RU2210136C2

RU2210136C2 - Electron-beam laser device with electrostatic focusing of electron beam

Info

Publication number: RU2210136C2
Application number: RU98120173/09A
Authority: RU
Inventors: О.М. Макиенко; Н.Г. Румянцев
Original assignee: Самсунг Дисплей Дивайсиз Ко., Лтд.
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2003-08-10
Also published as: KR100318373B1; KR20000034846A

Abstract

FIELD: electronic engineering; projection television units. SUBSTANCE: device has envelope accommodating laser screen and electron gun designed for generating electron beam, as well as focusing system used to focus electron beam on laser screen that incorporates first and second electrodes enclosing electron beam and disposed in tandem along electron beam travel so that facing edges of electrodes are separated by a certain gap. Device also has auxiliary electrode placed around first and second electrodes at least in vicinity of mentioned gap and actually electrically isolated from these electrodes. EFFECT: enhanced sharpness of beam focusing due to raising voltage without charge accumulation on envelope. 8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электронным и квантовым приборам, а именно к лазерным электронно-лучевым приборам, используемым, например, в проекционных телевизионных устройствах для формирования изображений на экранах большой площади. The invention relates to electronic and quantum devices, namely to laser electron-beam devices used, for example, in projection television devices for forming images on large-area screens.

Проекционные телевизионные устройства на основе обычных электронно-лучевых приборов (ЭЛП) с люминесцентным экраном широко используются для формирования изображений на проекционных экранах площадью до нескольких квадратных метров. Однако размер изображения на проекционном экране таких телевизионных устройств ограничивается неспособностью люминесцентных экранов проекционных ЭЛП формировать требуемые световые потоки с высокой интенсивностью, что затрудняет получение телевизионных изображений с необходимой яркостью и контрастностью. Projection television devices based on conventional electron-beam devices (EBLs) with a fluorescent screen are widely used to form images on projection screens up to several square meters in area. However, the size of the image on the projection screen of such television devices is limited by the inability of the luminescent screens of projection EBLs to generate the required luminous fluxes with high intensity, which makes it difficult to obtain television images with the necessary brightness and contrast.

Эффективный путь улучшения параметров проекционных телевизионных устройств связан с использованием лазерных ЭЛП (см. , например, патент США N 3558956, H 01 J 29/18, 1971 г.). An effective way to improve the parameters of projection television devices is through the use of laser EBLs (see, for example, US Pat. No. 3,558,956, H 01 J 29/18, 1971).

В отличие от обычного ЭЛП источником излучения в лазерном ЭЛП является не слой люминофора, а лазерная мишень, представляющая собой тонкую полупроводниковую монокристаллическую пластину, на обе параллельные поверхности которой нанесены отражающие свет покрытия. Со стороны падения на пластину электронного пучка обычно наносится непрозрачное зеркальное металлическое покрытие, а с противоположной стороны - полупрозрачное зеркальное покрытие. Зеркальные поверхности образуют оптический резонатор, а полупроводниковая пластина между ними выполняет функции активной среды лазера с электронным возбуждением. Лазерная мишень прикрепляется к подложке из прозрачного диэлектрического материала, играющей роль выходного окна лазерного ЭЛП, а также теплоотвода для лазерной мишени. Подложка обычно изготовлена из сапфира, обладающего высокой теплопроводностью. Лазерная мишень вместе с подложкой образуют экран лазерного ЭЛП (лазерный экран). Unlike a conventional EBL, the source of radiation in a laser EBL is not a phosphor layer, but a laser target, which is a thin semiconductor single-crystal wafer, on which parallel surfaces reflective coatings are deposited. From the side of incidence, an opaque mirror metallic coating is usually applied to the electron beam plate, and from the opposite side, a translucent mirror coating. Mirror surfaces form an optical resonator, and the semiconductor wafer between them serves as the active medium of an electronically excited laser. The laser target is attached to a substrate of transparent dielectric material, which plays the role of the exit window of a laser EBL, as well as a heat sink for the laser target. The substrate is usually made of sapphire, which has high thermal conductivity. The laser target together with the substrate form the screen of the laser ELP (laser screen).

Пучок электронов, проникая в полупроводниковую пластину через металлическое покрытие, индуцирует спонтанное световое излучение. При поверхностной плотности тока пучка на лазерной мишени, равной пороговому значению, мощность индуцированного светового излучения компенсирует потери в оптическом резонаторе и элемент мишени, на которую падает пучок электронов, становится источником лазерного излучения. В процессе многократного прохождения светом резонатора происходит сужение его частотного спектра, в результате чего излучаемый свет является монохроматическим. Лазерный свет излучается через полупрозрачное зеркальное покрытие практически перпендикулярно поверхности полупроводниковой пластины и выходит из ЭЛП через сапфировое выходное окно. A beam of electrons, penetrating into a semiconductor wafer through a metal coating, induces spontaneous light emission. When the surface current density of the beam on the laser target is equal to the threshold value, the power of the induced light radiation compensates for the loss in the optical cavity and the element of the target onto which the electron beam is incident becomes a source of laser radiation. In the process of multiple passage of light through the resonator, its frequency spectrum is narrowed, as a result of which the emitted light is monochromatic. Laser light is emitted through a translucent mirror coating almost perpendicular to the surface of the semiconductor wafer and exits the EBL through the sapphire exit window.

Известен лазерный электронно-лучевой прибор (Уласюк В.Н. Квантоскопы. - М. : Радио и связь, 1988, с.105), содержащий колбу, установленные в ней лазерный экран и электронный прожектор, предназначенный для формирования пучка электронов, и фокусирующую систему для фокусировки пучка электронов на лазерном экране, включающую первый и второй электроды, охватывающие пучок электронов и расположенные последовательно по ходу пучка электронов так, что обращенные друг к другу края электродов разделены некоторым зазором. Known laser electron-beam device (Ulasyuk VN Quantoscopes. - M.: Radio and communication, 1988, p.105), containing a flask, a laser screen installed in it and an electronic searchlight designed to form an electron beam, and a focusing system for focusing the electron beam on the laser screen, including the first and second electrodes, covering the electron beam and arranged sequentially along the electron beam so that the edges of the electrodes facing each other are separated by a certain gap.

Указанный второй электрод в известном лазерном ЭЛП соединен с лазерным экраном и на него подается высокое ускоряющее напряжение, в то время как на указанный первый электрод подается более низкое регулируемое напряжение фокусировки. Благодаря разности потенциалов между первым и вторым электродами образуется электронная линза, которая собирает расходящийся пучок электронов, создаваемый электронным прожектором, в узкий сходящийся пучок, тем самым обеспечивая электростатическую фокусировку пучка электронов на лазерном экране. The specified second electrode in a known laser EBP is connected to a laser screen and a high accelerating voltage is applied to it, while a lower adjustable focusing voltage is supplied to said first electrode. Due to the potential difference between the first and second electrodes, an electronic lens is formed, which collects the diverging electron beam created by the electronic searchlight into a narrow converging beam, thereby providing electrostatic focusing of the electron beam on the laser screen.

В связи с пороговым характером излучения в лазерном ЭЛП точная (острая) фокусировка для него имеет гораздо большее значение, чем для обычных люминофорных ЭЛП, особенно если необходимо достичь высокой разрешающей способности, которую может обеспечить лазерный ЭЛП. В то же время, для лазерных ЭЛП характерно использование пучков электронов с гораздо более высокими энергиями, чем в люминофорных ЭЛП. Для острой фокусировки таких пучков необходимо увеличивать напряжение между первым и вторым электродами фокусирующей системы, что приводит к возникновению пробоев между ними. Если для предотвращения таких пробоев увеличить величину зазора между этими электродами, то в области зазора на внутренней поверхности колбы ЭЛП, не экранированной от пучка электронов электродами фокусирующей системы, будут накапливаться заряды, наведенные проходящим пучком электронов. Наведенные заряды распределяются на поверхности колбы неравномерно и поэтому при воздействии на пучок электронов нарушают его осевую симметрию, что приводит к невозможности острой фокусировки этого пучка. В известных лазерных ЭЛП максимальный используемый зазор составляет 0,5-1,5 мм, что не позволяет увеличить напряжение между электродами более чем до 25-35 кВ, что в ряде случаев является недостаточным для обеспечения требуемой фокусировки. Due to the threshold nature of the radiation in a laser EBL, accurate (sharp) focusing is much more important for it than for conventional phosphor EBLs, especially if it is necessary to achieve the high resolution that a laser EBL can provide. At the same time, laser EBLs are characterized by the use of electron beams with much higher energies than in phosphor EBLs. For sharp focusing of such beams, it is necessary to increase the voltage between the first and second electrodes of the focusing system, which leads to breakdowns between them. If, to prevent such breakdowns, the gap between these electrodes is increased, then charges induced by the transmitted electron beam will accumulate in the gap region on the inner surface of the EBF bulb not shielded from the electron beam by the electrodes of the focusing system. The induced charges are distributed unevenly on the surface of the bulb and therefore, when exposed to the electron beam, they violate its axial symmetry, which makes it impossible to sharply focus this beam. In known laser EBLs, the maximum gap used is 0.5-1.5 mm, which does not allow increasing the voltage between the electrodes to more than 25-35 kV, which in some cases is insufficient to provide the required focus.

Задачей настоящего изобретения является создание лазерного ЭЛП с электростатической фокусировкой пучка электронов, который позволяет увеличить напряжение между электродами фокусирующей системы без возникновения пробоя между ними и без накопления на колбе ЭЛП наведенных зарядов, влияющих на фокусировку пучка электронов, и тем самым обеспечить более острую фокусировку пучка. The objective of the present invention is to provide a laser EBL with electrostatic focusing of an electron beam, which allows to increase the voltage between the electrodes of the focusing system without breakdown between them and without accumulation of induced charges on the EBL bulb that affect the focusing of the electron beam, and thereby provide sharper focusing of the beam.

Поставленная задача решается тем, что лазерный ЭЛП, содержащий колбу, установленные в ней лазерный экран и электронный прожектор, предназначенный для формирования пучка электронов, и фокусирующую систему для фокусировки пучка электронов на лазерном экране, включающую первый и второй электроды, охватывающие пучок электронов и расположенные последовательно по ходу пучка электронов так, что обращенные друг к другу края электродов разделены некоторым зазором, согласно изобретению дополнительно содержит вспомогательный электрод, охватывающий первый и второй электроды по меньшей мере в области указанного зазора и, по существу, электрически изолированный от этих электродов. The problem is solved in that a laser EBL containing a flask, a laser screen installed therein and an electronic searchlight designed to form an electron beam, and a focusing system for focusing the electron beam on the laser screen, including the first and second electrodes covering the electron beam and arranged in series along the electron beam so that the edges of the electrodes facing each other are separated by a gap, according to the invention further comprises an auxiliary electrode, covering the first and second electrodes at least in the region of the specified gap and essentially electrically isolated from these electrodes.

