DE2403627B2 - Permanentmagnetische Fokussiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine permanentmagnetische Fokussiervorrichtung, die um den Kolben einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist und die mehre e koaxial zur Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls angeordnete, flach mit zwei zueinander parallelen, großen Flächen, den Hauptflächen, ausgebildete Permanentmagnetringe aufweist, deren Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den Hauptflächen verläuft und die mit entgegengesetzten Magnetpolen aneinander anliegen.

Eine Fokussiervorrichtung dieser Art ist aus der GB-PS 10 49 920 bekannt. Die Permanentmagnetringe haben zu der Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls senkrechte Hauptflächen, die jeweils direkt aneinandergefügt sind. In bestimmten Anwendungsfällen, z. B. bei Elektronenröhren für die Fernsehbildaufnahme, sind die Anforderungen an die Strahlkonzentralion auf einer Signalplatte besonders hoch. Bei solchen Röhren wird nämlich die Signalplatte von einer lichtempfindlichen Fläche gebildet, auf die das zu libertragende Bild projiziert wird. Durch Abtastung der .Signalplatte mittels des abgelenkten Elektronenstrahls werden die Videosignale cr/eugt.

Hin die Bildübertragung und den Wirkungsgrad solcher P.lckironenröhren für die Fernsehbildaufnahme zu verbessern, ist es erforderlich, dall der Strahl bei seinem Auftrcffcn auf die lichtempfindliche Sienalplatte möglichst tut fokussiert ist. Um dies zu erreichen, muß eine Fokiissicrvorru'lining der jckanntcn Art eine große axiale Länge aufweisen und erfordert somit einen hohen Raumbedarf und führt zu einem hohen Gewicht, Dies ist besonders bei Elektronenröhren für die Fernsehbildaufnahme unerwünscht

AuFgabe der Erfindung ist es, eine permanentroagnetische Fokussiervorrichtung für Elektronenröhren so zu gestalten, daß bei möglichst geringem Raumbedarf die zum Fokussieren eines Elektronenstrahls nutzbare Länge des durch die Vorrichtung erzeugten magnetisehen Feldes längs der Ausbreitungsachse des Elektronenstrahls möglichst groß ist

Diese Aufgabe wird bei einer permanentmagnetischen Fokussiervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ringe kegelstumpfförmig ausgebildet und zu zwei Halbstapeln ineinanderges teckt sind derart, daß die beiden Halbstapel einander mit den entgegengesetzt magnetisierten Grundflächen der Kegelstümpfe zugewandt sind.

Permanentmagnetische Fokussierringe, die wie die kegelstumpfförmigen Ringe bei der erfindungsgemäßen Fokussiervorrichtung ein Magnetfeld erzeugen, das in bezug auf die Ausbreitungsrichtung unsymmetrisch ist, sind an sich bereits aus der DE-Patentanmeldung T10 630VIlIc/21g bekannt Bei diesen bekannten Permanentmagnetringen wird die Unsymmetrie dadurch erzeugt, daß die Magnetisierungsrichiung zur Ausbreitungsrichtung geneigt verläuft. Dabei sind die Hauptflächen der Permanentmagnetringe senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Die erfindungjgemäße Fokussiervorrichtung hat einen sehr geringen Raumbedarf, da ihre gesamte Länge zur Erzeugung des die Fokussierung bewirkenden Magnetfeldes wirksam ist

Sie zeichnet sich ferner aufgrund ihres sehr einfachen Aufbaus durch sehr geringe Herstellungskosten aus.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Innendurchmesser mindestens eines Permanentmagnetringes mindestens gleich sechs Zehnteln seines Außendurchmessers. Vorzugsweise sind sämtliche Permanentmagnetringe gleich ausgebildet und gleich stark magnetisiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Permanentmagnetringe aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer, gebildet, dem Ferriipulver beigefügt ist. Die Verwendung eines solchen Materials für die Herstellung von Permanentmagnetringen für Fokussiervorrichtungen ist an sich bereits ar.s der GB-PS 8 27 968 bekannt. Da dieser Werkstoff elektrisch isolierend ist und eine gewisse Elastizität aufweist, werden zum einen Dämpfungen und Störungen der Signale aufgrund von V/irbelströmen vermieden und zum anderen erhält die Elektronenröhre einen gewissen Sc!;utz gegen mechanische Stöße.

Ein Ausführungsbeispiel der Fokussiervorrichtung nach der Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung und der sich darauf beziehenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. I eine Schnittansicht einer Ausfiihningsform eines bekannten ringförmigen Permanentmagnetringes.

Fig. 2 das durch den in F i g. I dargestellten l'crmanentmagnetring erzeugte Magnetfeld,

Fig. J einen einzelnen Permanentmagnetring, wie er bei einer F'jkiissiervorrichtiing nach der Erfindung verwendet wird.

I ι g. 4 und 5 den F i j?. I und 2 entsprechende Darstellungen, jedoch mit Bezug auf den in F i g. 3

gezeigten Perroanentroagnetring,

F i g, 6 eine Ausführungsfonn der Fokussiervorrichtung und

F i g, 7 das durch die in F i g. 6 dargestellte Fokussiervorrichtung erzeugte Magnetfeld.

F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht eines bekannten Permanentmagnetringes 1 sowie die Magnetfeldlinien 11,21, die von diesem erzeugt werden.

Der Permanentmagnetring 1 besteht aus einem ebenen, kreisförmigen Ring mit einem rechteckigen Querschnitt 10, einem Außendurehmesser D_a einem Innendurchmesser D-, und einer Drehachse X'X, die im wesentlichen mit der Achse der Ausbreitung des Elektronenstrahls der Röhre zusammenfällt Dieser Magnet ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und weist eine Magnetisierung senkrecht zu seinen Stirnflächen auf, d.h. die so eingerichtet ist, wie die Achse X'X, nämlich senkrecht zu der Ebene des Ringes, deren Schnittlinie in F i g. I durch die Achse Y'Y angegeben ist

Ein Magnet wie der Permanentmagnetrirg 1 erzeugt in bekannter Weise ein Magnetfeld, dessen Konfiguration aas den Magnetfeldern resultiert, die mau einerseits aus einer Vollscheibe mit dem Durchmesser £>_ft die auf ihrer gesamten Fläche gleichmäßig magnetisiert ist, und andererseits aus einer VoUscheibe mit einem Durchmesser Di erhalten würde, die auf ihrer gesamten Fläche zu der vorhergehenden Richtung entgegengesetzt gleichmäßig magnetisiert ist Dabei ist D_c der Außen- und D, der Innendurchmesser des Ringes. In F i g. 1 ist die Hälfte der einer solchen Konfiguration entsprechender. Feldlinien dargestellt Die andere Hälfte dieser Feldlinien ergibt sich aus der ersten durch einfache Spiegelung an der Achse X'X Man erhält folglich zwei Scharen von Feldlinien 11 bzw. 21, die eine Änderung J5 der Richtung des Feldes längs der Achse X'X zu den Punkten A und B hin, die als singuläre Punkte bezeichnet werden, deutlich machen. Die mit Bezug auf die Achse Y'Y symmetrische Lage dieser singulären Punkte ist von dem Verhältnis der Druchmesser

—i- abhängig. Die Punkte sind nämlich t<m so weiter

voneinander entfernt, je größer der Innendurchmesser Di ist.

F i g. 2 zeigt als Kurve 20 die magnetische Feldstärke längs der Achse X'Y. Die Kurve 20 zeigt, daß die axiale Komponente H_x des Magnetfeldes in bezug auf die Achse Y'Y symmetrisch ist, im Mittelpunkt des Permanentmagnetring"» 1 auf der Achse Y'Y maximal ist, an den singulären Punkten A und B Null ist und nach v> diesen Punkten ihre Richtung ändert Die Feldstärke im Mittelpunkt des Ringes ist selbstverständlich von dem Durchmesser D,- abhängig: Sie ist um so größer, je kleiner dieser Durchmesser isL

F i g. 3 zeigt einen Permanentmagnetring 30. Er hat zur Drehachse X'X abgeschrägte Ränder und einen rechteckigen Querschnitt 31; seine Stirnflächen 32 und 33 sind keine Planflächen, sondern zur Achse X'X kegelstumpfartige Flächen. Der magnetische Werkstoff ist vorzugsweise Kunststoff wie Elastomer mit beigefüg- «ι tem Ferritpulver.

Die F i g. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Permanentmagnetringes 30, der in einer zu seinen Stirnflächen 32 und 33 senkrechter Richtung magnetisiert ist, mit den von ihm erzeugten !Magnetischen Feldlinien. n'>

Die Konfiguration t'es Magnetfeldes ist unsymmetrisch in bezug auf die durch den Mittelpunkt des Ringes hindurchgehende Ebene, deren Schnittlinie in der Ebene der Fig,4 die Achse Y'Y ist; der Querschnitt 31 ist selbst nicht mehr in bezug auf diese Ebene symmetrisch. Man erhält folglich zwei Scharen von Linien 41 und 51 und zwei singuläre Punkte C und D, die in bezug auf die Achse Y'Y unsymmetrisch sind. Der Punkt C ist von dieser Achse weiter entfernt

Die F i g. 5 zeigt als Kurve 50 die Magnetfeldkomponente H_x längs der Achse X'X Diese Komponente ist, wie zuvor, auf der Achse ΥΎ maximal, an den singulären Punkten C und D Null und ist nach diesen Punkten entgegengesetzt gerichtet Sie ist jedoch nicht in bezug auf die Achse ^^symmetrisch.

