DE2459091B2

DE2459091B2 - Strahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2459091B2
Application number: DE2459091A
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Kawahami; Jun Kawasaki Nishida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1981-08-20
Also published as: JPS50158274A; JPS5522906B2; GB1460120A; CA1061007A; DE2459091C3; DE2459091A1; US4287450A

Description

a) der Öffnungsdurchmesser (a)der Steuerelektrode (7) beträgt 0,5 mm;

b) der Öffnungsdurchmesscr (b) der ersten Anode (8) beträgt 0,8 mm;

c) der Öffnungsdurchmesser (c) der zweiten Anode (9) beträgt 1 mm;

d) der Öffnungsdurchmesser (d)der dritten Anode (11) beträgt 2 mm;

e) die Dicke (e) der Steuerelektrode (7) beträgt 0,1 mm;

f) der Abstand (f) zwischen Kathode (5) und Steuerelektrode (7) beträgt 0,1 mm;

g) der Abstand (g) zwischen Steuerelektrode (7) und erster Anode (8) beträgt 0,5 mm;

h) der Abstand (Ti,) zwischen erster (8) und zweiter

Anode (9) beträgt 0,5 mm;
i) der Abstand (i) zwischen zweiter (9) und dritter

Anode (11) beträgt 3,0 mm;
j) die Kathode (5) hat das Potential 0 V;
k) die Steuerelektrode hat das Potential - 150 V;
I) die erste Anode (8) hat das Potential 800 bis

1200V;
m) die zweite Anode (9) hat das Potential 200 bis

400 V;
n) die dritte Anode (11) hat das Potential 6000 bis

6800 V;
o) die vierte Anode (12) hat das Potential 20 000 bis 30 000 V.

2. Strahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre mit einer Kathode und mit in Strahlrichtung hintereinander angeordnet einer Steuerelektrode, einer ersten Anode, einer zweiten Anode und einer Fokussiereinrichtung mit einer dritten und vierten Anode, wobei die dritte und vierte Anode rohrförmig sind und die übrigen Elektroden die Form von Lochscheiben haben und wobei das Potential der zweiten Anode niedriger als dasjenige der ersten Anode eingestellt ist und zwischen Kathode und erster Anode ein Überkreuzungspunkt und anschließend eine Verengung des Elektronenstrahlbündels auftritt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Öffnungsdurchmesser (a)dtr Steuerelektrode (7) beträgt 0,5 mm;

b) der Öffnungsdiirchnicsser (b)uer ersten Anode (8) beträgt 0,7 mm;

c) der Öffnungsdurchmesser (c) der /weilen Anode (9) beträgt 1,5 mm;

d) der öffnungsdurchinesser (d) der dritten Anode (11) beträgt 2 mm;

e) die Dicke (e) der Steuerelektrode (7) beträgt 0,1 mm;

f) der Abstand ([) zwischen Kathode (5) und Steuerelektrode (7) beträgt 0,1 mm;

h) der Abstand (h) zwischen erster (8) und zweiter

Anode(9) beträgt 0,5 mm;
i) der Abstand (i)zwischen zweiter (9) und dritter

Anode(U) beträgt 3 mm;
j) die Kathode (5) hat das Potential 0 V;
k) die Steuerelektrode hat das Potential - 150 V; I) die erste Anode (8) hat das Potential 800 bis

1200V;
m) die zweite Anode (9) hat das Potential 150 bis

600 V;
n) die dritte Anode (13) hat das Potential 15000bis

25 000 V;
o) die vierte Anode (14) hat das Potential - 1000

bis+1000 V;
p) eine fünfte Anode (15), die Teil der Fokusiereinrichtung ist und rohrförmig ausgebildet ist, hat das Potential 15 000 bis 25 000 V.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Ein derartiges Strahlerzeugungssystem ist aus der US-PS 29 35 636 bekannt. Bei diesem bekannten System ist am Eingang des Fokussiersystems eine Blende zur Reduzierung des Strahlquerschnitts angeordnet. Durch das Abfangen von Elektronen wird jedoch die Intensität des Elektronenstrahls geschwächt.

In der US-PS Re. 25 127 ist ein Strahlerzeugersystem mit einer Einzellinse beschrieben, bei dem eine maschenförmige Elektrode verwendet wird. Eine derartige Maschenelektrode schwächt und verzerrt jedoch den Elektronenstrahl. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird zwischen bestimmten Elektroden eine Hilfselektrode eingesetzt. Diese bewirkt eine Verschiebung des Strahlüberkreuzungspunktes in axialer Richtung, was zu einer Verlängerung der Kathodenstrahlröhre führt. Das Potential des Fokussiersystems ist gegenüber dem Anodenpotential auf einem höheren Niveau zu halten; dadurch wird die axiale Länge des Fokussiersystems verlängert und es kann ein Lichthof am Umfang des Strahlpunktes entstehen.

