DE848538C

DE848538C - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE848538C
Application number: DEN2555D
Authority: DE
Inventors: Johannes De Gier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1941-08-14
Filing date: 1942-08-12
Publication date: 1952-09-04
Also published as: CH230972A; FR884956A; NL63858C; BE446842A; GB613145A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. SEPTEMBER 1952

N 2555 VIII c 121g

Kathodenstrahlröhre

Die Elektroden, aus denen in einer Kathodenstrahlröhre das System zur Erzeugung eines schmalen Elektronenbündels besteht, erfüllen verschiedene Aufgaben. Teile dieser Elektroden bilden die Grenzflächen der als Elektronenlinsen arbeitenden elektrischen Felder. Andere Teile der Elektroden sollen ausschließlich das Eindringen elektrischer Felder in das von den Elektronen durchlaufene Gebiet verhindern. Auch gibt es Teile an Stellen angeordnet, an denen keine merklichen Kräfte auf die Elektronen ausgeübt werden, die das Mündel begrenzen oder Streuelektronen daran hindern sollen, ihren Lauf außerhalb des eigentlichen Bündels zu nehmen.

TCs soll dafür Sorge getragen werden, daß die verschiedenen FJektroden genau gleichachsig und niaßrichtig sind. I'm dies zu erzielen, verwendet ! man beim Zusammenbau eine Lehre. Diese besteht J aus einem Stift, auf den die verschiedenen Elektroden geschoben werden, sowie zweckmäßig aus einem oder mehreren Paßringen, welche den richtigen Abstand der Elektroden gewährleisten, sowie aus einer Klemmeinrichtung, um sämtliche Teile zusammenzuhalten. Nachdem die Elektroden aneinander oder an einer Halterung befestigt worden sind, wird die Lehre entfernt und das System in einem Glasgefäß untergebracht.

Es ist schon bekannt, das ganze System in einzelne zylindrische, zum Teil durch Blenden abgeschlossene Hohlkörper aufzulösen. Das System wird dabei in einer Lehre aufgebaut, wobei die einzelnen Blenden und die Zwischenzylinder noch Einzelstücke sind. Nach genauem Justieren werden dann zunächst die Zylinder an je zwei äußeren Glasstäl>en durch

Schellen festgelegt und danach die justierten Blenden mit den Rändern der Zwischenzylinder verschweißt.

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre und ein Verfahren zur Herstellung derselben, bei. der das Elektrodensystem wenigstens teilweise aus Elektroden besteht, die aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt sind. Von einer oder mehreren Elektroden ist erfindungsgemäß ein Teil ίο gesondert von einem anderen Teil der gleichen Elektrode angeordnet und an Halterungen befestigt, die zur Unterstützung des Systems dienen, wobei der erstere Teil eine Grenzfläche eines als eine Elektronenlinse wirkenden elektrischen Feldes bildet und der andere Teil diese Aufgabe nicht erfüllt oder eine Grenzfläche bildet für das Feld einer anderen elektrischen Linse. Es sind hierbei diejenigen Teile als zur gleichen Elektrode gehörig zu rechner/, die aneinander angrenzen und die das gleiche Potential oder doch ein derart annähernd gleiches aufweisen, daß dadurch kein auf das Elektronenbündel als elektrostatische Linse arl)eitendes Feld entsteht.

Beispielsweise sind bei einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung von einer oder mehreren, aus einem scheibenförmigen Teil und einem rohrförmigen Teil bestehenden Elektroden diese Teile gesondert angeordnet.

