DE815069C - Elektronenoptisches System, insbesondere fuer Bildwandlerroehren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronenoptisches System, insbesondere für Bildwandlerröhren, die zur Umwandlung eines Elektronenbildes in ein sichtbares Bild verwendet werden. Ein solches Elektronenbild entsteht z. B. durch photoelektrische Emission, wenn auf die lichtempfindliche Oberfläche einer photoelektrischen Kathode ein Lichtbild projiziert wird. Zur Bildprojektion können auch unsichtbare Strahlen benutzt werden, wenn die Kathode mit einem gegen diese Strahlen empfindlichen, photoelektrisch emittierenden Stoff überzogen ist.

Es ist bekannt, die bilderzeugenden Elektronen unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes einem in einem Abstand von der photoelektrischen Kathode angeordneten Bildschirm zuzuführen. Die Photoelektronen sollen diesen Bildschirm mit einer Verteilung treffen, die der Elektronenverteilung im ursprünglichen Bilde entspricht. Indem der Bildschirm mit einem geeigneten Lumineszenzstoff überzogen wird, ist in dieser Weise ein Lichtbild erzielbar, so das eine Abbildung des auf die photoelektrische Kathode projizierten Bildes darstellt. Gegebenenfalls kann diese Abbildung gegenüber dem ursprünglichen Bild vergrößert oder verkleinert sein und eine größere Helligkeit haben. as

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß mit dieser Anordnung eine unverzerrte Bildwiedergabe nicht erzielt wird. Man hat versucht, diesem Übelstand abzuhelfen, indem die Elektronen auf ihrem Wege von der Kathode zum Bildschirm dem Einfluß einer oder mehrerer Elektronenlinsen ausgesetzt werden. Diese können durch elektrische oder magnetische

Felder gebildet werden, die infolge ihrer fokussierenden Wirkung auf das Elektronenbündel die Übereinstimmung der Abbildung auf dem Bildschirm mit dem ursprünglichen Bild fördern. Ein Nachteil der Verwendung einer oder mehrerer Elektronenlinsen besteht darin, daß die Vorrichtung verwickelt wird und bei der Ausbildung des Speisegerätes besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, weil zur Aufrechterhaltung der Linsenfelder regelbare, jedoch auf den eingestellten Wert genau konstant bleibende Spannungen oder Ströme erforderlich sind.

Die Erfindung betrifft eine Elektronenoptik zur Verwendung bei einem Bildwandler, die ohne Verwendung weiterer Elektronenlinsen und bei Anwendung einer einzigen elektrischen Spannung zur Beschleunigung der Elektronen, die nicht genau konstant zu sein braucht, immer ein Bild ergibt, das mit dem auf die photoelektrische Kathode projiao zierten Bild in richtiger Übereinstimmung ist. Die neue Elektronenoptik besteht aus einer konkaven kugeligen photcelektrischen Kathode und einer in einem Abstand von dieser angeordneten Anode, die mit einer öffnung zum Durchlassen der Elektronen »5 versehen ist, die von der photoelektrischen Kathode zu einem hinter der Anode in einem feldfreien Raum aufgestellten Auffangschirm wandern.

Nach der Erfindung ist die der photoelektrischen Kathode zugewandte Anodenoberfläche konvex kugelig, und ihr Krümmungsradius ist gleich oder kleiner als derjenige der photoelektrischen Kathode abzüglich des Abstandes der Anode von der letztgenannten·. Der Raum zwischen der photoelektrischen Kathode und der Anode ist von einer mit der Photokathode elektrisch verbundenen leitenden Fläche derartiger Form umgeben, daß die Wirkung des elektrischen Feldes zwischen der Photokathode und der Anode etwa die gleiche wie bei konzentrischer Anordnung der Anode in bezug auf die photoelektrische Kathode ist, bei welcher Anordnung die erwähnte Oberfläche eine Fortsetzung der kugeligen Kathodenoberfläche bildet.

Die Güte der Abbildung kann noch verbessert werden, wenn der öffnung in der Anode über einen Abstand, der wenigstens ihrem Durchmesser entspricht, ein konstanter Schnitt gegeben wird.

Die Erfindung ist insbesondere wichtig bei elektrischen Entladungsröhren für Bildumwandlung, Bildwandlerröhre oder Luminoskop genannt, die klein bemessen sind und infolgedessen möglichst einfach ausgebildet werden müssen. Sie kann aber auch in anderen Fällen Anwendung finden, wie z. B. bei Fernsehsenderöhren mit elektronenoptischer Verstärkung des zu übertragenden Bildes. Im folgenden wird an Hand der Abbildung ein Ausführungsbeispiel der Röhre nach der Erfindung näher erläutert.

Die dargestellte Röhre besteht aus einem geschlossenen Glasgefäß 1, das von einem im wesentliehen zylindrischen Teil gebildet wird, der am einen Ende von einem kugeligen Teil 2 abgeschlossen ist. Der kugelige Teil 2 ist an der Innenseite mit einer dünnen, lichtdurchlässigen, leitenden Schicht 3 überzogen, die z. B. durch Kathodenzerstäubung erzeugt oder von einer auf elektrolytischem Wege niedergeschlagenen Metallschicht gebildet wird. Ein Stromzuführungsdraht 4 ist vakuumdicht durch die Röhrenwand geführt und steht mit der leitenden Schicht 3 in elektrisch leitender Verbindung. Auf dieser Schicht ist eine photoelektrische Kathode 5 gebildet. Die leitende Schicht 3 kann aus Silber bestehen, während die photoelektrische Kathode in, bekannter Weise aus einer Schicht eines Gemisches von Silberteilchen und Cäciumoxydteilchen und Cäsium bestehen kann; an dieser Schicht ist eine dünne Cäsiumschicht absorbiert.

Am anderen Ende weist die Röhre eine Einstülpung 6 auf, die von einer flachen Platte 7 abgeschlossen ist, auf der sich die Bildfläche 8 befindet. Diese Bildfläche besteht aus einer dünnen Schicht eines Stoffes, der fluoresziert, wenn er von Elektronen getroffen wird und auf einer dünnen durchsichtigen leitenden Schicht angeordnet sein kann.

Mit der Einstülpung ist eine Metallelektrode 9 verbunden, die aus einem zylindrischen Röhrchen mit einer kugeligen Kappe 10 besteht. Diese Kappe 10 ist mit einer kleinen öffnung 11 zum Durchlassen der Elektronen versehen, die unter dem Einfluß eines Potentialunterschiedes zum Fluoreszenzschirm wandern. Diese Spannung wird von einer nicht dargestellten Spannungsquelle geliefert, deren Minuspol mit der Durchführung 4 und deren Pluspol mit der Durchführung 12 verbunden ist, die in leitender Verbindung mit der Elektrode und dem Fluoreszenzschirm 8 steht. Eine vorzügliche Verbindung mit dem Fluoreszenzschirm entsteht, wenn der sich einwärts erstreckende Teil 15 der Einstülpung metallisiert ist. Bei der dargestellten Form der Kathodenoberfläche und des Endes der Elektrode 9 entsteht vor der Kathode ein beschleunigendes Feld, das zur Erzeugung einer Abbildung auf dem Fluoreszenzschirm günstig geformt ist. Die Übereinstimmung zwischen dieser Abbildung und dem Bilde auf der photoelektrischen Kathode wird dadurch gefördert, daß der Radius der kugeligen Oberfläche der Elektrode 9 dem Radius der photoelektrischen Kathode abzüglich des Abstandes der erstgenannten von der Kathode gleichgemacht wird, also beide konzentrische Flächen besitzen. Wenrj, der Radius diesen Wert übersteigt und somit die Flächen nicht mehr konzentrisch angeordnet sind, entsteht bald eine hinderliche Verzerrung der Abbildung, und überdies wird infolgedessen die abgebildete Kathodenoberfläche kleiner. Um eine Oberfläche angemessener Bemessung abzubilden, ist es erwünscht, daß das Verhältnis zwischen den Radien der Anode und der photoelektrischen Kathode nicht größer als 1 :4 bei konzentrischer Anordnung ist. Eine Vergrößerung des Krümmungsradius der photoelektrischen Kathode führt dabei zu einer iao Verkleinerung der abgebildeten Oberfläche, der durch Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Elektroden oder durch Formänderung des den Raum zwischen Anode und Kathode umschließenden Wandteiles entgegengewirkt werden kann. Indem dieser Teil stärker gekrümmt wird, ändert

sich das Feld zwischen den Elektroden in dem Sinne, daß eine stärkere Zusammendrängung der Elektronenbahnen entsteht. Die dargestellte Ausbildung hat den Vorzug, daß bei einem für manche Anwendungen erforderlichen großen Krümmungsradius der photoelektrischen Kathode das elektronenoptische System trotzdem klein bemessen sein kann.

Durch die Wahl der Radien der photoelektrischen Kathode und der Elektrodenkappe io und ihres gegenseitigen Abstandes ist bewirkbar, daß eine Abbildung mit einer gewünschten Vergrößerung oder Verkleinerung auf dem Fluoreszenzschirm entsteht. Hierbei tritt aber noch eine Bildfeldkrümmung auf, so daß bei Verwendung eines flachen Fluoreszenzschirmes die Bildschärfe nach den Rändern abnimmt. An der neuen Röhre angestellte Versuche haben ergeben, daß diese Abweichung nicht auftritt, wenn die öffnung in der Elektrode 9 über einen Abstand, der etwa ihrem Durchmesser entspricht, einen konstanten Schnitt hat. Durch Anordnung eines Metallblockes 13 mit einer Öffnung 14 ist bei der dargestellten Ausbildung diese Bedingung erfüllt.

Es leuchtet ein, daß die Erfindung nicht auf die in der Abbildung dargestellte Röhrenform beschränkt ist, sondern daß andere möglich sind, bei denen ebenfalls die bei der Erfindung beabsichtigte Wirkung erzielt wird.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektronenoptisches System, das aus einer kugeligen konkaven photoelektrischen Kathode und einer in einem Abstand von dieser angeordneten Anode besteht, die mit einer öffnung zum Durchlassen von Elektronen versehen ist, die von der photoelektrischen Kathode zu einem hinter der Anode in einem feldfreien Raum angeordneten Auffangschirm wandern, dadurch gekennzeichnet, daß die der photoelektrischen Kathode zugewandte Anodenoberfläche konvex kugelig ist und einen Krümmungsradius hat, der gleich oder kleiner als derjenige der photoelektrischen Kathode abzüglich des Abstandes der Anode von der erwähnten Kathode ist, und daß der Raum zwischen der photoelektrischen Kathode und der Anode von einer mit der Photokathode elektrisch verbundenen leitenden Fläche derartiger Form umgeben ist, daß die Wirkung des elektrischen Feldes zwischen der Photokathode und der Anode etwa die gleiche wie bei konzentrischer Anordnung der Anode in bezug auf die photoelektrische Kathode ist, bei welcher Anordnung die erwähnte Fläche eine Fortsetzung der kugeligen Photokathodenoberfläche bildet.
2. 2. Elektronenoptisches System nach Anspruch 1 mit konzentrischer Elektrodenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Anode nicht größer als ein Viertelkrümmungsradius der photoelektrischen Kathode ist.
3. 3. Elektronenoptisches System nach den Ansprüchen ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung in der Anode über einen Abstand, der etwa ihrem Durchmesser entspricht, einen konstanten Schnitt hat.
4. 4. Bildwandlerröhre, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem elektronenoptischen System nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestattet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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