DE814918C - Elektrisches Entladungsgefaess mit einem gerichteten Elektronenbuendel - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. SEPTEMBER 1951

ρ 265ος/ VIII c/ Ji g D

ist als Erfinder genannt worden

In elektrischen Entladungsröhren mit gerichtetem Elektronenbündel, die zur Wiedergabe von Fernsehbildern dienen, entsteht durch das Elektronenbündel ein Lichtfleck auf dem Bildschirm. Letzterer kann ein Leuchtschirm oder eine stellenweise erhitzte dünne Metallplatte sein. Die Lichtintensität des Lichtflecks wird größer, insbesondere bei Verwendung eines metallenen Auffangschirms, je höher die die Elektronen beschleunigende Spannung gewählt ist.

Die Steigerung der Beschleunigungsspannung bei gleichbleibendem Röhrendurchmesser stößt auf Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten können allerdings durch eine Vergrößerung des Querschnitts des Röhrenteils, in dem die Feldelektroden untergebracht sind, wesentlich herabgesetzt werden; es ist aber unerwünscht, den Röhrendurchmesser zu vergrößern mit Rücksicht auf die Zunahme des Durchmessers der Spulen, die zum elektromagnetischen Konzentrieren und Richten des ao Bündels verwendet werden und die außerhalb der Röhre angebracht sind. Folglich erhöht sich die zur Erzeugung der gewünschten Feldstärke erforderliche Energie, und größere Speisevorrichtungen sind notwendig. as

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einige Maßnahmen, welche bezwecken, die Beschleunigungsspannung bei gleichbleibendem Röhrenquerschnitt wesentlich zu steigern.

Eine der Ursachen, welche einer Erhöhung der Beschleunigungsspannung bei der üblichen Anordnung des Elektrodensystems auf dem am Glashals der Röhre durch Anschmelzung befestigten Röhrenfuß im Wege stehen, besteht darin, daß der

isolierte Wandteil, über den die Potentialverteilung auftritt, sich von der Anode bis über die Kathode hinaus erstreckt, so daß zur Höhe der Emissionsfläche der Kathode die Wand ein wesentlich höheres Potential aufweist als die Kathode. Dies ist günstig zum Entstehen unregelmäßiger Spannungsverteilungen über die Wand, welche Gleitfunkentladungen und Wanddurchschläge herbeiführen können, indem bei gleichmäßiger Verteilung der Spannung über

ίο die isolierte Wand in der Höhe der Kathode bereits so hohe Spannungsunterschiede zwischen der Wand und den mit der Kathode zusammenwirkenden Elektroden entstehen, daß an der Oberfläche dieser Elektroden infolge kalter Emission auf derRöhrenwand auftreffende Elektronen ausgelöst werden.

Nach der Erfindung ist die Kathode an einem zylinderförmigen Isolator befestigt, der in den Glashals der Röhre paßt; die der Wand zugekehrte Oberfläche des Isolators besitzt eine anhaftende, leitfähige

ao Schicht, die mit der Kathode verbunden oder mit einem nach außen geführten Leiter versehen ist. Im letzteren Fall kann der Leiter mit einem geerdeten Punkt der Speisevorrichtung verbunden werden, wenn, wie es häufig der Fall ist, die Kathode mit

as diesem Punkt über einen in der Speisevorrichtung liegenden Widerstand in Verbindung steht.

Es ergibt sich, daß das Auftreten von Gleitfunkentladungen eine besonders nachteilige Folge haben kann, wenn diese Entladungen eine hohe Feldstärke in der Umgebung der Kathode herbeiführen. Die sich daraus ergebende, forcierte Elektronenentladung kann eine solche Herabsetzung der Emissionsfähigkeit einer Oxydkathode herbeiführen, daß die Röhre dadurch praktisch unbrauchbar wird.

Es wurde zwar versucht, das Auftreten von unregelmäßigen Wandaufladungen bei Hochspannungsentladungsröhren dadurch zu vermeiden, daß die Entladungsstrecke von einem Metallschirm umgeben wird. Eine bekannte Bauart, bei welcher dieser Schirm als Teil der Wand 'ausgebildet ist, kommt im vorliegenden Falle nicht in Frage. Bei einer weiteren bekannten Bauart befindet sich der Schirm zwischen der Wand und den Elektroden, und er ist mit der Anode verbunden. Diese Bauart hat den Nachteil, daß der Röhrendurchmesser wesentlich größer sein muß als der Durchmesser der Elektroden. Da die Ladung des Schirms abgeführt wird, entsteht außerdem ein Elektronenverlust, der von der Kathode der Röhre geliefert werden muß, die daher schwerer belastet wird.

Wandaufladungen können auf kalte Emission an den Elektrodenrändern zurückzuführen sein. Um diese Erscheinung zu vermeiden, versucht man die Elektrodenoberfläche mit einer solchen Genauigkeit zu bearbeiten, daß sie keine Unebenheiten aufweist; man verwendet hierfür meist ein Metall, dessen Austrittsarbeit hoch ist.

Gemäß einer früheren' Überlegung wurde angenommen, daß bei Elektronenstrahlröhren mit gerichtetem Elektronenbündel, wobei die Röhre von einer oder mehreren Magnetspulen umgeben ist, um den Elektronenstrahlengang beeinflussen zu können und daher der Röhrendurchmesser möglichst herabgesetzt werden muß, durch Anbringung eines von den Elektroden isolierten Metallschirms zwischen der Wand und der der Kathode am nächsten liegenden Feldelektrode, das Auftreten von Emissionserscheinungen an Elektroden, wo dies nicht gewünscht wird, mit großer Sicherheit vermieden werden kann; hierbei erstreckt dieser Schirm sich von der Wand aus in den Zwischenraum der FeJdelektroden, endet in diesem und schneidet die Elektronenbahnen, die sonst die Feldelektroden mit der Wand verbinden würden. Bei solchen Emissionserscheinungen zur Auslösung gelangende Elek- tronen, welche auf der Röhrenwand endenden Bahnen folgen, können an der Wandoberfläche Sekundärelektronen auslösen und auf diese Weise zum Einleiten eines elektrischen Funkenüberschlags hinreichend große Potentialverschiebungen herbeiführen. Enden die Kraftlinien, längs denen sich die Elektronen bewegen, auf einem isoliert angeordneten Schirm; so wird sich dieser Schirm in negativem Sinne aufladen, so daß keine weitere Elektronenzuführung mehr erfolgen kann. Der Schirm kann selbst, weil er keine Funktion im Elektrodensystem zur Erzeugung des Elektronenbündels erfüllt, eine zur Vermeidung kalter Emission günstige Form aufweisen.

DieseLösungbefriedigt aber nochnicht undsieist besonders zur Vermeidung nachteiliger Folgen eines Funkenüberschlags ungeeignet. Ein solcher Überschlag entlädt nicht nur den isoliert angeordneten Schirm, sondern bewirkt auch eine starke Aufladung des letzteren in entgegengesetztem Sinne und somit das Auftreten großer elektrischer Feldstärken zwischen dem Schirm und der Kathode mit der bereits im vorstehenden angedeuteten nachteiligen Folge.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist in einer Elektronenstrahlröhre, deren Elektrodensystem im Glashals der Röhre angeordnet ist und deren Kathode in der oben angegebenen Weise zu einem zylinderförmigen an der der Wand zugekehrten Oberfläche mit einer leitenden Schicht versehener Isolator befestigt ist, zwischen der Wand und der der Kathode am nächsten liegenden Feldelektrode ein Metallschirm vorgesehen, der sich von der Wand aus in den Zwischenraum der Feldelektroden erstreckt und in ihm endet und der elek- no trisch leitend mit' der leitenden Schicht auf dem Kathodenisolator verbunden ist. In diesem Falle wird die infolge eines Überschlags zugeführte elektrische Ladung durch den mit der leitenden Schicht verbundenen Leiter ohne nachteilige Folgen abgeführt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Teils einer Kathodenstrahlröhre dargestellt, der das Elektrodensystem enthält, bei dem die Erfindung angewendet ist. iao

Die Glaswand 1 umgibt die elektronenemittierende Kathode 2 und die Beschleunigungsanode 3. Die Kathode 1 ist an einem zylinderförmigen Isolator 4 befestigt, der in den Glashals der Röhre paßt und aus einem keramischen Werkstoff bestehen 1*5 kann. Die Anode 3 ist mittels Federorgane 5 in der

Röhre festgeklemmt. Zwischen der Kathode und der Anode wird ein Spannungsunterschied von 20000 bis 30000 Volt angelegt.

Die Isolierung4 dient gleichzeitig zur Anordnung der Regelelektrode 6, der eine Spannung zugeführt wird, die sich zwischen dem Kathodenpotential und einem negativen Wert von einigen hundert Volt ändern kann.

Die der Röhrenwand zugekehrte Oberfläche des Rings 4 ist mit einer haftenden leitenden Schicht 7 versehen, mit der ein Zuführungsleiter 8 verbunden ist. Dieser negative Leiter wird mit einem geerdeten. Punkt der Hochspannungsquelle verbunden. Bei einer bestimmten Schaltung, in der die Regelspannung von einem Widerstand geliefert wird, der in Reihe mit der Kathode geschaltet ist, so daß die negative Spannung als der Spannungsverlust in diesem Widerstand entsteht und von dem den Widerstand durchlaufenden Verbrauchsstrom des Geräts erzeugt wird, besitzt die leitende Schicht das gleiche Potential wie die Regelelektrode. In anderen Fällen, bei denen eine getrennte Spannungsquelle zur Lieferung der Regelspannung verwendet wird, kann die leitende Schicht direkt mit der Kathode verbunden sein.

Die während des Betriebs angelegte Anodenspannung tritt zwischen der leitenden Schicht 7 und einem auf der Röhrenwand angebrachten leitenden Belag 10 auf, an dem die Klemmfedern 5 zurUnter-Stützung der Anode 3 anliegen. Eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Spannung längs der Röhrenwand begünstigt eine gute Wirkung der Röhre und verringert die Möglichkeit des Auftretens von Störungen. Wenn aber die Röhrenwand von Elektronen getroffen wird, die eine zur Auslösung von Sekundärelektronen hinreichende Geschwindigkeit aufweisen, so können Potentialunterschiede auftreten, die zur Erhöhung des Spannungsgradienten längs der Wandoberfläche Anlaß geben. Ein hierdurch verursachter Spannungsüberschlag wird sich von dem leitenden Belag 10 aus einen Weg zum anderen Hochspannungspol bahnen. Durch Anbringung eines Metallschirms 9, der sich von der Wand aus in den Raum zwischen den Feldelektroden erstreckt und in ihm endet und der elektrisch leitfähig mit der leitenden Schicht auf dem Kathodenisolator verbunden ist, wird verhütet, daß dieser Überschlag zur Kathode durchdringen kann. Obzwar durch die Anbringung der leitenden Schicht auf der der Wand zugekehrten Kathodenisolatorfläche und deren Verbindung mit einem geerdeten Punkt der Hochspannungsquelle die Möglichkeit einer unregelmäßigen Wandaufladung bereits wesentlich herabgesetzt wird, treten bei einem etwaigen Überschlag infolge des Vorhandenseins des Schirms praktisch keine nachteiligen Folgen auf, da die elektrische Ladung in diesem Falle längs des kürzesten Wegs abgeführt wird, ohne unerwünscht hohe Feldstärken in der Nähe der Kathode verursachen zu können.

Claims (2)

60 Patentansprüche:

1. Elektrische Entladungsröhre mit einem gerichteten Elektronenbündel, bei welcher der Zwischenraum zwischen zwei Feldelektroden, die für Hochspannung voneinander isoliert sind, von einer Wand eines Isoliermaterials umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode an einem zylinderförmigen Isolator befestigt ist, der in den Glashals der Röhre paßt und dessen der Wand zugekehrte Oberfläche eine anhaftende leitende Schicht aufweist, die mit der Kathode verbunden oder mit einem nach außen geführten Leiter versehen ist.

2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Röhrenwand und der der Kathode am nächsten liegenden Feldelektrode ein Metallschirm angeordnet ist, der sich von der Wand aus in den Zwischenraum zwischen den Feldelektroden erstreckt und in ihm endet, und daß der Schirm elektrisch leitend mit der leitenden Schicht des Kathodenisolators verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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