DE746200C

DE746200C - Cathode ray tube with electrostatic lens

Info

Publication number: DE746200C
Application number: DER89217D
Authority: DE
Original assignee: E H WALTER ROGOWSKI DR ING DR
Current assignee: E H WALTER ROGOWSKI DR ING DR
Priority date: 1933-11-16
Filing date: 1933-11-16
Publication date: 1944-06-19

Description

Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Linse Es ist bekannt, bei Elektronen- und Ionenröhren (Kathodenoszillographen, Elektronenmikroskopen, Röntgenröhren usw.) die Elektronen (Ionen) zu konzentrieren.Cathode ray tube with electrostatic lens It is known at Electron and ion tubes (cathode oscilloscopes, electron microscopes, X-ray tubes etc.) to concentrate the electrons (ions).

Hierzu leanninan idie :magnetischen Felder von Spulen benutzen. Man nnuß dann :aber eine besondere Spannungsquelle verwenden, einen go@vissen. Energieverbrauch zulas.slen,, eine Stromregulierung vorsehen und in den meisten Fällen auch erhebliches Gewicht in Kauf niehmen.To do this, leanninan idie: use magnetic fields from coils. Man Then you need to: but use a special voltage source, a go @ vissen. power consumption zulas.slen ,, provide for current regulation and in most cases considerable Accept weight.

Man kann das Feld der Spule durch das magnetische eines zylinderförmigen permanenten Magneten ersetzen. Alsdann erhält man aber auch hier große Gewichte, namentlich dann, wenn ider :mittlere, vom Streufeld des Magneten erfaßte Bereich, in idem die sammelnde Wirkung vorhanden sein soll, groß gewählt werden soll.One can change the magnetic field of the coil through a cylindrical one replace permanent magnet. But then one obtains great weights here too, in particular if the: middle area covered by the stray field of the magnet, in which the collecting effect should be present, should be chosen large.

Main hat auch vorgeschlagen, elektrostatisch, durch :eine sogenannte elektrostafiische Ionenli-ns,e, die Konzentrierung vorzunehmen. Aber dann rnuß mian eine :besondere Spannungsquelle vorsehen, ,die namentlich bei großer innerer öffnung sehr hohe Spannungen liefern muß und dann besondere Durch j führungen verlangt, was ebenfalls Schwi.eri:gkeiten verursacht. Auch ist bei hohen Spannungen,der el:elctrostatisciien Linse die Wahrscheiriliehkeit ider Bildung besonderer unerwünschter Zusatzenflaidungen sehr groß.Main has also proposed electrostatic, through: a so-called electrostatic ion lines to carry out the concentration. But then I have to one: provide a special voltage source, especially in the case of a large internal opening must supply very high voltages and then require special implementation, which also causes difficulties. Also at high voltages, the el: elctrostatisciien Lens the probability of the formation of particular undesirable additional flaid very large.

Die vorliegende Erfindung will .die genannten Schwierigkeiten unter Verwendung ele@ktrostatisaher Linsen beseitigen und will die bereits immer vorhandene Spannung Kathode-Anode zur Konzentrierung benutzen und dabei das Elektrodens` stem Kathode-Anode so ausgestalten"daßdiese Konzentrierung mit beliebig xvä@hlbarem Abibildunäsmaßstab durchgeführt werden kann und @daß dabei nur idie Durchführungen, die bereits für die Spannungszuführung ,zur Kathode und zur Anode an und für sich vorgesehen werden müssen, be:nutzt werden können.The present invention aims... The difficulties mentioned Use ele @ ktrostatisaher lenses and want to eliminate the ones already always present Use voltage cathode-anode for concentration and use the electrode system Design the cathode-anode in such a way that this concentration can be varied as desired can be carried out and @ that only i the executions that are already made for the voltage supply to the cathode and to the anode in and of themselves must be able to be used.

Gemäß der Erfindung bestehen .die Linsenelektroden aus zwei konzentrisch angeordneten Zyilinidern, von :denen entweder ,der innere Zylinder auf Kathodenpotenti:al und der äußere auf Anodenpotential liegt, oder umgekehrt, und die Mantelfläche .des inneren Zylinders ist mit symmetrisch liegenden Aussparungen oder Unterbrechungen versehen, deren Größe so gewählt -ist, @daß .das Feld von dein äußeren Zylinder bis zur Zylinderachse durchgreift.According to the invention, the lens electrodes consist of two concentric arranged Zyilinidern, of: which either, the inner cylinder on cathode potentials: al and the outer one is at anode potential, or vice versa, and the outer surface .des inner cylinder is with symmetrical recesses or interruptions whose size is chosen so @ that .the field of your outer cylinder reaches through to the cylinder axis.

Eine Ausfüh:runigsform der Erfindung wird in Fig. i gezeigt. Es bedeutet i die Kathode mit dem Ele1.ztronenquellptinlct, 2 die Übliche blenden.förmige Anode. Die Kathode i hat die zylindrische Fortsetfung 3, während an die Anode 2 der Zylinder .L, a' auisgesetzt ist. Der --#-nodenzvlinder 4, -' weis& .die Lücke 5";' auf. Auf der ganzen Länge q., 5 schirmt c$er Anodenzvlinder .den Kathodenizlin@der 3 ab. An der Stelle 5, 5' dagegen kann' die Kathode durchgreifen und' dadurch bei genügender l.än-e 5, ein- -beliebig stark konzentrierende Wirkung herbeiführen. Man kann diese konzentrierende Wirkung verstärken. indem man durch ringförmige Gebilde h, 6' die Kathode der Oszillographen@achse nähert, so,da.ß der Durchgriff des K,athoadenzylinders vergrößert wird. ; isst .der Auftreffpunkt oder Elektronen (Fluoreszenzscliirni), auf den ,der Strahl konzentriert wird.One embodiment of the invention is in Fig. i shown. It means the cathode with the electron source, 2 the usual one diaphragm. shaped anode. The cathode i has the cylindrical continuation 3, while is placed on the anode 2 of the cylinder .L, a '. The - # - nodenzvlinder 4, - ' white & .the gap 5 "; ' On the whole length q., 5 is shielded by the anode cylinder . the Kathodenizlin @ der 3. In contrast, the cathode can reach through at point 5, 5 ' and 'thereby with sufficient 1.än-e 5, one -any strong concentrating effect bring about. This concentrating effect can be intensified. by going through ring-shaped structure h, 6 'approaches the cathode of the oscilloscope axis, so that the Penetration of the K, athoadenzylinders is enlarged. ; eats .the point of impact or Electrons (fluorescence clusters) on which the beam is concentrated.

Bei Röhren, die sehr hohes V akuuni haben (Glühkathoden), hat man in den Abständen des Elektroclensystems ziemlich freie Wahl. Ilier ist die Durchschlagsgefahr zwischen Anoden- und Kath,odenzvlinder nicht von Bedeutü:ng. Bei solchen Röhren führt die Anordnung (Fig. i) ohne weiteres zum Ziel. Das richtige Abbildungsverhältnis erhält :man hier durch lya@ssende Wahl der Abstärl.cle- und durch genügende Lätige des Ausschnitts 5, 5'. Bei Rühren finit Gasfüllung ,ist es zweckmäßig, das Elektrodensystem noch weiter atis ul),ilden zur Beseitigung der Durchscblugsgefahr.With tubes that have a very high V akuuni (hot cathodes), one has fairly free choice in the intervals of the Elektrocl system. Ilier is the risk of breakthrough between anode and cathode cylinder is of no importance. With such tubes leads the arrangement (Fig. i) easily to the goal. The right aspect ratio obtained: one here by lya @ ssende choice of the Abstelll.cle- and by sufficient length of the section 5, 5 '. When stirring finite gas filling, it is advisable to use the electrode system even further atis ul), to eliminate the risk of breakthroughs.

In diesem Falle ist es gülistig, den Durchmesser der Zylinder klein zu wählen. NI<an unterdrückt die unerwünschte Nübenentladung tini so besser, je kleiner .dieser Dnrchtnesser ist. Dieser Durdinie@sser sollte von der Grölieno.rdnun",cler freien Weglänge der Elektrünen bzw. lotrengewählt werden, denn Tann wird jede nennenswerte Ionisierung tinterclriicl:t. Aus,dem gleichen Grunde ist es auch nützlich, hei 5, 5', also gerade dort, wo sich das Dttrc:hi,-riffsfolcl bildet, Blenden R und c) anzubringen. die dem Elektronenstrahl selbst den Durchtritt gestatten. aber mögliche Entladungswege zwischen Kathode und A1ioc1enzvlilider verkleinern und dadurch die Nebenentladung beseitigen.In this case it is valid to keep the diameter of the cylinder small to choose. NI <an suppresses the undesired discharge tini so better, the smaller this thickness is. This Durdinie @ sser should from the Grölieno.rdnun ", cler The free path of the electric or plumb line can be chosen, because every one of them is worth mentioning Ionization tinterclriicl: t. For the same reason it is also useful, he 5, 5 ', i.e. exactly where the Dttrc: hi, -riffsfolcl forms, panels R and c) to attach. which allow the electron beam itself to pass through. but possible Reduce the discharge path between the cathode and the substrate and thereby reduce the Eliminate secondary discharge.

Die Bediri-ung der L'nter!lriicl:tui- ist dann die, <'aß die Entfernungen zwischen einer solchen Blende S ;bzw. 9 .und dem äußeren katliodi.scheliZylinder, über de Lücken des anodischen Zylinders gemessen, kleiner gewählt werden als die größte I#--ntferiiu:ng zwischen Kathode und .Xliocie ini eigentlichen Entla,dungsrauni.The command of the inter! Lriicl: tui is then that 'ate the distances between such a diaphragm S; or. 9. And the outer katliodi.scheli cylinder, measured across the gaps in the anodic cylinder, selected to be smaller than that Greatest discharge between the cathode and the xliocie in the actual discharge.

Es ist weoiter vorteilhaft, ,die Anode, wenn sie Erdpotential hat, nochnial.s als dritten Zylinder io lierauiszuführen, wobei der äußere 7-vliii:cler io den Kathodenzylinder 3 nrtcli aulien abschiruit. Die Abstände zwischen io und 3 wind man ebenfalls, um eine Durch schlagsgefalir zu verineiclen, hiprcichenrl klein «-ähren. Die Balzen i i können zur inechani- schen Halterung von 4 anaeordni:t werden. In der Fi:g.2 i,!it eine @norclliung gezeigt in fit Vor- und Hauptkonzentrierung. Durch Wahl der Abmessungen (Wahl "1:r Lage tin%1 der Länge der Lücken in .dem aiio"lisclieii Zv- linde.r) kann man ein beliebiges .@bbi@dun,;;s- verhältnis- der Elektronen einittiereiideii Fläche (Kathode) oder ir;@en,d.einer Blen.leii- Öffnung auf der Bildfläche erz:elcn. Dieus.bi @dung des Durchgriffes rici- Elek- trode 3 durch die E-lel:trocle.I. hindurch wird am besten durch vollkommene C"nterbrec@un- gen 5 und 5' erzielt: Es ist a.hz-r auch ino5g- lich. 5 und 5' nicht a1 volakcinniene Lück; ii auszubilden. Das :Metall des Anoden-zylüi- ders-braucht z. B. nur bis auf Stege, die zur mechanischen Halterung benutzt werden kön- nen, beseitigt zu sein. Es kann z. B. auch die Lückc 5 oder 5' dic Form eines Siebeis erhalten. Es ist nicht notwendig, dein kathod ischeli Zylinder nur das Potential :der Kathode zu äeben. Man kann iin Innern der Röhre aus dem zvl-inidrischen Teil der Katlio,cie und d(1111 zy liiidri@sclien Teil ,der Anode ei-n:n stronii- fü,h.re:nden P'.f;ad herstellen; dc:r ini \ebeu- sch,luß zur Röhre liefen w-iircle:. l:rforderlüch ist alsdann die Einfügung kolier Widerstände (Halbleiter) in diesen Strompfad. Durch passende Lage dieser kann inan absatzweise oder auch. wenn nian w:11, stet:; dein Potential des hathc@discli,:n Z@-li-n@le@rs längs der (:)szillog-rapli;iiaelrse einen wünschten Verfauf geben und so eine be- stimmte gewünschte ILCnzentrierung bei i.mnier stärkerer Herabminderung der Durch- schla;sgefalir erzielen. Zu Hem gleicheli Z@wecl:e l#ann man auch das ylili@b-ische Aii- oden- oder lsathodeni-olii- aus Mater :a1 sehr Hohen Wilderst:andes herstellen. Es ist erwünscht, die l:on-zentricrende Wir- hun 4; an d°r fertigen Köhre ändern zu hi@tinrn und die Linsenwirknng innerhalb eines l"e- wissen Bereiches ,der zu,:;-ehüri;en @renn@s-ei- ten ändern z.11 kölnt; ii. Zweckmäßig geschiebt :1i-- aulAen liei- i (Ratini anit _ltnioslilizirerii<lruch), indeui nlau z. B. eitle in q., 4' finit leic,litereibun@@ ver._ schiebbare weitere. Eisenhülse oder nietttl-- lische Hülse finit L.isenstück vei-scliiel,t, sog daß die :Liiclce 5, 5' mehr oder wnigei- ver- schlossen oder freigegehen wixa. Man kann aber ,auch den l:athe@disrhen Z@- linder mit Lücken verseli.eii und e@inc «-eitore Hülse finit Lücke auf -lein l;atli@irlisch,:u Z-- linder versc lieben. Hat der ancyclische Zylinder ciebarti#e I.iik- Lceu, so kann man rlenhatllo-i#iscllen #_vlinder ebenfalls mit solchen Lücken versehen. Alsdann ist Anderung Idas Durchgrifüs .durch Verdrehen der Zylinder möglich. Steht z. B. der Durchgriff Lücke auf Lücke, so ist die Konzentration gering. Steht Kathodenmetall einer Anodenlücke gegenüber, so ist der Durchgriff groß und die konzentrierendeWir-, kung ein Maximum.It is also advantageous to use the anode as a third cylinder, if it has earth potential. The distances between io and 3 wind you also to a through to verineiclen stroke gap, hiprcichenrl small «-Ear. The Balzen ii can be used for mechanical cal holder of 4 anaeordni: t be. In the Fi: g.2 i,! It shows a @norclliung in fit pre- and main concentration. By Choice of dimensions (choice "1: r location tin% 1 the length of the gaps in .dem aiio "lisclieii Zv- linde.r) you can use any. @ bbi @ dun, ;; s- ratio of electrons einittiereiideii Surface (cathode) or ir; @ en, i.e. of a Blen.leii- Orifice on the picture surface: elcn. Dieus.bi @dung the penetration rici- elec- trode 3 through the E-lel: trocle.I. through will best by perfect C "nterbrec @ un- gen 5 and 5 ': it is a.hz-r also ino5g- lich. 5 and 5 'not a1 volakcinniene gap; ii to train. The: metal of the anode cylinder ders-needs z. B. only except for webs that lead to mechanical bracket can be used to be eliminated. It can e.g. B. also the Lückc 5 or 5 'dic Get the shape of a sieve. It is not necessary to have your cathodic ischeli Cylinder only the potential: the cathode closed äeben. One can look inside the tube the zvl-inidrischen part of the Katlio, cie and d (1111 zy liiidri @ sclien part, the anode ei-n: n stronii- fü, h.re: nden P'.f; ad establish; dc: r ini \ ebeu- sch, ran to the tube w-iircle :. l: required Then there is the insertion of Kolier resistances (Semiconductor) in this current path. By suitable location of this can inan paragraph by paragraph or also. if nian w: 11, stead :; your potential of hathc @ discli,: n Z @ -li-n @ le @ rs along the (:) szillog-rapli; iiaelrse one give desired Verfauf and thus a loading agreed with the desired IL concentration i.mnier stronger reduction of the achieve sleep success. Same to Hem Z @ wecl: el # ann one also the ylili @ b-ische Aii- oden- or isathodeni-olii- from Mater: a1 very Hohen Wilderst: produce something else. It is desirable that the on-centering we- hun 4; Change to hi @ tinrn on the finished grain and the lens action within a l "e- know the area that to:; - ehüri; en @ renn @ s-ei- ten change z.11 Cologne; ii. Appropriately pushed: 1i-- aulAen liei- i (Ratini anit _ltnioslilizirerii <lruch), indeui nlau z. B. vain in q., 4 'finit leic, litereibun @@ ver._ sliding more. Iron sleeve or nietttl-- lische sleeve finit L.isenstück vei-scliiel, t, so-called that the: Liiclce 5, 5 'more or less closed or released wixa. But you can also use the l: athe @ disrhen Z @ - linder with gaps verseli.eii and e @ inc «-eitore Sleeve finite gap on -lein l; atli @ irlisch,: u Z-- love linder versc. Has the ancyclic cylinder ciebarti # e I.iik- Lceu, so you can rlenhatllo-i # iscllen #_vlinder also provided with such gaps. It is then possible to change the penetration by turning the cylinder. Is z. B. the penetration gap after gap, the concentration is low. If cathode metal faces an anode gap, the penetration is large and the concentrating effect is maximum.

Man kann aber auch zur Einstellung des richtigen Abbildungsverhältnisses die Kathode o:ler den Fluoreszenzsah:irm oder -die Anodenblende verstellbar machen.But you can also set the correct image ratio Make the cathode or the fluorescent screen or the anode screen adjustable.

Fig. 3 zeigt noch ddie Vereinigung derVorkonizentrienung mittels LinsaneleIdnoden nach der vorliegenden Erfindung mit der bekannten Nachkonzentrierung ddurch ein Gegenfeld. Zwecl#nmäß@iig gilbt man hifer dem äußeren Zylinder, oder Glas Gegenpotential trägt, das Potential der Erde und habt das Anodenpotential darülber und sendkt .das Kathodenpotentiel darunter. Die Ausführung der Anordnung ist auch dabei so zu gestalten, daß eine einzige Durchführung genügt, die notwendigen Spannungen zuzuführen.Fig. 3 also shows the union of the pre-conicentration by means of Linsanele indodes according to the present invention with the known post-concentration d by a Opposing field. It is necessary to yellow the outer cylinder, or glass, counterpotential carries the potential of the earth and has the anode potential over it and sends .thas Cathode potential below. The execution of the arrangement is to be designed in such a way that that a single implementation is sufficient to supply the necessary voltages.

Bei Ausnutzung doppelten Vakuums ist ein isolierender luftdichter Abschluß 3, 3' und 4, 4.' vorzusehen;When using double vacuum, an insulating is airtight Termination 3, 3 'and 4, 4.' to provide;

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cathode ray tube with electrostatic lens for oscilloscope, television or microscope purposes, e, characterized in that the lens electrodes consist of two concentrically arranged cylinders, of which either the inner cylinder at cathode potential and the outer one at anode potential lies, or vice versa, and that the outer surface of the inner cylinder is symmetrical lying recesses or interruptions is versedhen, the size of which is chosen is that Ida's field extends from the outer cylinder to the cylinder axis.

2. Cathode ray tube according to claim i, characterized in that within of the inner cylinder in de: near the gaps of the same. -through which delimited spaces turn here, .the electron beam allow passage, but otherwise only have those that are smaller as the greatest distance of the actual discharge space between the cathode and anode.

3. Kathodensfrsahlröhre according to claim i, characterized in that , the focal length d of the lens system consisting of cathode and anode by changing dthe penetration of the outer cylinder with respect to the inner cylinder by means of displacement further inner cylinder is variable.

4. Cathode ray tube according to claim i, characterized in that not only or inner cylinders, but also the outer cylinder contains gaps and, by turning one or the other cylinder, the penetration can be changed in that more or less gap is brought to gap . _ 5. 'Cathode ray tube according to claim: i, characterized in that the electron source or fluorescent screen or anode screen is adjustable in the axial direction. 6. Cathode ray tube according to claim i, characterized in that the anodic and cathodic cylinders are connected via high resistances and further high resistances are switched on in the cathodic cylinder, in such a way that its potential has a desired course along the axis. 7. Cathode ray tube according to claim i .and 6, characterized in that ddads zyl.indrisch, e cathode tube or anode tube made of material of very high resistance eats. B. cathode ray tube according to claim i, characterized in that a 'post-concentration is provided by an opposing field. 9d. Cathode ray tube according to claim i, characterized in that only a single feedthrough is provided for concentrating the voltage between the cathode and anode. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: German patents. . . . No. 179 807, 715 021; French patent 699 478: Journal of the American Institute odf Electrical Engineers, July 1929, pp. 535 and 536; Archiv für Elektrotechnik, Vol. 27, 1933, pp. 266ff., Esp. Fig. 3; The Journal of the Institution odf Electrical E. Engineers, October 1933, BI. 73, p. 443.