DE2843498A1

DE2843498A1 - Elektronenrohr bzw. strahlerzeuger

Info

Publication number: DE2843498A1
Application number: DE19782843498
Authority: DE
Inventors: Shigeo Takenaka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1979-04-19
Also published as: ES473966A1; US4218634A

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenrohr bzw. einen Strahlerzeuger zur Lieferung eines oder mehrerer Elektronenstrahlen und insbesondere ein Elektronenrohr mit Mitteln zur wirksamen Fokussierung der Elektronenstrahlen auf einer Zielfläche bzw. Fangelektrode.

Bei der gewöhnlichen Farbfernsehbildröhre mit einem Mehrfachstrahl-Elektronenrohr zur Erzeugung mehrerer Elektronenstrahlen laufen letztere durch getrennte Elektronenlinsen, um auf einer Zielfläche oder Fangelektrode in einem Punkt fokussiert zu werden. Die Elektronenlinse besteht im allgemeinen aus einem statischen elektrischen Feld, durch das die Elektronenstrahlen auf einen einzigen Punkt fokussiert bzw. gebündelt werden. Dieses Feld entsteht unter einem rechten Winkel zum Elektronenstrahlengang und liegt zwischen mindestens zwei Elektroden, die

909813/0803

jeweils mit einer Bohrung für den Durchtritt eines Elektronenstrahls versehen sind. Die Eigenschaften der Elektronenlinse können im allgemeinen nach der Spannung zwischen den Elektroden, der Größe der Bohrungen in den Elektroden und dem Abstand zwischen den Elektroden variiert werden.

Eine bessere Leistung des Elektronenrohrs kann dann erwartet werden, wenn die Elektronenlinse bezüglich Vergrösserungsgrad und sphärischer Aberration reduziert wird. Zur Erzielung eines Elektronenrohrs hoher Güte ist es daher erforderlich, die Brennweite der Elektronenlinse zu verlängern. Die wirksamste Möglichkeit hierfür besteht darin, die Spanmmg zwischen den Elektroden zu variieren. Die Grösse der Elektrodenspannung muß jedoch allgemein auf einen Bereich begrenzt werden, bei dem eine Lichtbogenbildung am Sockelteil einer Bildröhre verhindert wird. Eine Vergrößerung der Elektrodenbohrung zur Vergrößerung der Brennweite der Elektronenlinse ist zudem Beschränkungen unterworfen, weil der Halsdurchmesser der Bildröhre selbst durch andere elektrische Erfordernisse begrenzt wird. Außerdem ist eine Vergrößerung des Abstands zwischen den Elektroden nicht ratsam, weil die Eigenschaften der Elektronenlinse durch eine im Halsteil der Bildröhre auftretende elektrische Ladung und die Erzeugung eines unnötigen elektrischen Felds im Elektronenrohr ungünstig beeinflußt werden. Die Konstruktion der Elektronenlinse ist mithin Einschränkungen aufgrund verschiedener, mit der Konstruktion der Bildröhre zusammenhängender physikalischer Erfordernisse unterworfen. Diese Einschränkungen sind im Fall einer Farbfernsehbildröhre mit einem Mehrstrahl-Elektronenrohr oder -Strahlerzeuger besonders groß.

Das übliche Verfahren zur Herstellung einer Elektronenlinse mit großer Brennweite, ohne Behinderung durch die genannten Einschränkungen, besteht darin, die Zwischenelektroden-

909816/0803

spannung mit der Art der Elektrode zweckmäßig zu kombinieren. Ein derartiges Elektfonenrohr ist in den JA-PSen 76072/1976 und 77061/1976 beschrieben.

