DE2811355A1 - Geraet mit einer kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

PATENTANWALT DlPL-INQ. JOACHIM STRASSE

645 HANAU · R.ÖMERSTR. 19 · POSTFACH 793 - TEL. (06181) 20303/Ü0740 · TELEX: 4184702pat ■ TELEQRAMME: HANAUPATENT

TEKTRONIX, Inc.

14150 S.W. Karl Braun Drive

Beaverton, Oregon 97077 \5.März '1978

U.S.A. Bm - 11 632

Gerät mit einer Kathodenstrahlröhre

Die v/orliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät mit einer Kathodenstrahlröhre, die einen Targetschirm aufu/eist, eine Elektronenkanone zum Erzeugen eines Elektronenstrahles, der auf den Schirm zugerichtet ist, weiterhin Ablenkungseinrichtungen längs des Strahlweges, um den Strahl in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen abzulenken, und ein Elektronenlinsensystem, das zwischen Ablenkungseinrichtungen und Schirm angeordnet ist, um die Ablenkungen des Strahle.s zu verstärken.

Ganz allgemein bezieht sich der Erfindung auf Kathodenstrahlröhren derart, die Elektronenlinsen zum V/erstärken der Ablenkungen ihrer Elek'tronenstrahlen enthalten, insbesondere auf eine verbesserte kasten-förmige Abtasterweiterungslinse, bekannt als "scan--expansion lens", für derartige Röhren.

In den letzten Jahren wurde ein großer Aufwand darauf verwendet, kürzere Kathodenstrahlröhren mit größerem Bildschirm zu erzeugen, die eine hohe Ablenkempfindlichkeit und eine gute (Großleucht-) Fleckcharakteristik aufweisen. Um die geforderte Ablenkempfindlichkeit zu erhalten, ist in derartigen Röhren irgendeine Form der Ablenkverstärkung notwendig, auch als Ablenkausweitung oder Ablenkvergrößerung bezeichnet. Einer der bekannteren Wege, um dies zu erreichen, war die l/erwendung eines domförmigen Netzes, um das Feld zwischen den Ablenkplatten und dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre zu verändern, was beispielsweise im US-Patent 28, 223, Odenthal und andere, beschrieben wurde.

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Wahrend derartige Gitter imstande sind, eine sehr gute Anzeige-.schirrncharakteristik zu erzeugen, so schneiden sie jedoch einen Teil des Elektronenstrahles der Röhre ab. Dies hat eine Verringerung des Strahlstromes zur Folge, und damit der Schreibgeschwindigkeit, einen Verlust an Kontrast in Folge einer Sekundärelektronenemission worn Gitter, und ein Defokussieren des Fleckes.

Diese Beschränkungen eines domförmigen Gitters kann durch Verwenden einer axialsymmetrischen Linse mit drei Elementen behoben werden, was z. B. in IEEE Transactions on Electron Devices, WoI. ED-18, No. 8 (Aug 1971), Schaekert, beschrieben ist, oder durch die Verwendung von elektrostatischen Quadrupollinsen, wie es in US-Patent 3,496,406, Peschamps, beschrieben ist. Wegen der Einschränkungen in Folge ihrer axialen Symmetrie und wegen der horizontalen und vertikalen Ablenkung werden die Zentren durch die Linse in verschiedenen Wegen abgebildet, kann die drei Element-Linse, die Charakteristik bezüglich Geometrie und Linearität nicht erreichen, die für" einen Präzisionsanzeigeschirm erforderlich sind. Während Quadrupol-Abtast-AufWeitungslinsen zur Erzeugung von guten Anzeigeschirmcharakteristiken imstande sind, so machen sie die Verwendung eines zusätzlichen Quadrupole erforderlich, der zwischen den horizontalen und vertikalen Ablenkungsplatten liegt, um eine geeignete Fokussierung zu erreichen. Dies bedeutet Einschränkungen bezüglich der Länge der Ablenkplatte und damit eine Einschränkung der. Leistung.

Alle eben beschriebenen Abtast-Au.fweitungslinsensysteme sind für die Verwendung in Kathodenstrahlröhren bestimmt, die eine Beschleunigung nach der Ablenkung vorsehen. Zusätzlich zu den anderen Wachteilen ist daher keines dieser Systeme für die Verwendung in Monobeschleunigerröhren.geeignet, wie bei Speicher-Kathodenstrahlröhren»

Ein weiterer Typ einer Elektronenlinse, die bisher nicht zur Ablenkungsverstärkung verwendet wurde, ist in US-Patent 2,412 687, Klemperer, beschrieben»

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Das Patent beschreibt mehrere Elektronenlinsensysteme einschließlich eines, das aus mehrfach ausgerichteten rohrförmigen linsenförmigen Elektroden mit gegenüberliegenden kurvenförmigen aneinander angrenzenden Endflächen besteht. Derartige Linsen sollen nützlich sein, um einen flachen rippenförmigen Strahl in eine Linie zu fokussieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kathodenstrahlröhre-Abtastaufweitungslinse so zu verbessern, daß sie frei von den oben erwähnten Nachteilen der bekannten Linsen ist und so ausgelegt ist, daß sie sou/ohl in Monobeschleuniger-Kathodenstrahlröhren als auch in Kathodenstrahlröhren mit einer Beschleunigung nach der Ablenkung (PDA) verwendet u/erden "kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichneten Teiles des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Abtast-Ausweitungslinse nach der vorliegenden Erfindung soll vorzugsweise kastenförmig sein und aus axialausgerichteten rohrförmigen Elementen mit rechtwinkeligem Querschnitt bestehen, wobei aneinander angrenzende Elemente in einem Abstand voneinander angeordnet sind und längs ihrer gegenüberliegenden Endkanten eine geeignete Kurvenform aufweisen, um zwischen jede'm Paar der El'emente bei Zufuhr von verschiedenen elektrischen Spannungen kurveraförmige Elektronenlinsen zu bilden.

Das erfindungsgemäße Abtast-Aufweitungslinsensystem soll eine hohe Ablenkempfindlichkeit mit einer kleinen (Färb-) Fleckcharakteristik aufweisen, die für eine Anwendung bei Hochpräzisionsbildschirmen geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhren-Abtast-Aufweitungsiinse soll einstellbar ausgebildet werden, um Verzerrungen der Anzeige zu einem Minimum zu machen.

Andere Ziele, Eigenschaften und V/orteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung hervor.

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Bs; ζeigen:: ^Λ '■;"""..."" ."--■"■ . ' ; "..

Figur 1 - einen "Längsschnitt einer Kathodenstrahlröhre unter l/er- ;--."■"'"---"". : uxendung einer kastenförmigen Abtast-Auf uueitungslinse

-,". nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er-"-!"-■' findung,

Figur 2:~ eine; vergrößerte isometrische Darstellung einer in der : ■■-■"-. Röhre von Figur 1 verwendete Abtast-Auf weitungslinse,

Figur 3 und 4 zeigen die Equipotentiallinien und Strahlenbahnen

; ^: längs der horizontalen und vertikalen Symmetrieebene ; ;- vde;r Linse gemäß- Figur 2 ^:

Figur 5 zeigt graphisch die Änderung der Beschleunigungsspannung -- --/--■' ^; längs der Zentralachse der Linse gemäß Figur 2,·

Figur 6 -zeigt in form einer optischen Analogie das Fokussieren des. Elektronenstrahls-in der Röhre gemäß Figur 1,

Figur 7 1st ein Längsschnitt einer PDA-Kathodenstrahlröhre mit

einer kastenförmigen Abtast-Aufuueitungslinse nach einem .:-.-- .anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur" 8 ist eine isometrische Darstellung der Abtast-^Aufujeitungslinse,. die in der Röhre von Figur 7 verwendet ujurde, und

Figur 9 zeigt; graphisch die Änderung der Beschleunigungsspannung

bzw* des Beschieunigungspotentials längs der Zentralachse ; : ... der Röhre von Figur 8.

tm; Folgenden, ujerden".bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben. InFigur 1 ist eine Kathodenstrahlröhre mit 10 bezeichnet, im gezeigten; Beispiel als Speicher-Kathodenstrahlröhre; Diese.. enthält einen evakuierten. Kolben aus Glas, Keramik oder'ähnlichem geeignetem Isoliermaterial. Der Kolben 12 meist einen üblichen Auf bau auf und besteht aus einem Flaschenhalsteil, der in geeigneter Weise mit einem abgestuften Keramiktrichter dichtend verbunden ist,-Eine Glasfaserplatte 14, tuelche an seiner Innenseite ein Speichertarget 16- trägt, ist mit dem l/orderende des Trichterteiles dichtend; ^verbunden.. -

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Der Schirm 16 ist in geeigneter Form worn Typ, der in US-Patent

3 293 473, Anderson, beschrieben ist, und enthält eine dünne,

porö.se Speicherphosphorschicht 18, die über einer transparenten elektrisch leitenden Kollektorschicht 20 liegt.

Im Flaschenhals des Kolbens 12 ist eine Elektronenkanone 22 üblicher Bauart geeignet befestigt, die aus einer Kathode 24, ■-einem Steuergitter 25, einer ersten Anode 26, einer Fokussierelektrode 27 und einer zweiten Anode 28 besteht. Die Elektronenkanone 22 erstreckt sich axial der Röhre und erzeugt einen Elektronen-Schreibstrahl 30, der über ein Paar von vertikalen Ablenkplatten 32 und ein Paar von horizontalen Ablenkplatten 34, welche den Strahl in senkrecht zueinander stehenden Richtungen, d. ho vertikal und horizontal, ablenken, gegen den Targetschirm gerichtet, ist.

Im Mittelteil des Kolbens 12 ist vor den horizontalen Ablenkplatten ein hohles, kastenförmiges Abtast-Aufumitungslinsensystem 36 angeordnet. Auf nine Weise, die im einzelnen weiter unten beschrieben wird, verstärkt das Linsensystem 36 die vertikalen und horizontalen Ablenkungen des Elektronenstrahles, um eine volle Abdeckung des Schirmes 16 zu erreichen, d'er eine Bildfläche von 8 χ 10 cm' hat und etwa 11,4 cm .-von der Vorderseite der Abtast-Aufweitungslinse entfernt ist. Oberhalb und unterhalb des vorderen Endes des Linsensystems 36 sind übliche Flutkanonen 38 angeordnet (nicht dargestellt). Die Flutkanonen emittieren breite Strahlen von Elektronen niedriger Geschwindigkeit, weiche die Phosphorschicht 18 bombardieren. Ein Kollimatorsystem, bestehend aus elektrisch leitenden Wandbändern 40,41,42 und 43, ist für eine gleichförmige Verteilung der Elektronen der Flutkanone über den Speichertargetbereich vorgesehen.

Gemäß Figur 2 zusammen mit Figur 1 ist das Abtast-Aufweitungslinsensystem 36 aus vier axial ausgerichteten röhrenförmigen Elektroden gebildet, welche eine Einqangselektrode 44, eine erste

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Die Elektroden, die einen im wesentlichen rechtwinkeligen Querschnitt haben, sind längs der zentralen Achse des Kolbens 12 uon einem Ende zum anderen Ende angeordnet und damit längs des Weges, des Elektronenstrahles 30. Die gegenüberliegenden Enden jedes aneinander angrenzenden Paares der Elektroden im Linsensystem 36 haben oben und unten entgegengesetzte Kurvenform, um einen.· kurvenförmigen Spalt zwischen ihnen mit einer senkrechten zylindrischen Mittellinie zu schaffen. So sind die Eingangselektrode 44. unddie erste Zwischenelektrode 45 durch einen Spalt 48 voneinander getrennt, der zum Schirm 16 hin konvex ist, die Elektroden 45 und 46 sind durch einen Spalt 49 getrennt, der in gleicher Weise zum Targetschirm hin konvex ist, und die Elektrode 46 sowie die Ausgangselektrode 47 sind durch einen Spalt 50 voneinander getrennt, der zur Elektronenkanone 22 hin konvex ist. -■"■-;

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Linsensystem 36 eine Gesamtlänge A von TO, 7 cm, eine Breite B von 6,3 cm und eine Höhe C von 2,5 cm auf. Die Elektroden werden aus 0,6 mm (0,025 inch) dicken flachen Platten aus rostfreiem Stahl hergestellt. Die gegenüberliegenden Enden der Elektrode 44 und 45 weisen einen horizontalen Bogen von etwa 7,1 cm Radius auf; die gegenüberliegenden Enden der Elektroden 44 und 46 weisen einen horizontalen Bogen von etwa 3,5 cm Radius auf; ''und die gegenüberliegenden Enden der Elektroden 46 und 47 weisen einen horizontalen Bogen mit etwa 6 cm Radius auf. Die Spalte zwischen jedem aneinander angrenzenden Paar von Elektroden sind in geeigneter Weise etwa 1,3 mm breit, sie müssen jedoch genügend breit sein, um ein Zusammenbrechen der Spannung zwischen ihnen zu vermeiden.

Beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre 10 werden die Elektroden 44 und 47 beim gleichen Potential bzw. auf der gleichen Spannung gehalten, die in geeigneter Weise in Bezug auf die Kathode der Elektronenkanone 22 bei + 2500 \1 liegt. Die Elektroden 45 und 46 werden mit einer Spannung von + 300 bzw. + 4200 V betrieben, gleichfalls in Bezug auf die schreibende Kathode der Elektronenkanone. Die schreibende Kathode der Elektronenkanone wird tatsächlich auf einer negativen Spannung, hier - 2500 \l, gehalten, so daß die ^i_n-. gangs- und Ausgangselektrode des Linsensystems 36

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auf oder nahezu auf Erdpotential liegt, wie die Kathoden der Flutkanone. Die Spannung an der Kollektorschicht 20 variiert erheblich, sie wird aber überlicherweise bei etwa + 3GO V ge-, halten, wobei die Seitenbänder 40, 41, 42 und 43 bei etu/a +200, + 150, + 75 bzw. +5DV/ gehalten werden.

Beim beschriebenen Aufbau und mit den richtigen an den entsprechenden Elektroden anliegenden Spannungen arbeitet das Linsensystem 36 als Divergentslinse mit - 3,3 cm Brennweite, um die horizontalen Strahlablenkungen 4X zu verstärken, und in ähnlicher Weise als Konvergentslinse mit + 1,5 cm Brennweite, um die Strahlablenkungen in vertikaler Richtung 4,5X bzw. 4,5 χ zu verstärken, l/erständlicherweise erhält man einen weiten Bereich von Brennweiten durch Ändern der Radien und Längsstellung der Spalte 48-50 und Neueinstellen der Betriebsspannungen der Elemente. Der Betrieb des Linsensystems 36 in horizontaler Richtung ist weiterhin in Figur 3 dargestellt, wobei die Equipotentiale des elektrischen Feldes als durchgehende Linien und und die Bahnen des Elektronenstrahles durch das System als gestrichelte Linien dargestellt sind. Es sei bemerkt, daß die Equipotentiale längs der horizontalen Achse im allgemeinen den kreisförmigen Bögen folgen, die durch die Elektrodenspalte beschrieben werden. Es ist weiter ersichtlich, daß' die horizontalen Strahlablenkungen nur geringfügig verstärkt werden, wenn der^Strahl von der Eingangselektrode 44 zur angrenzenden, unter niedrigerer Spannung stehenden, Elektrode 45 hindurch geht, wobei die primäre Wirkung ein Verlangsamen der Elektronen ist, um eine sehr starke Linsenwirkung zu erzielen, wenn der Strahl von einem Feld mit niedrigerer Spannung in der Elektrode 45 durch die angrenzende Elekrode 46 mit einem feldhohen Potentiales hindurch geht.

Die Wirkung des Linsensystems 36 in vertikaler Richtung ist in ähnlicher Weise in Figur 4 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß Elektronenstrahlbahnen aufgeweitet werden, wenn sie den Abschnitt der Linse mit niedrigerem Potential betreten, das sie dann konvergieren und sich überkreuzen, wenn sie den Feldabschnitt mit hohem

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Das Beschleunigungsfeldpotential längs der Zentral- oder Z-' Achse des Sbt\ast-Auf weitungslinsensysterns ist in Figur 5 graphisch, dargestellt-..

Figur'-6. zeigt durch einfache optische Analogie, wie ein Li'nsensYstem 36 -ü)irkt,_ um den .Elektronenstrahl 30 auf den Schirm 16 zu fokussieren. Wie oben bemerkt, u/eist das.System 36 beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine verschiedene horizontale und Λ/eTtikäie' Brennweite auf. Obwohl diese Brennweiten variiert u/erden können, -so· werden sie wünschenswerterweise so gewählt, daß auf dem Schirm ein runder Fleck mit gleicher Vergrößerung in beiden Achsen unter Verwendung der Fokus- und Astigmatismus Steuerung der Kathodenstrahlröhre gebildet werden kann· Um -dies beim;dargestellten Ausführungsbeispiel zu erreichen, wird in der vertikalenι Achse 1,78 cm vor der Linse eine reelle Zeilenabbildung erzeugt,in dem man die der Fokussierelektrode und der zweiten Anode 28 zUgeführten Spannungen variiert. Diese Zeile; wird dann durch die kastenförmige Linse auf den Schirm. ,16 abgebildet.: Ln der horizontalen Achse wird ein virtuelles Zeilenbild 2Y54;:em hinter der Linse erzeugt. Bei der Projektion auf den Schirm wird ein runder Fleck gebildet.

Wie verständlich ist, werden der Grad und die Richtung der Kürvenform der gegenüberliegenden Enden der Elektroden 44-47 und die an diese angelegten Spannungen so gewählt, um eine minimale Verzerrung und optimale Linearität sowie Fleckcharakteristik bei der auf dem^:Schirm 16 erzeugten Darstellung zu erreichen. Durch Variieren der. Kurvenform der Elektrodenenden werden Änderungen in der horizontalen Brennweite erreicht. Durch Ändern der. axialen Länge und der der Elektrode 45 zugeführten Spannung wird die .vertikale Abtast-Aufweitungscharakteristik gesteuert.

Durch Modifizieren dar Abmessungen und Form der Elektroden sowie durch Variieren deran sie angelegten Spannung kann nahezu bei jeder Anwendung eine gut korrigierte Darstellung erreicht werden. Sei es bei Manobeschleuniger- oder PDA-Kathodenstrahlröhren, bei Speichef-^ bdefc üblichen Phosphorschirmen. Offensichtlich ist es jedoch wünschenswert, die Möglichkeit zu haben, die optische Charakteristik einer Elektrönenlinse zu ändern, ohne sie mechanisch zu ändern. 809842/061 T

Dieses Ziel wird ein anderes Ausführungsbeispiel des kastenförmigen Abtast-Aufu/eitungslinsensystems gemäß der Erfindung erreicht, die im folgenden anhand einer PDA-Kathodenstrahlröhre, d. h. :mit einer Beschleunigung nach der Ablenkung, beschrieben werden soll. In Figur 7 ist eine Kathodenstrahlröhre 60 ähnlich der vorher beschriebenen Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt, welche einen evakuierten Kolben 62 enthält, der seinerseits eine Elektronenkanone 64 mit einer Kathode 65, einem Gitter 66, einer ersten Anode 67, einer Fokussierelektrode 68 und einer zweiten Anode 69 enthält. Die erste und zweite Anode ist wünschenswerterweise mit einer Quelle hoher Spannung im Verhältnis zur Kathode verbunden, wobei diese Spannung beim speziell dargestellten Ausführungsbeispiel bei etwa 2,5 kV liegt. Die Elektronenkanone 64 erzeugt einen Elektronenstrahl 7G, der durch die'Anoden gegen einen Phosphoranzeigeschirm 71 beschleunigt u/ird, den eine Phaserplatte72trägt.

Die Kathodenstrahlröhre (CRT) enthält weiterhin Ablenkungsein'-^' richtungen,mit vertikalen Ablenkungsplatten 73 und horizontalen Ablenkungsplatten 74, um den Strahl 70 in rechtwinkelig zueinander stehenden Richtungen abzulenken, sowie ein Abtast-Aufweitungslinsensystem 75 für eine ausreichende Verstärkung der^Ablenkungen, um das volle Gesichtsfeld des Schirmes 71 abzudecken. Die Röhre weist auch eine geeignete elektrisch leitende Beschichtung 76 auf, welche das Innere des breiteren Endes des Kolbens 62 bedeckt, wie dargestellt. Eine transparente leitende Schicht 77, in geeigneter Weise aus Zinnoxyd, die zwischen Phosphorschirm 71 und Phaserplatte angeordnet ist, stellt mit der elektrischen leitenden Beschichtung einen Kontakt her. Die Beschichtung 76 ist mit einer Quelle hoher Spannung verbunden, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles 15 k\/. Wie verständlich, arbeiten die Beschichtung 76 und die Schicht 77 zusammen, um eine Beschleunigung nach der Ablenkung in der Röhre zu erzeugen.

Gemäß Figur 8 zusammen mit Figur 7 enthält das Linsensystem 75 eine rohrförmige Eingangselektrode 78, eine Zwischenelektrode 80 und eine Ausgangselektrode 82, die mit den Elektroden 44,46 bzw. 47 identisch sind, die im vorher beschriebenen Linsensystem 36 dargestellt sind.

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Die erste Zwischenelektrode 45 des Linsensystems 36 ist im Linsensystem 75 durcheinen Aufbau ersetzt, der aus einem Paar von Parallelen, rechtwinkeligen Seitenplatten 84, Parallelen oberen und unteren'gebogenen kravattenförmigen Platten 86,'und Parallelen oberen und unteren Platten 88, die eine im wesentlichen elliptische Form haben, ersetzt. Jede Platte ist von den anderen und den angrenzenden rohrförmigen Elektroden durch geeignete Spalte elektrisch isoliert. So enthält das kastenförmige Linsensystem 75 zusätzlich zu den horizontale Kurven aufweisenden Spalten 79, 81 und 83, die Radien gleich den entsprechenden Spalten 48, 49 bzw. 50 im Linsensystem' 36 haben, einen zusätzlichen Spalt 85 mit horizontaler Kurvenform, um die Plattenpaare 86_und 88 zu trennen. Die Kurve des Spaltes 85 hat einen Radius von 5,3 cm und ist gegen die Elektronenkanone 64 konvex, wie dargestellt.

Bei diesem anderen Ausführungsbeispiel des kastenförmigen Linsensystems kann die horizontale Abtast-Aufweitung einfach' durch Andern der an die Linsenelemente angelegten Spannungen verändert werden. Beispielsweise bilden 'im Linsensystem 36 die Potentialdifferenz längs des Spaltes 48 entfällt mit einer Kurvenform ähnlich derjenigen des Spaltes zwischen der Eingangs- und ersten Zwischenelektrode. Falls im Linsensystem 75 die Platten· 86 mit dem gleichen Potential wie. die Eingangselektrode verbunden werden, aber die Platten 88 mit einer viel niedrigeren Spannung verbunden bleiben, so erscheint das Feld längs des Spaltes 85 und weist die entgegengesetzte Kurvenform auf. Die Wirkung ist die gleiche wie beim mechanischen Wechseln der linsenbildenden Elektroden. Zusätzlich dazu können an die verschiedenen Parallelen Platten Vorspannungen angelegt werden, um andere Linsencharakteristiken zu ändern. Beispielsweise kann durch Anlegen einer differential gleich Vorspannung längs der elliptischen Platten 88 eine Bogenschluß-l/erzerrung (keystone distortion) korrigiert werden (die sich aus einer Fehl-Busrichtung der horizontalen Ablenkungsplatten ergeben kann). Ein vertikales Biegen der Zeilen (line bowing) (verursacht durch eine Fehlausrichtung der Abtast-Aufweitungslinse in Bezug auf die Elektronenkanone der Kathodenstrahlröhre) kann durch eine Differenz Vorspannung korrigiert werden, die arι die Seitenplatten 84 angelegt wird. 8Uaö42/Ubll

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Andere Korrektionen können durch Einsteilen der absoluten Potentiale bzuj. Spannungen an den verschiedenen Plattenpaaren durchgeführt werden.

Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Eingangselektrode 78 im Verhältnis zur Kathode 65 auf einem Potential v/on + 2500 V gehalten. Die Ausgangselektrode 82 ist elektrisch mit der Beschichtung 76 verbunden und liegt somit auf einem Schirmpotential von + 15kV; die Zwischenelektrode wird bei + 18 kV betrieben. Die Seitenplatten 84 liegen auf oder naheauf Erdpotential und die Platten 86 und 88 werden bei etwa + 4OD bzw. + 525 V betrieben. Das Beschleunigungsfeldpotential entlang der zentralen Achse des Linsensystems 75 ist in Figur 9 dargestellt.

Auf diese Weise wird ein Abtast-Aufweitungslinsensystem geschaffen, das die eingangs formulierte Aufgabe erfüllt und die eingangs geschilderten besonderen V/orzüge aufweist. Beispielsweise ist das dargestellte Linsensystem imstande, eine 8 χ 10 cm Darstellung zu eräugen, wobei eine geometrische Verzerrung unter 0,5 % und im - schlimmsten Falle eine zusätzliche Nichtlinearität <. von 0,2 % auftreten. Während zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurden und mögliche Modifizierungen vorgeschlagen wurden, so sind selbstverständlich verschiedene andere Modifizierungen und Änderungen im Rahmen der beanspruchten Erfindung möglich.

Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer rechteckigen tastenförmigen Linse zwischen dem Anzeigeschirm und den Strahlablenkungsplatten, um die Strahlablenkungen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Achsrichtung zu verstärken. In einem Ausführungsbeispiel, das sowohl bei Monobeschleuniger- als auch bei Kathodenstrahlröhren mit einer Beschleunigung nach der Ablenkung verwendbar ist, enthält die Linse 4 rohrförmige Elemente, die von einem Ende zum anderen und in einem ausreichenden Abstand voneinander angeordnet sind, um sie elektrisch voneinander zu isolieren. Die angrenzenden Enden jedes Paares der Elemente haben eine entgegengesetzte Kurvenform, um Elektronenlinsen mit senkrechten zylindrischen Mittelflächen zu erhalten.

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Die Radien".' der zylindrischen Flächen und die jedem Element zugeführten - Spannungen sind so' eingestellt, um ein Linsensystem zu erhalten, das eine minimale Verzerrung und optimale Linerarität .bei der rasuitiernden Anzeige ergibt.

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Claims (12)

1. PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACI A\M fTR^fb'E

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   Geragt.mit einer Kathodenstrahlröhre, die einen Targetschirm aufweist, eine Elektronenkanone zum Erzeugen eines Elektronenstrahles, der auf den Schirm zugerichtet ist, u/eiterhin: Ablenkungseinrichtungen längs des S trahliueges, urn den Strahl in ztuei zueinander senkrecht stehenden Richtungen abzulenken, und ein Elektronenlinsensystem, das ^zwischen Ablenkungseinrichtungen und Schirm angeordnet ist, um die Ablenkungen, des Strahles zu v/erstarken, da d u r-^D'vh .g e k e π η ze ich η e t , daß das Elektronenlinserisystem nacheinander angeordnet uin erstes (44), ein zu/ei t es (45) , ein drittes (46) und einuiertes (47) axial ausgerichtetes rohrförmiges Element mit rechteckigem Querschnitt enthält, wobei diese Elemente wan einem Ende zum anderen Ende längs des Weges des Strahles (30) und in einem /ausreichenden Abstand «aneinander angeordnet sind, daß sie elektrisch üoneinander isoliert sind, wobei die entgegengesetzten Kanten jedes aneinander grenzenden Paares dieser Elemente eine verschiedene Kuruenfürm bezüglich einer der beiden .rechtwinkelig zueinander stehenden Richtungen aufweist, um bei Anliegen v/on verschiedenen elektrischen Spannungen zwischen jedem :dieser Paars eine kurvenförmige Elektronenlinse (4Ö, 49, 50);zu erhalten,

   wobei das- Gerät ferner Einrichtungen zum Anlegen van geeigneten Verschiedenen Spannungen an die Elemente enthält, um ein Ableπkungs-\/.e;ΓstäΓ-kungs-L·inseπsystem (36) zu erhalten, das in einer der.-genannten Richtungen konvergiert und in die andere fiichturig divergiert.

   80 984 2/0.ST1 _nD.^

   ORiGiNAL INSPECTED
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre eine Monobeschieunigerröhre ist, wobei eine erste elektrische Spannung den ersten und vierten Elementen zugeführt wird, eine zweite elektrische Spannung, die erheblich niedriger als die erste Spannung ist, dem zuzeiten Element zugeführt wird, und eine dritte Spannung, die erheblich höher ist als die erste Spannung, dem dritten Element zugeführt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Targetschirm (14) eine bistabile Phosphorspeicherschicht und

   -. eine Einrichtung zum Sammeln von Sekundärelektronen enthält, die beim Bombardieren duch den Strahl (30) von Phosp.hor emittiert u/erden, ujobei die Kathodenstrahlröhre weiterhin eine Elektronenkanone zum Hinlenken von Elektronen mit niedriger Geschwindigkeit zum Targetschirm (14) enthält.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet-, daß die zwischen dem ersten (44) und dem zweiten (45) Element vorgesehene Elektronenlinse (48) und die Elektronenlinse (49) zwischen dem zweiten (45) und drittem (46) Element zylindrische Mittelflächen aufweisen, die zum Schirm (14) hin konvex sind, und daß die Elektronenlinse (50) zwischen drittem (46) und viertem (47) Element eine zylindrische Mittelfläche aufweist, die zur Elektronenkanone (22) hin konvex ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (36) in jeder der zueinander senkrecht stehenden Richtungen eine verschiedene Brennweite hat.
6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (36) in jeder der zueinander senkrecht stehenden Richtungen verschiedene Ablenkungs-l/erstärkungs-Faktoren aufweist .

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7. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem ein erstes (78), ein zweites (8G), und ein drittes (82), axial ausgerichtetes rohrförmiges Element mit rechteckigem Querschnitt enthält, die so angeordnet sind, um den Durchgang des Elektonenstrahles (70) hindurch zu ermöglichen und einen Abstand voneinander aufweisen, um sie elektrisch voneinander zu isolieren, wobei jedes der Elemente ein Ende für den Strahleingang und den Strahlaustritt aufweist, ein Paar won gegenüberliegenden Seiten, die parallel zu einer der senkrecht zueinander stehenden Richtungen stehen, und ein anderes Paar von gegenüberliegenden Seiten, die parallel zur ^ anderen der Richtungen stehen,

   daß ein erst.es Paar von flachen Platten (48) zwischen, dem ersten und dem zweiten Element angeordnet ist, wobei jede Platte des Paares mit den Kanten aneinander und parallel in Bezug auf die entsprechenden Seiten des Paares der gegenüberliegenden Seiten jedes Elementes angeordnet sind und einen Abstand voneinander aufweisen,' der ausreicht, um sie elektrisch voneinander zu isolieren,

   daß zweite und dritte Paare (86,88) von flachen Platten zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet sind, wobei jede Platte des zweiten Paares mit den Kanten aneinandergrenzend und parallel zu den entsprechenden Seiten des anderen Paares der gegenüberliegenden Seiten des ersten Elementes steht und einen ausreichenden Abstand voneinander aufweist, um sie elektrisch voneinander zu isolieren, daß jede Platte des drittt-jn Paares mit den Kanten aneinander und parallel zu den entsprechenden Seiten des anderen Paares der gegenüberliegenden Seiten des zweiten Elementes angeordnet ist und von den entsprechenden Platten des"zweiten Paares einen ausreichenden Abstand einhalt, um sie elektrisch voneinander zu isolieren,

   wobei die gegenüberliegenden Endkanten jedes angrenzenden Paares der Elemente und Platten zur anderen der genannten orthogonalen Richtungen eine verschiedene Kurvenform aufweist, um beim Anliegen von verschiedenen elektrischen Spannungen zwischen jedem derartigen Paar eine kurvenförmige Elektronenlinse (79 ,85, 81, 83) zu bilden,

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   daß das Gerät weiterhin eine Einrichtung zum Anliegen wan geeigneten Spannungen an die Elemente und Platten enthält, um ein Ablenkungs-Verstärkungs-Linsensystem zu erhalten, das in einer Richtung konvergiert und in die andere Richtung divergiert.
8. 8, Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen von Spannungen eine Einrichtung zum Anlegen einer Differential-Gleichstrom-Vorspannung längs der
   Platten in wenigstens einem der Paare enthält, um eine unerwünschte Anzeigecharakteristik zu korrigieren.
9. 9. Gerät, nach Anspruch 8_r dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine derartige Vorspannung längs des ersten Paares der Platten anzulegen, um ein Verbiegen der Spur bzw. eine Verzerrung des Abtaststrahles (trace bowing) im

   ι . wesentlichen auszuschalten.
10. 10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine derartige Vorspannung an ein zweites Paar von Platten anzulegen, und damit im wesentlichen eine Schlußstein- ader Trapezverzerrung (keystone distortion) im Anzeigeschirm zu vermeiden.
11. 11. Gerät nach Anspruch 7 - 1G, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Elektronenlinsen zwischen dem ersten Element (78) und dem
    zweiten Paar von Platten und zwischen dem dritten Paar von
    Platten und dem zweiten Element zylindrische Mittelflächen
    aufweisen, die in Richtung des Schirmes konvex sind, und die Elekronenlinsen zwischen dem zweiten und dritten Paar von
    Platten und zwischen den zweiten und dritten Elementen
    zylindrische Mittelflächen aufweisen, die in Richtung der
    Elektronenkanone (64) konvex sind.
12. 12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
    Linsensystem in jeder der senkrecht zueinander stehenden

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    Richtungen eine verschiedene Brennweite hat.

    Gerat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystein in jeder der aufeinander senkrecht stehenden Richtungen v/er se hi ed en e Mblenkungs-Verstärkungsfaktoren aufujeist ..-■-

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