DE862168C - Braunsche Roehre fuer Fernsehempfang - Google Patents

Description

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Bei Braunsdhen Röhren für Fernsehempfang wird häufig eine Vorrichtung verwendet, welche die zugleich mit den Elektronen von. 4er Kathode der Röhre ausgesandten oder sich im Entladungsraum bildenden, negativen Ionen aus dem, 'Elektronenh bünidel entfernen, soll, um einen sog. Ionenfleck auf dem Bildschirm zu vermeiden.

Dieser "Vorrichtung kann eine zylindrische Elektrode angehören, die das Elektronenbündel umfaßt und ein von diesem durch Ablenkung getrenntes Bündel negativer Ionen auffängt. Diese nachstehend als Ionenfänger bezeichnete Elektrode hat eine Querwand (Fangplatte), die eine Öffnung zum Hindurchlassen der Elektronen frei läßt. Der zylindrische Teil des Ionenfängers· kann ein in der Röhre angeordneter Metallkörper sein, der nicht notwendig von kreisförmigem Querschnitt zu sein braucht, aber auch von einem leitenden Überzug oder einem Metallteil der Röhrenwand gebildet werdem kann. so

Die Erfindung bezieht sich auf Braunsche Röhren für Fernsehempfang, die mit einer Vorrichtung im vorstehend erwähnten Sinne versehen sind, aber nur auf solche Röhren, bei denen die negativen Ionen von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt und infolgedessen außerhalb des Elektronenbündels gebracht werden. Es sind nämlich auch Braunsche Röhren für Fernsehempfang bekannt, die mit einem, Ionenfänger versehen sind, bei dem das Ionenbündel seine ursprüngliche Richtung behält und die Elektronenbahnen durch ein magnetisches Feld von dieser Richtung abgelenkt werden. Bei diesen bekannten Röhren liegt die Fangplatte eines Ionenfängers, sofern eine solche überhaupt vorgesehen

ist und das Ionenbündel nicht schon von der zylindrischen Elektrode aufgefangen wird, was aber ein geknicktes Strahlerzeugungssystem oder einen geknickten bzw. schief angesetzten Röhrenhals notwendig macht, m oder nahe an einem Punkt, wo der Querschnitt des Elektronenibündels ein Mindestmaß aufweist und die kleine Öffnung in der Fang-,platte durch eine elektronenoptische Linse auf dem Bildschirm abgebildet wird. Die Erfindung bezieht ίο sich dagegen, nur auf solche Röhren, bei denen die Fangplatte gegenüber der Abbildungslinse innerhalb des Gegenstandsabstandes liegt.

Die durch die Achsen des Ionenf ängers und des

abgelenkten Ionenbündels geführte Ebene wird als Meridianebene, die durch die Achse des lonienfangers geführte, zur Meridianebene senkrechte

" Ebene als Äquatorialebene bezeichnet. . ■

Bei allen bekannten Röhren dieser Art ist die von der Fangplatte frei gelassene Öffnung im lonenfäniger (die Durohlaßöffnung) kreisförmig und gleichachsig zur Achse des Ionenfängers. Bei einer Röhre nach der Erfindung kann die Durchlaß öffnung unsymmetrisch zur Äquatorialebene liegen. Die von der Öffnung gebildete flache Figur hat dabei ihren Schwerpunkt auf der dem abgelenkten Ionenbündel gegenüberliegenden Seite der Äquatorialebene. Die .Durchlaßöffnung kann in diesem Fall kreisförmig sein. Sie kann jedoch auch symmetrisch gegenüber der Äquatorialebene sein, ist dabei jedoch nicht kreisförmig. Naturgemäß muß sie jedenfalls außer-" halb der abzufangenden Ionenbahnen bleiben. - Gemäß der Erfindung ist bei einer Braunschen Röhre für Fernsehempfang mit einem Ionenfänger, der ein Bündel abgelenkter -und infolgedessen vom Elektronenbündel getrennter negativer Ionen abfängt und der aus einer zylindrischen Elektrode mit einer Fangplatte besteht, welch letztere in der Nähe der Abbildungslinse angeordnet ist außerhalb der Stelle, an der der Querschnitt des ElektronenbündelB ein Mindestmaß aufweist, die Fangplatte bei symmetrischer Anordnung zu der durch die Achse des Elektronen- und Ionenbündels gehenden Meridianebene so geformt) daß sie zwar das Ionenbündel nebst seiner Randstrahlung möglichst weitgehend abdeckt, das Ele'ktronenbündel und dessen Randzone aber, abgesehen von der der Achse des Ionenbündels zugewandten Seite, tunlichst frei läßt.

Die Vorteile einer Gestalt bzw. einer Lage der Durchlaßöffnung gemäß der Erfindung ergeben sich aus einer näheren Erläuterung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der

Fig. ι in einem durch die Achse geführtem Schnitt einen Ionenfänger bekannter Bauart darstellt, der ein von seiner ursprünglichen Richtung abgelenktes Bündel negativer Ionen abfängt;

Fig. 2 ist ein durch die Ebene H-II geführte! Schnitt desselben Körpers:;

Fig. 3 bis 7 sind der Fig. 2 entsprechende Querschnitte durch weitere Ausführungsibeispiele des bei den Röhren nach der Erfindung verwendbaren Ionenfängers; .

Fig, 8, 9 und 10 sind graphische Darstellungen, deren Bedeutung aus der Beschreibung hervorgeht.

Der Elektronen- anger nach Fig. 1 besteht aus einem kreis zylindrischen Teil 1 und einer Blende 2, welche die Fangplatte bildet. Die Endebene am linken Ende des Zylinders 1 bildet einen Winkel mit der Achse3 des Zylinders. An diesem Ende, an dem das aus Elektronen und negativen Ionen bestehende Bündel 4 in den Zylinder hineintritt, wird ein elektrisches- Feld erzeugt, das in dem vom Bündel bestrichenen Gebiet eine zur Achse 3 senkrechte, konstante Komponente parallel zur Zeiehnungsehene hat. Das schraffiert dargestellte Ionenbündel 5 wird von diesem Feld dauernd in der Pfeilrichtung abgelenkt. Es trifft infolgedessen auf die Fangplatte, gegebenenfalls teilweise auch auf die Innenwand des Zylinders auf. Die Achse des abgelenkten Ionenbündels 5 und die des Ionenfängers liegen in der Zeichnungsebene, die also die Meridianebene darstellt.

Die Ab lenk wirkung des erwähnten elektrischen Feldes auf das Elektronembündel wird von konstanten, zur Meridianebene senkrechten, magnetischen Kräften zunichte gemacht. Ob diese magnetisehen Kräfte auf der gleichen Strecke auf das Elektronenbündel einwirken wie das elektrische Ablenkfeld oder an anderen Stellen, tut hier nichts zur Sache. Das Ergebnis ist auf jeden Fall, daß die _: Achse des austretenden Elektronenbündes 6 infolgedessen in die Achse 3 des Zylinders 1 gebracht werden kann.

In Fig. 2 ist die Öffnung 6 in der Blende 2 ein Kreis. Die Größe des Durchmessers dieses. Kreises ist bedingt durch. den Durchmesser des durchzulassenden Elektronenbündels. Er darf nicht so groß sein, daß die Durchlaß Öffnung sich bis in das Gebiet erstreckt, in dem die Ionen eine wesentliche Dichte haben. Dieses Gebiet ist durch eine gestrichelte Linie 5 angegeben. ioo

Die Fangplatte fängt jedoch nicht nur Ionen ab; das Elektronenbündel ist auf der Kathodenseite der Platte 2 nicht scharf begrenzt. In von der Achse aus gerechnet, radialer Richtung verringert -sich allmählich die Dichte der Elektronen. Da sie jedoch nahe der Achse bedeutend weniger stark abnimmt als weiter nach außen, läßt sich ein Kern von großer Dichte innerhalb eines Halos von Randstrahlen . unterscheiden. Diese letzteren, die dennoch einen wesentlichen Prozentsatz des Elektronenstroms bilden, werden von der Blende 2 abgefangen. Dieser Prozentsatz ist um. so größer, je größer die Stromstärke ist.

Die Erfindung bezweckt, den auf diese Weise verlorengehenden Teil des Elektronenstroms zu verringern und infolgedessen einen größeren Kontrast zwischen den dunklen und hellen Partien des auf dem Schirm entworfenen Bildes zu schaffen.

Eine Möglichkeit, diesen Zweck zu verwirklichen; ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die in dieser Figur dargestellte Blende 7 hat zwar eine kreisförmige Durchlaßöffnung 8, aber deren Mittelpunkt liegt außerhalb der Achse 3, und zwar gegenüber der Seite der Äquatorialebeme A-A₁ nach der das Ionenbündel· 5 abgelenkt' ist. Um einen Vergleich mit einer im übrigen gleichen Röhre von bekannter Aus-

bildung anstellen zui können, ist bei gleichem Zylinderdurchmesser der Mindestabstand 4er Zylinderachse von dem· Rande der Durchlaßöffnung in Fig. 3 gleich dem Halbmesser der Durchkßöffnung in Fig. 2 gewählt, mit anderen Worten, die Durchlaßöffnung 8 bei Fig. 3 ist größer al« die bei Fig. 2. Es wird also durch die Öffnung 8, die den Kreis 6 umfaßt, außer dem gleichen Bündel wie im Falle der Fig. 2 außerdem noch eine Elektronenstrommenge durchgelassen, die bei den bekannten Röhren in Form von Randstrahlung abgefangen wird. Es erweist sich bereits als eine wesentliche Verbesserung, wenn die auf diese Weise vergrößerte Durchlaßöffnung eine Oberfläche gleich i,25mal der Oberfläche des Kreises 6 hat. Dies entspricht annähernd einer Exzentrizität von 10 °/o, was weit außerhalb der üblichen· Toleranz liegt. Es wird nunmehr ersichtlich sein, weshalb die Erfindung sich nicht auf Röhren bezieht, bei denen die Öffnung in der Blende auf dem Schirm abgebildet wird. In diesem Fall würde ja mit der Vergrößerung dieser Öffnung der Bildfleck ebenfalls vergrößert oder wenigstens unscharf gemacht werden.

Die Öffnung braucht nicht kreisförmig zu sein.

Auch kann sie derart erweitert werden·, daß sie sich bis zur Zylinderwand erstreckt. Es ergeben sich dann Formen, von denen die Fig. 4 und 5 Beispiele darstellen.

Im Fig.. S stellt die ausgezogene Kurve die Helligkeit B des Bildflecks in mK/cm² bei einer Röhre mit kreisförmiger, mittlerer Durchlaßöffnung als Funktion der (gesamten) von der Röhre aufgenommenen Stromstärke i in Mikroampere dar. Wird die Blende durch eine Fangplatte der in Fig. 4 dargestellten Gestalt ersetzt und wird erneut die Helligkeit des Bildflecks bei verschiedenen. Stromstärken gemessen, so ergibt sich die gestrichelt dargestellte Kurve. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der Einfluß der Erweiterung der Durchlaßöffnung zunimmt, in dem Maße, wie der Strom stärker gewählt wird. Bei den hellsten Partien dies auf dem Fluoreszenzschirm der Röhre entworfenen Bildes wird von einer Fangplatte nach Fig. 2 ein größerer Teil des Elektronenbündels weggeschnitten als bei den Par-

45. tien mit kleinerer Helligkeit, da der Kern: des Bündels sich in dem Maße erweitert, wie die Stromstärke zunimmt. Unter gewissem Bedingungen kann der von der Fangplatte abgefangene Teil des Elektronenstroms für die hellen Partien- sogar 35% des Ganzen betragen. Infolgedessen werden die hellsten Teile des Bildes matter, als sie ohne diesen Verlust sein würden. Infolge der Anwendung der Erfindung nehmen,, wie aus Fig. 8 ersichtlich, die Helligkeit in den hellen Partien sowie die Abstufung zu. In einem bestimmten Fall konnte der maximal abgefangene Teil des Elektronenstroms auf 10% vermindert werden.

Ein anderer Vorteil der geringeren Ableitung der Elektronen durch die Fangplatte liegt darin, daß .bei gegebener Gesamtstromstärke weniger Hitze in ihr entwickelt wird. Dies verringert' die Gefahr, daß das Vakuum infolge der Auslösung von Gasen aus geheizten Metallteilen sich verschlechtert, eine Erscheinung, die nicht selten zu der Unverwendbarkeit eimer Röhre geführt hat.

Weiter erleichtert die neue Gestalt der Fangplatte in wesentlichem Maße die Zentrierung des Elektronenbündels. Diese Zentrierung muß bei einem Fernsehgerät durchgeführt werden, das zum ersten Male in Gang gesetzt wird oder das verstellt' ist und erneut für den Gebrauch geeignet gemacht werden soll. Sie wird durch Regelung der Magnetfelder durchgeführt, welche die Ablenkwirkung beheben müssen, die das elektrische, das Ionenbündel ablenkende Feld auf das Elektronenbündel ausübt. Bei einer zentrischen, kreisförmigen Öffnung ist es schwierig, den Mittelpunkt des Elektronenbündels in die Mitte der Durchlaßöffnung zu bekommen, da der Mittelpunkt nicht wahrnehmbar ist, solange er auf der Fangplatte liegt. Aber auch, wenn der Kern des Bündels in Erscheinung tritt, muß mit großer Vorsicht geregelt werden, da sonst das Bündel wieder an der Öffnung vorüberschnellt.

Liegt eine Durchlaßöffnung der in Fig. 4 dargestellten Gestalt vor, so kann das Zentrieren sich wie folgt vollziehen: Bei stillstehendem Bündel wird auf dem Bildschirm ein: unfokussierter Lichtfleck erzeugt. Dieser Fleck hat zwar in der Mitte die größte Helligkeit, aber er nimmt eine große Oberfläche ein und ist unscharf begrenzt. Da die Gegenstandsfläche der Linse näher an der Fangplatte liegt als bei fokussiertem Bündel, wird außerdem eine (unscharfe) Abbildung des Randes der Fangplatte beobachtet. Es kanm nunmehr leicht bewirkt werden, daß der Lichtfleck von. der Rückseite der Fangplatte aus in Erscheinung tritt und in die Mitte des Randes der Fangplatte, d. h. an die Stelle dieses Randes gebracht wird, die der Achse am nächsten liegt. Letzteres wird noch erleichtert, wenn diese Mitte durch eine Erhöhung oder, wie dies in Fig. 4 und 5 der Fall ist, durch eine Vertiefung markiert wird.

Die Vergrößerung der Durchlaßöffniung wirkt sich nicht nur beim Zentrieren mit stillstehendem Bündel günstig aus, sondern auch dann, wenn die Felder, welche bewirken, daß das. Elektronenbündel auf dem Schirm ein Raster beschreibt, vorhanden sind, was im Fall nachträglicher Abgleichung oft vorkommt. Bei einer kreisförmigen, mittleren Öffnung nimmt bei der Ortsverschiebung des Bündels über die Durchlaßöffnung die Helligkeit des Rasters anfangs zu, um nach Erreichen eines Maximums sofort wieder abzunehmen. Fig. 9 veranschaulicht diese Erscheinung in einer Kurve, welche die Helligkeit B des Rasters als Funktion der Verschiebung D des Bündels gegenüber der Achse des Ionenfängers darstellt. Für eine richtige Zentrierung muß also die Verschiebung des Bündels gerade in dem Augenblick beendet werden, in dem diese maximale Helligkeit festgestellt wird. Es ist besonders schwierig, diese Grenze nicht zu überschreiten.

Bei einer weiteren Öffnung wird der Scheitel der Kurve der Fig. 9 abgeflacht, und die Einstellung wird erleichtert. Bei einer Fangplatte gemäß Fig. 4 endet die ansteigende Kurve sogar in einen waage-

rechten Teil, wie in Fig. ι ο ersichtlich. Der benutzte Teil dieses waagerechten Kurvenastes wird nicht zu groß bemessen werden, mit anderen Worten, das Bündel wird nicht zu weit aus der Mitte gebracht werden, da dies Astigmatismus hervorruft. Es schadet jedoch gar nicht, wenn das Bündel nicht genau zentriert ist, dies zum Unterschied gegenüber einer Röhre mit der üblichen, kreisförmigen, zemtrischem öffnung.

ίο Letzteres ergibt noch einen anderen Vorteil der Röhre gemäß der Erfindung, und zwar kommt es nicht mehr so genau wie früher darauf an, daß die Achse - des Elektronenejektors sich mit der des Ionenfängers .deckt.

Ebensowenig wie das Elektronenbündel ist das Ionenbündel scharf begrenzt. Es werden also Randstrahlen des lonenbümdels' aus dem Ionenfänger entweichen. Bei einer Röhre mit kreisförmiger, zenitrischer Durchlaßöffnung kanu die Menge dieser Randstrahlung nicht verringert werden, ohne zugleich die Bildhelligkeit zu erniedrigen, besonders in den hellen Partien. Da es sich hierbei eigentlich nur darum handelt, den Abstand des Randes der ■Fangplatte von der Mitte des Ionenbündels zu ver-

großem, kann bei einer Röhre gemäß der Erfindung die Vorrichtung zum Entfernen der negativen Ionen wirksamer gemacht werden, ohne einem entsprechenden Verlust an Elektronen. Indem der Rand der Famgplatte nach der Achse des Ionenfängers verschoben wird, wird zwar etwas mehr aus· einem zentrisch eingestellten Elektronenbündel weggeschnitten, aber nur in einem beschränkten Sektor und nicht, wie bei einer Blende nach Fig. 2, über den ganzen Umfang. Wie in Fig. 4 mit dem

kleinem Bogen 9 angegeben, kann die Vertiefung also etwas weniger tief gemacht werden, so daß der Mindestabstamd^ des Randes von der Achse des Ionenbündel« größer wird, als dies in Fig. 2 möglich ist, wo dieser Abstand nur q beträgt; es

wird immerhin noch mehr Licht auf dem Schirm erzeugt! als mit der bekannten' Bauart. Man kann

■ die Mitte des Bündels auch bedenkenfrei etwas vom Rande entfernen und .somit den Lichtverlust ganz wegarbeiten, der infolge der Verringerung der Ausnehmung oder infolge der Anordnung einer örtlichen Erhöhung über der Mitte des Randes, ent-

- stehen, könnte. Bei dieser Verschiebung, die auf magnetischem Wege erfolgt, verschiebt sich das

Ionenbümdel·' nicht. Anstatt weniger Ionen abzufangen, was man erwarten würde, erhält man durch Anwendung einer Fangp'latte in. der in Fig. 4 dargestellten Form gerade ein besseres Ergebnis.

Fig. 6 soll nur zeigen, daß'bei einer Röhre gemäß der Erfindung auch eine nicht kreisförmige Durch-

laßöfinung möglich ist, die symmetrisch gegenüber der Äquatorialebene liegt.

Die Vergrößerung der Durchlaßöffnuing bei genügend scharf begrenztem Ionenbünde! kann- sogar derart gesteigert werden, daß nur ein kreisförmiger Teil der ursprünglichen Blende mit seiner Mitte in der Achse des lonenbündels verbleibt. Dies ergibt die in Fig. 7 dargestellte Form. Die kreisförmige Platte 10 ist hierbei durch einen Metallstreifen 11 an der Zylinderwand, befestigt. Eine solche Halbinsel ergibt· eine maximale Bildhelle; man wird' sich jedoch damit zufrieden geben müssen, daß der Bildschirm von einer größeren Menge von Randstrahlen des ursprünglichen lonenbündels getroffen wird, als unter sonst gleichen Bedingungen bei den anderen Ausführungsbeispielem der Fall ist.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Braunsche Röhre für Fernsehempfang mit einem Ionenfänger, der ein Bündel abgelenkter und infolgedessen vom Elektronenbündel· getrennter negativer Ionen abfängt und der aus einer zylindrischem Elektrode mit einer Fangplatte besteht, welch letztere zwischen der Stelle, an der der Querschnitt des Elektronenbündels ein Mindestmaß aufweist, und der Elektronenlinse in der Nähe der letzteren angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangplatte bei symmetrischer Anordnung zu der durch die Achse des Elektronen- und Ionembündeis gehenden Meridianebene so geformt ist, daß sie zwar das Iomenbündel nebst seiner Randstrahlung möglichst weitgehend abdeckt, das Elektronenbündel und dessen* Randzone

. . aber, abgesehen von der der Achse des lonenbündels zugewandten Seite, tunlichst frei läßt.

2. Braunsche Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffinung unsymmetrisch zur Äquatorialebene liegt und daß die vom ihr gebildete flache Figur ihren Schwerpunkt auf der dem abgelenkten Ionembündel gegenüberliegendem Seite dieser Ebene hat.

3. Braunsche Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung sich bis zur Zylinderwand erstreckt. 1°°

4. Braunsche Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß- die Fangplatte die Form eines Kreises hat, dessem Mitte im der; Achse des abzufangendem lonenbündels liegt.

5. Braunsche Röhre nach Anspruch 3, bei der i°5 der Rand der Fangplatte zwei Punkte der Zylinderwamd verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt dieses Randes, welcher der Achse zunächst liegt, durch eine örtliche Erhöhung oder Aussparung markiert ist.

Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 458270; USA.-Patentschrift Nr. 2211614; Proceeding of the Institute of Radio Engineers, Dez. 1948, S. i486.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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