DE3305415C2

DE3305415C2 -

Info

Publication number: DE3305415C2
Application number: DE3305415A
Authority: DE
Inventors: Aart Adrianus Van Eindhoven Nl Gorkum
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DD217081A5; JPS58154142A; JPH0447939B2; CA1194081A; ES519896A0; GB2115978B; NL8200691A; IT1171059B; US4567399A; IT8319660A0; ES8401677A1; FR2522196B1; GB8304505D0; FR2522196A1; GB2115978A; DE3305415A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem in einem eva kuierten Kolben zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der auf eine Auftreffplatte mit Hilfe mindestens einer be schleunigenden Elektronenlinse fokussiert wird, die - in Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls gesehen - aus einer ersten und einer zweiten, koaxial um den Elektronen strahl angeordneten Elektrode besteht.

Derartige Kathodenstrahlröhren werden beispiels weise als Schwarz/Weiß- oder Farbfernsehbildröhre, als Fernsehkameraröhre, als Projektionsfernsehbildröhre, als Oszillografenröhre oder als Röhre zum Darstellen von Zif fern und Symbolen benutzt. Letztgenannter Röhrentyp wird auch als DGD-Röhre bezeichnet (Data Graphic Display tube).

Eine derartige Kathodenstrahlröhre ist beispiels weise aus der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 78 12 540 bekannt. Das hier beschriebene Elektronenstrahl erzeugungssystem einer Farbfernsehbildröhre enthält drei mit ihren Achsen in einer Ebene liegende Elektronenstrahl erzeugungssysteme. Die zweite Elektrode der an der Bild schirmseite liegenden beschleunigenden Elektronenlinse eines jeden Strahlerzeugungssystems ist an einer gemein samen Zentrierbuchse befestigt. Weiter ist es möglich, daß die ersten Elektroden der beschleunigenden Elektronen linse einen gemeinsamen Teil bilden. Dies ist beispiels weise der Fall bei einem sogenannten integrierten Strahl erzeugungssystem, das auch in der erwähnten niederländi schen Patentanmeldung 78 12 540 beschrieben ist.

Bei derartigen Röhrenm sind die Abmessungen des Auftreffflecks sehr wichtig, weil sie die Schärfe des dar gestellten oder aufgenommenen Fernsehbildes bestimmen. Es gibt drei Beiträge zu den Auftrefffleckabmessungen, u. zw. der Beitrag durch die Unterschiede der thermischen Aus trittsgeschwindigkeiten und der Winkel der Elektronen, die aus der emittierenden Oberfläche der Kathode heraustreten, die Beiträge der Raumladung des Bündels und die sphärische Aberration der benutzten Elektronenlinsen. Letztgenannter Beitrag wird dadurch ausgelöst, daß Elektronenlinsen den Elektronenstrahl nicht ideal fokussieren. Im allgemeinen werden Elektronen, die einen Teil des Elektronenstrahls bilden und weiter entfernt von der optischen Achse einer Elektronenlinse in diese Schwefelsäure eintreten, kräftiger von der Linse abgelenkt als Elektronen, die näher bei der Achse in die Linse eintreten. Dies wird als positive sphärische Aberration bezeichnet. Die Auftrefffleckabmessungen ver größern sich um die dritte Potenz der Bündelparameter, wie beispielsweise des Öffnungswinkels oder des Durchmessers des einfallenden Elektronenstrahls. Sphärische Aberration wird daher auch 3. Ordnungsfehler genannt. Es wurde nach gewiesen (W. Glaser, Grundlagen der Elektronenoptik, Springer Verlag, Wien 1952), daß bei rotations-symmetrischen Elektronenlinsen, bei denen das Potential außerhalb der optischen Achse beispielsweise mit Metallzylindern festge legt ist, immer eine positive sphärische Aberration auf tritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre anzugeben, in der die sphärische Aber ration stark herabgesetzt oder sogar negativ gemacht ist, um die positive sphärische Aberration einer vorangehenden oder einer folgenden Linse auszugleichen, um auf diese Weise die Auftrefffleckabmessungen herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird bei einer Kathodenstrahlröhre eingangs erwähnter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Elektrode mit einer in Richtung auf die erste Elektrode gekrümmten elektrisch leitenden Folie versehen ist, die den Elektronenstrahl schneidet und deren Krümmung zumindest in der Mitte der Elektronenlinse mit größer werdendem Abstand von der optischen Achse abnimmt. Unter Folie sei hier auch eine elektrisch leitende Gaze verstan den.

