DE976927C

DE976927C - Magnetische Elektronenlinse mit einstellbarer Brennweite

Info

Publication number: DE976927C
Application number: DEN6578A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Godfried Amesz; Johan Anton Verhoef
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1952-01-04
Filing date: 1953-01-01
Publication date: 1964-08-06
Also published as: BE516722A; FR1069392A; NL166477B; NL87342C; CH310959A; GB729840A; US2849636A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Elektronenlinse mit einstellbarer Brennweite, die z. B. zum Fokussieren des Elektronenbündels in einer Elektronenstrahlröhre, insbesondere eines Fernsehempfängers, verwendet wird.

Bekannte Elektronenlinsen, deren Magnetfeld durch eine stromdurchflossene Spule hervorgerufen wird, lassen sich verhältnismäßig leicht regeln, indem man den Strom ändert. Da die Spulen zur Verstärkung und Konzentrierung des Magnetfeldes mit einem ferromagnetischen Kern und einer ferromagnetischen Hülle (sogenannte »Eisenpanzerung«) ausgerüstet sind, kann erreicht werden, daß das erwünschte Magnetfeld innerhalb der Spulen stark, das Streufeld außerhalb der Spulen jedoch schwach ist. Solche regelbaren elektromagnetischen Linsen haben jedoch den Nachteil, daß ihre Linsenstärke auch von unbeabsichtigten Änderungen der Stromstärke, z. B. infolge von Schwankungen des Speisenetzes, abhängig ist, daß weiter für die Aufrechterhaltung des Feldes ständig elektrische Energie verbraucht wird, die auch eine merkliche Wärmewirkung hervorruft, und daß die Spulenwindungen einen erheblichen Raum beanspruchen, so daß solche Linsen verhältnismäßig umfangreich und schwer sind.

Es ergibt sich daher die Aufgabe, eine magnetische Elektronenlinse zu schaffen, bei der dauer-

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magnetisches, also in seiner Eigenschaft weitgehend konstantes Material verwendet wird und die gut einstellbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird ein in axialer Richtung magnetisierter drehsymmetrischer Dauermagnet verwendet, wobei die Brennweite der Linse mittels eines zylindrischen ferromagnetischen Nebenschlusses, der über den Dauermagnet geschoben wird, geändert werden kann.

ίο Einer solchen Elektroneiilinse haftet der Nachteil an_a daß das außerhalb des Dauermagnets erzeugte Streufeld unzulässig groß ist. Insbesondere zeigt es sich, daß das Feld bei Verwendung in der Elektronenstrahlröhre eines Fernsehempfängers bis an die Ablenkspule bzw. den Ionenfänger vordringt, was mit einer unerwünschten Verzerrung der Strahlablenkung bzw. einer Beeinträchtigung der richtigen Einstellung dieses Ionenfängers einhergeht. Es ist auch eine magnetische Elektronenlinse bekannt, die aus scheibenförmigen Teilen besteht, die ihren Magnetismus durch stabförmige Dauermagnete erhält, die zur Einstellung der Linsenstärke gegenüber der Achse bzw. gegenüber dem Radius' der Anordnung verstellt werden können.

Solche Anordnungen sind außerordentlich verwickelt, und da nur eine verhältnismäßig kleine Änderung des wirksamen Magnetfeldes erreicht werden kann, erhält man lediglich einen kleinen Regelbereich, der für die Praxis vielfach nicht ausreicht.

Bei dieser bekannten Anordnung ergibt sich weiter ein verhältnismäßig weitreichendes Streufeld außerhalb des Linsensystems. Für Bilddrehung sind bezüglich der Brennweite stromgesteuerte Magnetlinsen bekanntgeworden. Dieses Problem ist jedoch für Dauermagnetlinsen belanglos. Bei Elektronenlinsen mit einstellbarer Brennweite, die unter Verwendung von Dauermagneten aufgebaut sind, werden die Nachteile bekannter Anordnungen vermieden, und man erhält eine Anordnung, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch zwei koaxial angeordnete scheibenförmige gegeneinander bewegbare Dauermagnete aus einem Material mit kleinerer remanenter Induktivität B_n in Gauß gemessen, als das Vierfache der Koerzitivkraft b^o in Oersted gemessen, und durch derart einander" entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen der beiden Dauermagnete, daß sich ihre Felder auf der Achse außerhalb der Magnete wesentlich ausgleichen.

Die neue magnetische Elektronenlinse besitzt gegenüber allen bekannten Anordnungen, seien sie nun Einzellinsen oder Elektromagnetlinsen, den Vorteil einer sehr geringen axialen Länge der gesamten Linse, den Vorzug einer sehr starken Änderungsmöglichkeit der Linsenstärke durch Änderung des Magnetabstandes, den Vorteil einer leichten Bewegbarkeit der Anordnung sowie das Merkmal des Fehlens jeglichen Leistungsverbrauchs.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι veranschaulicht den Grundgedanken einer magnetischen Elektronenlinse, bei der die Dauermagnete in radialer Richtung magnetisiert sind;

Fig. 2 veranschaulicht den Grundgedanken einer magnetischen Elektronenlinse, bei der die Dauermagnete in axialer Richtung magnetisiert sind.

Die in den beiden Figuren benutzten Bezugszeichen deuten einander entsprechende Teile an.

Die magnetische Elektronenlinse nach Fig. 1 besteht aus zwei scheibenförmigen koaxialen Dauermagneten ι und 2, deren Magnetisierungsrichtungen NS radial verlaufen, und zwar beim Magnet 1 von innen nach außen, beim Magnet 2 dagegen von außen nach innen. Rings um die Symmetrieachse 3 der Magnete 1 und 2 entsteht auf diese Weise ein drehsymmetrisches, die Elektronen fokussierendes Magnetfeld, dessen Wert H₁ zwischen den Magneten ziemlich groß wird. Das Streufeld H₂ außerhalb der Magnete ist hingegen gering, da die von den Magneten 1 und 2 je für sich erzeugten Felder sich dort im wesentlichen ausgleichen. Um zu verhüten, daß sich das FeIdJi₃ am Außenumfang der Magnete zu weit erstreckt, kann man im Bedarfsfalle eine ferromagnetische, z. B. eine Schirmbuchse aus Weicheisen 4 anbringen.

Die Brennweite der Elektronenlinse wird eingestellt, indem z. B. der eine Magnet 2 fest angeordnet und der andere Magnet 1 in axialer Richtung mittels eines Andruckmechanismus 5 verschoben wird, wobei die koaxiale Lage der Magnete 1 und 2 unter Zuhilfenahme einer nicht dargestellten Führung beibehalten wird. Dabei erübrigen sich Andrückfedern, da die beiden Magnete 1 und 2 sich dauernd anziehen.

.Fig. 2 zeigt eine ähnliche Elektronenlinse, bei der aber die Dauermagnete 1 und 2 in axialer Richtung mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung NS magnetisiert sind. Eine solche Linse hat den Vorteil gegenüber derjenigen nach Fig. 1, daß das Feld H₁ längs der Achse am Magnet 1 gleich groß und im Vergleich zu demjenigen am Magnet 2 entgegengesetzt gerichtet ist, in diesem Fall ist die Linse frei von Bilddrehung. Weiter soll der Andrückmechanismus 5 nun an der von dem fest angeordneten Magnet 2 abgewandten Seite des Magnets ι angreifen, was die Herstellung vereinfacht.

Um das erzeugte Bild dezentrieren zu können, kann man z. B. in der Nähe der der Elektronenquelle zugewandten Seite des Magnets 1 eine in radialer Richtung verschiebbare Platte 6 anbringen, die eine zu einer Ablenkung des Bildes führende Asymmetrie des Magnetfeldes hervorruft.

Insbesondere bei der Elektronenlinse nach Fig. 2, bei der die Magnetisierungsrichtung NS mit der Dickenrichtung der Magnete 1 und 2 zusammenfällt, wobei diese Magnete 1 und 2 außerdem unter dem Einfluß der gegenseitigen entmagnetisierenden Felder stehen, hat das dauermagnetische Material zweckmäßig eine remanente Induktion B₁., die — in Gauß gemessen — kleiner ist als das 4fache der Koerzitivkraft #ii_c, in Oersted gemessen, da infolgedessen trotz ihres entmagnetisierenden Feldes die Magnete ihre magnetischen Eigenschaften in

hinreichendem Maße beibehalten. Diese Bedingung erfüllt z. B. das im Handel unter der Bezeichnung Ferroxdure erhältliche Material. Dieses Material kennzeichnet sich durch eine Zusammensetzung im wesentlichen aus nichtkubischen Kristallen von Oxyden des Eisens und wenigstens eines der Metalle Barium, Strontium oder Blei und gegebenenfalls Calcium.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Magnetische Elektronenlinse mit einstellbarer Brennweite, die unter Verwendung von Dauermagneten aufgebaut ist, gekennzeichnet durch zwei koaxial angeordnete scheibenförmige gegeneinander bewegbare Dauermagnete aus einem Material mit kleinerer remanenter Induktion 5,., in Gauß gemessen, als das Vierfache der Koerzitivkraft bH_c, in Oersted gemessen, und durch derart einander entgegengesetzte Magnetisierungs-Richtungen der beiden Dauermagnete, daß sich ihre Felder auf der Achse außerhalb der Magnete wesentlich ausgleichen.

2. Elektronenlinse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnete in axialer Richtung und in entgegengesetztem Sinne verlaufen.

3. Elektronenlinse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein dauermagnetisches Material mit einer Zusammensetzung im wesentlichen aus nichtkubischen Kristallen von Oxyden des Eisens und wenigstens eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Calcium.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 682031, 688644, 720927, 739046, 7S8548;

USA.-Patentschriften Nr. 2 525 919, 2564737, 565 533;

britische Patentschrift Nr. 522377;

französische Patentschrift Nr. 796502;

Zeitschrift für Physik, Bd. 96, S. 634 bis 642;

Electronics, März 1951, S. 94 bis 97;

v. B ο r r i es, »Die Übermikroskopie«, 1949, S. 26;

Westphal, »Lehrbuch der Physik«, 1939, S. 470fr.;

Brüche—Recknagel, »Elektronengeräte«,
1941, S. 31 und 84fL;

Dosse—Mierdel, »Der elektrische Strom im Hochvakuum und in Gasen«, 1943, S. 228 bis 230.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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