Die Erfindung bezweckt durch gesonderte An-Ordnung der verschiedenen Teile einer Elektrode den Astigmatismus des elektronenoptischen Linsensystems herabzusetzen. Man stößt dabei auf die Schwierigkeit, daß, nachdem die Elektroden des Linsensystems zu einem Ganzen vereinigt worden sind, manchmal kleine Änderungen in der gegenseitigen Lage der Elektroden auftreten. Diese Änderungen, die meistens von mechanischen Spannungen an den Befestigungsteilen herrühren, verursachen eine unangenehme Verzerrung und Verstellung des Lichtflecks auf dem Bildschirm. Wegen der Steifheit der Befestigungsteile lassen sie sich nicht leicht korrigieren, und diese Steifheit ist gerade erforderlich, um zu verhindern, daß während der Lebensdauer der Röhre die Elektroden sich gegeneinander verstellen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es ausschließlich bei der Anordnung jener Elektrodenteile, welche die Grenzflächen eines als eine elektronenoptische Linse dienenden elektrisehen Feldes bilden, auf große Genauigkeit ankommt und daß es viel leichter ist, diese Teile gesondert genau zu zentrieren und zu richten als die ganze Elektrode. Sollten durch Formänderungen der Befestigungsteile Fehler entstehen, so können diese, falls es sich nur um Teile einer Elektrode handelt, leichter korrigiert werden, als wenn die Elektrode nach ihrer Befestigung als ein Ganzes verstellt werden muß.

Die gesonderte Herstellung der Teile einer Elektrode, die ein elektrisches Linsenfeld begrenzen, macht eine genaue Formgebung möglich. Für die Teile, die nicht eine Grenzfläche eines elektrostatischen Feldes bilden, ist die gena'ue Form weniger wichtig. Man ist nun in der Lage, die mit großer Genauigkeit hergestellten Elektrodenteile auch so genau wie möglich anzuordnen, ohne daß ihre Lage von der Anordnung weniger wichtiger Teile beeinträchtigt wird.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Elektrodensystems einer erfindungs- gemäßen Entladungsröhre dargestellt;

Fig. 2 zeigt eine Lehre, die beim Zusammensetzen dieses Systems benutzt werden kann.

Das System enthält eine Kathode üblicher Ausbildung, einen Wehneltzylinder, eine Sauganode und eine Endanode.

Die Sauganode besteht aus 3 Teilen: einer durchbohrten Scheibe 1, einem Zylinder 2 und dazwischen einem Zylinder 3. Die erstgenannten 2 Teile bilden je eine Grenzfläche eines als eine Elektronenlinse wirkenden elektrischen Feldes, der eine an der Kathodenseite, der andere an der Seite der Endanode, und sind gesondert vom rohrförmigen Zwischenteil 3 angeordnet, obwohl dieser das gleiche Potential wie die Teile 1 und 2 hat.

Auch der Wehneltzylinder besteht aus 2 gesondert angeordneten Teilen: einem zylindrischen Teil 4, der die indirekt geheizte Glühkathode 5 umschließt, und einer vor dieser Kathode angeordneten durchbohrten Scheibe 6, die das gleiche Potential wie der Teil 4 hat. Die durchbohrte Scheibe 1 der Sauganode ist genau koaxial und parallel zur Scheibe^ 6 des Wehneltzylinders angeordnet. Die Endanode besteht aus einem Zylinder 7 und einer Begrenzungsblende 8. Eine Begrenzungsblende ist auch an dem von der Kathode abgewendeten Ende des Rohres 3 angeordnet.

Der Zusammenbau des Elektrodensystems erfolgt beispielsweise mittels der in Fig. 2 dargestellten Lehre. Auf den dicken Teil 9 wird zunächst das Röhrchen 7, darauf ein Distanzring 10 und dann das Röhrchen 2 geschoben, so daß das Röhrchen 7 am Absatz 11 anliegt und der Ring 10 zwischen den Röhrchen 2 und 7 eingeklemmt ist.

Auf den Teil 12 ordnet man das Röhrchen 3 an und schiebt es so weit auf, bis es an der ringförmigen Fläche 13 anliegt. Auf den Teil 14 ordnet man die durchbohrte Scheibe 1 und auf den dünnsten Teil 15 die durchbohrte Scheibe 6 an, so daß die Scheibe 1 an der ringförmigen Fläche 16 anliegt. Zwischen den Scheibchen 1 und 6 befindet sich wieder ein Ring, der sie richtig distanziert. Sämtliche bisher vorhandenen Teile des Systems liegen nunmehr genau zentriert und distanziert.

An den Systemteilen sind Metallspeichen 17 befestigt, z. B. vier an jedem Teil, die miteinander einen Winkel von 90° bilden. Diese werden je\veils in einer Ebene angeordnet und auf die in der britischen Patentschrift 483 435 beschriebene Weise durch Anschmelzen an einem Glasstäbchen 18 befestigt. Es kann dabei die Lehre an dem nach rechts vorstehenden Teil 19 festgehalten werden. Die Lehre, der Ring 10 und der zwischen den Scheiben 1 und 6 liegende Distanzring werden nun entfernt, und eine als eine Begrenzungsblende dienende, mit einem hochstehenden Rand versehene

Scheibe 20 wird durch die Röhrchen 7 und 2 in das Röhrchen 3 eingeschoben. Um dies leichter erfolgen zu lassen, ist der Durchmesser des Röhrchens 2 etwas größer als der des Röhrchens 3, und es ist der Durchmesser des Röhrchens 7 wenigstens el>enso groß wie der des Röhrchens 2. Mittels einer elektrischen Schweißzange, deren Elektrodenenden 21 und 22 in Fig. 1 gestrichelt angedeutet sind, wird der aufgelxkdelte Rand der Scheibe 20 am Röhrchen 3 festgeheftet. Weil dies eine etwas rohe Bearbeitung ist, ist es möglich, daß hierbei das Röhrchen 3 ein wenig verstellt wird, al>er dies beeinträchtigt die Wirkungsweise der Röhre nicht, wie im folgenden erläutert wird. Dagegen soll bei der nächsten Bearbeitung, nämlich bei der Befestigung der Begrenzungsblende 8 am Röhrchen 7, vermieden werden, daß dieses Röhrchen eine exzentrische Lage bekommt. Durch Verwendung von Metallstreifen 23 und 24, die vorher an den zu verbindenden Teilen angebracht sind und in axialer Richtung gegeneinandergedrückt werden, kann man dieser Bedingung leicht gerecht werden.

Nachdem die Kathode am Fuße der Röhre angeordnet und der Zylinder 4 über die Kathode geschoben worden ist, werden die Stäbchen 18 an dem Röhrenfuß befestigt. Der Zylinder 4 wird einstweilen weit nach hinten, also in der Figur nach links, gehalten. Auf diese Weise ist die Lage des Systems in bezug auf die Kathode gut wahrnehmbar, und es werden die Sichtbarkeit und der Lichtzutritt nicht vom Wehneltzylinder behindert. Vermöge dieses Umstandes kann man die Kathode genau richten und genau den vorgeschriebenen Abstand zwischen 'der emittierenden Vorderfläche 25 und der Platte 6 berücksichtigen. Die Fläche 25 braucht hierdurch nicht außerhalb des Gebietes hervorzuragen, von dem die das Bündel bildenden Elektronen ausgehen. Dies hat den Vorteil, daß man die Kapazität des von der [Cathode und der Platte 6 gebildeten Kondensators möglichst klein halten und mit wenig Heizenergie das Auslangen linden kann. Erst wenn das System befestigt und die Lage der Kathode, sofern nötig, korrigiert worden ist, wird der Zylinder 4 an seinem Platze angeordnet und befestigt. Die Platte 6 und der Zylinder 4 werden mittels eines biegsamen Bändchens 26, das bereits an der Platte 6 vor seiner Mon- | tierung befestigt worden war, elektrisch miteinander verbunden. Hierdurch wird vermieden, daß die Platted aus ihrer Lage gebracht wird.

Darauf werden die Teile 1, 3 und 2 mit einem Stromführungsleiter 27 verbunden. Dies soll, wenigstens was die Teile 1 und 2 anbetrifft, mit Vorsicht erfolgen, so daß sie nicht schief gezogen werden. Wenn man aufs neue biegsame Bändchen 28, 29, 30 verwendet, die ebenso wie die Stäbchen 17 vor der Montierung an den Teilen der Elektrode befestigt sind, so läßt sich dies leicht l>ewirken. Schließlich sind noch die Ablenkplatten (nicht dargestellt) anzubringen.

Zwischen den Blenden 1 und 6 herrscht ein elektrisches Feld, das genau radialsymmetrisch sein soll. Die Scheiben werden daher so genau wie nötig gestaltet und sorgfältig aufgestellt. Das Röhrchen 3 dient ausschließlich dazu, den Raum, der von den Elektronen durchlaufen wird, elektrostatisch abzuschirmen. Es bestehen daher keine Bedenken dagegen, daß es nicht genau rund, nicht überall gleich weit, nicht genau zentriert oder nicht genau gerichtet ist. Ähnliches gilt für den Zylinder 4. Würde man die Scheibe 1 mit dem Röhrchen 3 aus einem Stück ziehen, so würde erstere nicht die Genauigkeit in bezug auf Form (eine reine Ebene) und Abmessungen haben, die bei gesonderter Herstellung erzielbar ist. Diese kann zwar erreicht werden, wenn sie beide aus einem vollen Zylinder gedreht werden, aber dies ist ein derart kostspieliges Verfahren, daß man im Sinne der Erfindung darauf verzichtet. Obendrein ist es leichter, die Aufstellung der Scheibe 1 als die eines Körpers nachher zu korrigieren, der aus einer Scheibe und aus einem Röhrchen besteht, und sollte sich das Röhrchen 3 während oder nach der Befestigung ein wenig verstellen oder deformieren, so ist dies unbedenklich, weil dies die Lage der Scheibe 1 nicht beeinträchtigt. Ein weiterer Vorzug der Herstellung der Regelelektrode aus zwei Stücken besteht darin, daß die Blende 6 ganz dünn, dünner als die Wand des Zylinders 4 gemacht werden kann, was nicht möglich ist, wenn die beiden Teile aus einem Stück gezogen werden.

An die Teile 2 und 7 greift ebenfalls ein elektrisches Linsenfeld an, das also genau radialsymmetrisch sein muß. Die beiden Teile werden daher mit einer solchen Wandstärke ausgebildet, daß sie nicht leicht von einem Stoß oder Druck deformiert werden. Sie können auf einer Drehbank mit großer Genauigkeit bearbeitet werden. Der Teil 2 wird wieder gesondert vom Teil 3 angeordnet, um ihn möglichst genau anordnen zu können.

Bei den bisher üblichen Ausbildungen von Kathodenstrahlröhren mit einer mit Begrenzungsblenden versehenen rohrförmigen Sauganode und Endanode wurde zur Zentrierung ein dünner Stift verwendet, der durch die Löcher in den Scheiben 20 und 8 gesteckt werden konnte.

Bei diesem vielfach angewendeten Herstellungsverfahren l>esteht die Gefahr, daß bei einer etwas schroffen Behandlung dieser Stift gekrümmt wird und einer dauernden Formänderung unterliegt, wodurch die Aufstellung nicht mehr genau ist. Auch muß dal>ei der Zentrierstift durch öffnungen in Scheiben geführt werden, die mit den rohrförmigen Teilen l>ereits ein Ganzes bilden und also genau ausgestaltet und in bezug auf die Teile, die das Feld zu begrenzen haben, eine genau bedingte Lage hal>en müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der die Begrenzungsblenden nachher angeordnet werden, kann eine derart feste Zentrierlehre verwendet werden, daß Verbiegung nicht zu befürchten ist, und es brauchen die Löcher in den Begrenzungsblenden, weil sie die Zentrierlehre nicht zu führen brauchen, nicht genau rund und zentrisch zu sein. Auch elektrische Felder bedingen keine genaue Form und genaue Aufstellung der Blenden 20