Es sind auch Elektronenstrahlerzeugungssysteme bekannt, in denen zwei beschleunigende Linsen für die Fokussierung des Elektronenstrahls benutzt werden. Die gekrümmte, elektrisch leitende Folie kann in diesem Fall in einer der beschleunigenden Linsen oder in beiden Linsen benutzt werden.

Die Verwendung von Folien und Gazen in Elektronen linsen ist beispielsweise aus Philips Research Reports 18, 465-605 (1963) bekannt, mit Folien und Gazen wurden ins besondere Verwendungen angestrebt, bei denen eine sehr kräftige Linse bei einem verhältnismäßig geringem Poten tialverhältnis der Linse gewünscht wird. Dieses Potential verhältnis ist das Verhältnis zwischen den Potentialen der Linsenelektroden. In einer beschleunigenden Linse erfolgt die Linsenwirkung durch eine konvergierende Linsenwirkung im niedrigen Potentialteil der Linse und eine geringe diver gierende Wirkung im hohen Potentialteil der Linse, so daß das daraus entstehende Linsenverhalten konvergierend ist.

Die Linse ist also einer positiven und einer negativen Linse zusammengesetzt. Durch das Anbringen einer flachen oder konvex gekrümmten Gaze oder Folie am Rand der zweiten Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist, wird die negative Linse beseitigt und entsteht eine rein posi tive Linse, die somit eine viel kräftigere Linsenwirkung besitzt. Jedoch weist diese Linse immer noch sphärische Aberration auf. Eine kugelförmige Gaze oder Folie in einer beschleunigenden Elektronenlinse liefert, wie weiter unten näher erläutert wird, nur eine geringe Reduzierung der sphärischen Aberration. Indem nunmehr erfindungsgemäß der Krümmungsradius der Gaze oder Folie zunächst mit sich ver größerndem Abstand zur optischen Achse vergrößert wird, erfolgt eine Stärkeänderung der Linse, wobei diese Stärke in der Mitte vergrößert und zum Rand hin verkleinert wird. Hierdurch bekommt man eine Linse, die die gleiche Stärke für alle Bahnen des Elektronenstrahls hat. Bei den bekann ten Gazelinsen, die mit einer flachen Gaze (oder Folie) oder mit einer konvexen Gaze (oder Folie) mit einem kon stanten Krümmungsradius versehen sind, ist dies nicht der Fall. Durch die Wahl des Verlaufs des Krümmungsradius der Gaze oder der Folie nach der Erfindung läßt sich die sphärische Aberration stark herabsetzen oder sogar negativ machen.

Sowohl aus Messungen als auch aus Berechnungen erfolgt, daß eine Form der Folie oder Gaze entsprechend der Form des Zentralteils einer O. Ordnung- Besselfunktion, vorzugsweise bis zum ersten Minimum, zu bevorzugten ist, was weiter unten näher erläutert wird. Dies Form weicht bis zum ersten Minimum der O. Ordnung- Besselfunktion wenig von der Kosinusform ab.

Im Gegensatz zur Verwendung einer Folie gibt die Verwendung einer Gaze jedoch auch einen zusätzlichen Beitrag zur Abmessung des Auftreffflecks. Dies ist die Folge der Öffnungen in der Gaze, die als negative Blenden linsen wirken. Dieser Beitrag, wie in Philips Research Reports 18, 465-605 (1963) beschrieben, ist der Maschen weite der Gaze proportional. Diese Maschenweite kann je doch derart gewählt werden, daß dieser Beitrag viel kleiner als die üblichen Beiträge in der Auftrefffleckvergrößerung ist. Der restliche Beitrag der sphärischen Aberration der Hauptlinse kann durch geeignete Wahl der Form der Gaze kleiner als der Beitrag der Maschenweite gemacht werden.

