DE749574C - Elektrostatische Ablenkeinrichtung fuer Kathodenstrahlroehren mit vier um den gleichen Strahlabschnitt angeordneten Ablenkplatten - Google Patents

Description

Bei Kathodenstrahlröhren für Fernseh- und Oszillographenzwecke lenkt man den Elektronenstrahl' gewöhnlich in zwei zueinander senkrechten Richtungen ab, damit er auf der Schirmelektrode das gewünschte Raster überstreicht. Diese Schirmelektrode ist bei Fernsehsenderöhren gewöhnlich ein photoempfindliches Mosaik, bei Fernsehempfangsröhren und Oszillographen im allgemeinen ein Leuchtschirm, welcher unter dem Aufprall der Strahlelektronen leuchtet. Diese Ablenkung in zwei Richtungen kann durch elektrostatische und elektromagnetische Felder bzw. eine , Kombination der beiden Feldarten bewirkt werden.

Zur Aufzeichnung von hochfrequenten Schwingungen bei Oszillographen und den bestimmten Anwendungsgebieten beim Fernsehen ist es wünschenswert, elektrostatische Ablenkung zu benutzen, weil man dadurch innerhalb hoher Frequenzbereiche einen geradlinigen Verlauf zwischen Ablenkspanpiung und Ablenkung erhält.

Die bekannte elektrostatische Ablenkung in zwei Richtungen, bei welcher zwei zueinander senkrechte Ablenkfelder an verschiedenen Stellen des Elektronenstrahls angebracht sind, hat verschiedene Nachteile. Die Strahllänge und dementsprechend die Röhrenlänge ist größer, da die Plattenpaare nacheinander vom Kathodenstrahl durchlaufen werden. Außerdem wird der Strahldurchmesser vergrößert, da dieser dem Abstand zwischen der Elektronenquelle und dem Schirm proportional ist. Ferner entsteht infolge der gegenseitigen Beeinflussung der beiden Ablenkfelder eine Defokussierung des Strahls, da sich zwischen beiden Plattenpaaren eine Elektronenlinse veränderlicher Brennweite ausbildet. Außerdem ist die Ablenkempfindlichkeit des horizontalen und des vertikalen Ablenksystems ungleich, weil die beiden Systeme verschiedenen ' Abstand zum Schirm besitzen. Um gleiche Ablenkempfindlichkeit zu bekommen, muß man Platten verschiedener Gestalt und Länge verwenden, und in vielen Fällen erfordert das die Konstruktion spezieller Befestigungseinrichtungen. Zur Verkürzung der Röhre hat man bereits beide Ablenkplattenpaare an derselben Stelle angeordnet. Hierbei tritt jedoch die gegenseitige Beeinflussung der Ab-

lenkfelder noch stärker hervor, was sich in einer Defokussierung des Elektronenstrahls und in einer ungleichmäßigen Ablenkung über die Schirmfläche bemerkbar macht. Daher haben diese Nachteile, obgleich die doppelte elektrostatische Ablenkung große Anpassungsfähigkeit an weite Frequenzbereiche hat, ihre Verwendung in großem Umfang stark beeinträchtigt.

ίο Es ist ferner bekannt, die beiden Ablenkplattenpaare an der gleichen Stelle der Röhre anzuordnen und den Ablenkplatten eine gegenüber dem Kathodenstrahl konkave Wölbung zu geben. Durch letztere Maßnahme soll eine Verbesserung der Feldhomogenität erreicht werden. Es läßt "sich jedoch eine Verzerrung der Ablenkfelder an der gegenüberstehenden Kante benachbarter Ablenkplatten nicht vermeiden.

Um alle diese Nachteile zu beseitigen, bilden bei einer elektrostatischen Ablenkeinrichtung für Kathodenstrahlröhren mit vier um den gleichen Strahlabschnitt angeordneten Ablenkplatten unter Verwendung eines halbleitenden Werkstoffes für die Ablenkelektroden gemäß der Erfindung die Ablenkplatten einen beiderseits offenen und vom Kathodenstrahl durchsetzten Kasten, und sind an je zwei diagonal gegenüberliegende Kanten An-Schlüsse zur Zuführung der beiden Ablenkspannungen, die die beiden senkrecht zueinander wirkenden Ablenkfelder erzeugen, vorgesehen. Wenn die Kanten gleiche Länge haben und die Ablenkspannungen symmetrisch zugeführt werden, ist der radiale Ablenkungsgradient im Innern des Kastens für alle Richtungen und Größen homogen. Es ist zwar die Verwendung eines Werkstoffes mit großem Widerstand für die Ablenkelektroden einer Kathodenstrahlröhre bekannt, jedoch werden die beabsichtigten Wirkungen erst durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Ausbildung des Ablenksystems als Kasten erzielt.

In Abb. ι bedeutet 1 die hochevakuierte Glashülle 1 der Kathodenstrahlröhre, die in ihrem zylindrischen Halsteil ein Strahlerzeugungssystem und im kegelförmigen Teil eine Elektrode oder einen Leuchtschirm 2, der unter dem Aufprall der Elektronen leuchtet, enthält. Das Strahlerzeugungssystem ist von bekannter Art und besteht aus einer Kathode 3, einer Steuerelektrode 4 und einer Anode 5. Die Elektronen der Kathode 3 gehen durch die Anode 5 und werden durch das Feld zwischen der Anode 5 und einer Beschleunigungselektrode 6 auf den Schirm 2 fokussiert. Die Elektrode 6 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Überzug auf der inneren Oberfläche der Röhre, welcher sich zwischen der ersten Anode 5 und dem Fluoreszenzschirm 2 erstreckt. Die erste Anode 5 und die Elektrode 6 werden durch eine Batterie 7 gegenüber der Kathode 3 auf geeignete positive Spannung gebracht.

Die Ablenkeinrichtung nach der Erfindung liegt zwischen der Anode 5 und der Schirmelektrode 2. Wie Abb. 2 deutlicher als Abb. ι erkennen läßt, besteht die Ablenkeinrichtung aus vier vorzugsweise rechteckigen Platten 10, 11, 12 und 13, die in Form eines offenen Kastens von rechteckigem Querschnitt angeordnet sind. Die vier Platten bestehen aus halbleitendem Stoff und haben gleichen Widerstand über die ganze Fläche hinweg. Der Kasten ist so aufgebaut, daß das Potential einer Kante in allen Punkten dieser Kante gleicht. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß längs einer Kante ein Leiter zwischen den Platten eingebettet oder längs der Kante mit ihr verbunden ist. Man kann diesen Kasten auf einfache Weise dadurch herstellen, daß man die Längskanten der Platten abschrägt und mit einem elektrisch leitenden Kitt verbindet, der die Zuführung der Ablenkspannungen übernimmt. Es ist im allgemeinen wünschenswert, den Ablenkkasten aus Platten gleicher Stärke zusammenzusetzen und ihm quadratischen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse zu geben, um gleichmäßige Ablenkernpfindlichkeit in beiden Ablenkrichtungen zu erhalten, obgleich man für bestimmte Anwendungen den aneinanderstoßenden Platten verschiedene Stärke geben kann, um ungleichmäßige Ablenkempfindlichkeiten zu erzeugen; beispielsweise kann die Stärke der Platten 10 und 12 geringer oder größer sein als die der Platten 11 und 13.

Bei der elektrostatischen Ablenkeinrichtung, wie sie Abb. 2 darstellt, bestehen die Platten 10, 11, 12 und 13 aus halbleitendem Stoff oder aus porösem Material, das mit elektrisch leitendem Stoff imprägniert ist, um ihm Halbleitereigenschaften zu geben. Größe und Länge sind so gewählt, daß die gewünschte Ablenkempfindlichkeit entsteht. Besonders vorteilhaft für die Ablenkplatten haben sich Platten aus keramischem Werkstoff hoher Porosität erwiesen, die z. B. aus einer mit einem geeigneten Bindemittel gesinterten no Tonerde hergestellt sind. Gesinterte Tonerde mit" einer Porosität von etwa 44°/o ist besonders geeignet. Diese Platten werden auf gewünschte Größe gebracht und mit elektrisch leitendem Kitt 14, beispielsweise SiI-berpaste oder einem anderen leitenden Kitt, verbunden, so daß eine kastenartige Anordnung nach Abb. 2 entsteht. Eine für diesen Zweck geeignete Silberpaste besteht aus 15 Teilen fein gepulvertem Silber, 10 "Teilen 1 so von Lärchenpech und 1 Teil von Wismutsubnitrat, das mit einer genügenden Menge

eines Lösungsmittels, beispielsweise Rosmarinöl, vermischt wird. Die aneinanderstoßenden Kanten der Platten, welche den Kasten bilden, werden vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 4 5⁰ gegen die Plattenebene abgeschrägt und mit Hilfe des elektrisch leitenden Kitts 14 verbunden. Nach dem Kitten wird die Anordnung 30 Minuten lang auf 500° erhitzt, damit der Kitt fest wird und das Bindemittel sich verflüchtigt. Dann taucht man den ganzen Kasten in eine Lösung von Imprägnierungsstoff, beispielsweise von kolloidalem Graphit, in kochendes Wasser und läßt ihn diese Lösung beispielsweise 1 Minute lang aufsaugen.