Вспомогательный электрод экранирует колбу ЭЛП от влияния пучка электронов и тем самым предотвращает накопление наведенных зарядов на внутренней поверхности колбы ЭЛП. Наведенные заряды распределяются по внутренней поверхности вспомогательного электрода осесимметрично и поэтому не нарушают осевую симметрию пучка электронов, что обеспечивает острую фокусировку этого пучка даже при относительно большой величине зазора между электродами. Увеличение же зазора позволяет повысить напряжение между электродами без возникновения пробоя и тем самым обеспечить острую фокусировку пучка электронов с высокой энергией. Введение вспомогательного электрода согласно изобретению позволяет увеличить зазор по меньшей мере до 2-5 мм, в то время как в известных лазерных ЭЛП он не превышает 0,5-1,5 мм. Благодаря этому напряжение между электродами фокусирующей системы, которое в известных устройствах не превышает 25-35 кВ, может быть увеличено до 40-65 кВ и более. The auxiliary electrode shields the EBF bulb from the influence of the electron beam and thereby prevents the accumulation of induced charges on the inner surface of the EBL bulb. The induced charges are distributed along the inner surface of the auxiliary electrode axisymmetrically and therefore do not violate the axial symmetry of the electron beam, which ensures sharp focusing of this beam even with a relatively large gap between the electrodes. An increase in the gap makes it possible to increase the voltage between the electrodes without breakdown and thereby ensure sharp focusing of the high-energy electron beam. The introduction of an auxiliary electrode according to the invention allows to increase the gap to at least 2-5 mm, while in known laser EBPs it does not exceed 0.5-1.5 mm. Due to this, the voltage between the electrodes of the focusing system, which in known devices does not exceed 25-35 kV, can be increased to 40-65 kV or more.

Вспомогательный электрод можно использовать для механического соединения электродов фокусирующей системы, что упрощает конструкцию ЭЛП. The auxiliary electrode can be used to mechanically connect the electrodes of the focusing system, which simplifies the design of the EBL.

Лазерный электронно-лучевой прибор согласно изобретению предпочтительно содержит диэлектрические удерживающие средства, которые установлены на расстоянии от зазора и к которым прикреплены первый электрод фокусирующей системы и вспомогательный электрод, а также вторые диэлектрические удерживающие средства, которые установлены на расстоянии от зазора и к которым прикреплены вспомогательный электрод и второй электрод фокусирующей системы. The laser electron beam device according to the invention preferably comprises dielectric holding means that are mounted at a distance from the gap and to which a first focusing system electrode and an auxiliary electrode are attached, as well as second dielectric holding means that are installed at a distance from the gap and to which the auxiliary electrode is attached and a second electrode of the focusing system.

Указанный первый электрод фокусирующей системы предпочтительно предназначен для подачи на него регулируемого напряжения фокусировки, а указанный второй электрод является высоковольтным ускоряющим электродом и предпочтительно соединен с лазерной мишенью лазерного экрана. The specified first electrode of the focusing system is preferably designed to supply an adjustable focusing voltage to it, and the specified second electrode is a high-voltage accelerating electrode and is preferably connected to the laser target of the laser screen.

В диэлектрических удерживающих средствах, к которым прикреплен первый электрод фокусирующей системы, может быть закреплен по меньшей мере еще один электрод электронного прожектора. In the dielectric holding means to which the first electrode of the focusing system is attached, at least one more electrode of the electronic searchlight can be fixed.

Диаметры электродов фокусирующей системы в районе указанного зазора предпочтительно превышают их диаметры в районе нахождения диэлектрических удерживающих средств. Увеличение диаметра указанных электродов обеспечивает увеличение диаметра фокусирующей линзы, что позволяет уменьшить действие сферической аберрации в линзе и увеличить плотность тока сфокусированного пучка электронов и, таким образом, мощность лазерного излучения ЭЛП. The diameters of the electrodes of the focusing system in the region of the specified gap preferably exceed their diameters in the region where the dielectric holding means are located. An increase in the diameter of these electrodes provides an increase in the diameter of the focusing lens, which makes it possible to reduce the effect of spherical aberration in the lens and increase the current density of the focused electron beam and, thus, the laser radiation power of the EBL.

На чертеже схематически показан лазерный ЭЛП, выполненный согласно изобретению. The drawing schematically shows a laser EBL made according to the invention.

В соответствии с чертежом лазерный ЭЛП содержит колбу 1, выполненную, например, из стекла, из которой откачан воздух. В колбе установлен лазерный экран 2 и электронный прожектор 3, предназначенный для формирования пучка электронов. В приведенном примере выполнения электронный прожектор 3 включает катод 4, модулятор 5, ускоряющий электрод 6 и анод 7, однако может содержать и другие известные элементы электронных прожекторов. Электроды 4-7 соединены с внешними выводами (не показаны) лазерного ЭЛП, предназначенными для соединения с внешними цепями. Лазерный ЭЛП содержит также фокусирующую систему для фокусировки пучка электронов на лазерном экране 2, включающую первый и второй цилиндрические электроды 8 и 9 соответственно, охватывающие пучок 10 электронов и расположенные последовательно по ходу пучка 10 электронов так, что обращенные друг к другу края электродов разделены зазором 11. Кроме того, лазерный ЭЛП содержит вспомогательный цилиндрический электрод 12, охватывающий электроды 8 и 9 в области зазора 11 и электрически изолированный от этих электродов. Расстояние в радиальном направлении между вспомогательным электродом 12 и электродом 8, а также между вспомогательным электродом 12 и электродом 9 в районе зазора 10 составляет примерно от 0,5 до 2 мм в зависимости от напряжений, которые должны быть приложены к электродам 8 и 9. Электроды 8, 9, 12 и другие могут быть выполнены, например, из нержавеющей стали или никеля. In accordance with the drawing, the laser EBL contains a flask 1 made, for example, of glass, from which air is pumped out. A laser screen 2 and an electronic searchlight 3, designed to form an electron beam, are installed in the flask. In the above exemplary embodiment, the electronic spotlight 3 includes a cathode 4, a modulator 5, an accelerating electrode 6 and an anode 7, however, it may also contain other known elements of the electronic spotlights. The electrodes 4-7 are connected to external leads (not shown) of a laser EBP designed to connect to external circuits. The laser EBP also contains a focusing system for focusing the electron beam on the laser screen 2, including the first and second cylindrical electrodes 8 and 9, respectively, covering the electron beam 10 and arranged sequentially along the electron beam 10 so that the edges of the electrodes facing each other are separated by a gap 11 In addition, the laser EBL contains an auxiliary cylindrical electrode 12, covering the electrodes 8 and 9 in the region of the gap 11 and electrically isolated from these electrodes. The distance in the radial direction between the auxiliary electrode 12 and the electrode 8, as well as between the auxiliary electrode 12 and the electrode 9 in the region of the gap 10 is from about 0.5 to 2 mm, depending on the voltages that must be applied to the electrodes 8 and 9. Electrodes 8, 9, 12 and others can be made, for example, stainless steel or nickel.

Вспомогательный электрод 12 механически соединяет электроды 8 и 9. В показанном на чертеже примере выполнения это соединение осуществляется с помощью первых диэлектрических удерживающих средств, выполненных в виде штабиков 13 и 14, и вторых диэлектрических удерживающих средств, выполненных в виде штабиков 15 и 16. Первый и вспомогательный электроды 8 и 12 прикреплены к штабикам 13 и 14, установленным на расстоянии от зазора и выполненным, например, из стекла. Штабики 13 и 14 имеют форму, близкую к параллелепипеду, и аналогичны известным штабикам, широко используемым для механического соединения электродов различных электровакуумных приборов. Соединение электродов 8 и 12 со штабиками 13 и 14 осуществляется, например, путем впаивания отогнутых краев электродов в штабики, как показано на чертеже. Другой конец вспомогательного электрода 12 и второй электрод 9 аналогичным образом прикреплены к аналогичной паре штабиков 15 и 16. Количество штабиков, составляющих первые и вторые диэлектрические удерживающие средства, может отличаться от двух. Если для соединения соответствующих электродов используется несколько штабиков, то их устанавливают предпочтительно через равные интервалы по окружности электродов. The auxiliary electrode 12 mechanically connects the electrodes 8 and 9. In the embodiment shown in the drawing, this connection is carried out using the first dielectric holding means made in the form of posts 13 and 14, and the second dielectric holding means made in the form of posts 15 and 16. The first and auxiliary electrodes 8 and 12 are attached to racks 13 and 14 mounted at a distance from the gap and made, for example, of glass. The racks 13 and 14 have a shape close to the parallelepiped, and are similar to the known racks widely used for mechanically connecting the electrodes of various electrovacuum devices. The connection of the electrodes 8 and 12 with the posts 13 and 14 is carried out, for example, by soldering the bent edges of the electrodes into the posts, as shown in the drawing. The other end of the auxiliary electrode 12 and the second electrode 9 are likewise attached to a similar pair of posts 15 and 16. The number of posts comprising the first and second dielectric holding means may differ from two. If several posts are used to connect the respective electrodes, they are preferably installed at regular intervals around the circumference of the electrodes.

Такое соединение электродов 8 и 9 фокусирующей системы с помощью вспомогательного электрода 12 позволяет сформировать механически прочную и простую в изготовлении конструкцию. Such a connection of the electrodes 8 and 9 of the focusing system using the auxiliary electrode 12 allows you to form a mechanically strong and easy to manufacture design.

Электрод 9 является высоковольтным ускоряющим электродом и соединен с лазерной мишенью (не показана) лазерного экрана 2 через проводящее покрытие 17, а электрод 8 предназначен для подачи на него регулируемого напряжения фокусировки. Электроды 8 и 9 соединены с соответствующими внешними выводами ЭЛП для подачи на эти электроды требуемых напряжений. Вспомогательный электрод 12 может не иметь внешнего вывода или может также быть соединен с отдельным внешним выводом. The electrode 9 is a high-voltage accelerating electrode and is connected to a laser target (not shown) of the laser screen 2 through a conductive coating 17, and the electrode 8 is designed to supply an adjustable focusing voltage to it. The electrodes 8 and 9 are connected to the corresponding external terminals of the EBL to supply the required voltages to these electrodes. The auxiliary electrode 12 may not have an external terminal or may also be connected to a separate external terminal.

В первых диэлектрических удерживающих средствах, т.е. штабиках 13, 14, может быть закреплен по меньшей мере еще один электрод электронного прожектора, например анод 7, как показано на чертеже. In the first dielectric holding means, i.e. the racks 13, 14, at least one more electrode of the electronic searchlight, for example the anode 7, as shown in the drawing, can be fixed.

Диаметры электродов 8 и 9 в районе зазора 11 превышают их диаметры в районе нахождения штабиков 13-16, как показано на чертеже. Например, диаметр электродов 8 и 9 в районе зазора 11 может составлять порядка 25 мм и превышать их диаметры в районе нахождения штабиков 12-15 на 5-10 мм. The diameters of the electrodes 8 and 9 in the region of the gap 11 exceed their diameters in the area where the racks 13-16 are located, as shown in the drawing. For example, the diameter of the electrodes 8 and 9 in the region of the gap 11 may be of the order of 25 mm and exceed their diameters in the area where the racks 12-15 are located by 5-10 mm.

Лазерный ЭЛП работает следующим образом. Laser EBL works as follows.

Катод 4 электронного прожектора подогревают с помощью внешнего источника тока (не показан), что вызывает эмиссию электронов, образующих пучок 10. Через высоковольтный ввод (не показан) на высоковольтный ускоряющий электрод 9 от внешнего источника (не показан) подают ускоряющее напряжение, положительное относительно катода 4 и имеющее величину, например, порядка 40-65 кВ. Ускоряющее напряжение через проводящее покрытие 17 прикладывается также к мишени лазерного экрана 2. Пучок 10 электронов, сформированный прожектором 3, под действием высокого ускоряющего напряжения, приложенного к электроду 9, а также к мишени лазерного экрана 2, движется по направлению к лазерному экрану 2. The cathode 4 of the electronic spotlight is heated using an external current source (not shown), which causes the emission of electrons forming a beam 10. Through the high-voltage input (not shown) to the high-voltage accelerating electrode 9 from an external source (not shown) an accelerating voltage is applied that is positive relative to the cathode 4 and having a value, for example, of the order of 40-65 kV. The accelerating voltage through the conductive coating 17 is also applied to the target of the laser screen 2. The electron beam 10 formed by the searchlight 3, under the action of the high accelerating voltage applied to the electrode 9, as well as to the target of the laser screen 2, moves towards the laser screen 2.

Напряжение на электроде 8, обычно не превышающее нескольких киловольт, регулируют так, чтобы обеспечить электростатическую фокусировку пучка 10 на мишени лазерного экрана 2. При электростатической фокусировке электрическое поле, создаваемое электродами 8 и 9, образует электронную линзу (показана штриховыми линиями), которая собирает расходящийся пучок электронов, создаваемый прожектором 3, в узкий сходящийся пучок. The voltage at the electrode 8, usually not exceeding several kilovolts, is regulated so that the beam 10 is electrostatically focused on the target of the laser screen 2. During electrostatic focusing, the electric field created by electrodes 8 and 9 forms an electronic lens (shown by dashed lines), which collects diverging the electron beam created by the searchlight 3, into a narrow converging beam.

При подаче напряжений на электроды 8 и 9 фокусирующей системы на вспомогательном электроде 12 за счет наличия токов утечки в течение небольшого промежутка времени устанавливается некоторый потенциал, промежуточный между напряжениями на электродах 8 и 9. В некоторых случаях может оказаться целесообразным подавать на вспомогательный электрод 12 заданный потенциал от дополнительного внешнего источника. When voltage is applied to the electrodes 8 and 9 of the focusing system on the auxiliary electrode 12 due to the presence of leakage currents for a short period of time, a certain potential is established that is intermediate between the voltages on the electrodes 8 and 9. In some cases, it may be advisable to supply the specified potential to the auxiliary electrode 12 from an additional external source.

Вспомогательный электрод 12 экранирует колбу 1 ЭЛП от влияния пучка электронов и тем самым предотвращает накопление наведенных зарядов на внутренней поверхности колбы 1 ЭЛП. Наведенные пучком электронов заряды распределяются по внутренней поверхности вспомогательного электрода 12, охватывающей область зазора 10, осесимметрично, что обеспечивает практически идеальную осевую симметрию электрического поля фокусирующей системы и, следовательно, осевую симметрию сфокусированного ею пучка 10 электронов даже при увеличенной до 2-5 мм величине зазора 11. В то же время, увеличение зазора 11 позволяет предотвратить возникновение пробоев между электродами 8 и 9 при высокой разности потенциалов между ними. Введение вспомогательного электрода 12 согласно изобретению позволяет увеличить указанный зазор по меньшей мере до 2-5 мм, в то время как в известных лазерных ЭЛП он не превышает 0,5-1,5 ми. Благодаря этому напряжение между электродами фокусирующей системы, которое в известных устройствах не превышает 25-35 кВ, может быть увеличено до 40-65 кВ и более. Высокое напряжение между электродами 8, 9 фокусирующей системы позволяет точно фокусировать пучок электронов с высокими энергиями, что обеспечивает повышение мощности лазерного излучения ЭЛП при высокой разрешающей способности. The auxiliary electrode 12 shields the EBF bulb 1 from the influence of the electron beam and thereby prevents the accumulation of induced charges on the inner surface of the EBF bulb 1. The charges induced by the electron beam are distributed along the inner surface of the auxiliary electrode 12, covering the region of the gap 10, axisymmetrically, which ensures almost perfect axial symmetry of the electric field of the focusing system and, therefore, the axial symmetry of the electron beam 10 focused by it, even with the gap increased to 2-5 mm 11. At the same time, increasing the gap 11 can prevent breakdowns between the electrodes 8 and 9 with a high potential difference between them. The introduction of the auxiliary electrode 12 according to the invention allows to increase the specified gap to at least 2-5 mm, while in known laser EBPs it does not exceed 0.5-1.5 mi. Due to this, the voltage between the electrodes of the focusing system, which in known devices does not exceed 25-35 kV, can be increased to 40-65 kV or more. The high voltage between the electrodes 8, 9 of the focusing system makes it possible to accurately focus the electron beam with high energies, which ensures an increase in the laser radiation power of the EBL at a high resolution.

Кроме того, увеличение диаметра электродов 8 и 9 фокусирующей системы в области зазора 11 обеспечивает соответствующее увеличение диаметра фокусирующей линзы. Известно, что увеличение диаметра линзы способствует уменьшению рассеивающего действия сферической аберрации в линзе, которое определяется соотношением диаметра пучка и диаметра линзы. Уменьшение действия сферической аберрации позволяет увеличить диаметр пучка электронов, входящего в линзу со стороны электронного прожектора 3, и тем самым повысить плотность тока сфокусированного пучка на мишени лазерного экрана 2. Благодаря этому мощность лазерного излучения предложенного ЭЛП по сравнению с известными устройствами еще более возрастает. In addition, an increase in the diameter of the electrodes 8 and 9 of the focusing system in the region of the gap 11 provides a corresponding increase in the diameter of the focusing lens. It is known that increasing the diameter of the lens reduces the scattering effect of spherical aberration in the lens, which is determined by the ratio of the diameter of the beam and the diameter of the lens. Reducing the effect of spherical aberration allows you to increase the diameter of the electron beam entering the lens from the side of the electron spotlight 3, and thereby increase the current density of the focused beam on the target of the laser screen 2. Due to this, the laser radiation power of the proposed EBL is even higher compared to known devices.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает создание лазерного ЭЛП с электростатической фокусировкой пучка электронов, который позволяет увеличить напряжение между электродами фокусирующей системы без возникновения пробоя между ними и без накопления наведенных зарядов на колбе ЭЛП и тем самым обеспечить более острую фокусировку пучка электронов. Thus, the present invention provides for the creation of a laser EBL with electrostatic focusing of an electron beam, which allows to increase the voltage between the electrodes of the focusing system without causing breakdown between them and without the accumulation of induced charges on the EBL bulb and thereby provide sharper focusing of the electron beam.

Рассмотренная выше конструкция лазерного ЭЛП приведена только в качестве примера. В лазерном ЭЛП согласно изобретению могут быть использованы любые известные элементы для формирования электронных пучков, а также любые известные конструкции колб ЭЛП, электродов и диэлектрических удерживающих средств, применяемые в электронно-лучевых приборах и других подобных устройствах. The design of a laser EBL considered above is given only as an example. In the laser EBL according to the invention, any known elements for forming electron beams can be used, as well as any known constructions of EBW flasks, electrodes and dielectric holding means used in electron beam devices and other similar devices.

Claims

1. A laser electron-beam device comprising a flask, a laser screen mounted therein and an electronic searchlight designed to form an electron beam, and a focusing system for focusing the electron beam on the laser screen, including the first and second electrodes, covering the electron beam and arranged sequentially along the course of the electron beam so that the edges of the electrodes facing each other are separated by a gap, characterized in that it additionally contains an auxiliary electrode, covering the first first and second electrodes at least in the region of said gap and substantially electrically isolated from these electrodes.

2. Laser electron-beam device according to claim 1, characterized in that the auxiliary electrode mechanically connects the first and second electrodes.

3. The laser electron-beam device according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises first dielectric holding means that are installed at a distance from the gap and to which the auxiliary and first electrodes are attached.

4. Laser electron-beam device according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that it further comprises second dielectric holding means, which are installed at a distance from the gap and to which the auxiliary and second electrodes are attached.

5. Laser electron-beam device according to one of paragraphs. 1-4, characterized in that the first electrode is designed to supply it with an adjustable focusing voltage, and the second electrode is a high-voltage accelerating electrode.

6. Laser electron-beam device according to one of paragraphs. 1-5, characterized in that the second electrode is connected to the laser target of the laser screen.

7. Laser electron beam device according to one of paragraphs. 3-9, characterized in that at least one more electrode of the electronic searchlight is fixed in the first dielectric holding means.

8. Laser electron-beam device according to one of paragraphs. 3-7, characterized in that the diameters of the first and second electrodes in the region of the specified gap exceed their diameters in the region of the first and second dielectric holding means.