Wenn sich vom Rand der Folie oder Gaze der zwei ten Elektrode ein zylinderförmiger Kragen in Richtung auf die erste Elektrode erstreckt, ist es sogar möglich, eine beschleunigende Elektronenlinse mit einer negativen sphä rischen Aberration herzustellen. Dieser Effekt läßt sich auch durch eine Vergrößerung des Abstands (d) zwischen den zwei Elektroden der beschleunigenden Linsen erreichen. Diese negative sphärische Aberration kann dazu dienen, eine positive sphärische Aberration einer vorangehenden oder nachfolgenden Linse im Elektronenstrahlerzeugungs system auszugleichen. Das Maß, mit dem die sphärische Aberration korrigiert wird, bestimmt auch die Höhe (h) der Gaze nach der Erfindung. Die Höhe ist der maximale Abstand zwischen Gazeteilen, entlang der Achse der Linse gemesen (siehe weiter Fig. 9b).

Da es möglich ist, in einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre die sphärische Aberration herabzusetzen, ist es nicht mehr notwendig, eine Elektronenlinse mit einem Linsendurchmesser zu wählen, der viel größer als der Strahldurchmesser ist. Dadurch ist es möglich, Elektronen strahlerzeugungssysteme mit Linsenelektroden mit einem ver hältnismäßig geringen Durchmesser herzustellen, wodurch der Hals der Kathodenstrahlröhre, in dem das Elektronen strahlerzeugungssystem montiert ist, einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben kann. Da hierdurch die Ablenk spulen näher bei den Elektronenstrahlen liegen, kann man mit einer geringeren Ablenkenergie auskommen. Geeignete Werkstoffe für die Herstellung derartiger Folien und Gazen sind beispielsweise Nickel, Molybdän und Wolfram. Eine Nickelgaze kann sehr gut elektrolytisch abgelagert werden (electroformed by electrolytic deposition). Es ist möglich, Webegaze aus Molybdän und Wolfram mit einer Durchlässig keit von 80% herzustellen.

Die bisher zum Herabsetzen sphärischer Aberration benutzten Folien oder Gazen waren flach oder konvex (siehe z. B. Optik 46 (1976) Nr. 4, 463-473, "Der Öffnungsfehler 3. Ordnung und der axiale Farbfehler von rotationssymmetrischen Elektronenlinsen mit gekrümmter geladener transparenter Folie", H. Hoch, E. Kasper, D. Kern).

Der Effekt derartiger Folien bei einer beschleu nigenden Elektronenlinse auf die sphärische Aberration ist jedoch nicht sehr groß. Dies läßt sich auch verstehen. Eine flache oder eine konvexe Gaze folgt mehr oder weniger der Form der Äquipotentialflächen zwischen zwei Linsenelek troden ohne Gaze. Erfindungsgemäß wird die Form der Äqui potentialflächen zum Herabsetzen der sphärischen Aberration beeinflußt.

Da die beschleunigenden Elektronenlinsen für er findungsgemäße Kathodenstrahlröhren nahezu keine sphärische Aberration aufweisen, können die Elektronenstrahlerzeugungs systeme einfacher ausgeführt werden und beispielsweise aus einer Kathode, einem Steuergitter und der erwähnten be schleunigenden Elektronenlinse bestehen.

In der DE-PS 11 34 769 wird eine Einrichtung be schrieben, bei der zwischen zwei Ringelektroden eine konvexe Gazeelektrode elektrisch isoliert aufgehängt ist. Diese Gazeelektrode wird zum Ausgleichen der sphärischen Aber ration einer magnetischen Fokussierungslinse benutzt. Die Gaze bildet keinen Teil der zu korrigierenden Linse. Außer dem ist die Magnetlinse keine beschleunigende Linse. Auch ist aus der US-PS 32 40 972 eine Kathodenstrahlröhre mit einer in Richtung auf die Auftreffplatte konvexen Gaze bekannt, durch die eine negative beschleunigende Linse zum Erhalten von Ablenkverstärkung ohne Rastverzerrung ge bildet wird. Hiermit wird jedoch die sphärische Aberration des Elektronenstrahls nicht herabgesetzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs gemäße Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Elektronenstrahl erzeugungssystem für eine Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1,

Fig. 3 einen der Elektronenstrahlerzeuger des Systems nach Fig. 2 im Längsschnitt,

Fig. 4a eine beschleunigende Elektronenlinse nach dem Stand der Technik im Längsschnitt,

Fig. 4b eine Vergrößerung des Fokuspunktes des mit der Linse nach Fig. 4a fokussierten Elektronenstrahls,

Fig. 5a eine beschleunigende Elektronenlinse mit einer konvexen Gaze nach dem Stand der Technik im Längs schnitt,