Abb. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die besonders gut für die Beseitigung der Trapezverzerrung verwendet werden kann, wenn die Ebene des Schirms 2 nicht senkrecht zur Längsachse der Röhre steht. Wenn beispielsweise dieser Schirm mit der Längsachse der Röhre einen spitzen Winkel von 6o° einschließt, wie dies durch die Gerade 19 dargestellt ist, hat die Umrandung der vom Kathodenstrahl abgetasteten Fläche eine trapezförmige Gestalt. Dies läßt sich dadurch ausgleichen, daß man die Ablenkeinrichtung so ausbildet, daß der Kathodenstrahl in bekannter Weise längere Zeit unter dem Einfluß des elektrostatischen Ablenkfeldes bleibt, wenn der Strahl den Teil des Schirmes überstreicht, der näher ~ an der Kathode liegt. Die Ablenkeinrichtung stellt ein schräg abgeschnittenes rechtwinkliges

Prisma mit zwei diagonal gegenüberliegenden Kanten von gleicher Länge dar, während die anderen beiden Kanten verschiedene Länge haben. Die Platten 10 bis 13 sind so geformt, daß zwei Kanten parallel verlaufen, die dritte Kante senkrecht zu den beiden parallelen Kanten und die vierte unter einem von 9 o° abweichenden Winkel zu den parallelen Kanten.

Die Drahtzuführungen 15 bis 18 in Abb. 2 können in Löchern, die in den Kitt gebohrt sind, befestigt werden und können gleichzeitig als Träger für die Anordnung verwendet werden. Die Drähte 1S bis 18 können aber auch bei der Herstellung des Kastens mit eingekittet werden.

Die Abb. 4 zeigt eine Skizze für verschiedene Ablenkphasen. Der Mittelkreis stellt den Schirm 2 dar, in welchen ein Rechteck 20 in gestrichelten Linien eingezeichnet ist, das die Begrenzung des vom Elektronenstrahl auf den Schirm geschriebenen Rasters angibt. Im Innern dieses Rechtecks 20 ist ein Quadrat 21 angegeben, das schematisch die Projektion der Ablenkeinrichtung auf dem Schirm 2 darstellt. Das Rechteck 22 im Quadrat 21 zeigt in gestrichelten Linien die Fläche, die vom Strahl beim Verlassen der Ablenkeinrichtung überstrichen wird. Diese ist eine Verkleinerung des vom Strahl auf dem Schirm 2 überstrichenen Rechtecks 20. Die acht Punkte des Rechtecks 22 entsprechen in ihrer Lage denen des Rechtecks 20 und stellen acht Lagen des Elektronenstrahls beim Verlassen der Ablenkeinrichtung bzw. beim Auftreffen auf den Schirm dar. Die acht entsprechenden Phasen sind in den Teilabbildungen A bis H angedeutet, welche den entsprechenden Punkten des Rechtecks 20 bzw. 22 (durch Pfeile angedeutet) zugeordnet sind. Es ist dabei angenommen, daß die Ablenkspannungen diagonal gegenüberliegenden Ecken zugeführt werden. Die gestrichelten parallelen Linien der Teilabbildungen A bis F stellen die Äquipotentialflächen dar, welche von einem Ende des Ablenkkastens bis zum anderen reichen und die nur zur Erklärung der verschiedenen Phasen des Ablenkvorganges angegeben sind.

