SE431271B - Katodstraleror med ej rotationssymmetriska elektronlinser - Google Patents

Description

721 1s~sís-s 2 Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma ett katodstrålerör i vil- ket en kraftig fokusering medelst det första gallret i två inbördes vinkelräta rikt- ningar är möjlig. Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett katod- strålerör i vilket fläcken har en god kvalitet, d.v.s. har den önskade formen och i huvudsak ej är omgiven av någon dimzon. _ Enligt uppfinningen kännetecknas ett katodstrålerör av inledningsvis nämnt slag därav att det första gallret i samverkan med katoden utgör en multipolelektronlins som i huvudsak är en första kvadrupollins och i samverkan med det andra gallret ock- så bildar en multipolelektronlins som också i huvudsak är en andra kvadrupollins och vilken är vriden 900 i förhållande till den första kvadrupollinsen, Två kvadrupollinser som är vridna 90° i förhållande till varandra kan erhål- las på ett stort antal sätt. En första föredragen utföringsform är den i vilken de _båda kvadrupollinserna som är vridna 90° i förhållande till varandra är bildade därigenom att hålet i det första gallret har ett långsträckt tvärsnitt både på ka- todens sida och på det andra gallrets sida, varvid det långsträckta tvärsnittets längdaxel på katodsidan är vinkelrät till det långsträckta tvärsnittets längdaxel på det andra gallrets sida. Genom att anordna ett långsträckt hål i en elektrod, vilken elektrod befinner sig i ett accelererande elektriskt fält, bildas en multipollins vilken huvudsakligen är en kvadrupollins. Genom att framställa det första gallret i enlighet med denna föredragna utföringsform av uppfinningen erhålles två kvadrupol- linser som är vridna 90° i förhållande till varandra och belägna omedelbart bakom varandra. Djupet och dimensionerna hos de olika delarna av hålen eller öppningarna i det första gallret, avstånden till katoden och det andra gallret samt spänningarna på elektroderna bestämmer styrkan hos nämnda kvadrupollinser. Det är uppenbart att många önskade fonner på laddningsplattan kan erhållas, vilka krävs för många typer av upptagnings- och återgivningsrör, genom variationer i dimensionerna och djupet hos de olika delarna av hålet. g I färgåtergivningsrör användes i allmänhet tre elektronkanoner som är belägna vid sidan av varandra eller anordnade i ett triangulärt arrangemang. Dessa elektron- kanoner kan ha en eller flera elektroder gemensamt. En kanon med en gemensam elek- trod är t.ex. beskriven i amerikanska patentskriften 3.772.554. Den i det efterföl- jande beskrivna uppfinningen kan också användas i ett sådant elektronkanonsystem.

I färgåtergivningsrör inträffar vidare ofta avlänkningsdefokusering. Detta är en astigmatisk inverkan på strålknippet till följd av avlänkningsfältet. Denna av- länkningsdefokusering resulterar i en allvarlig fläckdeformation vid kanten av åter- givningsskärmen. Den astigmatiska inverkan är huvudsakligen förorsakad av ett kvadrupolfält som är alstrat av avlänkningsspolarna. Tillsammans med de båda kvadru- polfälten efter varandra är en avsevärd kompensation för avlänkningsdefokuseringen a 7811965- 8' möjlig.

Genom att använda ett katodstrålerör som är gjort i enlighet med uppfinningen är det möjligt att inverka på elektronstrålknippet på sådant sätt att en mycket god kvalitet hos fläcken erhålles, vilket bl.a. kan uttryckas såsom en fläck på åter- givningsskärmen vilken i huvudsak saknar dimzon omkring fläcken och har den önskade fonnen.

De två långsträckta inbördes vinkelräta delarna av hålet i det första gallret kan åstadkommas medelst kända metoder, t.ex. etsning och gnisterrosion. Alternativt är det möjligt att göra lângsträckta urtagningar i materialet och att t.ex. förbinda dem genom borrning.

En annan utföringsform av det första gallret består av två åtminstone delvis plattformade delar som är sammanfästa och elektriskt förbundna och försedda med in- bördes vinkelräta långsträckta hål.

En tredje utföringsform av det första gallret består av tre åtminstone delvis plattformade delar som är ihopfästa och elektriskt förbundna, av vilka de plattfor- made delarna som är belägna på katodsidan och det andra gallrets sida är försedda med inbördes vinkelräta långsträckta hål, medan mellandelen är försedd med ett hål med en minsta dimension som överstiger de långsträckta hålens största dimension.

En fjärde utföringsform av det första gallret består av en åtminstone delvis plattformad del, i vilken på de båda sidorna inbördes vinkelräta spår är anordnade, vilka spår är så djupa att ett hål bildas vid stället för korsningen mellan spåren.

Spåren kan vara V- eller U-formade.

En femte mycket enkel utföringsform är den i vilken det första gallret har en del som sträcker sig vinkelrätt mot axeln, i vilken ett hål är anordnat omkring axeln och vilken del har åtminstone ett veck eller en intryckning som går diame- tralt. Emedan vecket sett från en sida är konvext och från den andra sidan konkavt erhålles systemet med två kvadrupollinser som är vridna 900 i förhållande till varandra i samverkan med katoden och det andra gallret.

En sjätte mycket enkel utföringsform i vilken ett starkare linssystem erhålles än i den föregående utföringsformen kan framställas genom att förse en del av det första gallret med två diametralt belägna veck eller intryckningar, av vilka ett veck är konkavt och det andra konvext, och vilka veck sträcker sig i inbördes vin- kel räta riktningar.

Det är uppenbart att de båda inbördes vinkelräta delarna av hålet i det första gallret kan erhållas på många andra sätt eller kombinationer av de beskrivna sätten.

Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hänvisning till ritningarna, där fig 1 visar ett snitt genom ett katodstrålerör enligt uppfinningen, fig 2 visar en per- spektivvy av en triangulär elektronkanon för ett katodstrålerör enligt uppfinningen. faiiiseefls-s i -v fig 3 visar ett snitt genom en av de tre elektronkanoner som är visade i fig 2, fig 4 och 5 visar snitt i fig 3,fig 6-12 och 15 och 16 visar ett antal tvärsnitt genom föredragna utföringsformer av ett första galler, fig 13 och 14 visar det första gallrets enligt uppfinningen fokuseringsverkan, medan fig 17 och 18 visar en fläck med respektive utan dimzon.

Fig 1 visar ett schematiskt snitt genom ett katodstrâlerör enligt uppfinningen, i detta fall ett färgåtergivningsrör av “in-line"-typ. I ett glashölje l som är sam- mansatt av ett återgivningsfönster 2, en trattformad.del 3 och en hals 4 är tre elektronkanoner 5,6 och 7 anordnade i nämnda hals och alstrar elektronstrålknippena 8,9 respektive 10. Elektronkanonernas axlar är belägna i ett plan, ritningens plan.

Den centrala elektronkanonens 6 axel sammanfaller i huvudsak med röraxeln 11. De tre elektronkanonerna utmynnar i en hylsa 16 som ligger koaxiellt i halsen 4. Återgiv- ningsfönstret 2 är på sin insida försett med ett stort antal tripletter av fosfor- linjer. Varje triplett innefattar en linje bestående av grönluminescerande fosfor, en linje bestående av blåluminescerande fosfor och en linje bestående av rödlumines- cerande fosfor. Alla tripletterna tillsammans bildar återgivningsskänmen 12. Fosfor- linjerna ligger vinkelrätt mot ritningens plan. Framför âtergivningsskärmen ligger skuggmasken 13 i vilken ett mycket stort antal långsträckta hål 14 är anordnade ge- nom vilka elektronstrâlknippena 8,9 och 10 passerar. Elektronstrâlknippena avlänkas i horisontalriktningen (i ritningens plan) och i vertikalriktningen (vinkelrätt där- emot) av systemet 15 av avlänkningsspolar. De tre elektronkanonerna är så ihopmonte- _rade att deras axlar bildar en liten vinkel med varandra. lill följd härav passerar elektronstrålknippena genom hålen 14 i nämnda vinkel, den s.k. färgutväljningsvin- keln, och slår bara an mot fosforlinjer av en färg.

Fig 2 visar en perspektivvy av de tre elektronkanonerna 5,6 och 7. Elektroderna i nämnda trefaldiga elektronkanonsystem hâlles i läge i förhållande till varandra medelst metallremsor 17 som är infästa i glasmonteringsstavar 18. Varje kanon inne- fattar en ej synlig katod, ett första galler 21, ett andra galler 22 samt galler 23 och 24.

Fig 3 visar ett snitt genom en av de i fig 2 visade elektronkanonerna. I det första gallret 21 finns en snabbt uppvärmbar katod 19. En värmetråd som är lindad till en spole 28 ligger i katodaxeltappen 29 som mittemot öppningen eller hålet 34 är försedd med en emitterande yta bestående av ett barium-strontiumoxidskikt. Katod- axeltappen är fäst vid bärcylindern 33 medelst tre tunna metallremsor 30, vilken bärcylinder hälles i läge i det första gallret 21 medelst en glasdel 31 som är an- ordnad i en metallring 72. Bärstavarna 32 för anslutning av trådarna är också infäs- ta i glasdelen 31.

Det första gallret 21 har ett häl eller en öppning 34 som anbringats i elek- 5 isfiwss-s troden genom en etsningsprocess.

Fig 4 visar ett snitt genom arrangemanget eniigt fig 3 sett i riktning mot ytan 36 av det första gaiiret. Håiet 34 har ett iångsträckt tvärsnitt därigenom att en iångsträckt håiighet 37 har etsats bort i eiektrodens materiai.

Fig 5 visar ett snitt genom arrangemanget eniigt fig 3 sett i riktning mot ytan 35 av det första gaiiret. Håiet 34 har också här ett iângsträckt tvärsnitt. Längd- axein tiii denna dei av häiet iigger emeiiertid vinkeirätt mot iängdaxein tiii den iångsträckta håiigheten i ytan 36. Denna dei av håiet har också erhåiiits genom att etsa ut en iångsträckt håiighet 37 i det första gaiirets materiai. Hâiigheterna har etsats tiii ett sådant djup att håiet 34 erhåiiits. Det är uppenbart att om en hå- iighet göres djupare den andra kan göras mindre djup. Härigenom kan styrkeförhåi- iandet meiian de båda kvadrupoierna varieras och anpassas tiii resten av iinssyste- met. g Jämfört med det kända första gaiiret med iångsträckt håi utnyttjar det första gaiiret eniigt uppfinningen ett mindre område av den emitterande katodytan, viiket är ungefär iika med den upptagna zonen i ett första gaiier med ett cirkuiärt håi, varvid trots detta de gynnsamma fokuseringsegenskaperna hos det iångsträckta håiet bibehâiies. _Fig 6 visar en av möjiigheterna varigenom ett första gaiier i katodstrâieröret eniigt_uppfinningen kan erhâiias på enkeit sätt. I detta faii består det första gaiiret av en piattformad dei 38 med ett rektanguiärt håi 39, såsom också är visat i fig 7, och en piattformad dei 40 som är piacerad mot densamma och iikaiedes har ett rektanguiärt håi 41, såsom även är visat i fig 8. Håiens 41 och 39 iongitudineiia riktningar är vinkeiräta mot varandra och utgör såiedes det första gaiiret såsom det användes i katodstråieröret eniigt uppfinningen.

Fig 9 visar en annan möjiighet varigenom ett första gaiier i ett katodstrâierör eniigt uppfinningen kan framstäiias. I detta faii innefattar det första gaiiret ock- så två piattformade deiar 42 och 46 med två inbördes vinkeiräta iångsträckta hâi 43 och 47. Meiian de två piattformade deiarna 42 och 46 iigger en piatta 44 med ett håi 45 som har en diameter som överstiger de iångsträckta håiens största diameter.

Fig 10 visar ett snitt genom anordningen eniigt fig 9 sett i riktning mot deien 46 och hâiet 47. _ Fig ll visar en perspektivvy av en annan möjiighet för framstäiining av det första gaiiret. Två inbördes vinkeiräta Vl eiier U-formade spår 49 och 50 är urfräs- ta i en metaiipiatta 48 och är så djupa att ett hâi 51 erhåiies.

Fig 12 visar också en perspektivvy av ett första gaiier för ett katodstrâierör eniigt uppfinningen. Det innefattar en piatta 52 med ett cirkuiärt håi 53. Denna piatta har två paraiieiia metaiiremsor 54,55,56 och 57 på två sidor. Remsorna 54 II raiiøas-s 6 och 55 sträcker sig vinkelrätt mot remsorna 56 och 57. Det första gallrets kvadru- pollinsverkan som erhålles på detta sätt är mindre kraftig än kvadrupolverkan av det i fig 9 visade första gallret under jämförbara driftförhållanden.

Fig 13 visar i hälften av ett tvärsnitt i Y-Z planet spänningsfältet och elek- tronbanorna för de elektroner som lämnar katoden utan begynnelsehastighet i ett ka- todstrålerör enligt uppfinningen. Detta är i ett plan genom röraxeln (z-riktningen) och den longitudinella riktningen av en första del av ett hål (Y-riktningen) i det första gallret.

I fig 14 är detta gjort på analogt sätt i X-Z planet. Detta är ett plan genom röraxeln (Z-riktningen) och den longitudinella riktningen för den andra delen av hålet (X-riktningen) i det första gallret, vilken longitudinella riktning är vinkel- rät mot den longitudinella riktningen för den första delen av hålet. Elektronerna lämnar katodytan 57 och passerar genom det första gallret 58 och det efterföljande andra gallret 59 enligt de visade banorna 60. I detta fall är katodspänningen 30V medan det första gallret 58 har en spänning av OV och det andra gallret 59 har en spänning av 771V. Spänningarna i spänningsfältet är angivna i volt i linjerna 61.

Avstånden i lX-, Y- och Z-riktningarna är angivna i mm. El ektronbanorna och fältlin- jerna efter det andra gallret 59 är också angivna.l e Genom att variera djupet 62 och 63 på de olika delarna av hålen i det första gallret uppnås en annan fokusering och korsningarna 64 utbildas vid helt skilda ställen.

Fig 15 visar en mycket enkel utföringsform av en del av ett första galler i katodstråleröret enligt uppfinningen. Det första gallret innefattar i detta fall en plattfonnad del 65 som sträcker sig vinkelrätt mot axeln och i vilken ett centralt hål 66 för elektronstrålknippet är anordnat. Som resultat av ett diametralt gående veck eller en intryckning 67 erhålles en dubbelkvadrupollins enligt uppfinningen.

Emedan intryckningen är konvex på ena sidan och konkav på den andra sidan erhålles två kvadrupollinser som är vridna 90° i förhållande till varandra. I detta fall var intryckningens djup 0,2 nm och dess bredd var ungefär lika med hålets diameter.

Djupet kan varieras i enlighet med den önskade linsverkan.

Fig 16 visar en andra mycket enkel utföringsfonn. Det första gallret innefattar i detta fall en plattformad del 68 som sträcker sig vinkelrätt mot röraxeln och i vilken ett centralt hål 69 för elektronstrålknippet är anordnat. lill följd av två diametralt gående veck eller intryckningar 70 och 71 erhålles också en dubbel kvad- rupollins enligt uppfinningen. Emedan de båda intryckningarnas linsverkan förstär- ker varandra bildas två kvadrupollinser som är vridna relativt varandra och vilkas styrka är större än styrkan hos de i fig 15 visade linserna. Djupet hos intryckning- arna 70 och 71 behöver inte vara lika. Fonnen på hålen 69 och 66 kan också varieras 7811965-8 för att påverka sträIknippets form.

Fig 17 visar en fläck av ett eïektronstråïknippe på en återgivningsskänn, vfl- ket eïektronstråïknippe har a1 strats av en eïektronkanon, utan ett första gaHer som bfldar en dubbeï kvadrupoHíns.

Fi g 18 visar en Fläck 75 av ett e1 ektronstrâ1kní ppe som är aï strat i ett katod- stråïerör 1' enHghet med uppfinningen. Dimzonen 76 är försumbar och ej störande.

Claims (7)

rsfztises-s ß Patentkrav

1. Katodstrålerör som i ett evakuerat glashölje har en elektronkanon (6) för alstring av ett elektronstrålknippe och en laddningsplatta (12) för mottagning av elektronstrålknippet, vilken elektronkanon (6) består av minst en katod (19) som är huvudsakligen centrerad omkring en axel och vars emitterande yta är huvudsakligen vinkelrät mot nämnda axel, ett första galler (21) och ett andra galler (22), varvid det första gallret (21) i samverkan med katoden (19) och det andra gallret (22), varvid utgör ej rotationssymmetriska elektronlinser, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret (21) i samverkan med katoden (19) bildar en multipolelektronlins som i huvudsak är en första kvadrupollins och i samverkan med det andra gallret (22) också bildar en multipolelektron- lins, vilken också i huvudsak är en andra kvadrupollins och som är vriden 900 iförhålianaeaain den första kvaarupaiiinsen.

2., Katodstrålerör enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att de båda kvadruppollinserna som är vridna 90° i förhållande till varandra är bildade därigenom att hålet (34) i det första gallret (21) har ett långsträckt stvärsnitt (37) både på katodsidan och på det andra gallrets sida, varvid längd- axeln för det långsträckta snittet (37) på katodsidan sträcker sig huvudsak- ligen vinkelrätt mot längdaxeln för det lângsträckta snittet (37) på det andra gallrets sida.

3. Katodstrâlerör enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret består av två åtminstone delvis plattformade delar (38, 40) som är fästa mot varandra och är elektriskt förbundna och innefattar långsträckta hål (39, 41) som sträcker sig i huvudsak vinkelrätt mot varandra.

4. ,) Katodstrålerör enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret består av tre åtminstone delvis plattformade delar (42, 44, 46) som är sammanfästa och elektriskt förbundna och av vilka de plattformade delar- na (42, 46) som är belägna på katodsidan och på det andra gallrets sida är för- sedda med långsträckta hål (43, 47) som sträcker sig i huvudsak vinkelrätt mot varandra, varvid mellandelen (44) är försedd med ett häl (45) som har en minsta dimension som överstiger de långsträckta hålens största dimension. 9 7131169 sas-s

5. Katodstrålerör enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret består av en åtminstone delvis plattformad del (48) i vilken spår (49, 50) som går vinkelrätt mot varandra är anordnade på de båda sidorna, vilka spår är så djupa att ett genomgående hål (51) bildas vid det ställe där spåren korsar varandra.

6. Katodstrålerör enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret har en del (65) som går huvudsakligen vinkelrätt mot axeln, vilken del har ett koaxiellt hål (66) och ett veck eller en intryckning (67), som sträcker sig diametralt.

7. Katodstrålerör enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att det första gallret har en del (68) som sträcker sig vinekrätt mot axeln och i vilken ett hål (69) är utbildat omkring axeln, vilken del har två veck eller intryckningar (70, 71), som sträcker sig diametralt, av vilka ett veck är konkavt och det andra är konvext, och vilka veck eller intryckningar sträcker sig i inbördes vinkelräta riktningar.