In der US-PS 28 25 837 wird ein elektrostatisches Fokussiersystem von kurzer axialer Länge in Form einer Dreipollinse beschrieben, wobei die zweite Anode tassenförmig ausgebildet ist. Diese Anordnung hat eine derart schwache Konvergenzkraft, daß sie lediglich bei Schwarz-Weiß-Fernsehempfang verwendbar ist, da für den Farbfernsehempfang kein ausreichend scharfer Sirahlstrom hoher Intensität erzeugt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Ausbildung eines derartigen Strahlerzeugungssystems in solcher Form, daß ein dünner Elektronenstrahl hoher Intensität erzeug¹ wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile tier Ansprüche I oder 2 gelöst.

Ik'i den erfindungsgemäßen Strahlerzeugungssy.ste-

men wird der Strahl-Spreizungswinkel beim Eintritt in das Fokussiersystem klein gehalten. Gleichzeitig bleibt der Brennpunkt auf dem Leuchtschirm ein Minimum unabhängig von der .Strahlintensität innerhalb des Arbeitsbereiches des Strahlstromes.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausluhrungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel efr.es Strahlerzeugungssystems mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem,

F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung des I'ur.ktdurchmessfj in Abhängigkeit vom Strahlstrom bei Verwendung von Zweipollinsen,

F i g. J ein Diagramm zur Darstellung des Strahlstroms in Abhängigkeit von Potential an der dritten Anode bzw. der Brennfleck-Einstelleigenschaften,

F i g. 4 ein Diagramm, das den Strahlspreizungswinkel als Funktion des Strahlstromes wiedergibt,

Fig.5 ein Diagramm, das den Punktdurchmesser als Funktion des Potentialverhältnisses der ersten zur zweiten Anode darstellt,

Fig.6 ein Diagramm, das die Brennpiinkt-Einstellwerte in Abhängigkeit vom Potentialverhältnis der ersten zur zweiten Anode zeigt,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit einer Einzellinse als Fokussiersystem,

F i g. 8 ein Diagramm, das den Strahl-Spreizungswinkel in Abhängigkeit vom Strahlstrom darstellt,

Fig.9 ein Diagramm, das den Punktdurchmesser als Funktion des Strahlstromes eines Strahlerzeugungssystems mit Einzellinse als Fokussiersystem darstellt,

Fig. 10 den Stromverlauf des Elektronenstrome«? in einem Strahlerzeugungssystem mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem.

In den Fi g. 2 und 3, 5 und 6 bedeutet V_n jeweils das Potential der n-ten Anode.

Fig. 1 stellt eine Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben dar, der aus einem zylindrischen Glashalsteil 1 und einem konischen Kolbenteil 2 mit annähernder Kegelstumpfform besteht; der Kolbenteil 2 ist durch eine Giasstirnfläche abgeschlossen, auf deren Innenfläche ein Leuchtschirm ausgebildet ist.

Die Elektroden innerhalb des Halsteiles 1 sind mit Leitungen verbunden, die durch den Kolben hindurch zu einer Spannungsquelle führen, um sie mit den erforderlichen Arbeitspotentialen zu versorgen. Diese Potentiale sind derart gewählt, daß aus der Kathode 5 emittierte Elektronen in einem Bereich zwischen Steuerelektrode 7 und erster Anode 8 in einem Strahlüberkreuzungspunkt geformt werden, was durch gestrichelte Linien angegeben ist, die den Elektronenstrom darstellen (zur Verdeutlichung ist der Durchmesser des Elektronenstromes übergroß dargestellt).

Die zweite Anode 9 liegt auf einem Potential, das niedriger als die an die erste Anode 8 und das Fokussiersystem 10 angelegten Potentiale ist.