Fig. 5b eine Vergrößerung des Fokuspunktes des mit der Linse nach Fig. 5a fokussierten Elektronenstrahls,

Fig. 6a eine beschleunigende Elektronenlinse einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 6b eine Vergrößerung des Fokuspunktes des mit der Linse nach Fig. 6a fokussierten Elektronenstrahls,

Fig. 7a eine andere Ausführungsform einer beschleunigenden Elektronenlinse einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 7b eine Vergrößerung des Fokuspunktes des mit der Linse nach Fig. 7a fokussierten Elektronenstrahls,

Fig. 8a eine andere Ausführungsform einer be schleunigenden Elektronenlinse mit einer negativen sphä rischen Aberration im Längsschnitt,

Fig. 8b eine Vergrößerung des Fokuspunktes des mit der Linse nach Fig. 8a fokussierten Elektronenstrahls, und

Fig. 9a eine O. Ordnung-Besselfunktion und die Fig. 9b bis i Schnitte durch eine Anzahl beschleunigender Elektronenlinsen einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist als Beispiel schematisch eine er findungsgemäße Kathodenstrahlröhre dargestellt, in diesem Fall eine Farbfernsehbildröhre vom "in-line"-Typ. In einem Glaskolben 1, der aus einem Bildfenster 2, einem Konus 3 und einem Hals 4 besteht, sind in diesem Hals drei Elek tronenstrahlerzeugungsssysteme 5, 6 und 7 angeordnet, welche die Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 erzeugen. Die Achsen der Elektronenstrahlerzeugungssysteme liegen in einer Ebene, d. h. in der Zeichenebene. Die Achse des mittleren Elektro nenstrahlerzeugungssystems 6 ist mit der Röhrenachse 11 nahezu deckungsgleich. Die drei Elektronenstrahlerzeugungs systeme münden in eine Buchse 16, die koaxial im Hals 4 liegt. Das Bildfenster 2 ist an der Innenseite mit einer Vielzahl von Tripeln von Phosphorlinien versehen. Jedes Tripel enthält eine Linie aus einem grün leuchtenden Phosphor, eine Linse aus einem blau leuchtenden Phosphor und eine Linie aus einem rot leuchtenden Phosphor. Alle Tripel zusammen bilden den Bildschirm 12. Die Phosphorlinien ver laufen senkrecht zur Zeichenebene. Vor dem Bildschirm ist eine Lochmaske 13 angeordnet, in der eine Vielzahl läng licher Öffnungen 14 angebracht ist, durch die die Elektronen strahlen 8, 9 und 10 hindurchgehen. Die Elektronen strahlen werden in horizontaler Richtung (in der Zeichen ebene) und in der vertikalen Richtung (senkrecht dazu) vom Ablenkspulensystem 15 abgelenkt. Die drei Elektronenstrahl erzeugungssysteme sind derart montiert, daß ihre Achsen einen spitzen Winkel miteinander bilden. Die Elektronen strahlen fallen dadurch unter einem Winkel, dem sogenannten Farb auswahlwinkel, durch die Öffnungen 14 und treffen jeweils nur Phosphorlinien einer Farbe.

In Fig. 2 sind die drei Elektronenstrahlerzeu gungssysteme 5, 6 und 7 in Perspektive dargestellt. Die Elektroden dieses dreifachen Elektronenstrahlerzeugungs systems sind in bezug aufeinander mit Hilfe von Metall streifen 17 positioniert, die in Glasmontagestäbchen 18 eingeschmolzen sind. Jedes Elektronenstrahlerzeugungs system besteht aus einer Kathode (hier nicht dargestellt), einer Steuerelektrode 21, einer ersten Anode 22 und Elek troden 23 und 24. Die Elektroden 23 und 24 bilden zusammen eine beschleunigende Elektronenlinse, mit der die Elektronen strahlen auf dem Bildschirm 12 (Fig. 1) fokussiert werden. Die Elektroden 24 sind mit in Richtung der Elektroden 23 gekrümmten Gazen 30 (hier nicht sichtbar) versehen.