Die Teilabbildung A zeigt die Wirkung des Ablenksystems für den Fall, daß die horizontalen und die vertikalen Ablenkspannungen an den Kasten angelegt sind. Die horizontalen Ablenkspannungen, beispielsweise 40 Volt positiv über den Leiter 16 und 40 Volt negativ über den Leiter 18, erzeugen 9» die Horizontalablenkung für die linke Ecke des Fluoreszenzschirmes. Gleichzeitig werden 30 Volt positiv über den Leiter 15 und 30 Volt negativ über den Leiter 17 zugeführt, welche den Strahl vertikal nach der oberen linken Ecke ablenken. Die Teilabbildung· B gibt die Stellung an, bei welcher der Strahl bei gleichen horizontalen Ablenkspannungen, aber ohne vertikale Ablenkspannungen abgelenkt wird. Diese Verteilung der Spannungen bewirkt ein Auftreffen des Strahls in der Mitte der linken Schirmkante 2, während bei denselben horizontalen Ablenkbedingungen, aber mit umgekehrten Ablenkspannungen wie in A, der Strahl adf den Schirm auf die untere Ecke der linken Kante trifft, wie Teilabbildung C zeigt. Die Teilabbildungen D¹, E und F geben die Wirkung 'der Ablenkung bei gleichen vertikalen und horizontalen Ablenkspannungen wie in A, B und C an, wenn die Polarität der horizontalen Ablenkspannungen umgekehrt wird. In diesem Fall liegt der Strahl auf dem obersten Punkt, dem Mittelpunkt bzw. unteren Punkt der rechten Kante des Schirmrasters 2. Wenn ^1X5 keine horizontalen Spannungen über die Leiter 16 und 18 zugeführt werden, die vertikalen Ablenkspannungen denen in den Teilabbildungen D^! und F entsprechen, trifft der Strahl auf die Mitte der oberen bzw. unteren Kante des Rasters, wie die Teilabbildungen G und H zeigen.

Offenbar arbeitet die Ablenkeinrichtung auf Grund der Potentialdifferenzen, welche längs der Innenfläche der Ablenkplatten entstehen. Man muß daher annehmen, daß zwischen den Platten Gegenden gleichen Potentials entstehen, welche in Abb. 4 durch die gestrichelten Linien dargestellt sind, die sich als Parallelebenen gleichen Potentials durch den von dem Kasten umschlossenen Raum ίο erstrecken.

Wenn also die halbleitenden Wände des Kastens gleichmäßigen Widerstand haben und die Abierikspannungen symmetrisch zugeführt «•erden, erstrecken sich die Äquipotentiallinien geradlinig von einer Röhrenwand zur gegenüberliegenden Wand, so daß das Feld für alle Richtungen und Größen des radialen Ablenkgradienten homogen ist. Bei dieser Ablenkeinrichtung wirken die zwei zueinander senkrechten Ablenkfelder gleichzeitig ein und erzeugen einen gleichmäßigen radialen Ablenkgradienten, der keine defokussierende Wirkung hervorruft. Da zwischen den beiden Feldern keine gegenseitige Beeinflussung besteht und da die Länge des Ablenksystems nur halb so groß ist wie bei den gebräuchlichen Anordnungen, wo die Plattenpäare an verschiedenen Stellen des Elektronenstrahlweges angebracht sind, kann man die Kathode näher an den Schirm heranrükken, so daß ein kleinerer und intensiverer Leuchtfleck entsteht

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Röhre mit Fluoreszenzschirm beschrieben worden ist, ist es klar, daß sie nicht auf solche Röhren beschränkt ist, sondern der Fluoreszenzschirm beispielsweise durch eine Schirmelektrode vom Mosaiktyp o. dgl. ersetzt sein kann.

Claims (7)

1. *° Patentansprüche:

   ι . Elektrostatische Ablenkeinrichtung für Kathodenstrahlröhren mit vier um den gleichen Strahlabschnitt angeordneten Ablenkplatten unter Verwendung eines halbleitenden Werkstoffes für die Ablenkelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten einen beiderseits offenen und vom Kathodenstrahl durchsetzten Kasten bilden und an je zwei diagonal gegenüberliegenden Kanten Anschlüsse zur Zuführung der beiden Ablenkspannungen, die die beiden senkrecht zueinander wirkenden Ablenkfelder erzeugen, vorgesehen sind.
2. 2. Ablenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kastens senkrecht zur Röhrenachse rechteckig ist.
3. 3. Ablenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten Rechteckform aufweisen.
4. 4. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten durch Verwendung eines elektrisch leitenden Kittes verbunden sind, welcher gleichzeitig als Zuführung für die Ablenkspannungen längs der Kanten des Kastens dient.
5. 5. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der Ablenkspannungen längs der Kanten elektrische drahtförmige Leiter angebracht bzw. zwischen die beiden aneinanderstoßenden Kanten eingebettet sind.
6. 6. Ablenkeinrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten in Form eines schräg abgeschnittenen Prismas ausgebildet ist.
7. 7. Ablenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Platten Rechtecke verschiedener Länge, die beiden anderen gegenüberliegenden Platten je ein Vierseit mit zwei rechten Winkeln an der der Kathode zugewandten Grundkante bilden (Abb. 3).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen