DE839837C - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre.

Die Elektronenkanone in einer Kathodenstrahlröhre umfaßt üblicherweise eine Elektronenquelle, l>eispiels\veise eine direkt oder indirekt geheizte Kathode, einen die Kathode umgebenden Schirm, welcher auch als Intensitätssteuerelektrode dienen kann, sowie eine erste und eine zweite Anode oder Beschleunigungselektrode, zwischen denen eine Elektronenlinse gebildet ist, welche die Elektronen auf einem Schirm, beispielsweise einem Fluoreszenzschirm oder einem photoelektrischen Mosaikschirm, fokussiert. Elektromagnetische Fokussierungsmittel, wie beispielsweise eine den Elektronenstrahl umgel>ende Spule, können an Stelle der elektrostatischen Mittel verwendet werden.

Bisher war es bei der Konstruktion von Elektronenkanonen üblich, ein Elektrodensystem zu verwenden, welches bewirkt, daß das Elektronenbündel von der Kathodenfläche konvergierend bis ao zu einer Einschnürung in der Nähe der Kathode fortschreitet. Das von dieser Einschnürung divergierende Bündel kann dann bis zum Fluoreszenzschirm durch die Endlinse der Kanone konvergiert werden. Bei einem komplizierten Elektrodensystem »5 kann das Bündel veranlaßt werden, ein zweites Mal sich einzuschnüren, bevor es endgültig fokussiert wird. Im allgemeinen werden die Betriebsbedingungen der Röhre so gewählt, daß der auf dem Fluoreszenzschirm der Kathodenstrahlröhre scharf fokussierte Fleck ein Bild des an der Einsc'hnürungsstelle gebildeten Brennflecks ist.

Gelegentlich wird jedoch statt dessen das Bild einer in der Nähe dieser Einschnürung angeordneten Lochblende verwendet.

Bei einer typischen bekannten Form der Elektronenkanone wird das Elektronenbündel veranlaßt, in der Nähe der Kathode mittels einer Vorkonzentrationslinse sich einzuschnüren, welche durch das zwischen der ersten Anode und der mit einer Lochblende versehenen Intensitätssteuerelektrode befindliche, durch die Blendenöffnung gegen die Kathode zu eindringende elektrische Feld gebildet ist. Nach Verlassen der Einschnürstelle wird das Bündel durch eine den Strahlquerschnitt begrenzende Blende definiert und schließlich auf dem Fluoreszenz- oder einem anderen Schirm durch die elektrostatische Hauptsammellinse fokussiert, welche zwischen der ersten und zweiten Anode gebildet ist.

Durch elektronenoptische Untersuchungen wurde gezeigt, daß der an der Einschnürung gebildete wirkliche Brennfleck, welcher in einem solchen Fall verwendet wird, beträchtliche Nachteile be; sitzt, besonders bei Röhren, welche für den Betrieb mit verhältnismäßig kleinen Spannungen und großen Stromdichten gebaut sind. Es scheint, daß die in dem fokussierten Elektronenbündel solcher Röhren erhältliche Stromdichte mehr durch die gegenseitige Abstoßung der Elektronen an der Einschnürstelle als durch die Gesetze der Elektronenoptik begrenzt ist.

Der Zweck vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Elektronenkanone und von Betriebsbedingungen für diese, bei denen die auf den zuvor erwähnten Ursachen beruhende Begrenzung der Stromdichte vermindert oder aufgehoben wird. Ein l>esonderes Merkmal der Erfindung ist eine solche Bemessung der Elektronenkanone, daß auf dem Schirm das Bild eines virtuellen Brennflecks an Stelle eines wirklichen Brennflecks erzeugt wird.

Die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung enthält eine Elektronenkanone, welche eine Kathode, eine Intensitätssteuerelektrode und wenigstens eine Anode aufweist, wobei die Kathode eine konvexe Emissionsfläche l>esitzt und der Steuerelektrodenteil, der sich der konvexen Emissionsfläche der Kathode gegenüber befindet, aus feinem Drahtgeflecht l>esteht, welches so geformt ist, daß es wenigstens angenähert parallel zur konvexen Emissionsfläche ist, wobei der Feinheitsgrad des Geflechtes derart ist, daß ein Eindringen des elektrischen Anodenfeldes in den Raum zwischen Steuerelektrode und Kathode praktisch verhindert ist, und die Elektronenkanone bei den Betriebsnennspannungen ein Elektronenbündel erzeugt, das keine Einschnürung zwischen der Kathodenemissionsfläche und dem Schirm aufweist, auf welchen das Bündel fokussiert ist.

Im folgenden ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.

Die Elektronenkanone weist eine konvexe Kathode C auf, welche durch eine Wicklung F indirekt geheizt ist, sowie eine Intensitätssteuerelektrode M, die erste und zweite Anode A₁ bzw. A_%. Der der Emissionsfläche gegenüberliegende Teil der Steuerelektrode M besteht aus einem feinen Gazegeflecht, welches so geformt ist, daß es parallel zur konvexen Emissionsfläche der Kathode ist, und die Maschen sind so fein, daß praktisch kein Eindringen des Anodenfeldes in die Region zwischen dem Geflecht und der Kathode stattfindet. Es wurde gefunden, daß eine Gaze, welche wenigstens 1600 Maschen pro Quadratzentimeter aufweist, für den vorliegenden Zweck genügt. Unter diesen Umständen ist das zur Sperrung des Elektronenbündelstromes notwendige Potential der Steuerelektrode nur wenig negativ in bezug auf das Kathodenpotential, und im Betriebe wird die Intensitätssteuerspannung vorwiegend in positivem Sinn in bezug auf das Kathodenpotential zugeführt.

Das Elektronenbündel divergiert von der konvexen Fläche der Kathode, und das durch die Linie B begrenzte Bündel wird auf einem Fluoreszenzschirm mittels der elektrostatischen Linse, welche zwischen der ersten und der zweiten Anode A₁ bzw. A₂ gebildet ist, zum Fokussieren gebracht. Statt dessen kann das Bündel auch durch elektromagnetische Mittel fokussiert werden. Bei elektrostatischer Fokussierung kann das Potential der Anode A₁ einige hundert Volt und das Potential der Anode A_% einige tausend Volt betragen; es ist jedoch klar, daß diese Spannungen durch den allgemeinen Aufbau der Röhre bestimmt werden. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß das Elektronenbündel nur einen wirklichen Brennfleck aufweist, nämlich auf dem Fluoreszenzschirm, der durch die Linie 5¹ bezeichnet ist, während der andere Brennfleck virtuell ist und hinter der Kathodenfläche am Punkt P Hegt. Auf dem Schirm wird daher das Bild eines virtuellen Brennflecks erzeugt, und da keine Einschnürungen des Elektronenbündels zwischen Kathode und Fluoreszenzschirm vorhanden sind, ist eine durch solche Einschnürungen verursachte Begrenzung der Stromdichte vermieden.

Beim Vergleich bekannter Ausführungsformen von Elektronenkanonen mit der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist ersichtlich, daß das gewünschte Resultat dadurch erzielt wurde, daß das Sammellinsensystem, welches durch das über ■ die öffnung in der Steuerelektrode eintretende erste Anodenfeld gebildet wird, beseitigt und durch ein an der Kathodenoberfläche erzeugtes Zerstreuungslinsensystem ersetzt ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: ⁿ5

   i. Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenkanone, welche eine Kathode, eine Intensitätssteuerelektrode und wenigstens eine Anode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine konvexe Emissionsfläche besitzt und derjenige Teil der Steuerelektrode, der sich der konvexen Emissionsfläche der Kathode gegenüber befindet, aus feinem Drahtgeflecht besteht, welches so geformt ist, daß es wenigstens angenähert parallel zur,

   konvexen Emissionsfläche ist, wobei der Feinheitsgrad des Geflechtes derart ist, daß ein Eindringen des elektrischen Anodenfeldes in den Raum zwischen Steuerelektrode und Kathode praktisch verhindert ist, und die Elektronenkanone bei den Betriebsnennspannungen ein Elektronenbündel erzeugt, l>ei dem keine Einschnürung zwischen der Kathodenemissionsfläche und dem Schirm auftritt, auf weichen das Bündel fokussiert ist.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenzahl pro Quadnatzentimeter in der Größenordnung von etwa 1600 oder mehr Maschen liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   θ 5038 5.