In Fig. 3 ist im Längsschnitt eines der Elektronenstrahlerzeugungssysteme dargestellt. In der Elektrode 21 befindet sich eine Kathode 19. Die Elektrode 24 ist mit einer aus Wolfram hergestellten Gaze 30 (Draht durchmesser 7,5 µm und Maschenweite 75 µm) versehen. Die Gazekrümmung sinkt zunächst mit dem Abstand von der Achse 31. Dies hat, wie anhand der Fig. 6a und 6b bis 8a und b näher erläutert wird, eine Verringerung der positiven, oder abhängig vom Abstand (siehe Fig. 8a) sogar eine negative sphärische Aberration zur Folge. Die an die Elektroden ge legten Potentiale sind in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 4a ist schematisch eine bekannte beschleu nigende Elektronenlinse im Schnitt dargestellt. Die Linse besteht aus einer ersten zylinderförmigen Elektrode 41 mit einem Potential V₁ und aus einer zweiten zylinderförmigen Elektrode 42 mit einem Potential V₂. Wenn V₂/V₁=10, beträgt der Brennpunktabstand an der Bildseite etwa 2,5 D, worin D der Durchmesser der Zylinderelektroden ist. Die Äquipoten tiallinien 40 (es sind die Schnittlinien der Äquipotential flächen mit der Zeichenebene) sind nach jeweils 0,5 V₁ dar gestellt. Der Gegenstandsabstand ist hier und auch in den nachfolgenden Beispielen derart gewählt, daß die paraxiale lineare Vergrößerung immer 5 beträgt. Der Gesamtöffnungs winkel des Elektronenstrahls 48 beträgt 0,15 rad. Neben der Zentralbahn 43 sind äquidistant auf den Öffnungswinkel an beide Seiten dieser Zentralbahn verteilt vier Elektronen bahnen 44, 45, 46 und 47 dargestellt. In Fig. 4b ist eine Vergrößerung des Fokuspunkts (Punkt mit Mindestdurchmesser) des Elektronenstrahls nach Fig. 4a an der Stelle Z=10,5 D dargestellt. Der Mindeststrahldurchmesser, geteilt durch D beträgt 3,3×10^-2. Die Strahlen 44 schneiden die Zen tralbahn 43 an einer ganz anderen Stelle und weiter vom Gegenstand entfernt als die weiter von der Zentralbahn 43 entfernt liegenden Strahlen 45, 46 und 47. Dies wird mit positiver sphärischer Aberration bezeichnet.

In Fig. 5a ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit einer kugelförmigen Gaze 59 mit einem Krümmungsradius der Gaze von 0,625 D dargestellt. Die Linse besteht aus einer ersten zylinderförmigen Elektrode 51 mit einem Potential V₁ und einer zweiten zylinderförmigen Elektrode 52 mit einem Potential V₂. Wenn jetzt V₂/V₁=1,6 (z. B. V₁=10 kV und V₂=16 kV), ist der Brennpunktabstand an der Bildseite wieder etwa 2,5 D. Die Äquipotentiallinien 50 sind nach jeweils 0,05 V dargestellt. Der Gesamtöffnungs winkel des Elektronenstrahls 58 beträgt 0,06 rad. Er ist im Vergleich zum Öffnungswinkel in Fig. 4a im Zusammenhang mit dem anderen Spannungsverhältnis V₂/V₁ kleiner gewählt. Neben der Zentralbahn 53 werden bei äquidistanter Verteilung auf den Öffnungswinkel an einer Seite dieser Zentralbahn vier Elektronenbahnen 54, 55, 56 und 57 dargestellt. Die an der anderen Seite der Zentralbahn symmetrisch liegenden Elektronenbahnen sind der Symmetrie halber nicht dargestellt.

In Fig. 5b ist eine Vergrößerung des Fokuspunkts an der Stelle Z=13,8 D dargestellt. Der Mindestelektronen strahldurchmesser geteilt durch D beträgt 1,8 · 10^-2.

Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß durch Verwendung einer kugelförmigen Gaze in einer beschleunigen den Elektronenlinse die sphärische Aberration herabgesetzt wird. Denn der Schnittpunkt der inneren Strahlen (54) mit der Zentralbahn liegt näher beim Schnittpunkt der äußeren Strahlen (57) mit der Zentralbahn als in Fig. 4b.

In Fig. 6a ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit einer Gaze 69 dargestellt, die die Form des Zentralteils einer O. Ordnung- Besselfunktion besitzt, wobei das erste Minimum der O. Ordnung- Besselfunktion mit dem Rand der zylinderförmigen Elektrode 62 zusammenfällt. Die Höhe h der Gaze beträgt 0,125 D. Weiter besteht die Linse aus einer ersten zylinder förmigen Elektrode 61 mit einem Potential V₁. Die zweite zylinderförmige Elektrode 62 hat ein Potential V₂. Wenn V₂/V₁=1,6 (z. B. V₁=10 kV und V₂=16 kV) beträgt der Brennpunktabstand an der Bildseite wieder etwa 2,5 D. Die Äquipotentiallinien 60 sind nach jeweils 0,05 V₁ darge stellt. Der Gesamtöffnungswinkel des Elektronenstrahls 68 beträgt 0,06 rad. Es sind wieder vier Elektronenbahnen 64, 65, 66 und 67 an einer Seite der Zentralbahn 63 dargestellt.

In Fig. 6b ist eine Vergrößerung des Fokuspunkts in Z=13,3 D dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß durch Verwendung einer Gaze mit einer Form, die im wesentlichen der Form des Zentralteils einer O. Ordnung- Besselfunktion entspricht, die sphärische Aberration nahe zu beseitigt werden kann. Der Mindeststrahldurchmesser beträgt etwa 25% des Mindeststrahldurchmessers nach Fig. 5b.

In Fig. 7a und 7b ist eine beschleunigende Elektronen linse und eine Vergrößerung des Fokuspunkts analog der Fig. 6a und 6b dargestellt. Die Elektrode 62 ist jetzt jedoch mit einem sich in Richtung auf die Elektrode 61 er streckenden Kragen 70 mit einer Länge l von 0,125 D ver sehen. Wie aus Fig. 7b ersichtlich, ist im Punkt Z=15,6 D der Mindeststrahldurchmesser sehr gering und tritt kaum mehr eine sphärische Aberration auf.

In Fig. 8a ist eine beschleunigende Elektronen linse gleich der in Fig. 7a dargestellt, wobei der Abstand d zwischen der Elektroden 61 und 62 vergrößert ist und 0,125 D beträgt. Es ist aus Fig. 8b ersichtlich, daß eine derartige Linse eine negative sphärische Aberration be sitzt. Die inneren Strahlen 64 des Elektronenbündels schnei den die Zentralbahn früher als die weiter auswärts liegen den Strahlen. Es ist möglich, mit einer derartigen Linse mit negativer sphärischer Aberration die positive sphäri sche Aberration einer vorangehenden Linse auszugleichen.

So bilden die Elektroden 22 und 23 in Fig. 1 zusammen eine beschleunigende Elektronenlinse mit einer positiven sphä rischen Aberration. Sie läßt sich durch eine negative sphärische Aberration der Linse ausgleichen, die von den Elektroden 23 und 24 gebildet wird, so daß der Gesamt beitrag der sphärischen Aberration zur Auftreffflächen abmessung möglichst klein wird.

In Fig. 9a ist der Verlauf der O. Ordnung-Bessel funktion dargestellt. Im Zentrum befindet sich das erste und größte Maximum 90 und daneben die Biegepunkte 91 und die ersten Minima 92. Daneben befinden sich die zweiten Maxima 93, abwechselnd gefolgt von Minima und Maxima. Für die Erfindung ist nur der Verlauf dieser Funktion bis zu den zweiten Maxima 93 wichtig.

In Fig. 9b ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 100 und 101 dargestellt. Die Elektrode 100 ist mit einer ge krümmten Gaze 102 versehen, die nach einer O. Ordnung-Bessel funktion gekrümmt ist. Der Rand bildet das erste Minimum dieser O. Ordnung-Besselfunktion. Die Höhe h der Gaze be stimmt damit das Maß des Ausgleichs der sphärischen Aberration. In Fig. 6a ist diese Höhe h beispielsweise 0,125 D.

In Fig. 9c ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 103 und 104 dargestellt. Die Elektrode 103 ist mit einem zy linderförmigen, sich in Richtung auf die Elektrode 104 erstreckenden Kragen 105 ausgerüstet. Die Form der Gaze 106 ist der Form der Gaze in Fig. 9b identisch. Außerdem ist der Abstand zwischen den Elektroden 103 und 104 größer als der Abstand zwischen den Elektroden 100 und 101 (Fig. 9b), wodurch, wie in Fig. 8a und b dargestellt, eine negative sphärische Aberration erhalten wird.

In Fig. 9d ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 107 und 108 dargestellt. Die Elektrode 107 ist mit einer Gaze 109 versehen, die gemäß dem Zentralteil einer O. Ordnung- Besselfunktion gekrümmt ist. Vom ersten Biegepunkt aus er streckt sich ein flacher Teil 116 zum Rand der Elektrode 107.

In Fig. 9e ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 110 und 111 dargestellt. Die Elektrode 110 ist mit einer Gaze 112 versehen, die nach einer O. Ordnung-Besselfunktion bis zum zweiten Nulldurchgang gekrümmt ist.

In Fig. 9f ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektrodeen 113 und 114 dargestellt. Die Form der gekrümmten Gaze 115 ist gleich der Form der in Fig. 9d dargestellten Gaze, jedoch ist die Höhe das 1½fache der Höhe der gekrümmten Gaze 108 (Fig. 9d).

In Fig. 9g ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 117 und 118 dargestellt. Die Form der gekrümmten Gaze 119 ist der Form der in Fig. 9f dargestellten Gaze gleich, jedoch ist der flache Rand 120 schmaler als der flache Rand 116 in Fig. 9f.

In Fig. 9h ist schematisch eine beschleunigende Elektronenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 121 und 122 dargestellt. Die Elektrode 121 ist mit einer Gaze 123 versehen, die nach einer O. Ordnung-Besselfunktion bis zum ersten Biegepunkt gekrümmt ist.

In Fig. 9i ist schematisch eine beschleunigende Elektrodenlinse mit zwei zylinderförmigen Elektroden 124 und 125 dargestellt. Die Form der gekrümmten Gaze 126 ist gleich der Form der in Fig. 9b dargestellten Gaze, jedoch ist die Höhe h das Zweifache der Höhe der gekrümmten Gaze 102 der Fig. 9b.

Alle dargestellten Gazeformen haben gemeinsam, daß sie gemäß einer O. Ordnung-Bessel funktion gekrümmt sind. In Abhängigkeit vom Elektronen strahldurchmesser und vom Elektrodendurchmesser können die beschriebenen Formen gewählt werden. Die Höhe h der Gaze und der Abstand d zwischen den zwei Elektroden der be schleunigenden Elektronenlinse können anhand von Versuchen und Berechnungen ermittelt werden.

Da die Form einer O. Ordnung-Besselfunktion bis zum ersten Minimum nur geringfügig von der Form einer Kosinunsfunktion abweicht, ist es klar, daß auch Gazen oder Folien mit der Form einer Kosinusfunktion oder einer anderen, nur geringfügig von einer O. Ordnung-Besselfunktion abweichenden Form benutzt werden können. Denn der Kern der Erfindung ist, daß der Krümmungsradius der Gaze zunächst mit größer werdendem Abstand zur optischen Achse der Elektronenlinse größer wird, wodurch eine Stärkenänderung der Linse erfolgt, wobei diese Stärke im Zentrum des Strahls vergrößert und zum Rande hin verkleiner wird. Hierdurch wird eine Linse erhalten, die für alle Bahnen des Elek tronenstrahls nahezu gleiche Stärke hat.

Claims

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahl erzeugungssystem in einem evakuierten Kolben zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der auf eine Auftreffplatte mit Hilfe mindestens einer beschleunigenden Elektronenlinse fokussiert wird, die - in Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls gesehen - aus einer ersten und einer zweiten, koaxial um den Elektronenstrahl angeordneten Elektrode besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (24) mit einer in Richtung auf die erste Elektrode (23) gekrümmten, elektrisch leitenden Folie (30) versehen ist, die den Elektronenstrahl schneidet und deren Krümmung zumindest in der Mitte der Elektronenlinse mit größer werdendem Abstand von der optischen Achse (31) abnimmt.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (30) mit größer werdendem Abstand von der optischen Achse (31) gemäß dem Zentralteil einer O. Ordnung-Bessel funktion gekrümmt ist.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (30) mit größer werdendem Abstand von der optischen Achse (31) gemäß dem Zentralteil einer O. Ordnung-Bessel funktion bis zum ersten Minimum gekrümmt ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom Rand der zweiten Elektrode in Richtung auf die erste Elektrode (61) ein zylinder förmiger Kragen (70) erstreckt.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen strahlerzeugungssystem nacheinander eine Kathode, ein Steuergitter und die erwähnte beschleunigende Elektronen linse enthält.

6. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bild röhre zum Darstellen von Buchstaben, Ziffern und Symbolen ist.