DE730071C

DE730071C - Magnetic electron lens

Info

Publication number: DE730071C
Application number: DET50285D
Authority: DE
Inventors: Willi Schroeder
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1938-04-23
Filing date: 1938-04-23
Publication date: 1943-01-06

Description

Magnetische Elektronenlinse Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf magnetische Elektronenlinsen. Die bekannten Anordnungen dieser Art beruhen auf der Verwendung von zeitlich konstanten elektromagnetischen Feldern, -d. h. sie setzen, wenn es sich nicht um Eine permanentmagnetische Anordnung handelt, eine Gleichstromquelle voraus. Die Verwendung einer derartigen Stromquelle erscheint mit Rücksicht auf eine zeitlich unveränderte Lage -des Stra:hlenüberkreuzungspunktes bzw. des Elektronenbildes unerläßlich. In der Tat würden die bekannten magnetischen Elektronenlinsen beim Betriebe mit Wechselstrom für die Elektronenbilderzeugung unbrauchbar sein. Es ist jedoch vielfach wünschenswert, mit reinem Wechselstrom, insbesondere mit dem vom Drehstromnetz gelieferten Wechselstrom, zu arbeiten, da hierdurch im allgemeinen der Gesamtaufbau vereinfacht wird. Es wird nun eine magnetische Elektronenlinse geschaffen, bei welcher gemäß der Erfindung eine Anzahl von Teillinsen mit Wechselströmen von derartiger gegenseitiger Phasenverschiebung gespeist werden, -daß die Gesamtbrennweite der Linse zeitlich praktisch unverändert bleibt.Electron Magnetic Lens The present invention relates on magnetic electron lenses. The known arrangements of this type are based on the use of time-constant electromagnetic fields, -d. H. you put, if it is not a permanent magnet arrangement, a direct current source in advance. The use of such a power source appears with consideration for a temporally unchanged position of the beam crossing point or the electron image indispensable. In fact, the well-known magnetic electron lenses would be at AC operations may be unusable for electron imaging. It is however, it is often desirable to use pure alternating current, especially with the from Three-phase network supplied alternating current to work, as this in general the overall structure is simplified. It now becomes a magnetic electron lens created, in which according to the invention a number of partial lenses with alternating currents are fed by such mutual phase shift, -that the total focal length the lens remains practically unchanged over time.

Im folgenden sei die Erfindung näher erläutert: Der reziproke Wert der Brennweite einer magnetischen Elektronenlinse, wie sie z. B. durch das Feld einer Ringspule erzeugt wird, ist also ist die Brennweite dem Quadrat der Feldstärke und auch dem Quadrat des durch die Spule fließenden Stromes umgekehrt proportional (,ö = Feldstärke auf der Achse der Spule, z= Koordinate in der Achsenrichtung). Hat man nun zwei an sich gleichwirkende elektromagnetische Linsenanordnungen, z. B. zwei gleich große Ringspulen gleicher Windungszahl, und speist sie mit zwei um 9o phasenverschobenen Sinusströmen gleiche r Amplitudelp, so ist ihr Brechungsvermögeli proportional I;; sin=' (t t -j- I;; cos'-' co t. Da aber sin- co t cos:',) t = i zu setzen ist, so ist das Brechungsvermögen der betrachteten Magnetlinsen proportional I;;, also unabhängig von der Zeit. Dies gilt allerdings nur für den Fall, dar die Linsenfelder der beiden Linsenanordnungen sich nicht wesentlich gegenseitig beeinflussen.In the following the invention is explained in more detail: The reciprocal value of the focal length of a magnetic electron lens, as z. B. is generated by the field of a toroidal coil is so the focal length is inversely proportional to the square of the field strength and also to the square of the current flowing through the coil (, ö = field strength on the axis of the coil, z = coordinate in the axial direction). If you now have two equivalent electromagnetic lens assemblies, z. If, for example, two toroidal coils of the same size have the same number of turns, and if they are fed with two sinusoidal currents phase-shifted by 90 with the same r Amplitudelp, their refractive power is equal proportional I ;; sin = '(t t -j- I ;; cos'-' co t. But since sin- co t cos: ',) t = i is to be set, the refractive power of the observed magnetic lenses is proportional to I ;;, i.e. regardless of the time. However, this only applies in the event that the lens fields of the two lens arrangements do not significantly influence one another.