In F i g. 1 ist ein Strahlerzeugungssystem im Halsteil 1 einer Röhre mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem dargestellt. Es besteht aus einer Glühkathode 5 mit einem Heizdraht 6, einer mit einer öffnung versehenen Steuerelektrode 7 und einem Fokussiersystem, das eine erste Anode 8, eine zweite Anode 9 in Form von lochscheiben und ein Haiipifokussiersystem 10 aufweist. Dieses Fokussiersystem 10 besteht aus einer (Irilteii Anode 11 und einer vierten Anode 12. Die an den Elektroden anliegenden Potentiale sind dem Anspruch 1 /u entnehmen.

lis /eiate sich, dall auf diese Weise /wischen erster und zweiter Anode sowie zwischen zweiter und dritter Anode elektrische Felder mit steilem Potentialgradienten gebildet werden, wenn die zweite Anode 9 ein derart niedrigeres Potential als die erste und dritte Anode aufweist. Infolge dieser herrschenden elektrischen Felder divergiert der Elektroiunstrom hinter dem Strahlüberkreuzungspunkt zu einem größeren Durchmesser, bis er den Mittelbereich zwischen zweiter Anode 9 und dritter Anode 11 erreicht, und konvergiert dann zu einem schmalen Elektronenstrahl und tritt unter einem schmalen Strahl-Spreizungswinkel (Θ) in die dritte Elektrode 11 ein. Es stellte sich heraus, daß diese Konvergenz von Elektronen im Strahleintrittsbereich der dritten Anode 11 eine Funktion des Verhältnisses des an die zweite Anode 9 angelegten Potentials zu dem an die erste Anode 8 angelegten Potential und des Verhältnisses des an die dritte Anode 11 angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode 9 angelegten Potentials ist.

Die Verringerung des Potentials an der zweiten Anode 9 im Verhältnis zur ersten und dritten Anode erzeugt somit einen verengten Elektronenstrahl, der geringfügig divergiert und dann veranlaßt wird, durch das elektrische Feld zwischen der dritten Anode 11 und der vierten Anode 12 zu konvergieren, und von diesem Bereich zu dem Leuchtschirm im wesentlichen konstan ten Querschnitt beibehält.

Es zeigte sich, daß das für Fernsehempfang geeignete Verhältnis des Potentials an der /weiten Anode zu dem an die erste Anode angelegten, in dem dem Anspruch 1 entnehmbaren Bereich liegt. Andererseits ist das Verhältnis des an die dritte Anode angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode angelegten von einer Kathodenstrahlröhre zu einer anderen unterschiedlich, weil sich das Potential an der dritten Anode gemäß der Schirmgrößc ändert. Jedoch hat sich herausgestellt, daß der bevorzugte Bereich des letztgenannten Verhältnisses im dem Anspruch t entnehmbaren Bereich liegt.

Ferner stellte sich heraus, daß der öffnungsdurchmesser der zweiten Anode 9 wie im Anspruch 1 beansprucht größer als der der ersten Anode 8 sein soll.

Eine weitere Elektrodenanordnung mit einer Einzellinse als Fokussiersystem ist in Fig. 7 gezeigt, in der analoge Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Fokussiersystem 10 bildet ein zylindrisches Linsensystem, das aus einer dritten Anode 13, einer vierten Anode 14 und einer fünften Anode 15 besteht, wobei die Anode 15 auf dem gleichen Potential wie die dritte Anode 13 durch eine elektrische Verbindung 16 gehalten wird. Die Anode 14 wird auf einem viel niedrigeren Potential als die dritte und fünfte Anode gehalten.

Die zweite Anode 9 wird auf einem solch niedrigeren Potential als die erste Anode 8 und die dritte Anode 13 gehalten, daß der Elektronenstrom in einen Strahl kleiner Querschnittsflächen geformt wird und unter einem schmalen Strahl-Spreizungswinkel in die dritte Anode 13 eintritt. Das Verhältnis des an die zweite Anode 9 angelegten Potentials zu dem an die erste Anode 8 angelegten Potential ist ebenso wie das Verhältnis des an die dritte Anode 13 angelegten Potentials zu dem an die zweite Anode 9 angelegten Potential dem Anspruch 2 zu entnehmen.

Das Öffnungsdurchmesserverhältnis der zweiten Anode 9 zu der ersten Anode 8 ist ebenfi. Is dein Anspruch 2 /\\ entnehmen.

Die Tatsache, dall die Verringerung des Potentials an der /weiten Anode mit Bezug auf die erste und dritte

Anode einen Elektronenstrahl ergibt, der mit verringertem Slrahl-Spreizungswinkcl und erhöhter Elekironendichte eintritt, erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Elektrodenanordnung mit einem großen Strahlstrom betrieben wird, wie z. B. beim Farbfernsehempfang.