Das geschilderte Verfahren ist jedoch mit dem Mangel behaftet, daß das Elektronenrohr unvermeidlich einen komplizierten Aufbau erhält und daß zur Verbesserung der Bildung einer Elektronenlinse eine zusätzliche Spannung angelegt werden muß, woraus sich wirtschaftliche Nachteile ergeben. Zur Verbesserung der Leistung einer Elektronenlinse muß eine Hochspannung nicht nur bei den Elek tronenrohren gemäß den genannten JA-PSen, sondern auch bei den allgemein verwendeten Elektronenrohren angelegt werden. In diesem Fall muß eine spezielle Vorrichtung vorgesehen werden, um eine Lichtbogenbildung zu unterdrücken, die anderenfalls im Sockelteil (base portion) der Bildröhre entsteht, und auf diese Weise einen zuverlässigen Betrieb der Bildröhre zu gewährleisten. Hierdurch wird jedoch die Bildröhre verteuert.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Elektronenrohrs bzw. Strahlerzeugers, bei dem eine Leistungserhöhung einer Elektronenlinse ohne Einschränkung durch die für die Konstruktion einer Bildröhre geltenden Anforderungen möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektronenrohr bzw. Strahlerzeuger mit mehreren unter räumlicher Trennung auf dem Strahlengang eines durch eine Kathode erzeugten Elektronenstrahls angeordneten Fokussiergittern mit jeweils mindestens einer Bohrung zur Ermöglichung eines Durchtritts des Elektronenstrahls erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eines der verschiedenen Fokussiergitter aus mindestens einem Elektrodensatz, der an einem Erdungs- bzw. Massepotential oder einem niedrigeren Potential als die

909816/0803

Fokussierspannung liegt, und mindestens einer weiteren Elektrode gebildet ist, deren Potential durch eine elektrostatische Kapazität bestimmt wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Vorder- bzw. Seitenansicht eines Elektronenrohrs oder Strahlerzeugers mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 1B eine Aufsicht auf das Elektronenrohr nach Fig. 1A;

Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch das Elektronenrohr nach Fig. 1A;

Fig. 3 ein Äquivalentschaltbild für das Elektronenrohr nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Abwandlung des vierten Fokussiergitters beim Elektronenrohr nach Fig. 2;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Elektronenrohrs gemäß Fig. 1A und 1B und

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Elektronenrohrs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Für das erfindungsgemäße Elektronenrohr wird ein völlig neuartiges, bisher unbekanntes Verfahren angewandt, welches eine elektrostatische Kapazität einer Elektrode für die Anlegung einer Spannung an diese Elektrode ausnutzt. Infolgedessen kann eine Elektronenlinse so ausgelegt werden, daß sie als Hochspannungselektrode wirkt, obgleich tatsächlich eine wesentlich geringere äußere Spannung an sie angelegt wird.

909816/0303

Im folgenden ist anhand der Zeichnung der Fall beschrieben, in welchem die Erfindung auf ein Unipotential-Elektronenrohr und ein Bipotential-Elektronenrohr angewandt ist. Dabei ist zunächst die Anwendung der Erfindung auf ein Unipotential-Elektronenrohr beschrieben. Die Figuren 1A, 1B und 2 veranschaulichen ein in-line-JJlektronenrohr zur Verwendung bei einer Farbfernsehröhre. Das Elektronenrohr 1 umfasst eine Anzahl von Elektroden mit Glasträgern für diese. Die verschiedenen Elektroden umfassen drei Kathoden 2, 3 und 4, ein erstes Gitter 5, ein zweites Gitter 6, ein dritte^s Gitter bzw. erstes Fokussiergitter 7, ein viertes Gitter bzw. drittes Fokussiergitter 8 und ein fünftes Gitter bzw. zweites Fokussiergitter 9. Diese Gitter sind in der angegebenen Reihenfolge, von der Kathodenseite her gesehen, an den Glasträgern 10 angebracht. Die Kathoden 2, 3 und 4 senden Elektronenstrahlen längs dreier auf derselben Ebene liegender Strahlengänge aus. Das erste Gitter 5 und das zweite Gitter sind flache, einander dicht gegenüberstehende Elektroden, die jeweils mit einer Gruppe von drei Bohrungen 11, 12, 13 und einer weiteren Gruppe von drei Bohrungen 14, 15, 16 versehen sind, welche ihrerseits mit den drei Elektronenstrahlengängen ausgefluchtet sind. Das dritte Gitter bzw. erste Fokussiergitter 7 ist neben dem zweiten Gitter 6 angeordnet und aus zwei Näpfen bzw. Schalen 20 und 21 gebildet, die an den ümfangskanten ihrer öffnungen miteinander verbunden sind. Die Böden dieser Schalen 20 und 21 sind einmal mit einer Gruppe von drei Bohrungen 17, 18, und zum anderen mit einer Gruppe von drei Bohrungen 22, 23, 24 versehen, welche auf die drei Elektronenstrahlengänge ausgerichtet sind. Die Bohrungen 17, 18, 19 der ersten Schale 20 besitzen dabei größere Durchmesser als die Bohrungen 14, 15, 16 des zweiten Gitters 6. Die Bohrungen 22, 23, 24 der zweiten Schale 21 besitzen jeweils einen

909816/0803

größeren Durchmesser als die Bohrungen 17, 18, 19 der ersten Schale 20. Das vierte Gitter bzw. dritte Fokussiergitter 8 besteht aus mindestens drei zusätzlichen bzw. Hilfselektroden 25, 26 und 27. Dabei bestehen die erste Elektrode 25 und die dritte Elektrode 27 jeweils aus zwei miteinander verbundenen Schalen. Die beiden Elektroden 25, 27 sind jeweils mit einer Gruppe von drei Bohrungen 28, 29, 30 bzw. einer anderen Gruppe von drei Bohrungen 33, 34, 35 versehen, die wiederum auf die drei Elektronenstrahlengänge ausgerichtet sind. Die Elektroden 25 und 27 sind elektrisch so miteinander verbunden, daß sie dasselbe Potential führen, und längs der Elektronenstrahlengänge räumlich voneinander getrennt. Zwischen den Elektroden 25 und 27 ist eine plattenförmige zweite Elektrode 26 angeordnet, die ebenfalls mit drei Bohrungen versehen ist, welche mit den drei Elektronenstrahlengängen fluchten. Das fünfte Gitter bzw. zweite Fokussiergitter 9 ist wiederum napf- bzw. schalenförmig, in einem dem Abstand zwischen drittem Gitter 7 und .viertem Gitter 8 praktisch entsprechenden Abstand vom vierten Gitter 8 angeordnet und ebenfalls mit drei Bohrungen 36, 37, 38 versehen. Die zentrale Bohrung 37 ist auf der Achse 43 der zentralen Bohrung des ersten Gitters 5 mit derjenigen des vierten Gitters 8 ausgefluchtet. Die anderen Bohrungen 36, 38 sind dagegen gegenüber den entsprechenden Bohrungen des vierten Gitters 8 gegenüber den Achsen 44 der seitlichen Bohrungen des ersten Gitters 5 geringfügig nach außen versetzt. Aufgrund dieses Versatzes sollen die beiden äußeren Elektronenstrahlen durch ein asymmetrisches elekt* L-sches Feld geringfügig abgelenkt werden, so daß die drei Elektronenstrahlen auf einer Zielfläche bzw. Fangelektrode zu einem einzigen, gemeinsamen Punkt hin konvergieren. Das fünfte Gitter bzw. zweite Fokussiergitter 9 ist mit einem zylindrischen Abschirmnapf bzw. -schale 42 versehen, dessen bzw. deren Boden mit drei Bohrungen versehen ist, welche auf die drei Elektronenstrahlengänge ausgerichtet

909816/0303

sind. An der Kante der offenen Seite dieser Abschirmschale 42 sind mehrere, aus Metallstreifen bestehende Röhren-Abstandsstücke 45 vorgesehen.

Die Gitter des Elektronenrohrs besitzen die folgenden gegenseitigen Abstände:

Abrtand zwischen drittem Gitter bzw. erstem Fokussiergitter 7 und erster Elektrode 25 des vierten Gitters bzw.

dritten Fokussiergitters 8 etwa 1 mm

Abstand zwischen dritter Elektrode 27 des vierten Gitters bzw. dritten Fokussiergitters 8 und fünftem Gitter bzw. zweitem Fokussiergitter 9 etwa 1 mm

Abstand zwischen zweiter Elektrode 26 und erster Elektrode 25 des vierten Gitters bzw. dritten Fokussiergitters 8

etwa 0,6 mm

Abstand zwischen zweiter Elektrode 26 und dritter Elektrode 25 des vierten Gitters bzw. dritten Fokussiergitters 8 etwa 0,6 mm

Drittes Gitter 7 und fünftes Gitter 9 sind elektrisch so miteinander verbunden, daß sie am selben Potential liegen. Die zweite Elektrode 26 des vierten Gitters 8 ist gegenüber der ersten Elektrode 25 und der dritten Elektrode 27 des vierten Gitters 8 elektrisch isoliert, und sie liegt an einem Massepotential bzw. an einer von aussen angelegten Spannung einer vorbestimmten Größe, wenn sich das Elektronenrohr in Betrieb befindet. Die erste Elektrode 25 und die dritte Elektrode 27 des vierten Gitters 8 werden dagegen nicht von außen her mit einer Spannung versorgt.

909816/0803

Wenn das Elektronenrohr in eine Bildröhre eingebaut wird, werden die Röhren-Abstandsstücke 45 an die Innenwand der Bildröhre angepreßt, wodurch das fünfte Gitter 9 elektrisch mit der Innenwand der Bildröhre verbunden wird. Tm Betrieb des Elektronenrohrs werden das dritte Gitter 7 und das fünfte Gitter 9 über die Innenwand der Bildröhre mit einer Spannung von etwa 25 bis 30 kV beaufschlagt. Die zweite Elektrode 26 des vierten Gitters 8 ist dabei über den Sockelteil der Bildröhre an Masse gelegt. Gleichzeitig werden die erste Elektrode 25 und die dritte Elektrode 27 des vierten Gitters 8 auf natürliche Weise mit einer Spannung von etwa 10 kV beaufschlagt. Der Grund für die natürliche Entstehung dieser Spannung in erster und dritter Elektrode 25 bzw. 27 des vierten Gitters 8 läßt sich anhand des·Äquivalentschaltbilds gemäß Figur 3 wie folgt erläutern:

Zwischen dem dritten Gitter 7 und der ersten Elektrode 25 des vierten Gitters sowie zwischen der dritten Elektrode 27 des vierten Gitters 8 und dem fünften Gitter 9 wird gemäß Figur 3 jeweils ein Kondensator C₁ gebildet. Zwei weitere Kondensatoren C₂ entstehen zwischen erster und zweiter Elektrode 25 bzw. 26 des vierten Gitters 8 sowie zwischen zweiter und dritter Elektrode 26 bzw. 27 des vierten Gitters 8.

Wie aus dem Äquivalentschaltbild gemäß Figur 3 hervorgeht, sind die beiden Kondensatoren C₁ und die beiden anderen Kondensatoren C₂ (bzw. Kapazitäten) jeweils miteinander in Reihe geschaltet. Die Bezugszeichen M.., M₃, L-, L₃ und N bezeichnen dabei das dritte Gitter 7, das fünfte Gitter 9, die erste Elektrode 25, die dritte Elektrode 27 bzw. die zweite Elektrode 26. Wenn eine Spannung von beispielsweise 25kV an das dritte Gitter 7 bzw. M- und an das fünfte Gitter 9 bzw. M₂ angelegt ist und sich die zweite

909816/0803

Elektrode 26 bzw. N an einem Massepotential befindet, wird in der ersten Elektrode- 25 bzw. L₁ eine Spannung entsprechend den Kapazitäten der beiden Kondensatoren Cj, C₂ erzeugt, während in der dritten Elektrode 27 bzw. L₂ eine Spannung entsprechend den Kapazitäten der beiden Kondensatoren C. _# C₂ des anderen Satzes entsteht. Wenn die Elektroden praktisch dieselbe Form besitzen, werden die Kapazitäten der Kondensatoren C. , C₂ nur durch den Abstand zwischen den betreffenden, diese Kondensatoren bildenden Elektroden bestimmt. Wenn daher die Größen oder Pegel der an erste und dritte Elektrode 25 bzw. 27 des vierten Gitters 8 anzulegenden Spannung bei der Konstruktion des Elektronenrohrs (entsprechend) gewählt werden, wird hierdurch ein Verhältnis des Abstands zwischen den den Kondensator C. bildenden Elektroden und den den Kondensator C₂ bildenden Elektroden bestimmt. Anders ausgedrückt: Wenn das Verhältnis zwischen diesen Abständen entsprechend festgelegt wird, werden hierdurch die Grossen der an erste und dritte Elektrode 25 bzw. 27 des vierten Gitters 8 angelegten Spannung bestimmt. Die Bestimmung der genannten Spannungen und Abstände geschieht in der Praxis wie folgt: Ein Elektronenrohr, bei dem alle das vierte Gitter 8 bildenden Elektroden am selben Potential liegen, stellt eine gewöhnliche Unipotential-Einheit dar. Wenn ein solches Elektronenrohr für eine Fokussierspannung (Spannung am vierten Gitter 8) von 10 kV bei einer an drittes und fünftes Gitter 7 bzw. 9 angelegten Spannung von 25 kV ausgelegt wird, empfiehlt es sich, den Abstand zwischen erster und zweiter Elektrode 25 bzw. 26 des vierten Gitters 8 sowie zwischen zweiter und dritter Elektrode 26 bzw. 27 desselben Gitters festzulegen bzw. einzustellen und die zweite Elektrode 26 an Masse zu legen. Wenn beispielsweise die Abstände zwischen drittem Gitter 7 und erster Elektrode 25 sowie zwischen fünftem Gitter 9 und dritter Elektrode 27, d.h. die Abstände zwi-

909816/0803

sehen den die beiden Kondensatoren C₁ bildenden Elektroden, mit 1 mm gewählt werden, lassen sich die Abstände zwischen erster und zweiter Elektrode 25 bzw. 26 des vierten Gitters 8 sowie zwischen zweiter und dritter Elektrode 26 bzw. 27 dieses Gitters, d.h. die Abstände zwischen den die beiden anderen Kondensatoren C„ bildenden Elektroden, gemäß der folgenden Gleichung zu 0,67 mm berechnen:

χ 1 mm = 0,67 mm

25(kV) - 10(kV)

Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf die Konstruktion eines Elektronenrohrs bzw. Strahlerzeugers ist darauf zu achten, daß ein schädlicher Einfluß des Potentials der zweiten Elektrode 26 des vierten Gitters auf eine Elektronenlinse verhindert v/ird. Su diesem Zweck ist es beispielsweise nötig, die zweite Elektrode 26 des vierten Gitters 8 mit drei Bohrungen zu versehen, die einen grösseren Durchmesser besitzen als diejenigen von erster und dritter Elektrode 25 bzw. 27 desselben Gitters, und erforderlichenfalls das vierte Gitter 8 auf die in Figur 4 gezeigte Weise auszubilden, um dadurch zu verhindern, daß das von der zweiten Elektrode 26 erzeugte elektrostatische Feld einen wesentlichen nachteiligen Einfluß auf die Funktion des Elektronenrohrs und insbesondere auf die Elektronenlinse ausübt. Das vierte Gitter gemäß Figur 4 besteht aus einer ersten Elektrode 47, einer zweiten Elektrode 48 sowie einer dritten Elektrode 49. Die (hochgezogenen) ümfangsränder der drei Bohrungen in der ersten Elektrode 47 sowie diejenigen der Bohrungen in der dritten Elektrode 49 sind dabei der zweiten Elektrode 48 zugewandt. Falls jedoch ein in der Nähe der zweiten Elektrode erzeugtes elektrostatisches Feld in der Praxis keinen ungünstigen Einfluß auf die Funktion einer Elektronenlinse besitzt, braucht das vierte Gitter 8 nicht mit der Form

909816/0803

gemäß Figur 4 ausgebildet zu werden. Es ist dabei offensichtlich möglich, ein in der' Nähe der zweiten Elektrode 48 entstehendes elektrostatisches Feld zwangsläufig auszunutzen. In diesem Fall kann der Zwischenelektrodenabstand nicht nach dem vorher beschriebenen Verfahren bestimmt werden.

Genau genommen, wird eine elektrostatische Kapazität nicht ausschließlich durch den Abstand zwischen zwei einander zugewandten Elektroden oder andere Faktoren derselben bestimmt, sondern tatsächlich auch durch die Eigenschaften der anderen Elektroden sowie die Erd- bzw. Massekapazität beeinflußt. In der Praxis muß daher der richtige Abstand zwischen den Elektroden auf experimentellem Wege ermittelt werden.

Figur 5 veranschaulicht schematisch die Anordnung einer abgewandelten Ausführungsform der Fokussiereinrichtung für das erfindungsgemäße Elektronenrohr. Diese Fokussiereinrichtung besteht aus einem ersten Fokussiergitter 52, einem zweiten Fokussiergitter 53 und einem dritten Fokussiergitter 54. Das erste Fokussiergitter 52 ist dabei mit drei auf die drei Elektronenstrahlengänge ausgerichteten Bohrungen versehen. Ebenso ist das zweite Fokussiergitter 53 mit drei den Elektronenstrahlengängen entsprechenden Bohrungen versehen und außerdem mit einem Abschirmnapf bzw. -schale 57 ausgestattet. Das dritte Fokussiergitter 54 besteht aus einer inneren ringförmigen Hilfselektrode 55, die auf dem Elektronenstrahlengang praktisch in der Mitte zwischen erstem und zweitem Fokussiergitter 52 bzw. 53 angeordnet ist, sowie einer äußeren, ringförmigen Hilfselektrode 56, die koaxial zur inneren Hilfselektrode 55 mit räumlichem Abstand um diese herum angeordnet ist. Der inneren Hilfselektrode 55 wird keine äußere Spannung aufgeprägt. Die äußere Hilfselektrode 56 liegt an einem Massepotential. Bei einer Fokussiereinrichtung mit dem be-

909 816/0803

schriebenen Aufbau bestimmt sich das Potential der inneren Hilfselektrode 55 im wesentlichen durch eine zwischen erstem und zweiten Fokussiergitter 52 und 53 erzeugte elektrostatische Kapazität, sowie durch eine zwischen der inneren Hilfselektrode 55 und der äußeren Hilfselektrode 5.6 entstehende elektrostatische Kapazität.

Während vorstehend die Anwendung der Erfindung auf ein Unipotential-Elektronenrohr beschrieben wurde, ist im folgenden anhand von Figur 6 die Anwendung der Erfindung auf ein Bipotential-Elektronenrohr erläutert. Das Elektronenrohr gemäß Figur 6 umfasst eine Kathode 60, ein erstes Gitter 61, ein zweites Gitter 62, ein erstes Fokussiergitter 63 und ein zweites Fokussiergitter 64, die, von der Kathodenseite her gesehen, in der angegebenen Reihenfolge angeordnet und jeweils mit einer Bohrung versehen sind, die auf einem gemeinsamen Elektronenstrahlengang ausgerichtet sind. Das erste Fokussiergitter 63 besteht aus mindestens drei Elektroden 65, 66 und 67. Bei einem Bipotential-Elektronenrohr mit dem geschilderten Aufbau wird das zweite Fokussiergitter 6 4 mit der endgültigen Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung (z.B. 25 kV) einer Bildröhre beaufschlagt. Das zweite Gitter 62 liegt im allgemeinen an einer Spannung von etwa 500 V. Beim üblichen Bipotential-Elektronenrohr wird an das erste Fokussiergitter 63 eine Spannung von 3 bis 4 kV angelegt. Beim erfindungsgemäßen Bipotential-Elektronenrohr ist es dagegen nur nötig, an die zweite Elektrode 66 eine niedrige Spannung von beispielsweise 500 V bzw. eine Erdungsspannung anzulegen und die auf beiden Seiten der zweiten Elektrode 66 angeordneten ersten und dritten Elektroden 65 bzw. 67 miteinander zu verbinden, so daß sie am selben Potential liegen. Dies bedeutet, daß erste und dritte

909816/0803

Elektrode 65 bzw. 67 nicht mit einer äußeren Spannung beaufschlagt werden. Das Potential dieser zusammengeschalteten Elektroden 65, 67 bestimmt sich dabei durch die Potentiale des zweiten Fokussiergitters 64, der zweiten Elektrode 66 und des zweiten Gitters 62 sowie die zwischen den betreffenden Elektroden erzeugten Kapazitäten C₁, C-, C₃, C. (Figur 6). Der Abstand zwischen den Elektroden wird auf ähnliche Weise bestimmt wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform. Da sich die Kapazitäten C. bis C^ in Abhängigkeit von der Form der betreffenden Elektroden ändern, sollten sie unter Berücksichtigung dieser Änderung festgelegt oder bestimmt werden .

Beim erfindungsgemäßen Bipotential-Elektronenrohr nach Figur 6 wird im ersten Fokussiergifcter 63 eine Art elektrostatischer Unipotentiallinse gebildet. Die Elektronenstrahlen werden daher beim Durchgang durch die Bohrungen des ersten Fokussiergitters 63 einer gewissen Fokussierung unterworfen, so daß die Fokussierexgenschaften des Bipotential-Elektronenrohrs gemäß Figur 6 im Vergleich zu einem ähnlichen Elektronenrohr verbessert werden, bei welchem die erwähnte elektrostatische Unipotentiallinse nicht erzeugt wird. Erforderlichenfalls kann ersichtlicherweise die Form des Abschnitts des ersten Fokussiergitters 63, in welchem diese elektrostatische Unipotentiallinse entsteht, so geändert werden, daß eine Fokussierung der Elektronenstrahlen verhindert wird.

Wie erwähnt, wird mit der Erfindung die Erhöhung der die Elektronenlinse bildenden Spannung ermöglicht, deren Pegel bisher aufgrund mit der Konstruktion einer Bildröhre zusammenhängender Erfordernisse bestimmten Einschränkungen unterworfen war. Infolgedessen kann erfindungsgemäß die Funktion der Elektronenlinse verbessert werden.

909816/0803

Beim erfindungsgemäßen Elektronenrohr wird nämlich tatsächlich eine hohe Elektrodenspannung angelegt, durch welche die Leistung einer Elektronenlinse verbessert bzw. erhöht wird. Zu diesem Zweck braucht jedoch nur eine wesentlich niedrigere äußere Spannung angelegt zu werden, wodurch die Lichtbogenbildung am Sockelteil der Bildröhre, die bisher Probleme aufwarf, unterdrückt wird. Weitere Vorteile der Erfindung sind folgende: Da die äußere Stromquelle keine hohe Spannung zu liefern braucht, kann der Aufbau einer Bildröhrenschaltung vereinfacht werden, wodurch auch der Stromverbrauch dieser Schaltung herabgesetzt wird. Da weiterhin am Sokkelteil der Bildröhre keine hohe Spannung anliegt, kann •tie Bildröhre im Betrieb zuverlässiger sein, so daß der Sockelteil im Sinne einer Kosteneinsparung ausgelegt werden kann. Bei dem Unipofcential-Elektronenrohr gemäß der eisten Ausführungsform nach Fig. 2 liegt die zweite Elektrode 26 an einem Erdungs- bzw. Massepotential. Beim Bipotential-Elektronenrohr gemäß der zweiten Ausführungsform nach Fig. 6 wird dagegen an die zweite Elektrode 66 eine niedrige Spannung von beispielsweise 500 V angelegt. Bei beiden Vorrichtungen kann die zweite Elektrode an ein Erdungs- bzw. Massepotential angelegt oder mit einer niedrigen Spannung gespeist werden. Wenn die zweite Elektrode gemäß Fig. 6 an einem Erdungs- bzw. Massepotential liegt, kann durch Anordnung eines variablen bzw. Regelkondensators 68 zwischen zweiter Elektrode 66 und Masseelektrode außerhalb der Bildröhre erforderlichenfalls die Fokussierspannung gesteuert werden. Außerdem bietet die Einfügung eines großen Widerstands zwischen zweiter Elektrode und Masseelektrode, obgleich damit keine Änderung der Fokussierspannung erreicht werden kann, den Vorteil, daß dieser große Widerstand im Falle einer Lichtbogenbildung in der Bildröhre als Dämpfungswiderstand wirkt und dabei die Entstehung eines Lichtbogenstroms weitgehend unterdrückt und die Kathode vor Beschädigung

909816/0803

-19- 2843493

und anderen Störungen schützt.

Die erste Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Unipotential-Elektronenrohr mit drei in-line-Kathoden. Die zweite Ausführungsform der Erfindung betrifft dagegen ein Bipotential-Elektronenrohr mit einer einzigen Kathode. Ersichtlicherweise können das jeweilige Elektronenrohr und die jeweilige Kathode bzw. Kathoden wahlfrei kombiniert werden. Wesentlich ist, daß die Erfindung auf jedes beliebige Elektronenrohr anwendbar ist, vorausgesetztj daß die Fokussierelektrode bzw. das Fokussiergitter als Kondensator benutzt werden ¹'inn. Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind auf die Elektronenstrahlengänge ausgerichtete Elektroden als Kondensatorelektroden vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Konstruktion beschränkt. Vielmehr kann beispielsweise das Elektronenrohr gemäß Figur 2 eine zweite zylindrische Elektrode aufweisen, welche ein viertes Gitter umschließt und mit drei mit den Elektronenstrahlengängen fluchtenden Bohrungen versehen ist. In diesem Fall wird der Innendurchmesser der Elektronen- ^inse verkleinert. Die Elektronenlinse sollte daher unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen dem Einfluß auf die ihr zugeführte Spannung und dem Einfluß auf ihren Innendurchmesser ausgelegt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf ein Tripotential-Elektronenrohr, d.h. ein solches anwendbar, an dem drei verschiedene Spannungen anliegen.

909816/0803

ee

Claims

Elektronenrohr bzw. Stränierzeuaer

Patentansprüche

Elektronenrohr bzw. Strahlerzeuger mit mehreren unter räumlicher Trennung auf dem. Strahlengang eines durch eine Kathode erzeugten Elektronenstrahls angeordneten Fokussiergittern mit jeweils mindestens einer Bohrung zur Ermöglichung, eines Durchtritts des Elektronenstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der verschiedenen Fokussiergitter aus mindestens einem Elektrodensatz, der an einem Erdungs- bzw. Massepotential oder einem niedrigeren Potential als die Fokussierspannung liegt, und mindestens einer weiteren Elektrode gebildet ist, deren Potential durch eine elektrostatische Kapazität bestimmt wird.
2. Elektronenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der verschiedenen Fokussiergitter aus einer zweiten Elektrode, die an einem Erdungs- bzw. Massepotential oder einem niedrigeren Potential als die Fokussierspannung liegt, sowie einer ersten und einer dritten Elektrode gebildet ist, die längs des Elektronen-

909818/0803

Strahlengangs auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Elektrode liegen und elektrisch miteinander verbunden sind.
3. Elektronenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der verschiedenen Fokussiergitter aus einer inneren, längs des Elektronenstrahlengangs angeordneten, ringförmigen Hilfselektrode und einer äußeren, ringförmigen Hilfselektrode gebildet ist, die koaxial zur inneren Hilfselektrode angeordnet ist und diese mit räumlichem Abstand davon umgibt, und daß die äußere Hilfselektrode an einem Massepotential oder einem niedrigeren Potential als die Fokussierspannung liegt.
4. Elektronenrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiergitter aus einem ersten, einem dritten und einem zweiten Fokussiergitter gebildet sind, die, von der Kathodenseite her gesehen, in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, daß das dritte Fokussiergitter aus drei Elektroden besteht und daß sich das Potential der elektrisch miteinander verbundenen ersten und dritten Elektrode durch eine zwischen diesen Elektroden und der zweiten Elektrode erzeugte elektrostatisch Kapazität, eine zwischen diesen Elektroden und dem ersten Fokussiergitter entstehende elektrostatische Kapazität sowie eine zwischen diesen Elektroden und dem zweiten Fokussiergitter erzeugte elektrostatische Kapazität bestimmt.
5. Elektronenrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiergitter aus einem ersten und einem zweiten Fokussiergitter gebildet sind, die, von der Kathodenseite her gesehen, in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, daß das erste Fokussiergitter

909816/0303

aus drei Elektroden besteht und daß sich das Potential der elektrisch zusammengeschalteten ersten und dritten Elektrode durch eine zwischen diesen und der zweiten Elektrode erzeugte elektrostatische Kapazität sowie eine elektrostatische Kapazität bestimmt, die zwischen dem zweiten Fokussiergitter und den diesem zugewandten ersten und dritten Elektroden entsteht.
6. Elektronenrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiergitter aus einem ersten, einem dritten und einem zweiten Fokussiergitter gebildet sind, die, von der Kathodenseite her gesehen, in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, daß das dritte Fokussiergitter aus einer inneren, ringförmigen Hilfselektrode und einer äußeren Hilfselektrode besteht und daß sich das Potential der inneren Hilfselektrode durch eine zwischen innerer und äußerer Hilfselektrode erzeugte elektrostatische Kapazität, eine zwischen der inneren Hilfselektrode und dem ersten Fokussiergitter entstehende elektrostatische Kapazität sowie eine zwischen der inneren Hilfselektrode und dem zweiten Fokussiergitter erzeugte elektrostatische Kapazität bestimmt.
7. Elektronenrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode über einen variablen Kondensator an Masse liegt.
8. Elektronenrohr nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode über einen Widerstand großen Werts an Masse liegt.
9. Elektronenrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hilfselektrode über einen variablen Kondensator an Masse liegt.

909816/0803
10. Elektronenrohr nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hilfselektrode über einen Widerstand großen Werts an Masse liegt.

909816/0803