Bei Spulen verschiedener Windungszahl sind in der vorstehenden Formel an Stelle von Strömen die Ampereiviiidungszahlen zu setzen. Die Betrachtungen lassen sich sinngemäß auch auf Spulen verschiedener Form und verschiedenen Durchmessers ausdehnen. In diesem Falle muß man die Ströme der Spulen so wählen, daß die durch die Effektivwerte der Ströme bestimmten Einzelbrennweiten gleich sind.For coils with different numbers of turns are in the above formula to put the ampere divisions in place of currents. Let the reflections analogously to spools of different shapes and different diameters expand. In this case you have to choose the currents of the coils so that the through the rms values of the currents are the same for certain individual focal lengths.

Auf Grund dieser L-berlegungen kommt man zu Linsenanordnungen der vorliegenden Art, wie sie in den Abb. i und 3 als Ausführungsbeispiele dargestellt sind.On the basis of these L considerations, one arrives at the lens arrangements of present type, as shown in Figs. i and 3 as exemplary embodiments are.

Die Abb. i veranschaulicht eine derartige Linsenanordnung, die aus drei. Teilspulen besteht. Die mittlere Spule IIIr hat die gleiche Amperewindungszahl wie die beiden äußeren Spulen 11T; und ;11.,;' -zusammen. Dabei wird der mittleren Spule 11i über die Klemmen 8 und Sa ein Wechselstrom S, zugeführt. der um 9o: gegenüber dem den äußeren Spulen über die Klemmen ; und ,-a zugeführten Strom S., phasenverschoben ist (vgl. Abb. z i. Unter Benutzung der oben angegebenen Formeln ergibt sich, dali das Brechungsvermögen der drei Teilspulen proportional dem Quadrat der Aniperetviiidiingsza.hl ist, also unabhängig von der Zeit.Fig. I illustrates such a lens arrangement, which from three. Partial coils consists. The middle coil IIIr has the same number of ampere turns like the two outer coils 11T; and; 11.,; ' -together. The middle An alternating current S 1 is supplied to the coil 11i via the terminals 8 and Sa. the one at 9o: opposite that of the outer coils over the terminals; and, -a supplied current S., out of phase is (see Fig. z i. Using the formulas given above, we get dali the refractive power of the three sub-coils proportional to the square of the Aniperetviiidiingsza.hl is independent of the time.

Es können ferlier für die magnetische Elektronenlinse der vorliegenden Art mehr als zwei, z. B. n Teilspulen verwendet «-erden, von denen jede von dem Strom einer Phase eine iz-pliasigen Netzes durchflossen ist. Die. den verschiedenen Phasen zugeordneten Spulen können auch aufgeteilt «-erden und ähnlich wie bei den Spulen .11,; und l11.3' der Abb. r zu beiden Seiten eitler oder mehrerer Spulen, die einen Strom anderer Phase führen. angeordnet sein. Für die Abstände der Spulen untereinander ist, wie bereits gesagt, zu beachten, daß die Linsenfelder der Einzelspulen sich nicht wesentlich gegenseitig beeinflussen dürfen. In dem 'Maße, wie eine solche fvechselseitige Beeinflussung stattfindet, wird natürlich die Bildschärfe bis zti einem geli issen Grade leiden. Um eine möglichst gute Bildwiedergabe zu erreichen, wird man im allgemeinen die Regel beachten, da15 der Abstand der Spulen in axialer Richtung nicht kleiner als 1,3 des Innenspulendurchmessers wird.It can ferlier for the magnetic electron lens of the present Kind more than two, e.g. B. n sub-coils used «-erden, each of which Current of a phase of an iz-pliasigen network flows through it. The. the different Coils assigned to phases can also be split-earthed and similar to the Coils .11 ,; and l11.3 'of Fig.r on both sides of vain or more coils, which carry a current of another phase. be arranged. For the spacing between the coils As already said, it is important to note that the lens fields of the individual coils are not allowed to significantly influence each other. To the extent that such a thing If mutual influence takes place, the image sharpness is of course up to zti suffer to a certain degree. In order to achieve the best possible image reproduction, one will generally observe the rule that the distance between the coils is axial Direction does not become smaller than 1.3 of the inner coil diameter.

Die beschriebenen Anordnungen sind vor allem geeignet für eine elektronenoptische Abbildung, bei welcher .die Verdrehung der Elektronenbahnen beim Durchlaufen der Spulen nicht stört, d. h. z. B. für die Abbildung von Elektronenquellen oder Blendenölfnungen in Bildabtast- oder Bildschreiberöhreii, iii Uszillographeiirölireii o. dgl. Handelt es sich um die Abbildung eines Objektes, bei der die Drehung stört, z. B. um die Abbildung einer großflächigen Photokathode in sog. Bildwandlerröhren, so sind Vorkehrungen zu treffen, um die mit der Periode des Wechselstromes erfolgende Drehung des Bildes zu kompensieren. Dies kann in der Weise geschehen, dar der Wechselstrom einer be-2timMten Phase Drehungsbeeinflussungen erzeugt, die sich gegenseitig aufheben.The arrangements described are particularly suitable for an electron-optical one Figure in which .the twisting of the electron orbits when passing through the Coils does not interfere, d. H. z. B. for the imaging of electron sources or aperture openings in image scanning or image writing tubes, iii Uszillographeiirölireii or the like it is the image of an object that interferes with the rotation, e.g. B. to the Imaging of a large-area photocathode in so-called image converter tubes, so take precautions to make the rotation of the image with the period of the alternating current to compensate. This can be done in such a way that the alternating current of a certain Phase produces rotation influences that cancel each other out.

Eine Ausführungsform dieser Art ist in Abb.3 dargestellt. M5 und lbla' bzw. 111,3 und <11b' bedeuten die Spulen, die von eitlem Wechselstrom bestimmter Phase durchflössen werden. Alle Spulen sind im gleichen Sinne gewickelt; die zu ein und derselben Phase gehörigen Spulen sind jedoch im entgegengesetzten Sinne vom .Strom durchflossen, wie die Pfeile andeuten. Auf diese Weise ist bei richtiger Abstimmung der Spulenfeldstärken eine vollständige Drehungskompensation möglich.An embodiment of this kind is shown in Figure 3. M5 and lbla ' or 111.3 and <11b 'signify the coils which are determined by vain alternating current Phase are flowed through. All coils are wound in the same way; the to However, coils belonging to the same phase are in the opposite sense flowed through by the current, as indicated by the arrows. This way is correct Coordination of the coil field strengths, a complete rotation compensation is possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. : Electron magnetic lens characterized by a number of alternating currents full of such mutual phase shift fed partial lenses, da], ') the total focal length of the lens practically in time remains unchanged. _.

Magnetic electron lens according to claim i, characterized in that There are at least two partial coils, which are driven by a current of constant frequency durchilosseii are ,. with one or more additional direction finder coils from cinein uni 00 phase-shifted alternating current of the same frequency flows through it is switched in conjunction with each other are.

3. 2l1agnetisclie electron liiisc according to claim i, characterized by it possibly divided or nested or divided and nested Partial coils, each of which from the current of one phase of an iz-phase AC network is flowing through.

4 .. Magnetic electron lens according to claim r to 3, characterized in that the coil belonging to a specific phase or coils for the purpose of the rotation compensation of oppositely directed Streams are flowed through.

5. Magnetic electron lens according to claim r to q., characterized in that the distance between the various coils is greater or is equal to 1 '; of the inner coil diameter.