt d'"e Objektweite zu und die Vergrößerung wird dadurch weiter verringert. Dabei wird jedoch der Durchmesser des Elektronenstrahlbündeb in der Linse größer und die sphärische Aberration der Linse wird problematischer. Macht man G 3 kürzer, so wird die sphärische Aberration kleiner, dies jedoch auf Kosten einer Erhöhung der Vergrößerung. Eine Auslegung des Elektronenstrahlerzeugungssystems ,Or den maximal tragbaren Durchmesser des Elektronenstrahlbündels in der Hauptfokussierungslinse hat auch den Vorteil einer geringeren StrahUichte, so daß er weniger durch Raumladungseffekte beeinträchtigt wird. Eine Änderung der Dicke von G 2 von etwa dem 0,4fachen auf das 1,Ofache des Durchmessers der Öffnung von G 2 ändert den Oberkreuzungsbereich-Austrittswinkel ^des Elektronenstrahlbündels von etwa 0,0675 bis 0,042 Radiant, so daß die Länge von G 3 von etwa dem ^fa^hen bis zum 5,0fachen des Durchmessers der Linsenöffnung der G3-Elektrode optimiert wird.

Versuche haben gezeigt, daß das Verhältnis von 2^5 bis 5 zwischen der Länge von G 3 und dem Linsendurchmesser von G 3 nicht nur für einen Öffnungsdurchmesser von 0,635 mm der G2-Elektrode gilt, (F i g. 7) sondern auch für andere geeignete Öffnungsabmessungen.

Der maximal zulässige Durchmesser des Elektronenstrahlbündeis wird nicht nur durch die sphärische Aberration begrenzt, sondern auch durch Verzerrungen des Bündelquerschnitts, die das Ablenkfeld verursacht, wenn der Bündeldurchmesser im Ablenkfeld zu groß ist. Dies gilt insbesondere für die in jüngerer Zeit entwikkelten selbstkonvergierenden Präzisions-Inlineröhren-Ablenkeinheiten.

Die bei den vorliegenden Systemen verringerten Winke! am Öberkreüzungsbercich erfordern eine schwächere Hauptfokussierungslinse für die Abbildung des Oberkreuzungsbereiches auf den Bildschirm. Da die Hauptfokussierungslinse zwischen G 3 und G 4 erzeugt wird, und da an G 4 die Bildröhrenhochspannung (Endanodenspannung) liegt, muß die Spannung an G 3 höher sein als bei einem konventionellen System, damit sich die gewünschte schwächere Linse ergibt. Dies hat zur Folge, daß die G3-Spannung stärker in die öffnung G 2 durchgreift, was theoretisch dem Wunsch widerspricht, einen vollständigen Durchgriff zu vermeiden, damit die gewünschte divergierende Feldwirkung an der Strahleintrittsseite der öffnung von G 2 erzeugt werden kann. Dieser scheinbare Konflikt kann jedoch einfach dadurch vermieden werden, daß man das Verhältnis der Dicke von G 2 zum Durchmesser von G 2 über dasjenige hinaus erhöht, was sonst erforderlich wäre. Ein Vorteil der schwächeren Hauptlinse ist die naturgemäß geringere sphärische Anerration.

Versuche haben gezeigt, daß Abstände zwischen G1 und G 2 zwischen etwa 0,23 und etwa 038 mm einen optimal brauchbaren Bereich darstellen. Wenn man den Abstand größer als etwa 038 mm macht, verschiebt sich das divergierende Feld an der Eintrittsseite der G 2· Elektrode in den Überkreuzungsbereich oder über diesen hinaus, so daß die gewünschte Wirkung, den Überkreuzungsbereich-Eintrittswinkel α herabzusetzen, verlorengeht. Macht man diesen Abstand kleiner als etwa 0,23 mm, so beginnen Probleme hinsichtlich der mechanischen Toleranzen aufzutreten, die zu Kurzschlüssen zwischen G 1 und G 2 führen können. Wenn man den Abstand wesentlich kleiner als 0,23 mm macht, kann außerdem das an der Eintrittsseite der G2-Elck trode resultierende divergierende Feld so stark werden, daß der Elektronenstrahl in einem derartigen Ausmaß zusammengedrückt wird, daß starke Raumladungseffekte auftreten und die Vorteile des gewünschten klei-

nen Oberkreuzungsbereich-Winkels zunichte machen. Ahnliche Folgen eines zu starken divergierenden oder zerstreuenden Feldes an der Eintrittsseite der G 2-Elektrode ergeben sich, wenn die Spannungsdifferenz zwischen G1 und G 2 zu groß wird.

ίο Änderungen der Stärke des divergierenden oder zerstreuenden Feldes an der Eintrittsseite der öffnung der G 2-Elektrode beeinflussen nicht nur die Größe des Oberkreuzungsbereich-Eintrittswinkels a, sondern verschieben auch den Oberkreuzungsbereich nach vorne oder hinten. Diese Bewegungen des Oberkreuzungsbereiches sind jedoch verhältnismäßig klein und sind daher für die Konstruktion nicht besonders wesentlich.

Die in F i g. 8 dargestellte Kurve fordert zwar für eine G2-Öffnung von etwa 03 mm eine Länge von etwas weniger als 223 mm für die G3-Elektrode, bei dem System 26, für das oben speziell? Konstruktionsparameter angegeben sind, beträgt die Länge der G 3-Elektrode jedoch 23,5 nun. Die G3-Elektrode wurde hier zusätzlich verlängert, um eine Struktur als ganzes zu schaffen, die mit einer G3-Spannung von 8500 Volt und 30 000 VcJt an G 4 ordnungsgemäß arbeitet Die Abweichung von der optimalen Länge für G 3 ist hinsichtlich des Kompromisses zwischen der sphärischen Aberration und der Vergrößerung unwesentlich.

Das vorliegende Elektronenstrahlerzeugungssystem wurde am Beispiel eines Dreistrahl-Inline-Systems beschrieben. Die Erfindung läßt sich jedoch auch bei einem Dreistrahl-Delta-System oder einem Einstrahlsystem verwirklichen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlerzeugungssystem mit — in Strahlrichtung im Abstand hintereinander angeordnet — einer Kathode, einer blendenförmigen Steuerelektrode, einer blendenförmigen Schirmgitterelektrode sowie mit einer rohrförmigen ersten Linsenelektrode, deren Länge mindestens etwa das 2,5fache des Durchmessers beträgt, und einer rohrförmigen zweiten Linsenelektrode, die eine Bipotentiallinse bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Maße, wie die Dicke der Schirmgitterelektrode (G 2,38) vom 0,4- bis l.Ofachen des Durchmessers f/Jder Öffnung (56) der Schirmgitterelektrode geändert wird, die Länge (i) der ersten Linsenelektrode (G 3,40) vom 24- bis 5,0fachen des Durchmessers (J) der ersten Linsenelektrode geändert wird.

2. Be&tronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die folgenden Abmessungen und Abstände in mm: