DE762701C - Verfahren zur Steuerung des Kathodenstrahles einer Hochvakuumkathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verbesserung der Intensitätssteuerung in Braunschen Hochvakuumkathodenstrahlröhren, bei denen die Menge der Elektronen des Strahles mit Hilfe einer von ihnen durchlaufenen Elektrode gesteuert wird.

Es ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt, die eine Kathode, eine Steuerelektrode, eine oder mehrere Sammelelektroden, eine Anode und einen Fluoreszenzschirm hat. Diese Röhre dient z. B. für Zwecke des Fernseh-•empfangs, indem die empfangenen Bildsignale der Kathode und der Steuerelektrode so aufgedrückt werden, daß sich die Intensität des auf den Schirm fallenden Strahles verändert und dadurch eine entsprechende Änderung der Intensität des vom Schirm ausgehenden fluoreszierenden Lichtes hervorgerufen wird.

Es hat sich indessen herausgestellt, daß die Steuercharakteristik solcher Röhren, d. h. die Kurve, die die Abhängigkeit des zum Fluoreszenzschirm gelangenden Stromes von der Steuerspannung (gegenüber der Kathode)

darstellt, sehr stark gekrümmt ist. Änderungen des Schirmstromes bei großen Änderungen der Steuerspannungen sind unverhältnismäßig groß im Vergleich zu Änderungen des Schirmstromes, die durch geringere Änderungen der Steuerspannungen hervorgerufen werden.

Es hat sich weiter herausgestellt, daß sich die Größe des Lichtfleckes mit der Steuerspannung ändert, indem sie im allgemeinen zunimmt, wenn das Potential der Steuerelektrode dem der Kathode nahekommt, wodurch Einzelheiten des aufgebauten Bildes verlorengehen.

Diese Nachteile treten sowohl bei den bekannten Anordnungen mit einer stufenweisen Beschleunigung auf als auch bei den bekannten Anordnungen, bei denen Beschleunigungs- und Verzögerungselektroden abwechselnd aufeinanderfolgen.

Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zu schaffen, durch die zum mindesten teilweise die vorgenannten Nachteile beseitigt werden. Sie besteht darin, daß bei der Steuerung des Kathodenstrahles einer Hochvakuumkathodenstrahlröhre die Elektronen einem einfachen oder mehrfachen Beschleunigungs- und einem unmittelbar anschließenden Verzögerungsvorgang auf die Geschwindigkeit Null oder ungefähr Null unterworfen werden und daß die Intensitätssteuerung des Strahles an einer Stelle vorgenommen wird, an der die Elektronengeschwindigkeit im wesentlichen Null ist.

Es handelt sich also um eine Anordnung j zur Intensitätssteuerung des Kathodenstrahles j einer Kathodenstrahlröhre, in deren Hülle der Reihe nach eine Kathode, eine erste ; Beschleunigungselektrode, eine Verzögerungs- ■' elektrode und eine zweite Beschleunigungselektrode angeordnet sind. Die Beschleunigungselektroden erhalten gegenüber der Kathode positive Potentiale und die Verzögerungselektrode ein Potential, das dem Kathodenpotential gleich oder annähernd ; gleich ist. Im Betriebe arbeitet die Einrieb- \ tung derart, daß eine Zunahme des Potentials | an der Verzögerungselektrode im negativen Sinne gegenüber dem Kathodenpotential eine Verstärkung" des zur ersten Beschleunigungselektrode fließenden Stromes hervorruft. Bei dieser Anordnung kommen nun die aus der Kathode austretenden Elektronen etwa dort praktisch zur Ruhe, wo die Verzögerungselektrode liegt, so daß sie von dieser Zone aus nach dem Schirm hin beschleunigt werden. Die Zone, in der die Elektronen zur Ruhe kommen, soll aus Zweckmäßigkeitsgründen als Raumladungskathode der Röhre bezeichnet werden. Unter Ausnutzung dieser Zone kommt man zu einer für verschiedene Zwecke wünschenswerten, annähernd geradlinigen Charakteristik, bei der die infolge der Änderung der Modulatorspannung· hervorgerufene Änderung der Größe des Lichtileckes verringert wird. Es hat sich indessen herausgestellt, daß bei diesen Röhren ein Lichthof : um den Lichtfleck vorhanden sein kann. L^Tm

■ diesen zu beseitigten, kann zwischen der zweiten Beschleunigungselektrode und dem Schirm eine zweite Verzögerungselektrode und eine dritte Beschleunigungselektrode angeordnet

! sein. Die zweite Verzögerungselektrode liegt neben der zweiten Beschleunigiuigselektrode: ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, um der dritten Beschleunigungselektrode ein gegenüber dem Kathodenpotential positives Potential und der zweiten Verzögerungselektrode ein Potential aufzudrücken, das dem ; Kathodenpotential gleich oder annähernd gleich ist. Bei dieser Schaltung werden die von der Kathode ausgehenden Elektronen in

■ zwei Raumladungskathoden im wesentlichen ; zur Ruhe gebracht. Die erste liegt in der Nähe der ersten Verzögerungselektrode und die zweite in der Nähe der zweiten Verzögerungselektrode.

Diese Röhren können eine Charakteristik ; haben, die zwar gekrümmt ist, aber weniger als die der erwähnten bekannten Röhren. Die Änderung der Lichtfleckgröße in Abhängig-' keit vom Modulatorpotential ist kaum bemerkbar, und der Lichthof fehlt fast vollständig. Die verhältnismäßig geringe, aber , doch bestimmte Krümmung der erzielten j Charakteristik ist für bestimmte Zwecke j zweckmäßig, wenn man z. B. die Einzelheiten der helleren Teile des reproduzierten Bildes

■ gegenüber den Einzelheiten der dunklen Teile

; hervorheben will.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt

Abb. ι eine Röhre mit zwei Beschleunigungs- und einer Verzögerungselektrode in derartiger Anordnung, daß beim Betriebe der Röhre eine Raumladungskathode gebildet wird, und

Abb. 2 eine Röhre mit drei Beschleunigungs- und zwei Verzögerungselektroden, die so angeordnet sind, daß beim Betrieb der Röhre zwei Raumladungskathoden gebildet werden.

Die Abb. 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre z. B. für Fernsehempfangszwecke.

Innerhalb des zylindrischen Teiles 1, der dann in den konischen Teil 2 übergeht, ist ein rohrförmiger Glasteil 4 vorgesehen, in welchem der Reihe nach eine Kathode 5. ein Kathodenschirm 6. eine erste Beschieuniguiigselektrode 7, eine Verzögerungselektrode S und eine zweite Be

elektrode 9 angeordnet sind. Die Elektrode 8 dient als Steuerelektrode. Die Elektrode 9 entspricht dem Teil, der manchmal als erste Anode der Röhre bezeichnet wird. Die Leitungen zu den Elektroden können durch den Quetschfuß 10 hindurchgeführt werden. Die Leitungen zur Kathode und zum Heizfaden dienen auch als Träger dieser Elektroden.. Die Zuleitungen zu den übrigen Elektroden gehen vom Quetschfuß 10 durch Löcher, z. B. 11, 12, aus der S ei ten wandung des Glasrohres 4 heraus und durch weitere Löcher, z. B. 13, 14, zurück zu den Elektroden. Die zweite Beschleunigungselektrode ist innerhalb des rohrförmigen Teiles 4 derart angeordnet, daß etwa ein Drittel der Elektrode über den rohrförmigen Teil hinaussteht. In Elektronenrlugrichtung folgen auf die Elektrode 9 die Anode 15 und der auf dem Kolbenboden 3 befindliche Fluoreszenzschirm 16. Eine elektrostatische oder eine elektromagnetische Einrichtung zur Strahlablenkung, z. B. zwei Paar Spülen 17, i8, sind an geeigneter Stelle des Strahlenganges angeordnet.

Die Kathode hat zweckmäßigerweise die Gestalt einer flachen offenen Schachtel von etwa Va cm Durchmesser. Der flache, kreisförmige Boden, der gegebenenfalls mit Oxyd versehen ist, wird mittels eines Heizfadens innerhalb der Schachtel indirekt beheizt. Form und ungefähre Abmessungen der übrigen zylindrischen Elektroden sind aus den Abbildungen ersichtlich.

Der Schirm befindet sich zweckmäßig auf Kathodenpotential oder auf einem Potential, z. B. ο bis 20 Volt negativ, das dem Kathodenpotential annähernd gleich ist. Die übrigen Elektroden werden gegenüber der Kathode 5 auf etwa folgenden Potentialen gehalten: Elektrode 7 auf etwa + 200 Volt, Verzögerungselektrode 8 auf etwa — 20 Volt, erste Anode auf etwa + 3600 Volt. Die Löcher 19, 20, 21 und 22 haben sämtlich 1,8 mm Durchmesser. Das Loch 23 hat etwa 3,5 mm Durchmesser.

Die Arbeitsweise der Röhre ist folgendermaßen: Die aus der Kathodes austretenden Elektronen werden unter dem Einfluß des Feldes zwischen der Elektrode 7 einerseits und der geerdeten Kathode 5 und dem Schirm 6 anderseits in großer Menge in der öffnung 21 der Verzögerungselektrode 8 gesammelt.

Zwischen den Elektroden 7 und 8 werden die Elektronen verzögert. Da die Elektrode 8 auch gegenüber der Kathode 5 etwas negativ ist, werden die Elektronen in einer Zone, die dicht am Loch 21 der Verzögerungselektrdde 8 liegt, im wesentlichen in den Ruhezustand gebracht. Der in dieser Zone befindliche Elektronennebel kann als Raumladungs- oder virtuelle Kathode der Röhre bezeichnet werden.

Das Beschleunigungsfeld, das zwischen den Elektroden 8 und 9 besteht, reicht in die Raumladungskathode der Röhre hinein. Die Geschwindigkeiten (in Richtung der Röhrenachse), mit denen die Elektronen von der Kathode 5 ausgehen, sind gering im Vergleich zu der Geschwindigkeit, die sie darauf infolge des elektrostatischen Beschleunigungsfeldes zwischen den verschiedenen Elektroden annehmen. Elektronen, die von der Kathode ausgehen, werden durch die Elektrode 8 so ausgefiltert, daß die von der virtueilen Kathode nach der zweiten Beschleunigungselektrode 9 hin bewegten Elektronen fast gleiche Axial- und Radialgeschwindigkeit haben. Sie können deshalb auf dem Leuchtschirm 16 zu einem sehr scharfen Lichtpunkt konzentriert werden. Das Konzentrieren erfolgt auf folgende Weise:

Zwischen der Raumladungskathode und dem schirmseitigen Ende der ersten Anode 9 divergieren die Elektronen. Beim Erreichen des verhältnismäßig starken elektrostatischen Feldes zwischen den benachbarten Enden der ersten und zweiten Anode 15 werden die Elektronen indessen konzentriert und zugleich im Bereich der zweiten Anode beschleunigt. Das Feld zwischen den Elektroden 9 und 15 wirkt auf den divergierenden konischen Elektronenstrom als Elektronenlinse, die die Elektronen bei geeigneter Wahl der Elektronenpotentiale in einem Brennpunkt auf dem Leuchtschirm 16 sammelt.

Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Anordnung ein sehr kleiner Lichtfleck auf dem Schirm erzielt werden kann und daß Änderungen der Größe des Fleckes bei Änderung der Modulatorspannung geringer sind als bei Röhren bekannter Art.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die Elektrode 6 weggelassen werden, und die Kathode 5 wird zusammen mit ihrem Heizfaden näher an die erste Beschleunigungselektrode herangerückt. Die Beschleunigungselektrode 7 steht in diesem Fall unter einem zur Kathode positiven Potential von etwa 10 Volt, während die anderen Elektroden die obenerwähnten Potentiale erhalten.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen hat sich herausgestellt, daß der Lichtfleck einen Lichthof besitzt, obwohl die Änderung der Größe des leuchtenden Fleckes in Abhängigkeit von der Modulationsspannung geringer als bei bekannten Röhren ist. Dieser Nachteil,wird indessen bei der Ausführungsform nach Abb. 2 fast vollständig beseitigt.

Bei dieser Ausführungsform sind eine weitere Verzögerungs- und eine weitere Be-

Claims (2)

1. schleunigungselekirode vorgesehen. Innerhalb der Glasröhre 24, die der Röhre 4 in Abb. ι entspricht, sind der Reihe nach angeordnet: eine Kathode 25, eine Schirmelektrode 26, eine erste Beschleunigungselektrode 27, eine erste Verzögerungselektrode 28, eine zweite Beschleunigungselektrode 29, eine zweite Verzögerungselektrode 30 und eine dritte Beschleunigungselektrode oder erste Anode 31. Ferner ist eine zweite Anode 32 vorgesehen. Wie bei der Ausführungsform gemäß Abb. 1 sind die Elektroden zylindrisch und besitzen senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Lochblenden. Form und ungefähre Abmessungen sind aus der Abb. 2 ersichtlich.

   Die Löcher in den Elektroden 26 bis 31 halien einen Durchmesser von etwa 3 mm. : Die Elektroden liegen der Reihe nach auf etwa folgenden Potentialen gegenüber der Kathode: die Elektrode 26 auf — 5 Volt, die Elektroden 2j bzw. 29 auf + 250 Volt, die ■ Elektrode 30 auf + 5 Volt, die erste Anode 31 '■ auf etwa -r 1000 Volt und die zweite Anode 32 auf etwa + 3900 Volt. Die Strahlmodulation wird an der Elektrode 2S vorgenommen, und zwar von ο bis herunter zu etwa — 30 Volt. Bei dieser Spannung wird der Strahl gesperrt. Innerhalb dieses Bereiches der .Modulatorspannungen ist kein Lichthof und nur eine sehr geringe Änderung der Leuchtrleckgröße zu beobachten.

   Beim Betriebe dieser Röhre entstehen zwei Raumladungs- oder virtuelle Kathoden. Die aus der Kathode austretenden Elektronen werden zunächst in der Öffnung der ersten Verzögerungs- oder Steuerelektrode 2<< gesammelt. Da das Potential der Steuerelektrode zwischen ο und ■— 30 Volt gegenüber der Kathode liegt, kommen die Elektronen etwa an dem Loch der Elektrode 28 zur Ruhe. Von dieser Stelle aus werden die Elektronen wieder beschleunigt und in der Öffnung der Elektrode 30 gesammelt. L^Tnter der Einwirkung dieser Verzögerungselektrode entsteht in der Xähe ihrer Öffnung eine zweite Raumladungszone. Die Anoden 31 und ^2 beschleunigen wieder die Elektronen dieser Zone und sammeln sie auf dem Leuchtschirm S3- Bei der beschriebenen Anordnung entsteht ein Bild der Kathode 25 in der ersten Raumladungskathode, ein Bild der ersten Raumladungskathode in der zweiten und ein Bild der zweiten Raumladungskathode auf dem Leuchtschirm 33. Die Entstehung der Raumladungszonen ist von den relativen Potentialen der verschiedenen Elektroden, ihrem Abstand, ihrer Lochgröße und der Dichte des durch die Röhre fließenden Elektronenstromes abhängig. Die Verbesserung der Gleichförmigkeit und scharfen L'mgrenzung des Leuchtpunktes beruht darauf, daß j die Elektrode 30 kein negatives Potential : gegenüber der Kathode 25 hat

   Bei der Röhre nach Abb. 2 kann die Strahlsteuerung au den Elektroden 26. 2$ oder 30 erfolgen. Dabei befinden sich die Potentiale der beiden nicht zur Steuerung dienenden Elektroden annähernd auf Kathodenpotential.

   Die Elektroden 27 und 20, brauchen nicht notwendigerweise auf gleichem Potential zu liegen. Es kann z. B. zweckmäßig sein, die eine von ihnen oder beide auf dem gleichen Potential wie die erste Anode 31 zu halten.

   Die Anzahl der in der Röhre gebildeten Raumiadungskathoden kann mehr als zwei sein. Die Entstehung jeder weiteren Rauniladungskathode erfolgt durch Einführung weiterer Elektrodenpaare, von denen das eine zum Beschleunigen und das andere dazu dient, die Elektronen in den Ruhezustand zu bringen.

   Bei jeder Anordnung kann an Stelle der elektrostatischen Hauptlinse eine magnetische Linse treten. Eine solche Linse kann auch dazu dienen, ein verkleinertes Bild der wirklichen Kathode auf der ersten oder letzten Raumladungskathode zu bilden. Ein noch weiter verkleinertes Bild der letzten Raumladungskathode wird dann auf dem Leuchtschirm mittels einer weiteren Elektronenlinse gebildet.

   P λ τ κ χ τ λ χ sprich κ:

   ι. Verfahren zur unmittelbaren Steuerung der Zahl der Elektronen im Strahl einer Braunschen Hochvakuumkathodenstrahlröhre mittels von den Elektronen des Strahles durchflogener Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen einem einfachen oder mehrfachen Beschleunigungs- und einem unmittelbar anschließenden Verzögerungsvorgang auf die Geschwindigkeit XuIl oder ungefähr XuIl unterworfen werden und daß die Intensitätssteuerung des Strahles an einer Stelle vorgenommen wird, an der die Elektronengeschwindigkeit im wesentlichen XuIl ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätssteuerung des Kathodenstrahles an einer Verzögerungselektrode. insbesondere an der ersten, vorgenommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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