und 8, weil diese sich an Stellen befinden, an denen die Feldstärke nur gering ist. Die Herstellung und weitere Bearbeitung ist also einfacher und billiger. Es dürfen zwar die Löcher nicht allzu unrund oder exzentrisch sein, weil dies eine ungenaue Form des Lichtflecks herbeiführen könnte, aber es werden an sie l>ei weitem nicht die gleichen Anforderungen in bezug auf Genauigkeit wie an die Scheiben 6 und ι oder an die Zylinder 2 und 7 gestellt. Je gcnauer man aber die letztgenannten Teile bearbeitet und aufstellt, desto geringer wird der Astigmatismus des elektronenoptischen Linsensystems.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Elektrische Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem zur Erzeugung eines schmalen Elektronenbündels, das wenigstens teilweise aus Elektroden besteht, die aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einer oder mehreren Elek-

, troden ein Teil gesondert von einem anderen

Teil der gleichen Elektrode angeordnet und an Halterungen befestigt ist, die zur Unterstützung des Systems dienen, wobei der erstere Teil ein als Elektronenlinse wirkendes elektrisches Feld begrenzt und der andere Teil diese Aufgabe nicht erfüllt, beispielsweise ein nicht als Elektronenlinse arbeitendes elektrisches Feld begrenzt.
2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von einer oder mehreren aus einem scheibenförmigen Teil und einem rohrförmigen Teil bestehenden Elektroden diese Teile gesondert angeordnet sind.
3. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 2, deren Elektrodensystem eine Sauganode und eine Endanode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Sauganode, die an der Kathodenseite und an der Seite der Endanode das Linsenfeld begrenzen, gesondert von dem rohrförmigen Zwischenteil angeordnet , sind.
4. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 2, deren Elektrodensystem einen Wehneltzylinder enthält, dadurch gekennzeich- ^!

net, daß der Wehneltzylinder aus einem die Kathode umschließenden Röhrchen und einer gesondert davon vor der Kathode angeordneten durchbohrten Scheibe besteht.
5. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauganode aus einer durchbohrten Scheil>e, koaxial und parallel zu der Scheil>e des Wehneltzylinders, einem gesondert von der Scheibe angeordneten Röhrchen, einem wieder gesondert von diesem Röhrchen angeordneten zweiten Röhrchen mit einem etwas größeren Durchmesser als das erste und einer durchlx>hrten Scheibe besteht, die an dem von der Kathode abgewendeten Ende des ersten Röhrchens der Sauganode befestigt ist, und daß die Endanode aus einem Röhrchen mit wenigstens dem gleichen Durchmesser wie das zweite Röhrchen der Sauganode und einer gesonderten ' Scheibe besteht, die an dem von der Kathode abgewendeten Ende des Röhrchens der Endanode befestigt ist.
6. Verfahren zur Herstellung elektrischer Entladungsröhren mit einem Elektrodensystem zur Erzeugung eines schmalen Elektronenbündeis, bei dem von einer oder mehreren Elektroden ein Teil, der ein als Elektronenlinse wirkendes elektrisches Feld begrenzen soll, gesondert vom übrigen Teil der gleichen Elektrode hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teile gesondert im System angeordnet und mit dem Halterungsmittel verbunden sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere durchbohrte Scheiben, die ein als eine Elektronenlinse arbeitendes elektrisches Feld begrenzen sollen, zusammen mit einem oder mehreren rohrförmigen Teilen der Elektroden auf einer Lehre angeordnet und in bezug aufeinander in einem System befestigt werden und, nachdem die Lehre entfernt worden ist, eine oder mehrere das Bündel zu begrenzende durchbohrte Scheiben in oder an den rohrförmigen Teilen angebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5325 8.