Bei dem Strahlerzcugungssystem mit einer Zweipollinse als Fokussiersystcm und den Abmessungen nach dem Anspruch 1 sowie den im Anspruch 1 angegebenen Potentialen wurde das Potential der zweiten Anode von m 200 bis 400 V geändert, um die kleinste Punklgröße für den speziellen Strahlstrom zu erhalten, der bis zu 2,5 ni A variiert wurde. Die kleinste Sirahlpunktgröße änderte sich im Durchmesser von 0,6 bis 2.2 mm, wie in F i g. 2 gezeigt ist γ.

Um die kleinste Strahlpunktgrößc für den sich ändernden Strahlstrom zu erhalten, wurde das Potential an der dritten Anode in dem Bereich von 6000 bis 6800 V eingestellt. Dieser Einstcllbercich stellt die Brcrinpunkt-Einstcllcigenschaftcn der Elcktrodenan- > Ordnung dar. Wie in Fig. 3 in Torrn von ausgezogenen Kurven dargestellt ist. ist der Einstellbereich über den Strahlstrom bis zu 2,5 mA im wesentlichen konstant.

Nachbildungstcsts wurden unter Verwendung eines Computers mit Bezug auf die Elektrodenanordnung für ■, einen Strahlstrom von 2.5 niA zur Bestimmung der Bahn der Elektronenströmc durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 10dargestellt.

Die den Strahl-Spreizungswinkel als Funktion des Strahlstroms darstellende Charakteristik wurde aufgc- w noniimcn. An die Elektrodenanordnung gemäß Anspruch 1 wurden die folgenden Potentiale angelegt:

V₁ = 1050V
V₂ = 280 V
Vj = 6000 V. '■'

Der Strahlstrom wurde von 0.1 bis 2.5 mA variiert.
Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt. Der Strahl-Spreizungswinkel der erfindungsgemäßen Anordnung ist besonders günstig.

Die Variation der Strahlpunklgrößc wurde bei einem gegebenen Strahlslrom gemessen, wobei das Poientialvcrhältnis zwischen erster und zweiter Anode geändert wurde. Wie in I" ig. 5 gezeigt ist, bleibt die Punklgröße für den Strahlstrom von 0,3 mA über dem Bereich des Potcntialvcrhältnisses von 1,5 bis 6,0 im wesentlichen konstant.

Die Ansprechcharakteristik des Elektronenstrahls bei einer Videofrequenz von 4 MHz wurde für einen gegebenen Strahlslrom gemessen, wobei das Poicnlialverhältnis zwischen erster und zweiter Anode variiert wurde. Eine Sinuswcllc mit einer Frequenz von 4 MHz wurde an die Steuerelektrode angelegt; das Potenlialvcrhältnis des Potentials der zweiten zur ersten Anode wurde bis zu 6,0 variiert. Die Amplitude der Strahlpunktintcnsität wurde mil einem Photodetcklor gemessen und mit der Amplitude der an die Steuerelektrode angelegten ursprünglichen Wellenform verglichen, um zu bestimmen, wie sich die F'olgeansprcchcharaktcrislik des Elektronenstrahls bei der Videofrequenz von 4 MHz mit dem Potcntialverhältnis ändert. Die in Fig.6 dargestellten Daten zeigen, daß das Verhältnis von 1,5 bis 6,0 eine gute Ansprechcharakteristik gewährleistet.

Bei einer Elektrodenanordnung mit Einzellinse mit den Abmessungen und Potentialen entsprechend dem Anspruch 2 wurde der Strahl-Spreizungswinkel als Funktion des Strahlstroms ermittelt; das Ergebnis ist in F i g. 8 gezeigt. Der verminderte Strahl-Spreizungswinkel für den Sirahlstrom von 2,0 mA gewährleistet, daß das sogenannte »Überstrahlen« wirksam beseitigt werden kann, wenn die Elektrodenanordnung bei einem großen Strahlstrom betätigt wird. Die Strahlpunktgröße als Funktion des Strahlstroms wurde aufgenommen und ergab vorteilhafte Werte, die in F i g. 9 gezeigt sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre mit einer Kathode und mit in Strah'richtung hintereinander angeordnet einer Steuerelektrode, einer ersten Anode, einer zweiten Anode und einer Fokussiereinrichtung mit einer dritten und vierten Anode, wobei die dritte und vierte Anode rohrförmig sind und die übrigen Elektroden die Form von Lochscheiben haben und wobei das Potential der zweiten Anode niedriger als dasjenige der ersten Anode eingestellt ist und zwischen Kathode und erster Anode ein Überkreuzungspunkt und anschließend eine Verengung des Elektronenstrahlbündels auftritt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: