DE859485C - Fernsehsenderoehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fernsehsenderöhren, in welchen langsame Elektronenstrahlen zur Abtastung verwendet werden.

Man hat bereits Röhren dieser Art gebaut, in welchen man hintereinander zur Abtastung einer zu übertragenden Bildzeile ein völlig in ein gleichförmiges axiales Magnetfeld eingetauchtes Paar von Ablenkplatten und zur Bildfeldabtastung ein Paar Ablenkspulen verwendete, welch letztere mit dem erwähnten magnetischen Längsfeld zusammenwirkten. Die Theorie und die Erfahrung haben gezeigt, daß es für eine Abtastung mit gutem Auflösungsvermögen und ohne Verzerrung notwendig wäre, daß jedes Elektron jedes der Ablenksysteme verläßt, ohne eine andere Querkomponente der Geschwindigkeit zu besitzen als diejenige, die sich aus der Quergeschwindigkeit beim Austritt aus der Kathode ergibt. Um diese Bedingung beim Austritt aus dem Bereich der Zeilenablenkplatten zu erfüllen, ist u. a. bereits ein Profil für diese Platten vorgeschlagen worden, welches bewirkt, daß die Intensität der elektrischen Felder an der Eintritts- und der Austrittsseite allmählich zunimmt bzw. abnimmt. Man hat ferner bereits festgestellt, daß die Profile an der Eintritts- und Austrittsseite im wesentlichen einen hyperbolischen Verlauf haben sollten, daß die Länge dieser gekrümmten

Abschnitte in der Achsrichtung vorzugsweise gleich einer großen Zahl von Einheiten der Größe

sein sollte, wobei V₀ die Längsgeschwindigkeit der Elektronen und H die Stärke des magnetischen Längsfeldes bedeuten, und die Länge des ebenen Teiles der Platten nicht kritisch ist, sondern nur von den gewünschten Ablenkeigenschaften abhängt.

Bei der gleichen Art von Röhren hat man es bereits als notwendig erkannt, in dem zwischen der sogenannten Auffangelektrode und der mosaikförmigen Photokathode befindlichen Teil der Röhre, zur Vermeidung von Elektronenansammlungen, welche in diesem Raum ein unerwünschtes Feld erzeugen würden, die Wand der Röhre zwischen den genannten Elektroden mit einer leitenden Schicht zu bedecken und diese an das gemeinsame Potential der sogenannten Auffangelektrode und des Schirmes zu legen. Diese Anordnung erzeugt zwangsläufig in der Nachbarschaft der Photokathode eine elektrostatische Feldverteilung, welche wesentliche Radialkomponenten aufweist, deren Wirkung insbesondere hinsichtlich der Feinheit und der Geometrie des Rasters unerwünscht ist. Es ist schließlich vorgeschlagen worden, eine weitere Metallisierung, eine sogenannte Rotationselektrode, in der Nähe der Photokathode anzubringen und an ein einstellbares Potential zu legen, welches zwischen den Potentialen der Hauptmetallisierung und der Photokathode liegt, um die durch das Zusammenwirken des magnetischen Konzentrationsfeldes und des elektrostatischen Feldes zwischen dem Schirm und der Photokathode bewirkte Winkelverzerrung des | Rasters zu korrigieren; eine solche zusätzliche Metalli- j sierung unterdrückt jedoch die unerwünschten Er- j scheinungen nicht vollständig.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Präzisierung von Verbesserungen hinsichtlich der Wirkungsweise der beschriebenen Röhren durch die Wahl bestimmter Merkmale, welche der Reihe nach das Profil der Platten, die Form des magnetischen Bildablenkfeldes und schließlich die Verteilung des elektrostatischen Feldes zwischen dem Schirm und der Photokathode betreffen. Es hat sich hinsichtlich der Empfindlichkeit und Stabilität der Konstruktion als besonders vorteilhaft herausgestellt, gemäß der Erfindung zwischen den als Auffangelektrode und Schirm bezeichneten Elektroden, welche auf dem gleichen Potential liegen, ein Ablenksystem vorzusehen, welches aus zwei zylindrischen, vollkommen symmetrisch angeordneten Platten besteht, deren mittleres Potential dem des aus der Auffangelektrode und dem Schirm bestehenden Gebildes gleich ist und dessen vollkommen symmeirische Meridianschnittlinie außer zwei an der Eintritts- bzw. Austrittsseite entsprechend einem allmählichen, von Null ausgehenden Anstieg des elektrischen Feldes auf der Eintrittsseite und einer allmählichen Abnahme bis auf einen ebenso kleinen Wert gekrümmten Teilen einen parallel zur Achse verlaufenden Teil enthält, und daß diese Anordnung so berechnet ist, daß sich die Bewegung der Elektronen in dem zwischen den ebenen Flächen der Platten eingeschlossenen Raum in einer zu diesen Teilen parallelen Ebene vollzieht.

Andererseits zeigt die Theorie, daß die Profilkurve einer diesen Forderungen entsprechenden Platte den

beiden Orthogonalitätsbedingung en von—mit sin φ (χ) und cos φ (χ) genügen soll:

dx

/ sin φ (χ) d hz — O

/ cos φ (χ) d hz = O ,

(ι)

(2)

in welchen bedeutet:

φ [χ) = ω t

= — H; m

hz bedeutet die parallel zu OZ verlaufende Komponente des Ablenkfeldes.

Die bereits vorgeschlagene hyperbolische Form der Profilkurve ist also nur ein Sonderfall des Erfindungsgedankens, der sich auf eine lineare Zunahme bzw. eine ebensolche Abnahme des Feldes bezieht. Angenommen

d hz

in dem besonderen Fall, so lassen sich beide Orthogonalitätsbedingungen für die axiale Länge des gekrümmten Teiles der Meridiankurve ausdrücken durch die Beziehung:

m V₀

= K 2 π

(A)

v/obei K eine ganze Zahl bedeutet.

Gemäß der Erfindung soll die Beziehung (4) tatsächlich erfüllt und nicht bloß als Sonderfall betrachtet werden, wie es gemäß obiger Ausführungen früher geschehen ist.

Außerdem zeigt die Theorie, und zwar wenigstens für diesen besonderen Feldverlauf, daß entgegen den bisher geäußerten Ansichten es von Interesse ist, daß die axiale Länge B C des rechten Teiles der Meridianschnittlinie in gleicher Weise der Beziehung genügt:

B C = K' 2

(5)

in welcher K' wieder eine ganze Zahl bedeutet.

Ist diese zusätzliche Bedingung (5) erfüllt, so findet man, daß die Güte des Rasters, die grundsätzlich die Verwirklichung der Bedingung (4) zur Voraussetzung hat, auch innerhalb eines gewissen Bereiches von Änderungen sowohl der Plattenabmessungen als auch der Geschwindigkeit v₀ oder schließlich des Magnetfeldes erhalten bleibt.

Dies bedeutet mit anderen Worten, daß eine den Bedingungen (4) und (5) genügende Plattenform nicht bloß deshalb interessant ist, weil sie weniger stark von Netzschwankungen und Fabrikationsstreuungen abhängt, sondern daß die auch deshalb eingehalten werden soll, weil die Axialgeschwindigkeit der Strahl-

elektronen infolge der Anfangsgeschwindigkeit beim Austritt aus der Kathodenoberfläche praktisch innerhalb eines Bereiches von

V₀ — Δ V₀ bis V₀ + Δ V₀ schwankt.

Gemäß der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, alle Spulenanordnungen zu verwenden, die bekannt sind zur Erzeugung eines magnetischen Büdablenkfeldes solcher Art, daß es keine zu OY parallelen Querkomponenten aufweist, wie es auch die Theorie als besonders wünschenswert erkennen läßt.

Um die obenerwähnten, mit Rücksicht auf die Feinheit und Geometrie des Rasters unerwünschten Wirkungen dieses Verlaufs des elektrostatischen Feldes in der Nähe der Photokathode, welches beträchtliche Radialkomponenten aufweist, zu beseitigen, wird schließlich vorgeschlagen, alle bekannten Anordnungen, seien es Elektroden oder seien es leitende oder halbleitende Belegungen, die an der Gefäßwand zwischen der Schirmelektrode und der Photokathode angebracht und auf einem passend gewählten Potential gehalten werden, anzuwenden, um in dem betreffenden Raum einen Verlauf des elektrostatischen Bremsfeldes zu erhalten, der viel gleichmäßiger und axial gerichtet ist und gegebenenfalls nur solche Radialkomponenten aufweist, die zum Ausgleich von etwaigen Fehlern, welche von einem ungünstigen Verlauf des magnetischen Bildablenkfeldes herrühren, notwendig sind.

Die Erfindung ist im folgenden ausführlich beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine Fernsehsenderöhre darstellt, welche in einer der zahlreichen möglichen Arten aufgebaut ist.

In einem luftleeren Gefäß 1 liefert eine Elektronenquelle bekannter Art mit einer Kathode 2, einer passend vorgespannten Steuerelektrode 3 und einer ersten positiven Anode 4 eine verhältnismäßig langsame Elektronenströmung, die zu einem Abtaststrahl gebündelt wird und mittels einer zweiten Anode 5 und durch die auf demselben positiven Potential wie diese gehaltene sogenannte Auffangelektrode 6 hindurch gegen einen Punkt der Mosaikoberfläche 14 der Scheibe 15 gerichtet ist. In dem Raum AD zwischen der Auffangelektrode 6 und dem Schirm 10 sowie dem Metallbelag 9, die dasselbe Potential führen, unterliegt der Elektronenstrahl der gemeinsamen Einwirkung des durch die Spule 23 erzeugten axialen Magnetfeldes und des elektrischen Ablenkfeldes des gemäß der Erfindung ausgebildeten Plattenpaares 7, 8, das ein sägezahnförmig schwankendes Wechselpotential führt und dessen mittleres Potential gleich dem der Auffangelektrode ist.

Jenseits des Schirmes 10, der einen fensterförmigen Durchbruch enthält, wird der Elektronenstrahl fortschreitend abgebremst infolge der Anwesenheit der Metallbelegungen 11, 12, 13, die auf abnehmenden, zwischen dem Potential des Metallbelages 9 und dem Potential des lichtelektrischen Mosaiks 14 in der Nähe des Potentials der Kathode 2 gewählten Potentialen gehalten werden. Gleichzeitig unterliegt er dem gemeinsamen Einfluß des axialen Magnetfeldes und des magnetischen Bildablenkfeldes, welches durch die gemäß der Erfindung ausgebildeten Spulen 21, 22 erzeugt wird.

Der fernzusehende Gegenstand wird mittels des Objektivs 18 auf das lichtelektrische Mosaik 14 abgebildet, dessen Teilchen elektrostatische Potentiale annehmen, welche der jeweiligen Beleuchtungsstärke entsprechen. Eine Abdeckelektrode 17 bildet einen metallischen Schirm, der das abgetastete Bildfeld begrenzt und auf einem schwach negativen Potential gehalten wird, und trägt dazu bei, das Mosaik auf Kathodenpotential zu halten.

Der sich verhältnismäßig langsam bewegende, geeignet abgelenkte Elektronenstrahl fällt mit äußerst kleiner oder in der Nähe des Auftreffpunktes praktisch verschwindender Geschwindigkeit auf das lichtelektrische Mosaik. Nachdem er die gespeicherte positive Ladung neutralisiert und den Abtastpunkt auf das Kathodenpotential zurückgeführt hat, wird er gegen die Auffangelektrode zurückgeworfen. Die Neutralisierung der positiven Ladung ruft eine gleich große Ladung auf der leitenden und durchsichtigen Elektrode 16 hervor; an den Klemmen des Widerstandes 19 tritt dann ein Signal auf, welches durch den Übertrager 20 verstärkt wird.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist:

(K = K' = 1) AB = BC = CD = 2 π —

V₀ 21 VV (C m)

V ist einzusetzen in Volt und H in Gauß.

Die gekrümmten Teile des Plattenprofils sind gleichzeitige Hyperbeln, welche die Röhrenachse und entweder die Auffangelektrode 6 oder den Schirm io zu Asymptoten haben.

b) Das Bildablenkfeld ist in dem vom Strahl durchlaufenen Gebiet frei von Querkomponenten, die senkrecht zur Zeichenebene gerichtet sind.

c) Die ringförmigen metallischen Bremsbelegungen ii, 12, 13, welche auf geeigneten abnehmenden Potentialen gehalten werden, gewährleisten einen-im wesentlichen linearen Verlauf des elektrostatischen Feldes in dem Raum zwischen dem Schirm und dem lichtelektrischen Mosaik und gestatten gegebenenfalls einen Ausgleich von Fehlern in der Verteilung des magnetischen Ablenkfeldes der Spulen 21 und 22.

Obgleich eine zur Zeit bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt und beschrieben worden ist und obgleich die besondere Anwendung des Erfindungsgedankens bei Fernsehsenderöhren mit Kathodenstrahlen, die lichtempfindliche mosaikförmige Auffangelektroden enthalten, angegeben worden ist, so ist die Erfindung doch nicht auf die Fernsehübertragung beschränkt, weder auf die im einzelnen dargestellte und beschriebene Form noch auf Kathodenstrahlröhren mit mosaikförmigen Auffangelektroden, sondern man kann, ohne den Grundgedanken oder den Rahmen der Erfindung zu

ve, lassen, zahlreiche Abänderungen hinsichtlich der besonderen Bauform vorsehen, indem man beispielsweise die Mosaikelektroden ersetzt durch Auffangelektroden, welche fluoreszieren oder eine lichtabhängige Leitfähigkeit oder den photovoltaischen Effekt aufweisen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Fernsehsenderöhre, in welcher ein gegen eine Mosaikelektrode gerichteter langsamer Elektronenstrahl nacheinander durch ein elektrostatisches und durch ein magnetisches Ablenkfeld sowie durch ein magnetisches Längsfeld beeinflußt wird und das elektrostatische Ablenkfeld durch zwei zwischen zwei auf gleichem Potential gehaltenen Schirmen befindliche, völlig symmetrisch angeordnete und ausgebildete halbzylindrische Platten mit in der Mitte gerader und beiderseits nach außen gekrümmter Meridianschnittlinie erzeugt wird, gekennzeichnet durch ringförmige leitende Belegungen (n, 12, 13) an den zwischen der Mosaikelektrode (14) und dem ihr zugekehrten Schirm (10) liegenden Teilen der Gefäßwand mit gegen die Mosaikelektrode hin derart abnehmenden Potentialen, daß die Feldstärke in axialer Richtung linear abnimmt und Querkomponenten des elektrostatischen Feldes fehlen oder höchstens in einem zum Ausgleich von Fehlern des magnetischen Ablenkfeldes erforderlichen Ausmaß vorhanden sind.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkurven der gekrümmten Teile der Ablenkplatten gleichseitige Hyperbeln sind, welche die Röhrenachse und entweder die Auffangelektrode oder die Schirmelektrode zu Asymptoten haben, und daß die axialen Längen des geraden Abschnittes und der gekrümmten Abschnitte der Meridianschnittlinie gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Ausdruckes

   2i]/ F

   H
   sind, wobei Fin Volt und H in Gauß einzusetzen ist.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Bildablenkfeld frei von einer zur Achse OY parallelen Querkomponente ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen