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Elektronenstrahlröhre mit einer Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen mehrerer Elektronenbündel
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Bündel in der Elektronenstrahlquelle die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden, das von den Mittelpunkten dieser Auftreffstellen gebildete Dreieck dann zu stark von einem gleichseitigen Dreieck abweicht.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Vermeidung dieser Nachteile der Abstand zwischen den Bündelmitten und der Achse der Elektronenstrahlquelle im Feld der Konvergenzlinse möglichst klein sein muss, jedoch nicht kleiner als ein bestimmtes Mass, das von dem beim Höchststrom auftretenden örtlichen Bündeldurchmesser abhängig ist, da sonst bei hohen Strömen keine vollständige Farbwahl am Leuchtschirm erfolgen würde, d. h., dass sonst ein bestimmtes Bündel auch einen nicht diesem Bündel zugeordneten Leuchtstoff des Leuchtschirmes treffen würde. Wegen der divergierenden Linsenwirkung zwischen dem dritten und dem vierten Gitter ist der Abstand zwischen den Bündelmitten und der Achse der Elektronenstrahlquelle im Feld der Konvergenzlinse grösser als der Abstand zwischen den Achsen der Öffnungen im dritten Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle.
Um einen kleinen Abstand zwischen den Bündeln im Feld der Konvergenzlinse zu verwirklichen, müssen die Öffnungen im dritten Gitter also näher an der Achse der Elektronenstrahlquelle angebracht werden. Die Öffnungen können aber nicht unbeschränkt nahe an der Achse der Elektronenstrahlquelle liegen, da sonst in der Nähe der Bündel an der Seite der Achse der Elektronenstrahlquelle zu wenig leitende Teile des Gitters vorhanden wären. Dies gilt auch für die vorherigen Gitter, aber die Schwierigkeit tritt insbesondere beim dritten Gitter auf, da die Bündeldurchmesser dort grösser sind und folglich grössere Öffnungen im Gitter beanspruchen.
Um nun zu erreichen, dass beim dritten Gitter dennoch in ausreichendem Masse leitende Teile an der Seite der Achse der Elektronenstrahlquelle vorhanden sind, muss der Bündeldurchmesser beim Eintreten in dieses Gitter möglichst klein sein und beim Durchlaufen dieses Gitters möglichst wenig zunehmen. Letzteres kann erreicht werden, wenn das Gitter möglichst kurz gewählt wird.
Nach der Erfindung beträgt der Abstand zwischen den Mitten der Öffnungen im dritten Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle weniger als 4 mm und ist in Richtung der Achse der Elektronenstrahlquelle die Abmessung des dritten Gitters an der Stelle der Öffnungen höchstens gleich diesem Abstand. Insbesondere ist diese Abmessung des dritten Gitters kleiner als 1 mm. Die infolge sphärischer Aberration der Konvergenzlinse in der Fokussierung eines jeden Bündels auftretenden Fehler sind dann beträchtlich geringer. Ausserdem entstehen beim Durchlaufen der Ablenkspule weniger Fehler in der Konvergenz, so dass bei Verwendung eines dazu geeigneten Ablenksystems eine ausschliesslich gemeinsame dynamische Konvergenz genügt.
Da das Dreieck, das in einem bestimmten Falle von den Mittelpunkten der zu einem Maskenloch gehörenden Auftreffstellen gebildet wird, auch bei grösseren Ablenkwinkeln die Form eines gleichseitigen Dreiecks besserbeibehält, werden die Probleme hinsichtlich der
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diesem Falle eines in der Achsenrichtung kurzen gemeinsamen dritten Gitters erfolgt die fokussierende Linsenwirkung für jedes Elektronenbündel zwischen dem zweiten und dem vierten Gitter. Diese fokussierende Linsenwirkung muss derart sein, dass der Bündelknoten jedes Bündels nahezu im Schnittpunkt der Achse des Bündels beim Eintreten in das dritte Gitter und der Achse der Elektronenstrahlquelle abgebildet wird.
Lediglich in diesem Falle kann bei einer bestimmten Stärke der Konvergenzlinse sowohl eine vollständige Konvergenz der Bündel in der Ebene der Farbwählelektrode als auch eine vollständige Fokussierung jedes Bündels in dieser Ebene erreicht werden. Im besonderen Falle, dass die Achsen der Bündel beim Eintreten in das dritte Gitter parallel zur Achse der Elektronenstrahlquelle verlaufen, liegt der erwähnte Schnittpunkt im Unendlichen und es muss der Bündelknoten jedes Bündels dort abgebildet werden. In letzterem Falle liegen die Mitten der Öffnungen in dem ersten, zweiten und dritten Gitter auf zur Achse der Elektronenstrahlquelle parallelen Linien. Aus baulichen Gründen ist diese Ausführungsform im allgemeinen vorzuziehen. Dabei brauchen die Achsen der Kathoden nicht mit denen der Öffnungen in den Gittern zusammenfallen.
Der zulässige Mindestabstand zwischen den Kathoden ist daher nicht ohne weiteres ein beschränkter Faktor bei der Wahl des Abstandes der Öffnungen im dritten Gitter.
Die Konvergenzlinse kann eine Beschleunigungslinse sein, die aus zwei Elektroden besteht, d. h. dem gemeinsamen vierten Gitter und entweder einem gemeinsamen fünften Gitter oder einem leitenden Belag, oder sie kann eine Drei-Elektrodenlinse sein, z. B. vom sogenannten Unipotentialtyp. Eine Beschleunigungslinse bietet an sich den Vorteil, dass die sphärische Aberration kleiner ist als die einer Drei-Elektrodenlinse gleichen Durchmessers und gleicher Stärke. Insbesondere enthält die Elektronenstrahlquelle ein gemeinsames, nahezu kreiszylinderförmiges fünftes Gitter.
Dies bietet den Vorteil, dass das fünfte Gitter in bezug auf die andern Einzelteile der Elektronenstrahlquelle gut zentrierbar ist.
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gemeinsames drittes Gitter --12--, das für das erwähnte Bündel eine Öffnung --13-- aufweist. Die Mitten der Öffnungen-9, 11 und 13-- liegen auf einer Linie --19-- parallel zur Achse der Elektronenstrahlquelle, welche in diesem Falle mit der Achse der Kathode --6-- zusammenfällt. Die Elektronenstrahlquelle enthält weiterhin ein gemeinsames viertes Gitter -14-- und ein gemeinsames kreiszylinderförmiges fünftes Gitter --15--. Das vierte Gitter besteht aus zwei miteinander verbundenen kreiszylinderförmigen Teilen --16 und 17--.
Das plattenförmige dritte Gitter --12-- ist an der dem vierten Gitter zugekehrten Seite mit einer ringförmigen Erhöhung --18-- versehen.
In einer bestimmten Ausführungsform ist zwischen der Kathode --6-- und dem ersten Gitter --8-ein Abstand von 0, 09 mm vorgesehen, zwischen dem ersten Gitter --8-- und dem zweiten Gitter --10-ein Abstand von 1, 0 mm und zwischen dem zweiten Gitter --10-- und dem dritten Gitter --12-- ein Abstand von 4, 5 mm. Das erste Gitter --8-- hat eine Stärke von 0, 20 mm, das zweite Gitter-10-- eine Stärke von 0, 50 mm und das dritte Gitter --12-- gleichfalls eine Stärke von 0, 50 mm. Die kreisförmige Öffnung --9-- hat einen Durchmesser von 0, 75 mm, die kreisförmige Öffnung --11-- einen Durchmesser von 0, 75 mm und die kreisförmige Öffnung --13-- einen Durchmesser von 2, 0 mm.
Der Abstand zwischen der durch die Mitten der Öffnungen-9, 11 und 13-- gehenden Linie --19-- und der Achse --7-- der Elektronenstrahlquelle beträgt 2, 5 mm.
Der Innendurchmesser der Teile --16 und 17-- des vierten Gitters -14-- beträgt 14 bzw. 22 mm.
Der Durchmesser der ringförmigen Erhöhung-18-beträgt 14 mm und ist somit gleich dem Innendurchmesser des dem dritten Gitter --12-- zugekehrten Teiles --16- des vierten Gitters --14--. Der Innendurchmesser des fünften Gitters -15-- beträgt 22 mm. Die Abmessung der Erhöhung -18-- in der Achsenrichtung der Elektronenstrahlquelle beträgt 1, 5 mm, die des Teiles --16-- in dieser Richtung 7 mm, die des Teiles --17-- in dieser Richtung 22 mm und die des fünften Gitters --15-- in dieser Richtung 10 mm. Der Abstand zwischen der Erhöhung --18-- und dem Teil --16-- beträgt 2 mm und zwischen dem Teil --17-- und dem fünften Gitter --15-- gleichfalls 2 mm.
Die Elektronenstrahlquelle kann mit folgenden Spannungen betrieben werden :
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<tb>
<tb> Kathode <SEP> zwischen <SEP> 0 <SEP> und <SEP> 80 <SEP> V
<tb> erstes <SEP> Gitter <SEP> 0 <SEP> V <SEP>
<tb> zweites <SEP> Gitter <SEP> 750 <SEP> V
<tb> drittes <SEP> Gitter <SEP> 350 <SEP> V
<tb> viertes <SEP> Gitter <SEP> zwischen <SEP> 3400 <SEP> und <SEP> 4200 <SEP> V
<tb> fünftes <SEP> Gitter <SEP> 25000 <SEP> V.
<tb>
Die veränderliche Spannung an der Kathode dient zur Bündelsteuerung und die am vierten Gitter dient zur Erreichung der Konvergenz der Bündel entsprechend ihrer Auftreffstelle am Schirm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronenstrahlröhre mit einer Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen mehrerer Elektronenbündel und einem Leuchtschirm, an dessen der Elektronenstrahlquelle zugekehrter Seite in geringem Abstand eine Farbwählelektrode angeordnet ist, in deren Ebene die verschiedenen Elektronenbündel konvergieren, wobei die Elektronenstrahlquelle für jedes Elektronenbündel eine getrennte Kathode (6) enthält, sowie ein gemeinsames erstes Gitter (8), das für jedes Bündel mit einer Öffnung versehen ist, ein gemeinsames zweites Gitter (10), das als Beschleunigungselektrode dient und für jedes Bündel eine Öffnung aufweist, ein gemeinsames drittes Gitter (12), das für jedes Bündel mit einer Öffnung versehen ist, und ein ge- meinsames viertes Gitter (14) mit einem kreisförmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand zwischen den Mitten der Öffnungen im dritten Gitter (12) und der Achse (7) der Elektronenstrahlquelle weniger als 4 mm beträgt und in Richtung der Achse der Elektronenstrahlquelle die Abmessung des dritten Gitters an der Stelle der Öffnungen höchstens gleich diesem Abstand ist.