JPS63225464A - 電子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、集束レンズを有する電子ビーム装置に関する
ものである。本明細書において電子ビーム装置と云う文
言は、陰極線管、Ｘ線管、電子ビームリソグラフィー装
置、走査型並びに透過型電子顕微鏡、オージェマススペ
クトロメータ走査用電子銃及びイオン銃（通常の意味に
おける電子ビーム装置を除く）を含むものと理解される
べきである。

陰極線管、例えば表示管用の既知の型式の集束レンズは
、静電パイポテンシャル、静電ユニボランシャル、これ
らの結合並びに磁気レンズとされている。一般に、集束
レンズの球面収差はレンズ径が増大するに従って減少す
る。

電子レンズの場合、最大径は管のネック部の径によって
制限される。一方、この制限は磁気レンズには適用され
ないが、磁気レンズは高電力消費、重量が大きいこと、
電子ビームの回転及び整列上の問題よりあまり有用では
ない。

例えば米国特許明細書第４３７０５９４号より、長い焦
点距離の電子レンズを用いることにより球面収差を減少
させることができることが既知である。

この明細書では、通常の方法でガラスロシドに支持され
ている２個の離間した円筒状レンズ電極を有するパイボ
ランシャルレンズの実施例について説明されている。電
気的絶縁材料のブロックによって互いに電気的に絶縁さ
れている複数のプレートを有する抵抗性堆積部がレンズ
電極間に設けられている。抵抗層が絶縁ブロック間を橋
落するので、微小電流がこれらの間を流れて電界が形成
される。

米国特許明細書第３９９５１９４号には、伸長電界を形
成する集束レンズを有する別の電子銃が開示されており
、この集束レンズは種々の電圧が印加される少なくとも
３個の好ましくは４個の離散的な集束電極を具え、これ
ら印加電圧によって操作中に単一の連続する静電的集束
電界が形成されている。この集束電界は中間ポテンシャ
ルから比較的低いポテンシャルまでなだらかに単調に減
少すると共に、この低いポテンシャルから比較的高い電
圧ポテンシャルまでなだらかに単調に増加している。米
国特許明細書第４１２４８１０号に開示されている電子
レンズは、３個の電極によって構成され適切に配置され
た電子レンズを持たせることによって既知の電子銃の改
良を図っており、これら３個の電極には電子ビームの移
動経路に沿って電子銃側からスクリーン側に向けて順次
高くなる電圧が印加されている。３個の電極のうちの中
間電極の長さがレンズ径にほぼ等しく、しかも好ましく
は中間電極両端の電圧変化がビーム経路に沿って単調に
増加すると共に自然対数曲線にほぼ近似される場合、前
述した電子銃（米国特許明細書第３９９５１９４号）に
よって得られる電子スポットよりも一層小さい電子スポ
ットが得られると言われている。

これら既知の電子レンズの全ては、ガラスロッドによっ
て互いに空間的に位置決めした離散的な電極を精密に組
み立てる必要がある。多くの場合、電極の各々には外部
接続部を介して個別の電圧を印加する必要がある。表示
管を装着するに際しネックを一層細くする傾向があるた
め、電子銃の大きさが一層小さくなり、この結果球面収
差が増大してしまう。従って、外部への接続部を有する
離散的な電極を用いれば、このような問題点は軽減され
ることになる。

単色表示管に用いられる単一の電子銃管の場合、導電性
の螺旋部を管容器の内面に直接形成し或は電気的絶縁材
料から成り電子銃の一部を構成する管状素子の内面に形
成することによって構成される螺旋状の静電電子レンズ
を用いる提案がなされている。米国特許明細書第３１４
３６８１号には、ビーム軸を中心にして回転対称な共通
の漸近双曲面となる等電位面を有する電界によって球面
収差が最小となる軸対称の電子ビームの焦点調整を行な
うことができることが数字的に示されている。陰極線管
の長手方向軸線となる基準軸に同軸状に配置された連続
する螺旋状導体で構成されると共に、軸方向に変位する
２次関数のように変化する基準軸における空間ポテンシ
ャルを発生させるような物理的形態及び電気的抵抗特性
を有する単一電極により、所望の双曲面の等電位面を有
する電界を発生させることができる。前記明細書には、
例えば螺旋状導体部の有効抵抗率を変化させることによ
り、螺旋状導体部のピッチを変化させることにより、導
体部の幅を変化させることにより、或はこれらファクタ
のうち２個又はそれ以上のファクタを組み合せて非線形
の導体部或は不均一な導体部を形成して螺旋状導体部に
沿う電圧変化を形成することができると記載されている
。更に、上記明細書には、一連のステップ状螺旋部によ
って所望の電圧変化を達成できることが示唆されており
、各螺旋ステップ自身は線形であるが、それらの総計は
全体として一連の直線によって近似される曲線のように
変化する非線形効果を有している。しかしながら、電子
銃の軸上に必要な空間ポテンシャルを形成するためには
、所望の隣接する等電位の輪郭にほぼ対応する形状を有
する物理的な電界境界素子によって各螺旋部を終端させ
ることが望ましい。このような電界境界素子は複数のプ
レート又はメツシュを有することができるが、電子が衝
突するため局部的に発熱するおそれがある。このプレー
ト及びメツシュは設計及び製造するのが比較的困難であ
り、製造コストが高価になる欠点があった。これらプレ
ートやメツシュはビーム電離をの一部を捕獲するため、
電子ビーム装置においては設置するのを回避することが
望ましい。

上述のように種々の提案がなされているが、投影テレビ
ジョン装置のようなネック部の細い表示管に用いること
ができ小さい球面収差の集束レンズを設計するための満
足し得る解決策は提案さていなかった。

従って、本発明の目的は、球面収差の小さい電子レンズ
を有する電子銃を提供するものである。

本発明による電子ビーム装置は、ビーム形成部と、集束
レンズとを含む電子銃を有する電子ビーム装置であって
、集束レンズが、電気的絶縁材料の伸長管状基板と、こ
の基板の内側表面上に形成した高オーミック抵抗層と、
この抵抗層の２個の軸方向に離間した点に対する電気的
接続部とを具え、前記抵抗層の軸方向に離間した２点間
の抵抗値を、一方の点への集束電圧の印加及び他方の点
への異なる電圧印加に応じて２点間に予め定めた軸方向
ポテンシャル分布が発生するように設定し、最良の解像
度を有する電子レンズが形成されるように構成したこと
を特徴とする。

本発明によれば、通常の径の電極に等しいか或は小さい
拡大電界レンズが形成される。従って、物理的な径は小
さいが大きな有効径のレンズが形成され、例えば実際の
径は１０ｍｍであるが４０鵬の有効径のレンズを形成す
ることができる。この結果、物理的な径が４０ｎ＋ｍの
通常のパイポテンシャルレンズと同一の球面収差とする
ことができる。

本発明は、レンズのポテンシャル分布を因子Ｃ１″に対
して最良のものとすると云う認識に基づいている。

１９８６年発行の雑誌「オプテック（Ｏｐｉｋ）　Ｊ　
７２ＮＯ０４第１３４頁〜第１３６頁に記載されている
論文「アジエネラライズド　コンバリスン　オブ　スフ
エリカル　アベレーション　オプ　マグネチックアンド
　エレクトロスタテック　レンズ（Ａｇｅｎｅｒａｌｉ
ｚｅｄ　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　５ｐｈｅｒｉｃ
ａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ　ａ
ｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　１ｅｎｓｅｓ　）
　Ｊには、有限の精度を有する物体から発する場合スク
リーン上で得られる最小のスポット径は０１′４に線形
に比例することが示されている。ここで、Ｃはレンズの
像側に関する球面収差定数であり、この定数Ｃは物体側
の球面収差Ｃ６に関係し、次式で示される。

ＶＩ ここで、Ｍは線形倍率 ＶＩはレンズの物体側のポテンシャル ｖ２はレンズの像側のポテンシャル Ｃ８は次式に基づき軸ＣＺ’）に沿う積分から計算され
得る ここで、Ｒは１ラジアン角における物点（ｚ−ｐ）から
の近軸経路の半径、■は軸上のポテンシャル、ｖ’、　
ｖ目、Ｖ目箇は軸上ポテンシャルの微分、Ｑは像点すな
わちＺ＝Ｑである。最良のポテンシャル分に近似すると
共に電圧供給ラインをそれぞれ有する離散的な金属電極
を用いて作製される電子レンズは、構成上極めて複雑化
してしまい、大量生産方式によって製造するのに不向き
なものとなる。

本発明によって作製される電子ビーム装置に用いられる
電子銃は、構造上極めて簡略化され２個の外部接続部だ
けが必要であり、しかも最小のポテンシャル分布に近似
するように作ることができる。

最良のポテンシャル分布を形成し得る方法は、相互に異
なる長さの螺旋部及び中間セグメントを有する高オーミ
ック抵抗層を形成して軸方向ポテンシャル及びその３種
類の微分を最良のものとする。パイポテンシャル集束レ
ンズの場合、螺旋部及び中間セグメントの長さは、電子
銃の電子ビーム発生段から進む方向に沿って中間セグメ
ントを一次より短くなるようにし、一方その間に位置す
る螺旋部の長さは順次より長くなるようにする。

螺旋セグメントの最小長は１巻きである。螺旋セグメン
トの数は理論的には制限されないが、実際の最大値は９
個程度であり、典型的な値は５個である。けだし、螺旋
セグメントの数をより多くしても球面収差がそれ程改善
されないためである。

螺旋セグメントの螺旋部のピッチを連続的に変化させて
各螺旋セグメントの両端に生ずるボテンシャル差を最良
のものとすることができるが、一定のピッチの螺旋部を
有するセグメント化されたレンズも受は入れられる球面
収差が得られることが見い出されている。この理由は、
球面収差が軸方向ポテンシャルに依存すること並びに螺
旋方向のポテンシャル分布が大きく変化しても軸方向の
ポテンシャル分布の変化に対してあまり影響を及ぼさな
いためである。

一定のピッチの螺旋部を有するレンズの別の利点は、極
めて容易に製造できることでり、例えば内周面上に連続
する裔オーミック抵抗が形成されている伸長管状基板を
一定の速度で回転させ刃を用いてけずり落すことにより
セグメント区域に螺旋状トラックを形成することができ
、或は軸に平行に移動するレーザを用いてトラックを形
成することができる。

この集束レンズを作成する別の方法として、螺旋のピッ
チ及び／又はトラックの幅が変化する連続する螺旋部を
・形成する方法がある。しかしながら、各螺旋セグメン
トの螺旋ピッチが変化しているか或は全体としての螺旋
部の螺旋ピッチが変化しているかを問わず、抵抗の形成
に及ぼすトラック縁部の不規則性による効果が無視され
るように螺旋部のトラック幅を十分に大きくする必要が
ある。螺旋部の形成に際し考慮すべき他のファクタは、
螺旋のピッチ間隔が大きくなり過ぎると管状部材の絶縁
性基板に電荷の蓄積が生ずるおそれのあるとこである。

更に、トラック幅が大きすぎることは不適当である。け
だし、トラック部における軸方向ポテンシャルが一定に
なってしまうからである。これらの不都合を軽減する方
法は、中間に２個又はそれ以上の粗く形成した螺旋部を
形成し、これら各螺旋部をその端部でより密に形成した
螺旋部に接続する。この結果、この粗く形成した螺旋部
の結合は、並列接続した抵抗体の等価的数を表わすこと
になる。

高オーミック抵抗層によって発生する電圧分布を最良の
状態とし得る別の方法は、抵抗層の厚さ又は抵抗率を、
螺旋が形成され又は形成されていない一連の種々の長さ
の円筒区域に従って変化させることである。

管状基板は陰掻線管のネ・ンク部を有することができ、
或はネック部に装着され電子ビーム発生段となる電子銃
の一部を構成する別の部材を有することもできる。

電子ビーム発生段と主集束レンズとの間に前置集束レン
ズを付加的に設けることができ、この前置集束レンズは
抵抗層に別の螺旋部を形成することによって構成するこ
とができる。

以下図面に基き本発明の詳細な説明する。尚、図面上同
一部材を示すために対応する参照符号を用いて説明する
。

まず、第１図に基き説明するが、単色表示管は真空容器
１０を有し、この真空容器を光学的に透明なフェイスプ
レート１２、円錐部１３及びネ・ンク１４によって形成
する。電子銃１５をネック１４に対してほぼ同軸状に装
着する。この電子銃から発生する電子ビーム１６により
、フェイスプレート１２の内面に形成した陰極線管発光
スクリーン１７上にスボ・ント１８を形成する。磁気偏
向ヨーク１９によってスボ・ント１８をスクリーン１７
上でＸ方向及びｙ方向に偏向する。電子銃１５の電極に
対する外部接続は、ネック１４に融着したガラスのエン
ドキャップ２０内に形成したビン２１によって行なう。

第２図は電子銃１５を詳細に示す。電子銃１５は、例え
ばガラス管２２のような電気的絶縁材料の管状支持部材
を有し、このガラス管２２はガラスの管状段を軟化させ
芯金上で延伸することによって形成される。管状段の端
部に向けて径が大きくなる一連の管状ステップを一端に
隣接して形成する。この一連の管状ステップは、電子銃
のビーム形成段の電極用の保合面として作用する。管状
段の残りの部分には、例えば酸化ルテニウムのような一
様な高オーミック抵抗Ｎ２３をその上に形成する。前置
集束レンズ２４を、５個のセグメントから成るパイポテ
ンシャルの集束レンズ２５と共に抵抗Ｎ２３中の螺旋部
として形成する。このレンズ直径は１０胴程度である。

投影表示管の実施例においては、電子銃のビーム形成部
分のクロスオーバによって形成される物体と最後の螺旋
状セグメントとの間の距離は７３ｍｍであり、最後のセ
グメントとスクリーン１７との間の距離は１３０Ｍであ
る。

電子銃のビーム形成部は間接的に加熱されるカソード２
６を有し、このカソード２６は延伸された薄壁状のスリ
ーブ２７によって支持されると共に電気的に絶縁され、
スリーブ２７は開口が形成されている延伸された薄壁状
金属スリーブ２日に固着され、この金属スリーブ２８は
グリッドｇ、を構成する。カソード２６から電子ビーム
の経路方向に沿って開口したグリッドｇｚ＋　ｇｓ及び
ｇ４を順次形成し、これらグリッドを延伸した薄壁状の
金属スリーブ２９．３０及び３１によって形成する。絞
り３２をグリッドｇ、に隣接して設けることができる。

この絞りの開口は電子ビームの大部分が通過するのに十
分な大きさとされ、−万一時的な電流の増加によって散
乱電子が螺旋状セグメントに衝突し電圧分布の変化によ
って電子ビームが非集束状態となるのを防止し得る程度
の小さな径とする。絞り３２とグリッドｇ４と前置集束
レンズとの間に配置することにより絞り３２が等価ボラ
ンシャル空間内に存在し、これにより電子銃の電子光学
特性が乱れるのを回避できる。

５個の螺旋セグメントの集束レンズ２５は、一定のピッ
チで螺旋部が形成されている５個の螺旋セグメント３３
〜３７とこれらセグメント間の高オーミンク抵抗材料２
３から成る単なる円筒状セグメント４２〜４７とで構成
される。セグメント４２に対する電気的な接続はリード
線５０を介して行ない、例えば３ｋＶの集束電圧ｖｆを
印加する。セグメント４７は典型的な３０ｋＶのスクリ
ーン電圧Ｖ、とされ、このスクリーン電圧は円錐部１３
の内壁上の導体Ｎ（図示せず）に電気的接触させること
により取り出し、この導体層はアノードボタン（図示せ
ず）に電気的に接続される。

作動中、上述した電圧を集束レンズの螺旋セグメントの
両端に印加すると、螺旋セグメントが電圧分割器として
機能すると共に、螺旋部の全てが一定のピッチであると
仮定すれば中間セグメント４３、４４．４５及び４６の
各々には螺旋セグメントの長さによって決定される種々
の固定ポテンシャルを最良に設定することにより、特定
倍率に対して最小の球面収差を有する集束レンズを得る
ことができる。パイポテンシャルの集束レンズであって
一定の螺旋ピッチの場合、螺旋セグメント３３〜３７の
長さを物点、すなわち電子銃のビーム形成部のクロスオ
ーバからしだいに増加させることにより、並び中間セグ
メント４３〜４６の長さをしだいに短くすることにより
最良の状態を達成できることが見い出されている。螺旋
セグメントの最小長は１巻にすべきである。螺旋部のピ
ッチ及びトラック幅を決定するに当たり、各螺旋セグメ
ントに必要なポテンシャル差が形成されること、セグメ
ントを再生できること、更に基板への照射が大きすぎて
基板上に電荷が蓄積し過ぎることを回避できるように注
意すべきである。螺旋部のトラック幅の選択（よ、トラ
ックの縁部の平滑度の程度或は不規則性によって部分的
に支配される。螺旋部は螺旋状のトラックに沿って抵抗
Ｈ２３をこすり落したりレーザビームを用いて抵抗材料
を除去することによって形成することができるので、抵
抗材料の粒子径が縁部の粗さに影響を及ぼすことになる
。従って、螺旋トラックの幅は、縁部の不規則性による
効果が無視できるように選択されるべきである。

螺旋のピッチは、トラック間の電気的絶縁について所望
の特性が得られるように並びに電荷の蓄積が回避される
ように選択する。ピッチを一定にすると共に抵抗を一様
なものとすることにより、セグメントに沿うポテンシャ
ルが線形に増加或は減少し均等な電界強度をセグメント
に沿って発生させることができる。

螺旋セグメント長及び中間セグメント長を第２図□に示
すように変化させることにより、軸方向のポテンシャル
が端部方向に向けて除々に増加或は減少する。実際に軸
方向のポテンシャルはセグメント長の項を用いて表わす
ことができる。従って、この軸方向ポテンシャルの１次
微分及び２次微分を低くすることができる。本明細書の
冒頭部で述べたように、電子レンズの球面収差は次式で
示される軸方向積分によって決定される。

ここで、Ｒは１ラジアン角における物点の近軸経路の半
径、■、　ｌ／Ｉ、　ｙｌｌ及びｙｌｌｌは軸方向のポ
テンシャル及びその微分である。この積分は、他の項の
素子を無視することはできないが、（Ｌ＋／Ｖ）”の項
によってほぼ決定される。軸方向のポテンシャルが除々
に増加し又は減少するように設定することにより、（Ｖ
ｔ＋／Ｖ）”以外の項の寄与率を低くすることができる
。

第３図は距離が固定されている実施例で用いたセグメン
トの数（Ｎ）に対してプロットした計算による球面収差
係数Ｃ，、倍率Ｍ、必要な電圧比Ｖｔ／Ｖ。

及び因子Ｃ１／４　（小さい程良好なレンズとなる）の
変化を示す。第３図において、左側の縦軸は倍率Ｍの相
対値及び因子０１″を１／４のパワーに対するレンズ径
（Ｒ）で割ったもの、すなわち（Ｃ／Ｒ）　””を示し
、右側の縦軸の左側はＶ、　（スクリーン電圧）に対す
るＶｔ　（集束電圧）の比を表わし右側はレンズ径で割
った球面収差係数０５、すなわち（Ｃ，／Ｒ）を表わす
。

螺旋セグメントＮの各数に対して、螺旋セグメント及び
中間セグメントの距離分布は因子Ｃ１″の最小値に対し
て最良であった。これの計算に当って、物点と最後の螺
旋セグメント３７の端部との間の距離は７３ｍｍに等し
くし、スクリーンと最後の螺旋セグメントとの間の距離
を１３０胴とし、螺旋部の全長（Ｌ）すなわち前置集束
螺旋部の電子銃側から螺旋部３７のスクリーン側までの
距離を６３ｍｍとし、レンズ径を１０＋＋ｎｎに等しく
した。第３図を考察すれば、因子（Ｃ／Ｒ）　’　”は
セグメントの数が増加するに従って減少し、その減少の
割合は５個の螺旋セグメントを用いる場合よりも一層小
さい。球面収差も同様にレンズセグメントの数が増加す
るに従って減少する。スクリーン電圧Ｖ、が固定されて
いる場合、セグメントの数が増加するに従って集束電圧
ｖｆは減少する。けだし、レンズがより弱くなると共に
倍率が除々に増加するためである。

５個の螺旋セグメントを用いれば、レンズ品質と螺旋セ
グメントの製造性との間で良好な折衷案が得られ、この
螺旋セグメントは前述した事項についてだけでなく最短
螺旋セグメント長が螺旋部のピッチ（本例の場合３５０
μｍ）よりも小さくなるようにコンピュータシュミレー
ションで特定される。

第３図から、螺旋セグメントの数が５個のレンズの場合
比Ｖ、／Ｖ、が０．１０４となり、倍率は２．０８とな
り、半径Ｒで割った球面収差は５６．４１となり、１／
４のパワーに対して半径Ｒで割った因子Ｃ１″は９．３
６になることが導かれる。レンズ径Ｒについて表わした
螺旋セグメント長及び中間セグメント長、すなわち１．
／Ｒとしたこれらセグメント長は以下のようになる。

セグメントＮα　３３　４３　３４　４４　３５　４５
　３６　４６　３７（第２図参照） 螺旋部　０．１１　０．１９　０．３０　０．４８　２
．６８中間部　　　　　　１．０１　　０．８３　　０
．６４　　０．４３この陰極線の上記の値は、セグメン
ト長における漸次変化を示している。

第４図及び第５図について参照するが、これら第４図及
び第５図は軸方向のポテンシャル及びその微分の変化並
びに近軸経路及び球面収差積分の被積分関数の変化を示
す。これら図面の横軸Ｚ／Ｒは半径Ｒに対するＺ方向距
離を示す。螺旋の前置集束レンズ２４及び集束加速レン
ズの螺旋セグメント３３〜３７は第４図及び第５図にお
いて細い破線で示す。第４図において、曲線５０．５２
及び５４は電圧の１次微分、２次微分及び３次微分をそ
れぞれ示す。これらの曲線について検討すれば、Ｃ８に
関する式における積分に対する主たる寄与は２次微分で
あることが確認される。

第１図において、曲線５６は近軸経路における径の変化
を示すと共に径が最大まで増加しその後減少する様子を
表わしている。種々のセグメント数のレンズに対する検
討から、最大値はセグメントの数が増加するに従って減
少していることを示している。曲面５８は軸方向のポテ
ンシャルであり、この軸方向ポテンシャルは前置集束レ
ンズ２４と螺族セグメント３３との間で減少し最大３０
ｋＶまで絶えず増加していることを示している。尚、縦
軸のスケールは最終電圧に対して正規化されている。螺
旋セグメントの数がより少なくなることは電圧増加が一
層急峻になることを意味し、一方螺旋セグメントの数が
多くなるに従って電圧増加は一層ゆるやかになる。最後
に、曲線６０は球面収差係数の被積分関数を示す。この
係数は螺旋セグメントの数が増加するに従って減少して
おり、この現像は第３図の曲線（Ｃ，／Ｒ）によって立
証される。

第６図は、一定のピッチの螺旋セグメント２４及び３３
〜３７の長さ並びに中間セグメント４２〜４６の長さを
実際の実施例に即して柵で示す。また、グリッドｇ４に
電圧ν４を印加すると共に集束電圧Ｖ、及びスクリーン
電圧ｖｓを印加し、カソード２６から前置集束レンズの
螺旋部までの距離は１０ｍｍとした。

第７図は単色表示管の実施例を線図的に示し、本例では
前置集束レンズの螺旋セグメント１２４及びパイポテン
シャル加速レンズの螺旋セグメント１３３〜１３７をネ
ック１４の内側に形成した高オーミック抵抗層に形成す
る。また、この第７図は、螺旋セグメント及び中間セグ
メントが第２図のように変化すると共に各螺旋部のピッ
チが可変であり最良の軸方向ポテンシャルを発生させて
最小の球面収差を発生させるように適合されていること
も示している。このことは別に、ピッチが変化する螺旋
セグメントを管状基板すなわち第２図のガラス管２２内
に形成することもでき、これとは逆にピッチがｒ定の螺
旋セグメントを第７図に示す表示管のネックに形成する
こともできる。

第８図は電子銃１５の別の実施例を示し、本例では高オ
ーミック抵抗材料から成る連続する螺旋部をガラス管２
２の内側に形成する。この螺旋部のピッチ及びその幅は
、例えば前置集束レンズ及び加速電子レンズの螺旋セグ
メントが一定の密なピッチのセグメント２２４．２３３
．２３４．２３５．２３６．２３７を有し中間セグメン
トが一定の粗いピッチのセグメント２４２〜２４７を有
するように適切に変化している。

前述した実施例のように、螺旋セグメント及び中間セグ
メントの長さは必要に応じて変化している。

第８図に示す実施例として、各螺旋部のトラックのピッ
チを連続的に変化させて必要な軸方向ポテンシャルを得
ることもできる。

第９図は基板に電荷が蓄積するおそれのない粗く形成し
た螺旋部６０をいかにして得るかを線図的に示す。実際
には、螺旋部６０ははさまれた粗く形成された螺旋部６
２．６４を有し、これら螺旋部はその端部において密に
形成した螺旋部６６、６８に接続されている。実際には
、螺旋部６２．６４は並列に接続した抵抗を有している
と考えることができるので、螺旋部６０の両端における
電圧降下は螺旋部６２又は６４だけを有する場合の半分
になる。

上述したように５個の螺旋セグメントを用いることによ
り、一定のピッチの１個のセグメントで構成されるレン
ズに較べて因子０１／４を２４％改善され、最高の改善
率は３０％に達する。一方、７個或いはそれ以上の螺旋
セグメントを有する場合には最小セグメントが極めて短
くなってしまい、螺旋部を１周しか形成できなくなって
しまう。この場合抵抗層の不均一性による影響が顕著に
なるであろう。

本発明の図示の実施例はパイポテンシャル型の加速レン
ズを有しているが、セグメント化されたユニポテンシャ
ル型レンズのような他のレンズとすることができる。ユ
ニポテンシャルレンズの場合、螺旋状セグメント長を集
束電圧点から除々に増加させ中間セグメント長を減少さ
せる必要がある。

Ｌ述した型式のセグメント形態のレンズの製造方法は、
１９８６年２月１７日に出願された本願人の未公開オラ
ンダ国特許出願第８６００３９１号に開示されている。

しかし、完全に期するために、この方法を要約して説明
する。

円筒状絶縁基板を有するガラス管２２を二またの芯金上
で延伸することにより形ちづくり、延伸後その一部をガ
ラス管から反対方向に除去する。この技術により径が増
大する部分を再現よく高精度に得ることができる。次に
、電気接点を管壁内の予め定めた位置に挿入する。この
挿入は、管壁に円錐形の孔を形成することにより行なう
。インジュームのボールをリード線と共にこの孔内に挿
入し、これを通常の結晶化ガラスによって各孔内に融着
する。ガラス管内に突出するリード線及び／又はインジ
ュームポールのいずれかの部分がカットオフフラッシュ
（ｃｕｔ　ｏｆｆ　ｆｌｕｓｈ）となる。次に、例えば
、酸化ルテニウムのように高オーミック抵抗層をガラス
管の内壁に被着し乾燥させる。

螺旋セグメントは、ガラス管をその軸線を中心にして一
定の速度で回転させると共に軸に平行にゆっくり移動す
るけずり刃によってセグメント領域を螺旋状にけするこ
とによって形成される。螺旋部のピッチは例えば３００
μｍとし、螺旋トラ・ツク間の幅は例えば６０μｍとす
る。焼付は処理の後、抵抗層の部分は高抵抗性となる。

高オーミック抵抗層の厚さは１．３μｍ程度である。

カップ状部材を構成するビーム形成段の電極をガラス管
内に挿入し、この電極を管に予め形成した公差の極めて
小さい表面に係合させる。

高抵抗層用の他の材料としては、酸化マンガン、酸化ニ
ッケル、酸化タリウムがある。

上述したように、螺旋部はレーザを用いて高抵抗層２３
に螺旋状トラックを焼き付けて形成してもよい。

本発明は円筒状の基板上に形成した抵抗層によって形成
される集束レンズを有する電子銃に基いて説明したが、
非円形の対称性基板並びに断面領域が例えば円錐形のよ
うな基板を用いることもできる。

電子銃の軸方向に沿う必要な電圧分布は、高オーミンク
抵抗層の厚さを変えることにより、例えば螺旋部が形成
され又は形成されていない種りの長さの円筒区域の順次
の部位に従って変化させることによって得ることができ
る。或は、電子銃の軸方向に層必要な電圧分布は、螺旋
部が形成され或は形成されていない種々の長さの高オー
ミンク抵抗層の抵抗率を例えば焼付中の温度分布を変え
ることによって変化させることにより得ることができる
。

本発明の図示の実施例において、外部との接続部はグリ
ッドｇ４に接続されて前置集束レンズを構成するように
示した。しかし、グリ・ンドｇ４を螺旋状の主レンズの
適切な点に接続することによりこの外部への接続を省く
ことができる。

本発明は、単一の電子銃を有する電子ビーム装置に限定
されるものではない。これらの電子銃を適切に組み合せ
てインライン電子銃を具えるシャドウマスク表示管にも
用いることができる。更Ｇこ、適切な形状の管状基板を
用いこの基板の内側に螺旋部を形成することによりイン
テグラルマルチプル電子銃を構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は容器壁の一部を除去して示す単色表示管例えば
投影テレビジョン管を示す斜視図、第２図は第１図に示
す表示管に用いた電子銃の線図的長手方向断面図、 第３図はセグメント化された電子レンズの４個の特性を
示すグラフ、 第４図は螺旋前置集束レンズ及びパイポテンシャルレン
ズの５個のセグメントの相対位置並びＧこ軸方向ポテン
シャルの１次微分曲線、２次微分曲線及び３次微分曲線
を示すグラフ、 第５図は螺旋前置集束レンズ及びパイポテンシャルレン
ズの５個のセグメントの相対位置並びに近軸電子線の軌
跡、軸方向ポテンシャル及び球面収差積分の被積分関数
を示すグラフ、 第６図は５個のセグメントの螺旋レンズの配置構成を示
す線図、 第７図は管の壁部に形成した螺旋セグメントを有する単
一ビーム表示管の一部を示す長手方向断面図、 第８図は表示管のネック及びその内部に配置されピッチ
が変化する螺旋部を有するセグメント化されたレンズを
有する電子銃を示す部分長手方向断面図、 第９図は２個の螺旋部を用いて粗く形成した螺旋部を形
成する方法を示す線図である。 １４・・・ネック　　　　　　１５・・・電子銃２３・
・・高オーミック抵抗層 ２４・・・前置集束レンズ　　２５・・・主集束レンズ
２６・・・カソード　　　　　３３〜３７・・・螺旋セ
グメント４２〜４７・・・中間セグメント 特許出願人　　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルー
イランベンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ビーム形成部と、集束レンズとを含む電子銃を有す
   る電子ビーム装置であって、集束レンズが、電気的絶縁
   材料の伸長管状基板と、この基板の内側表面上に形成し
   た高オーミック抵抗層と、この抵抗層の２個の軸方向に
   離間した点に対する電気的接続部とを具え、前記抵抗層
   の軸方向に離間した２点間の抵抗値を、一方の点への集
   束電圧の印加及び他方の点への異なる電圧印加に応じて
   ２点間に予め定めた軸方向ポテンシャル分布が発生する
   ように設定し、最良の解像度を有する電子レンズが形成
   されるように構成したことを特徴とする電子ビーム装置
   。 ２、前記高オーミック抵抗層の厚さを所定の方法で変化
   させ、所望の軸方向ポテンシャル分布が発生するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電子ビーム装置。 ３、前記高オーミック抵抗層の抵抗率を所定の方法で変
   化させ、所望の軸方向ポテンシャル分布が発生するよう
   に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電子ビーム装置。 ４、前記抵抗層が前記２点間に螺旋が形成されている部
   分を有し、この螺旋部のピッチ及び／又は幅が、所望の
   軸方向ポテンシャル分布が発生するように決定されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビ
   ーム装置。 ５、前記２点間の抵抗層が、螺旋セグメントと中間段と
   を交互に有し、螺旋段が、所望の軸方向ポテンシャル分
   布を発生するように選択されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電子ビーム装置。 ６、前記螺旋セグメント及び中間セグメントが相互に異
   なる長さとされ、前記２個の分離点のうち一方の低い電
   圧の点から他方の点に進に従って中間セグメントが順次
   短くなり、螺旋セグメントが順次長くなるように構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電子ビ
   ーム装置。 ７、前記中間セグメントが、抵抗材料の円筒状帯状部を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６
   項記載の電子ビーム装置。 ８、前記中間セグメントが、螺旋セグメントのピッチに
   対して異なる一定のピッチの螺旋部を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の電子ビー
   ム装置。 ９、前記中間セグメントの少なくとも１個が、少なくと
   も２個のはさまれた粗く形成された螺旋部を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の電子ビーム装
   置。 １０、前記螺旋セグメントの各々が一定のピッチとされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項から第９
   項までのいずれか１項記載の電子ビーム装置。 １１、前記螺旋セグメントのうちの少なくとも１個が、
   螺旋のピッチが変化するように構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項から第８項までのいずれ
   か１項記載の電子ビーム装置。 １２、５個の螺旋セグメントを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第５項から第１０項までのいずれか１項
   記載の電子ビーム装置。 １３、前記集束レンズがさらに前置集束レンズを有し、
   この前置集束レンズが、前記環状基板の前記２点のうち
   の一方の点とビーム形成部との間に形成した高オーミッ
   ク抵抗層中の螺旋部で構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項から第１２項までのいずれか１項
   記載の電子ビーム装置。 １４、前記前置集束レンズに対する電気的接続部を、前
   記抵抗層の一方の点と他方の点との間のタッピング点に
   接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載
   の電子ビーム装置。 １５、前記高オーミック抵抗層が酸化ルテニウムで構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第１４項のいずれか１個記載の電子ビーム装置。 １６、前記集束レンズの入射側に絞りを配置し、散乱電
   子が高オーミック抵抗層に衝突するのを防止するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   １５項までのいずれか１項に記載の電子ビーム装置。 １７、電気銃が配置されている容器を有する特許請求の
   範囲第１項から第１６項のいずれか１項に記載の電子ビ
   ーム装置において、前記伸長状環状基板が容器の一部を
   構成することを特徴とする電子ビーム装置。