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Anordnung zur Beeinflussung des Verlaufs von Elektronenstrahlen durch
elektrisch geladene Feldblenden Es ist bekanntlich möglich, .die Bahn von Elektronenstrahlen,
wie sie beispielsweise in Kathodenstrahlröhren nach Fig.,i der Zeichnung an der
Kathode h erzeugt und verwendet werden, in ihrem räumlichen Verlauf durch elektrische
oder magnetische Felder zu steuern. Als Beispiel sind in F ig. i Ablenlkplatten
a1 und a2 dargestellt, die den Strahl in zwei verschiedene Richtungen ablenken können
und durch deren Steuerung daher wil'lkürlic'h Figuren auf dem Schirm s geschrieben
werden können.
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Es ist weiter bekannt, außer diesen Ablenkplatten elektrostatisch
gesteuerte Blenden vorzusehen, die im wesentlichen symmetrisch um die Strahlrichtung
verlaufen und den Elektronenstrahl konvergent oder divergent machen oder ihn parallel
richten. In Fig. i sind derartige Blenden mit bi und b2 bezeichnet.
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In Fig.2 ist das elektrostatische Feld einer solchen bekannten geladenen
Blende durch seine Kraftlinien dargestellt. Die Aufladung ist al,s Beispiel negativ
angenommen. Wenn die Elektronen eines Kathodenstrahles durch die Blende strömen,
so werden sie von ihr abgestoßen und suchen auf die Achse zuzusteuern. Sie werden
daher aus ihrer ursprünglichen Bahn, die parallel verlaufend angenommen
wurde,
nach innen zu abgelenkt und in einem konvergenten Bündel in einem Brennpunkt o vereinigt,
den sie divergent wieder verlassen.
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Durch Zusammenstellung derartiger Blenden kann man alle in der Optik
bekannten Vorrichtungen, die auf konvergenten Strahlenbüscheln :beruhen, für Elektronenstrahlen
nachbilden und damirt eine Reihe interessanter und nützlicher Ergebnisse erzielen.
Insbesondere ist es damit möglich, ein Mikroskop aufzubauen, das direkte oder reflektierte
Elektronenstrahlen aufnimmt und das sehr viel stärkere Vergrößerungen zuläßt als,
unsere optischen Mikroskope mit ihrer Einschränkung durch die Lichtwellenlänge.
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Die Erfindung betrifft nun eine besonders zweckmäßige Ausbildung solcher
elektrisch geladenen Feld#blernden zur Beeinflussung des Verlaufs von Elektronenstrahlen,
d!ie den Strahl symmetrisch umgeben und die zur Erzielung einer elektronenoptischen
Abbildung auf der Bildfläche eines aus diesen Feldblenden als Linsen aufgebauten
Mikroskops ein radiales elektrisches Feld erzeugen, dessen Stärke proportional dem
Achsabstand ist. Erfindungsgemäß befindet sich an einer eine Elektronenlinse darstellenden
Feldblendernanordnung in der Achsrichtung der Elektronenstrahlen eine Teilblende
zwischen zwei Teilblenden, die untereinander dasselbe Potential, jedoch gegenüber
der ersten Teilblende ein verschiedenes Potential aufweisen. Die durch die Innenränder
der Blendenöffnungen begrenzten Durchtrittsräume der drei '17e-il,blenden sind dabei
in der nebeneinander angeordnet.
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Derartige IVIehrfachiblenden haben erstens den Vorteil, daß man einen
wesentlich schärferen Brennpunkt erzielen kann, da das Vorhandensein mehrerer Potentiale
eine bessere Möglichkeit gibt, das das Strahlenbündel beeinflussende elektrostatische
Feld derart räumlich auszubilden, daß es zu einer scharfen Vereinigung aller Strahlen
in einem Brennpunkt kommt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß
man :durch die gegeneinander verschiedenen Potentiale der einzelnen Teilblenden
den Wirkungsbereich der Elektronenlinse auf das (Gebiet der Linse. selbst beschränken
kann, so daß in einiger Entfernung von der Linse auf den Elektronenstrahl ein Einfluß,
der störend sein könnte, nicht. mehr ausgeübt, wird. Durch den räumlich symmetrischen
oder annähernd symmetrischen Aufbau der beiden dasselbe Potential aufweisenden Teilblenden
zu beiiden Seiten der genannten einen Teilblende wird ferner der Vorteil erzielt,
daß die Geschwindigkeit des freien Elektronenstrahles vor und nach dem Durchtritt
durch die Elektronenlinse mindestens annähernd dieselbe geblieben ist. Die Elektronenlinse
beeinflußt,de.n Strahl also nur im Sinne der gewünschten elektronenoptischen Abbildung.
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Es ist bereits eine Braunsche Röhre für Ferusehempfänger bekannt,
bei der ebenfalls mehrere elektrisch geladene Feldblenden vorgesehen sind, die zur
Beeinflussung des Verlaufs des Kathodenstrahles der Röhre dienen und den Strahl
auf elektrostatischem Wege konzentrieren sollen. Die Feldblenden dieser Anordnung
sind jedoch so ausgebi ddet und in solchen Entfernungen voneinander angeordnet und
haben solche Ladungen, daß jede für sich arbeitet und ein Zusammenwirken derart,
daß mehrere von ihnen zusammen wie eine Elektronenlinse wirken, nicht möglich isst.
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Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Mehrfachblende
besteht hier aus der Kombination eines Kreisringes mit einer umgebenden, unterschiedlich
geladenen, schachtelartigen Blende. Auf das Strahlenbündel wirkt eine radiale Feldstärke
ein, die von der Differenz der Potentiale - der beiden Teilblenden abhängt. In einigem
Abstand- links und rechts von der Doppelblende heben sich die Wmrltungen beider
Teilblenden ganz oder teilweise auf. Das StrahlenbÜndel wird also lediglich in unmittelbarer
Nähe der Doppelblende linsenähnlich beeinfiußt. In einigem Abstand -aber hört die
Beeinflussung auf, so daß unerwünschte Verzerrungen vermieden sinn. Wenn man den
Durchmesser beider Blenden verschieden macht, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist,
kann man beide Blenden auf das gleiche entgegengesetzte Potential bringen. Man erreicht
dta.-durch, daß sich in einiger Entfernung links und rechts von Ader Blende das
Feld vollständig anfheibt, während in der Blendenöffnung ein Radi:alfeld bestehenbleibt.
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Um eine scharfe Linsen- oder Brenupunktwirkunig zu erzielen, wird
man Elektroden- oder Blendenformen mit solchem Randkurven anwenden, daß ihre VArkung
auf den durchtretenden Elektronenstrahl nur auf einer eng begrenzten Zone stattfindet
und daß innerhalb dieses Bereiches die radiale Feldstärke möglichst proportional
dern Abstand von der Achse ist, während die axiale Feldstärke rechts und links der
Blende symmetrisch verläuft, damit die zusätzliche axiale Beschleunigung und Verzögerung
der Elektronen sich im ihrer Wirkung aufhebt.
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Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung isst es möglich, klare und
scharfe Bildwirkunbrnen auf dem Leuchtschirm einer Brauneschen Röhre zu erzielen,
die bei geeigneter Einstellung und Steuerung der Blendenfelder und der Ablenlcfelder
den Eindruck ruhig stehender lebender Bilder ergeben.