DE2920151C2

DE2920151C2 - Elektronenstrahlerzeugungssystem für Kathodenmehrstrahlröhren

Info

Publication number: DE2920151C2
Application number: DE2920151A
Authority: DE
Inventors: Hartmut 7303 Neuhausen Gänzle; Hans Dipl.-Phys. Dr. 7317 Wendlingen Reule; Horst Hans 7300 Esslingen Vogel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1985-04-11
Also published as: JPH0234137B2; ES8101324A1; EP0019249B1; DD153019A5; US4492894A; EP0019249A1; PL133009B1; JPS569951A; FI71852B; FI71852C; MX147545A; PL224255A1; DE2920151A1; ES491486A0; FI801562A

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeugungssystem für Kathodenmehrstrahlröhren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Bei einem solchen System entstehen Lagenänderungen der Elektroden und mechanise? ΐ Spannungen, die starken Einfluß auf den Kathodenstrom oder auf die Konvergenzeigenschaften der Röhre ausüben.

Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 26 42 582 bekannt, in der von dieser Problematik ausgehend darauf hingewiesen wurde, daß es zweckmäßig sei, die Spannungen dadurch zu verringern, daß die Wärmeausdehnung der für die Bauteile der einzelnen Gitter verwendeten Werkstoffe sehr niedrig ist. Besonders für den Wehnelttopf und dessen Halterungen ist dort angegeben, einen Werkstoff praktisch vernachlässigbarer Wärmeausdehnung zu verwenden.

Es hat sich herausgestellt, daß die Anzahl der Werkstoffe mit praktisch vernachlässigbarer Wärmeausdehnung sehr gering ist. Die wegen dieser Eigenschaft in Frage kommenden Werkstoffe weisen dann andere Eigenschaften auf, die ihrer Anwendung für Elektronenstrahlerzeugungssysteme hinderlich im Wege stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Dejustage der Elektronenoptik und auch die mechanischen Spannungen aufgrund der Wärmeausdehnung der einzelnen Elektroden wesentlich verringert werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im Anspruch 2 enthalten.

Dabei braucht also vorteilhafterweise die Bedingung einer sehr geringen Wärmeausdehnung des verwendeten Werkstoffes nicht zu bestehen, wodurch sich die Zahl der verwendbaren Werkstoffe erheblich erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun im folgenden im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem,

F i g. 2 die Lochabstandsänderungen in den Elektroden bei einem bekannten System,

F i g. 3 die Lochabstandsänderungen in den Elektroden bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindunp,

Fig.4 den Kathodenstrom bei aus verschiedenen ίο Werkstoffen aufgebauten Elektronenstrahlerzeugungssystemen:

a) Alle Elektroden aus demselben Werkstoff nach dem Stand der Technik,

b) Wehnelttopf aus FeNi36 nach DE-OS 26 42 582,
c) Aufbau gemäß F i g. 3.

In F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem einer Farbbildröhre in Inline-Technik mit drei nebeneinander angeordneten Elektronenstrahlerzeugern dargestellt, deren Elektroden i bis 4 in Strahlrichtung betrachtet hintereinander liegen.

Die Elektroden t bis 4 sind entweder direkt oder über Halterungsteile 5 in die Glasstäbe 6 eingeschmolzen. In jeder Elektrode sind drei Elektronendurchtrittslöcher 7 für die Elektronenstrahlen vorhanden. \a Fig. 1 liegen die Löcher 7 senkrecht zur Schnittebene hintereinander, so daß nur das mittlere zu sehen ist. Der gegenseitige Abstand der Löcher beträgt bei Raumtemperatur 6,6 mm. Die Änderung des Abstandes von Mitte zu Mitte der Löcher bei verschiedenen Temperaturen wird als Maß für die Wärmeausdehnung der Elektrode genommen.
Im Betrieb erwärmen sich die Elektroden auf verschiedene Temperaturen. In der Tabelle sind die Temperaturen der Elektroden 1 bis 4 eingetragen, wobei ι die Zeit nach Einschalten der Kathodenheizung ist.

Tabelle

40 Elektrode	25°	)	.-4	min	f=12 min	/-«	>
1	25°	C	225°	C	305° C	315°	C
2	25°	C	58°	C	125° C	155°	C
45 3	25°	C	38°	C	85° C	119°	C
4	C	33°	C	61°C	91°	C

Bei Erhöhung der Temperatur ändert sich der Abstand der Löcher aufgrund der Wärmeausdehnung der Elektrodenwerkstoffe.

In F i g. 2 ist auf der Abszisse diese Lochabstandsänderung für drei Zeiten, nämlich für / = 4 min, t= 12 min und den mit t— <» bezeichneten Endzustand und auf der Ordinate der jeweilige Abstand der Elektroden 1 bis 3 von der Kathode aufgetragen, wobei die beiden Elektronstrahldurchtrittslöcher enthaltenden Ebenen der Elektrode 3 (s. Fig. 1) zusammenfallend gezeichnet wurden, da sie sich auf der gleichen Temperatur befinden und somit die gleiche Lochabstandsänderung aufweisen.

Es ist aus F i g. 2 deutlich ersichtlich, daß die Lochabstandsänderungen jeweils zweier benachbarter Elektroden voneinander sehr verschieden sind. Daher kommi es zu starken mechanischen Spannungen im System.

Diese Spannungen werden verringert, wenn die Lochabstandsänderungen mit zunehmendem Abstand von der Kathode gleichmäßig abnehmen, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. In F i g. 3 ist absichtlich kein Maß-

slab für die Abstandsänderung der Löcher angegeben, da es auf die lineare Kennlinie und nicht auf sehr kleine ^ε und vernachlässigbare Wärmeausdehnungen ankommt Es können zwei benachbarte Elektroden auch aus dem gleichen Werkstoff bestehen, da dann weniger * Werkstoffe ausgeprüft und auf Lager gehalten werden müssen, als wenn für jede Ebene der Elektrodenwerkstoff unterschiedlich ist

Werte, wie in F i g. 2 dargestellt, werden bei Verwendung des Werkstorfes X4CrNi 1813 für alle Elektroden s erhalten. Die Diagramme der Fig.3 werden bei Ver- -^ Wendung folgender Werkstoffe in guter Näherung erjp halten:
1

' Für die Elektrode 1: FeNi 36

Für die Elektrode 2: NiFe 48 Cr

Fürdie Elektroden3 und4: X4CrNi 1813

Bei Verwendung von NiFe 48 Cr für die Elektrode 2 wird im Betrieb der Curiepunkt von 480° C nie überschritten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der magnetische Einfluß der Elektrode 2 zu keinen störenden Fehlern im Schirmbild führt Bei Verwendung von jö% Ni und 70% Fe mit einem Curiepunkt von 35—65°C werden Schwierigkeiten, wie sie bei anderen Elektrodenaufbauten wegen Ferromagnetismus auftreten können, vermieden. Beim Elektrodenaufbau nach F i g. 1 soll die Curietemperatur der Werkstoffe der Elektroden 2 und 4 unterhalb der Betriebstemperatur liegen, damit Abbildungsfehler vermieden werden. Die Erfindung gut dem bisherigen entsprechend selbstverständlich auch für andere Systemaufbauten als für den in F i g. 1 dargestellten, also nicht nur für Inline-Systeme, sondern z. B. auch für Delta-Systeme.

Als empfindliches Nachweismittel für mechanische Spannungen im System hat sich der Kathodenstrom erwiesen. Dabei liegt an der Kathode eine Spannung von

0 V, an der Elektrode 1 eine Spannung von —100 V. Die ■ positive Spannung der Elektroden 2 und 3 wird dann so eingestellt, daß im stationären Zustand ein Kathodenstrom von 100 μΑ fließt. Nach dieser Einstellung läßt man das System abkühlen und mißt dann den Kathodenstrom nach erneutem Einschalten.

Die Ergebnisse sind mit dem in F i g. 1 dargestellten Systemaufbau gewonnen und in Fig.4 dargestellt. Bei der mit .7 bezeichneten Kurve bestehen alle Elektroden aus X4CrNi 1813. Der Kathodenstrom läuft mit einem starken Überschwingen auf 100 μΑ ein. Die Kurve b wurde bei Systemen gemessen, bei denen die Elektrode

1 aus FeNi 36 gefertigt war. Der Kathodenstrom kriecht sehr langsam auf die 100 μΑ zu. Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Elektrode 1 aus FeNi 36, Elektrode 2 aus NiFe 48 Cr und den Elektroden 3 und 4 aus X4CrNi 1813 wird der stationäre Zustand von 100 μΑ ohne Überschwingen in kürzerer Zeit als bei den Diagrammen a und b erreicht, wie Diagramm c verdeutlicht.

Mil einem Elektronenstrahl-Erzeugungssystem, dessen Elektroden-Werkstoffe bezüglich Wärmeausdehnung, wie beschrieben, aufeinander abgestimmt sind, lassen sich auch Fehler, die auf einer gegenseitigen Verschiebung der Elektronendurchtrittslöcher 7 in Strahlrichtung beruhen, wie z. B. zeitliche Konvergenzfehler, gegenüber bekannten Anordnungen erheblich verringern.

Hierzu 2 BId*! Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlerzeugungssystem für Kathodenmehrstrahlröhren mit mehreren Kathoden und darauffolgenden, Iiintereinanderliegenden Elektroden mit jeweils drei den einzelnen Elektronenstrahlen zugeordneten Durchtrittslöchern, bei dem sich während des Betriebes die einzelnen Elektroden auf unterschiedlichen, zu den Kathoden hin zunehmenden Temperaturen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe für die einzelnen Elektroden (I bis 4) in bezug auf ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten so gewählt sind, daß das Verhältnis der Differenz der thermisch bedingten Abstandsänderungen der Elektronendurchtrittslöcher in jeweils zwei benachbarten Elektroden (1,2; 2,3; 3,4) zum Abstand der Ebenen der Elektronendurchtrittslöcher (7) in den zwei benachbarten Elektroden für das gacae Elektrodensystem im wesentlichen konstant ist

2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei von den Kathoden am weitesten entfernt liegenden Elektroden (3,4) aus demselben Werkstoff bestehen.