DE874343C

DE874343C - Elektronenoptisches System fuer Elektronenstrahlroehren, insbesondere fuer Oszillographen- und Fernsehroehren

Info

Publication number: DE874343C
Application number: DES7570D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Phil Habil Hinderer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1934-06-27
Filing date: 1941-10-25
Publication date: 1953-04-23
Also published as: CH242029A; US2111231A; FR894701A

Description

Elektronenoptisches 'System für Elektronenstrahlröhren, insbesondere für Oszillographen- und Fernsehröhren Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenstrahlröhren (Brauasche Röhren), insbesondere für Oszillographie oder Fernsehzwecke, bei denen durch eine bestimmte Ausgestaltung der Elektronenoptik eine Steigerung von Ablenkempfindlichkeit und Auflösung erzielt werden kann. Im allgemeinen ist bei Elektronenstrahlröhren eine optische Einrichtung vorhanden, @die dazu dient, eine Elektronenquelle oder eine in ihrer Nähe befindliche Blende auf der Auffangfläche (dem Leuchtschirm oder einer photographischen Schicht) abzubilden. Befindet sich diese Optik vor den Ablenkvorrichtungen, d. h. zwischen Elektronenquelle und Ablenkvorrichtung, so wird durch sie die Empfindlichkeit der Elektronenstrahlröhre nicht beeinflußt. Anders liegen die Verhältnisse jedoch bei Röhren mit Nachbeschleunigung, denn hier entstellt auch zwischen .der Ablenkvorrichtung und dem Leuchtschirm eine Linsenwirkung, von der gleichzeitig die Empfindlichkeit sowie die Fleckschärfe und damit die Auflösung abhängig sind.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwischen Ablenkvorrichtung und Leuchtschirm rotationssymmetrische Zerstreuungslinsen einzuschalten. Di-e praktische Ausführung dieser Vorschläge befriedigt aber deshalb nicht, weil derartige Linsen sehr schlechte optische Eigenschaften haben und derzeit nur mit elektronendurchlässigen Folien oder Netzen zu verwirklichen wären.
Man hat auch versucht, in Verbindung mit .der Nachbeschleunigung ein Zwischenbild umgekehrt vergrößert auf dem Leuchtschirm -abzubilden und so ;bei gleicher Strahllänge mit einer Linse größere Ausschläge herzustellen als ohne diese. Ohne Zuhilfenahme magnetischer Linsen, die infolge der Verdrehung und anderer Ab'bildüngsfehler bei weiten Öffnungen Schwierigkeiten bereiten, gelingt es aber nicht, bei der notwendigen Öffnung hinreichende Brechkräfte zu erzielen. Deshalb ist auch dieser Vorschlag nicht praktisch verwirklicht worden, soweit es sich um die tatsächliche Vergrößerung -der Empfindlichkeit handelt.
Blei Elektronenstrahlröhren sind außer der Empfindlichkeit die Fleckhelligkeit und die Auflösung, d. h. der von .der Spannungseinheit erzeugte, inFleckdurchmessern gemesseneAusschlag, von wesentlicher Bedeutung. Dies ergibt sich daraus, daß man bei größerer Fleckhelligkeit durch Verringernder Betriebsspannung größere Empfindlichkeiten erzielen kann und daß man aus einem Oszillogramm oder Fernsehraster, das mit einem kleinen Leuchtfleckdurchmesser ,geschrieben wird, mehr Einzelheiten entnehmen kann.
Bei Elektronenstraihlröhren mit zwei Ablenksystemen, also bei einer Ablenkung in zwei Koordinaten, ist in der Regel eine Ablenkspannung in ausreichendem Maße vorhanden, so daß das zugehörige Ablenksystem nicht besonders empfindlich zu sein braucht, während zur Untersuchung oder Wiedergabe einer anderen Spannung oder eines anderen Stromes eine möglichst große Auflösung und, Empfindlichkeit notwendig sind. Die Erfindung zeigt nun einen Weg, auf dem es gelingt, die Auflösung und die Empfindlichkeit zu steigern, ohne @daß die erwähnten Nachteile der bekannten Vorschläge auftreten.