F i g. 6 zeigt eine Fokussiervorrichtung, die aus zwei Halbstapeln von Permanentmagnetringen der in F i g. 3 gezeigten Art gebildet ist Jeder Halbstapel ist auf derselben Achse X³X derart gebildet daß die Spitzen der Kegel, zu welchen die Storpflächen 32 und 33 gehören, sich auf derselben Scfie des Halbstapels befinden. Die beiden Halbstapel sind koaxial derart einander gegenüberliegend angeordnet, daß sie bei dem in F i g. 6 gezeigten Beispiel einander mit ihrer großen Grundseite berühren.

In i' i g. 6 sind die beiden äußeren Permanentmagnetringe jedes Halbstapels dargestellt: Ringe 61 und 62 für den Halbstapel, dessen Spitzen sich in Fig.6 links befinden, und Ringe 71 und 72 für den anderen Halbstapel.

Fig. 7 zeigt als Kurve die Magnetfeldkomponente längs der Achse X'Xiür das von der in F i g. 6 gezeigten Fokussiervorrichtung erzeugte Magnetfeld. Diese Kurve ist die Summe der jedem der Permanentmagnetringe entsprechenden Kurven. Sie ist in bezug auf die Trennebene der beiden Halbstapel (Symmetrieebene der Vorrichtung) symmetrisch. Sie weist zwei singuläre Punkte £und Fauf.

Die in F i g. 6 gezeigte Fokussiervorrichtung hat indessen gegenüber einem Stapel von Ringen der in F i g. 1 dargestellten Art den Vorteil, daß sie singuläre Punkte E und F aufweist, die durch Ausnutzung der Asymmetrie weiter voneinander entfernt sind, was für jeden Ring durch die F i g. 4 und 5 verdeutlicht wird. Die äußeren Ringe 61 und 71 sind nämiic!- so angeordnet daß ihr singulärer Punkt C, der am weitesten von ihrer Achse KTentfernt ist, außerhalb des Stapels liegt.

Die singulären Punkte jedes Permanentmagnetringes müssen ausreichend voneinander entfernt sein, damit die jeweils von ihnen erzeugte Feldkomponente H, nicht von der dur.:h die folgenden Ringe geschaffenen Komponente subtrahiert wird. Das führt dazu, eii.en großen Durchmesser D, zu wählen. Außerdem sind die Drdinatenwerte der unterhalb der Abszissenachse in Fig. 5 gelegenen Punkte umso kleiner, je größer der Durchmesser D₁ ist. Im übrigen braucht, damit die Stärke der Komponente H_x ausreichend groß ist dieser Durchmesser D, nicht zu groß zu sein, entsprechend obigen Erläuterungen. Es ist festgestellt worden, daß ein

Verhältnis -=+- von mindestens gleich 0,6 diese Bedingungen erfüllte.

Diese Fokussicrvomchtung hai es bei ihrer Anwendung bei Elektronenröhren für FcrriNehbildaufnahmen ermöglicht, ein Bi' j mit 900 Punkten pro Zeile von 12.6 mm Länge zu übertragen.

11 ie r/u 3 Blatt

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Permanentmagnetische Fokussiervorrichtung, die um den Kolben einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist und die mehrere koaxial zur Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls angeordnete, flach mit zwei zueinander parallelen, großen Flächen, den Hauptflächen, ausgebildete Permanentringe aufweist, deren Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den Hauptflächen verläuft und die mit entgegengesetzten Magnetpolen aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (61, 62, 71, 72) kegelstumpfförmig ausgebildet und zu zwei Halbstapeln ineinandergesteckt sind derart, daß die beiden Halbstapel einander mit den entgegengesetzt magnetisierten Grundflächen der Kegelstümpfe zugewandt sind.

2. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser mindestens eines Permanentringes mindestens gleich ⁶/io seines Außendurchmessers beträgt

3. Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sämtliche Permanentringe (61, 62, 71, 72) gleich ausgebildet und gleich stark magnetisiert sind.

4. Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentringe (61,62,71,72) aus einem Kunststoff gebildet sind, dem Ferritpulver beigefügt ist

5. Fokuss^rvorrichturig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetringp (61, 62, 71, 72) aus einem Elastomer gebildet sind, Gem F Tritpulver beigefügt ist. !5