Gemäß der Erfindung ist bei einem elektronenoptischer System für Elektronenstrahlröhren, insbesondere für Oszillographen und Fernsehröhren, mit einem oder mehreren abbildenden Strahlengängen zwecks Steigerung von Ablenkempfindlichkeit und Auflösung der Elektronenstrahlröhren zwischen Ablenkvorrichtung und Auffangfläche eine Elektronenlinse angeordnet, die die Wirkungsweise einer torischen oder einer Zylinderlinse hat.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erwähnt.
In .dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine torische Linse 7 aus vier Magnetpolen verwendet, bei der zwei Nordpole und in derselben Ebene senkrecht zum Strahl und senkrecht zur Verbindungslinie des ersten Polpaares zwei Südpole einander gegenüberstehen. In den Richtungen der Diagonalen sind zwei Zylinderlinsen vorhanden, von denen die eine Zerstreuungs- und die andere Sammellinsenwirkung aufweist. Diese Linsenwirkung ist in Fig. i durch Pfeile angedeutet. Die Linse ist, von dem Strahlerzeugungssystem i aus betrachtet, hinter dem ersten Ablenkelement 3 so angeordnet, daß die Zerstreuungskomponente mit der Ablenkrichtung übereinstimmt. Zur Erfüllung der Abbildungsbedingungen in beiden Richtungen ist im Strahlengang eine weitere Zylinderlinse :2 mit Sammelwirkung vorgesehen; sie .befindet sich vor dem ersten Ablenkelement und wirkt in der gleichen Richtung wie die Zerstreuungslinse. Das zweite Ablenkelement 5 (mit unbeeinflußter Empfindlichkeit) ist zwischen Auffangfläche 6 und Linse 7 angeordnet.
Unter dem Einfluß der an den Ablenkkondensator 3 gelegten Ablenkspannung erfolgt eine dieser proportionale Auslenkung des Elektronenstrahles entsprechend der punktierten Linie B. Durch Wirkung der Zerstreuungslinse 7 wird jedoch-der Ausschlag vergrößert, so daß der Strahl entsprechend der gestrichelten Linie 8' verläuft.
Das in Fig.2 dargestdlte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. i lediglich durch die Verwendung einer torischen Linse elektrischer Art die übrigen Teile entsprechen denen in Fig. i und tragen die gleichen Bezeichnungen. Die torische Linse q. besteht aus einer Zylinderlinse, die derart gekrümmt ist, daß die geraden Mantellinien der die Strahlenbrechung verursachenden Äquipotentialflächen der Zylinderlinse in mindestens annähernd gleiche ebene Kurven übergehen, welche gleiche Abstände von der Symmetrieebene behalten, die die optische Achsenebene der ungdkrümmten Zylinderlinse bildet. Eine solche torische Linse kann beispielsweise aus einer gegen die Umgebung aufgeladenen Schlitzblende bestehen, die derart gekrümmt ist, daß die Blende ,den Teil eines Zylindermantels und die B.lendenränder Kreisbögen bilden.
Beide. Brennweiten der torischen Linsen dürfen nicht beliebig gewählt werden, vielmehr muß bei .der Ausführung außer der beabsichtigten Steigerung insbesondere der Empfindlichkeit auch berücksichtigt werden, daß die torische Linse in beiden Richtungen zusammen mit den übrigen Linsen einschließlich -des Kondensators die Elektronenquelle oder eine entsprechende Blende abbilden muß, und zwar derart, daß das Bild in der Leuchtschirmebene liegt. Demnach muß in beiden Richtungen die resultierende Ersatzlinse eine solche Lage und eine solche insgesamt positive Brechkraft haben, .d,aß die Elektronenquelle oder eine entsprechende Blende auf dem Leuchtschirm abgebildet wird. In einerRichtung kann ,gegebenenfalls dieAbbildungsgleichung auch nur angenähert erfüllt werden, insbesondere wenn die Strahlapertur in dieser Richtung nur klein ist.
Mit einer elektrischen Zylinderlinse mit ansteigendem Potential, die einem Ablenkelement nachgeordnet ist, kann eine Steigerung der Auflösung erreicht werden, wenn die Linsenwirkung senkrecht zur -Ablenlcrichtung verläuft. Der Ausschlag wird hier zwar nicht vergrößert, aber durch die Linse wird .der Alybil.dungsmaßstab verkleinert und durch die Zunahme -der Strahlgeschwindigkeit die Fleckhelligkeit vergrößert, so daß ein Gewinn an Auflösun. g erzielt wird. Ein Ausführungsbeispiel für ein elektronenoptisches System dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt. Dem Ablenlcsystem 3 ist die zur Steigerung der Auflösung dienende Zylinderlinse 2 nachgeordnet; eine zweit,. Zylinderlinse 9 dient zur Erfüllung der Abbil,dnngsbedingungen in der anderen Richtung. Das zweite Ablenkst' stem 5, das sich infolge der zunehmenden Elektronengeschwindigkeit auf anderem Potential als das erste befinden muß, kann, wenn dieser Umstand stört, durch eine magnetische Ablenkvorrichtung ersetzt werden. Auch in Fig. 3 sind für die übrigen Teile des elektronenoptischen Systems die bleichen Bezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren gewählt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronenoptisches System für Elektronenstrahlröhren, insbesondere, für Oszillographen- und Fernsehröhren, mit einem oder mehreren abbildenden Strahlengängen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Steigerung von Ablenkempfindliclikeit und Auflösung der Elektronenstrahlröhre zwischen Ablenkvorrichtung und Auffangfläche eine Elektronenlinse angeordnet ist, die die Wirkungsweise einer tonischen oder einer Zylinderlinse hat.
2. Elektronenoptisches System nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Ablenkvorrichtung und Auffangfläche angeordnete Linse in Verbindung mit einer oder mehreren tonischen zylindrischen oder sphärischen Linsen zur Abbildung der Elektronenquelle oder einer bzw. zweier Blenden in beiden ausgeprägten Richtungen der Bildlinien dient.
3. Elektronenoptisches System nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die torische Linse derart angeordnet ist, daß sie in einer Ablenkrichtung ,des Elektronenstrahles eine Zerstreuungslinse bildet.
4. Elektronenoptisches System nach .den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenlinse eine Zylinderlinse ist, die so .angeordnet wird, daß sie in einer Ablenlkrichtung des Elektronenstrahles keine Linsenwirkung auf den Strahl ausübt.
5. Elektronenoptisches System nach den Ansprüchen i .bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete tonische Linse mit einer Zerstreuungskomponente durch eine an sich bebekannte magnetische Linse aus einander gegenüberstehenden gleichnamigen Polen gebildet wird.
6. Elektronenoptisches System nach den Ansprüchen i bis 3, ,gekennzeichnet .durch die Verwendung einer tonischen Linse elektrischer Art, d.ie aus einer Zylinderlinse besteht, die derart gekrümmt ist, daß die geraden Mantellinien der die Strahlenbrechung verursachenden Äquipotentialflächen der Zylinderlinse in mindestens annähernd gleiche ebene Kurven übergehen, welche gleiche Abstände von der Symmetrieebene behalten, die die optische Achsenebene der umgekrümmten Zylinderlinse bildet.
7. Elektronenoptisches System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch d:ie Verwendung einer tonischen Linse, die aus einer gegen die Umgebung aufgeladenen Schlitzblende von solcher Krümmung besteht, daß die Blende den Teil eines Zylindermantels und die Blendenränder Kreisbögen bilden. B. Elektronenoptisches System nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das schirmseitige Ablenksystem eine an sich bekannte magnetische Ablenkvorrichtung ist.