DE3142777A1

DE3142777A1 - Elektronenkanone

Info

Publication number: DE3142777A1
Application number: DE19813142777
Authority: DE
Inventors: Shigeru Mobara Ehata; Masakazu Tokyo Fukushima; Yukinao Machida Isozaki; Masanori Kokubunji Maruyama; Chihaya Tokyo Ogusu
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1980-10-29
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3142777C2; US4467243A; JPS5774948A; KR830008382A; KR860001678B1; JPH0211972B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenkanone für■ eine Fernsehkameraröhre, insbesondere eine Elektronenkanone vom Diodentyp., die einen laminar bewegten Elektronenstrahl erzeugt.

Es wurde bereits eine derartige Elektronenkanone vorgeschlagen (vgl. JA-Patentanmeldung (offengelegt) Nr. 39869/75 entsprechend der US-PS 3 894 261). Gemäß Fig. 1 weist die Elektronenkanone eine Glühkatode 21, ein Heizelement 22, ein Gitter 23, eine Anode 24 und eine Scheibe 25, die mit dem Gitter 23 elektrisch verbunden ist und eine Blendenöffnung 26 hat, auf. Bei dieser Elektronenkanone werden an das Gitter 23 (einschließlich der Scheibe 25) und die Anode 24 positive Potentiale relativ zu einem Katodenpotential angelegt. Eine solche Elektrodenkanone wird als Elektronenkanone vom Diodentyp bezeichnet und arbeitet wie eine Diode. Insbesondere ist bei dieser Elektronenkanone zwischen der Glühkatode 21 und dem Gitter 23 keine Elektronenlinse gebildet, so daß ein von der Glühkatode 21 emittierter Elektro-

nenstrahl keine Überkreuzungspunkte bildet, und der Durchmesser des Elektronenstrahls ist durch die in dem Gitter 23 gebildete Blendenöffnung 26 so begrenzt, daß ein Elektronenstrahl 20 mit kleinem Durchmesser erzeugt wird. Ferner ist das der Glühkatode 21 zugewandte Ende der Blendenöffnung 26 mit kleinerem Durchmesser als das andere Ende ausgebildet (vgl. Fig. 2). D. h., die Blende 26 hat im Schnitt die Form einer Messerschneide, wodurch verhindert wird, daß der Durchmesser des Elektronenstrahls infolge von durch die Seitenwandung der Blende gestreuten Elektronen größer wird.

Es ist jedoch sehr schwierig, eine Lochblende mit einer so idealen Form entsprechend Fig. 2 herzustellen. Da ferner der von der Glühkatode emittierte Elektronenstrahl Elektronen aufweist, deren jedes eine zur Achse der Elektronenkanone senkrechte Geschwindigkeitskomponente, also eine zu einer Radialrichtung parallele Geschwindigkeitskomponente, aufweist, ist es nicht möglich, die Anzahl Elektronen, die von der Seitenwandung der Lochblende gestreut werden, stark zu vermindern. Infolgedessen wird bei einer Fernsehkameraröhre, die eine Elektronenkanone nach Fig. 1 aufweist, die Punktgröße des Elektronenstrahls infolge der genannten Streuelektronen vergrößert, und zwar insbesondere dann, wenn der Elektronenstrahl zu einer Ecke des Abtastbereichs abgelenkt wird, und somit wird die Auflösung an der Ecke des Abtastbereichs erheblich verschlechtert .

Ferner wurde bereits eine Elektronenkanone vorgeschlagen (offengelegte JA-Patentanmeldung Nr. 129871/79, entsprechend der offengelegten GB-Patentanmeldung Nr. GB 2O15817A und der US-Patentanmeldung Serial-Nr. 877080), bei der es

«Ο ο

3Η2777

sich um eine Dioden-Elektronenkanone handelt, wobei eine Elektronen-Fokussierlinse, die im wesentlichen keine Auswirkung auf die Elektronenemission an einer Katode hat, zwischen einem Gitter und einer Anode vorgesehen ist, so daß ein Elektronenstrahl geringfügig konvergiert und einen Überkreuzungspunkt bildet. Gemäß Fig. 3 umfaßt diese Elektronenkanone ein Gitter 23 (d. h. eine erste Anode) mit einer ersten Lochblende 26 sowie eine Anode 24 (d. h. eine zweite Anode) mit einer zweiten Lochblende 28. Die Anode 24 ist teilweise durch eine Scheibe 27, die die zweite Lochblende 28 aufweist, verschlossen. Der Durchmesser der ersten L bchblende 26 ist mindestens doppelt so groß wie derjenige der zweiten Lochblende 28, und der Durchmesser der ersten Lochblende 26 ist zweckmäßig klein. Bei dieser Elektronenkanone wird an das Gitter 23 eine positive Spannung von einigen 10 V und an die Anode 24 eine positive Spannung angelegt, die mindestens das lOfache der an das Gitter angelegten Spannung beträgt, d. h. eine positive Spannung von mindestens 100 V, so daß zwischen dem Gitter 23 und der Anode 24 ein Linsenfeld gebildet wird, das auf die Elektronenemission an der Katode 21 im wesentlichen keinen Einfluß hat. Somit bildet ein Elektronenstrahl, der die erste Lochblende 26 durchsetzt hat, einen Überkreuzungspunkt, und dann werden der nutzbare Strahlstrom und der divergente Strahlwinkel durch die zweite Lochblende 28, die einen Durchmesser von ca. O,O5 mm hat, bestimmt. D. h. es wird ein Elektronenstrahl 20 mit kleinem Durchmesser erzeugt. Bei dieser Elektronenkanone hat aufgrund des Vorhandenseins des Überkreuzungspunkts eine im Elektronenstrahl enthaltene Gruppe von Elektronen eine Energieverteilung, die wesentlich breiter als die von der Katodentemperatur bestimmte Energieverteilung ist, und daher ergibt sich eine große kapazitive Signal-Nachziehung.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Elektronenkanone vom Diodentyp, die einen Elektronenstrahl mit gleichmäßiger Energieverteilung in Richtung der Achse der Elektronenkanone erzeugt, so daß sämtliche vorgenannten Nachteile ausgeschaltet werden, und die nicht nur eine hohe, sondern auch eine gleichmäßige Auflösung und ein sehr geringes Nachziehen (d. h. Nachbild) bei Verwendung in einer Fernsehkameraröhre vom Vidikontyp hat.

Die Elektronenkanone nach der Erfindung, mit einer Glühkatode zur Emission eines Elektronenstrahls, mit einem Gitter, das eine erste Lochblende zum Einstellen des Durchmessers des Elektronenstrahls aufweist, und mit einer Anode, die eine zweite Lochblende zum Einfangen eines Teils des Elektronenstrahls, nachdem dieser die erste Lochblende durchsetzt hat, aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Lochblende kleiner oder gleich dem Durchmesser der zweiten Lochblende ist, daß an das Gitter und an die Anode positive Potentiale relativ zu einem Katodenpotential, z. B. eine Spannung von 5 bis einige 10 V bzw. eine Spannung von 100-500 V, anlegbar sind, so daß zwischen dem Gitter und der Anode ein gleichmäßiges axiales Feld gebildet wird. Ein solches gleichmäßiges axiales Feld zwischen Gitter und Anode erzeugt einen laminar bewegten Elektronenstrahl mit gleichbleibender Stromdichte.

Bei der so aufgebauten Elektronenkanone wird ein von einer Katode emittierter Elektronenstrahl durch eine erste Lochblende in einem Gitter in solcher Weise extrahiert, daß der Durchmesser des Elektronenstrahls durch die erste Lochblende begrenzt ist. Der Elektronenstrahl, der die erste

R · * t

3H2777 -Jf*

Lochblende durchsetzt hat, enthält sowohl Streuelektronen, die in der ersten Lochblende gebildet wurden, als auch Elektronen, die von der Katode emittiert wurden und die eine große Geschwindigkeitskomponente in einer Radialrichtung aufweisen. Diese Elektronen werden jedoch durch eine in einer Anode gebildete zweite Lochblende eingefangen, und somit können nur Elektronen mit einer kleinen Geschwindigkeitskomponente in Radialrichtung die zweite Lochblende durchsetzen. Bei der Dioden-Elektronenkanone nach der Erfindung haben ferner Elektronen in dem von der Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahl eine Geschwindigkeitsverteilung in Richtung der Achse der Elektronenkanone, deren Breite im wesentlichen der durch eine Katodentomporatur bestimmten Breite entspricht, da ein von der Katode emittierter Elektronenstrahl keine Überkreuzungspunkte bildet. Infolgedessen wird in einer Fernsehkameraröhre, die mit einer solchen Dioden-Elektronenkanone ausgerüstet ist, die Punktgröße des Elektronenstrahls gleichbleibend gehalten. Somit hat eine solche Kameraröhre nicht nur eine hohe, sondern auch eine gleichmäßige Auflösung und nur eine geringe Verzögerung im Vergleich mit einer Fernsehkameraröhre, die mit der konventionellen Dioden-Elektronenkanone ausgerüstet ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine konventionelle Dioden-Elektronenkanone;

Fig. 2 eine größere Schnittansicht durch einen Hauptteil der Elektronenkanone nach Fig. 1;

-η

Pig. 3 eine Schnittansicht einer anderen konventionellen Dioden-Elektronenkanone;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Elektronenkanone nach der Erfindung;

Fig. 5 eine größere Schnittansicht eines Hauptteils des Ausführungsbeispiels nach Fig..4; und

Fig. 6 Grafiken, die die verschiedenen Charakteristiken

und 7 der Elektronenkanone nach der Erfindung verdeutlichen.

Die Elektronenkanone nach Fig. 4 umfaßt eine Glühkatode mit einem Zylinder 31, der auf der rechten Seite ein geschlossenes Ende 32 hat und in dem ein Heizelement 33 angeordnet ist. Das geschlossene Ende 32 weist ein Pellet aus einem Elektronenemissionsmaterial auf, das eine ebene Katodenfläche bildet. Das Heizelement 33 erzeugt Wärme, die für die Elektronenemission von dem Pellet der Glühkatode erforderlich ist. Ein Gitter 40 und eine Anode 5O sind auf einer Seite der Glühkatode 30 derart angeordnet, daß sie voneinander beabstandet sind (vgl. Fig. 4).

Das Gitter 40 besteht aus einer becherförmigen Elektrode und einer kreisrunden Scheibe 45. Die becherförmige Elektrode 41 weist einen Plattenabschnitt 42 auf, der nahe der ebenen Katodenoberfläche parallel dazu angeordnet ist, sowie einen zylindrischen Abschnitt 43, der konzentrisch mit dem Zylinder 31 angeordnet ist. Der zylindrische Abschnitt 43 hat einen größeren Innendurchmesser als der Zylinder 31 und ist in Richtung zu der Glühkatode 30 verlängert. Der Plattenabschnitt 42 weist mittig ein Loch 44 auf, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Zylinders 31 angrenzend an das Loch 44 ist. Der Durchmesser der Scheibe

- γ-1

β «ο οο ο β a ο ο ο ο ο α

t> ο λ * a ο

45 ist größer als der Durchmesser des Lochs 44 in dem Plattenabschnitt 42 und kleiner als der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 43. Die Scheibe 45 ist konzentrisch mit dem Loch 44 auf einer Fläche des Plattenabschnitts 42, die der Katodenfläche zugewandt ist, angeordnet und in elektrischem Kontakt mit der becherförmigen Elektrode 41 gehalten. Die Scheibe 45 besteht aus einem nichtmagnetischen Werkstoff und hat eine geringere Dicke als der Plattenabschnitt 42. Die Scheibe 45 weist mittig ein Loch

46 auf, das konzentrisch mit dem Loch 44 des Plattenabschnitts 42 angeordnet ist und einen wesentlich kleineren Durchmesser als das Loch 44 aufweist. Der Durchmesser des Lochs 46 ist an kleinsten an einer Stelle nahe der Katodenoberfläche und nimmt mit zunehmendem Abstand von der Katodenoberfläche zu, so daß ein konisches Loch gebildet ist. Das Loch 44 der becherförmigen Elektrode 41 ist teilweise durch die das konische Loch 46 aufweisende Scheibe 45 verschlossen. Das Loch 46 bildet eine erste Lochblende in dem Gitter 40.

Die Anode 5O besteht ebenfalls aus einer becherförmigen Elektrode 51 und einer Scheibe 56. Die becherförmige Elektrode 51 umfaßt einen Plattenabschnitt 52, der nahe dem Plattenabschnitt 42 des Gitters 40 ungefähr parallel zu dem Plattenabschnitt 42 angeordnet ist, einen Zylinderabschnitt 53, der konzentrisch mit dem Zylinderabschnitt 43 des Gitters 40 angeordnet ist, im wesentlichen den gleichen Innendurchmesser wie der Zylinderabschnitt 43 aufweist und in eine entgegengesetzt zu der Katode verlaufende Richtung verlängert ist, sowie eine Lippe 54, die an der von der Katode 30 am weitesten entfernten Stelle vorgesehen ist. Der Plattenabschnitt 52 weist in seinem Mittenteil ein Loch 55 auf, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Lochs 44 im Gitter 40 entspricht und dessen Mittenachse mit der Achse der Elektronenkanone (in Fig. durch eine Strichpunktlinie bezeichnet) zusammenfällt. Der

3U2777

Durchmesser der Scheibe 56 ist größer als der Durchmesser des Lochs 55 im Plattenabschnitt 52 und kleiner als der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 53. Die Scheibe

56 ist konzentrisch mit dem Loch 55 auf einer Oberfläche des Plattenabschnitts 52, die von der Katode 30 weiter als die andere Oberfläche entfernt ist, angeordnet und ist mit der becherförmigen Elektrode 51 in elektrischem Kontakt gehalten. Somit ist das Loch 55 des Plattenabschnitts 52 durch die Scheibe 56 verschlossen. Ebenso wie die Scheibe 45 besteht die Scheibe 56 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff und hat eine geringere Dicke als der Plattenabschnitt 52. Die Scheibe 56 weist in einem Mittenteil ein Loch 57 auf, das einen erheblich kleineren Durchmesser als das Loch 55 des Plattenabschnitts 52 hat, dessen Durchmesser jedoch nicht kleiner als die erste Lochblende 46 dos benachbarten Gitters 4O ist. Das Loch

57 bildet eine zweite Lochblende in der Anode 50.

Bei der so aufgebauten Elektronenkanone wird an das Gitter 40 eine relativ zu einem Katodenpotential positive Spannung von z. B. 5-50 V und an die Anode 50 eine weitere, relativ zum Katodenpotential positive Spannung von z. B. 100-500 V angelegt, so daß zwischen dem Gitter 4O und der Anode 50 ein gleichförmiges axiales Feld gebildet wird, d. h. ein laminar bewegter Elektronenstrahl mit einer nahezu gleichbleibenden Stromdichte erzeugt wird. Um die Erfindung näher zu erläutern, sei angenommen, daß cine Diode mit zwei Parallelplattenelektroden in einem begrenzten Raumladungsbereich betrieben wird. Wenn man den Abstand zwischen Katode und Anode bzw. ein Anodenpotential relativ zu einem Katodenpotential mit χ bzw. E bezeichnet, ist die Anodenstromdichte J durch die folgende Gleichung (die Child-Langmuirsche Gleichung) gegeben:

β ώ ο

β* OO ρ,

0d

3. 2

J = 2,335 · ΙΟ"⁶ ~~ (A/Flächeneinheit) -(D-

Die Gleichung (I) wird auch als das Raumladungsgesetz bezeichnet. Bei einem System, in dem die Anodenstromdichte konstantgehalten wird, wird die folgende Gleichung erhalten:

χ <*E⁴ oder E<* x³ (II) .

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ein laminar bewegter Elektronenstrahl erzeugt wird, wird die Stromdichte J konstantgehalten. Wenn gemäß Fig. 5 an die Katode 30, das Gitter 40 und die Anode 50 Potentiale von 0 V bzw. E., V bzw. E „ V angelegt werden, wobei die Stromdichte J konstantgehalten wird, und wenn der Abstand zwischen der Katode 30 und der ersten Lochblende 46 des Gitters (40) entsprechend einem Abstand zwischen dem Katodenende 32 und der Scheibe 45 des Gitters 40 in Fig. 4) bzw. ein Abstand zwischen der ersten Lochblende 46 des Gitters 40 und der zweiten Lochblende 57 der Anode 50 (entsprechend einem Abstand zwischen der Scheibe 45 des Gitters 40 und der Scheibe 56 der Anode 5O in Fig. 4) mit Z bzw. L bezeichnet wird, so wird aus der Glciichung (II) die folgende Gleichung erhalten:

(III).

Dementsprechend werden im vorliegenden Fall die Potentiale E , und E - sowie die Abstände Ji und L so eingestellt, daß die vorstehende Gleichung (III) erfüllt wird.

Nachstehend werden verschiedene Beispiele der Elektronenkanone nach der Erfindung im Vergleich mit einer konven- ^; tionellen Elektronenkanone erläutert. .-

In Fig. 5, die eine größere Schnittdarstellung eines Haupt— : teils des Ausführungsbeispiels nach· Fig. 4 ist, sind die
Dicke T des Plattenabschnitts 42 des Gitters 40, din

Durchmesser D, des Lochs 44, eine Dicke t der Scheibe 45, *

ein Durchmesser d, des Lochs 46 (d. h. der ersten Lochblende) auf der Katodenseite, ein Durchmesser D₀ des Lochs ~

^z 's'

55 im Plattenabschnitt 52 der Anode 50 und ein Durchmesser % d~ des Lochs 57 (d. h. der zweiten Lochblende) in der

Scheibe 56 angegeben. Die Dicke des Plattenabschnitts 52

und diejenige der Scheibe 56 sind nahezu gleich der Dicke

T des Plattenabschnitts 42 bzw. der Dicke t der Scheibe 45

gemacht. |

Die folgende Tabelle 1 zeigt Dimensionen und Charakteristiken ;

von Beispielen (1) , (2) , (3) , (4) und (5) der Elektronen- [■

kanone nach der Erfindung sowie gleiche Abmessungen und . '

Charakteristiken eines Beispiels der konventionellen
Elektronenkanone. Diese Dimensionen umfassen die Abstände \

Ä, und L, die Durchmesser d, und d„ sowie ein Verhältnis ^r

d - d

r , und die Charakteristiken umfassen einen Strahl-

L '.

strom i , einen Amplitudenverlauf AR in der Mitte sowie J,

eine Auflösungs-Gleichförmigkeit AR /AR

TABELLE

	I (mti)	L (mn)	V (nun)	^d2 (um)	_d;L-d₂	¹S (yA)	AR ce (willkürl. Einheit)	AR ce
herkänml. Beispiel	0,1	2,59	O,O18		L	2,5	2,1	0,14
Beisp. (1)	0,1	1,52	0,040	0,1		12,6	1,9	0,67
Beisp. (2)	0,06	2,59	0,042	0,1	0,039	13,8	1,8	0,49
Beisp. (3)	0,1	2,59	0,021	0,14	0,023	3,4	2,2	0,43
Beisp. (4)	0,1	2,59	0,025	0,3	0,046	4,8	1,8	0,18
Beisp. (5)	0,2	2,98	0,022	0,1	0,104	3,8	2,2	0,54
0,027

ΰ S ft S

3U2777 -kl

Bezüglich der in der Tabelle 1 nicht aufgeführten Abmessungen sind die Parameter t bzw. T bzw. D, bzw. D gleich O,O3 mm bzw. O,18 mm bzw. 0,9 mm bzw. O,9 mm für das herkömmliche Beispiel sowie die Beispiele (1) , (2), (3) und (4) und gleich 0,03 mm bzw. O,12 mm bzw. 0,65 mm bzw. 0,65 mm für das Beispiel (5) gemacht. Die Betriebspotentiale sind wie folgt: das Katodenpotential = 0 V, das Gitterpotential E₁= 5-3Ο V, und das Anodenpotential E „ = 150-300 V sowohl für das herkömmliche Beispiel als auch für die Beispiele (I)-(5), so daß ein laminar bewegter Elektronenstrahl gebildet wird.

Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 werden nun die mit der Elektronenkanone nach der Erfindung erhaltenen Auswirkungen und Charakteristiken erläutert. Zuerst werden der Strahlstrom i und der Amplitudenverlauf AR im Zentrum erläutert. Der Strahlstrom i ist dabei definiert als ein durch die erste Lochblende 46 des Gitters 40 bei einer Katodenbela-

stung von 1 A/cm hindurchgehender Strom, und der Amplitudenverlauf AR im Zentrum entspricht im wesentlichen der

ce *

Auflösung. Die Werte von Tabelle 1 sind in Fig. 6 mit dem Durchmesser d, der ersten Lochblende 46 als Abszisse und dem Strahlstrom i und dem Amplitudenverlauf AR im

£\ Cfc>

Zentrum als Ordinate aufgetragen. In Fig. 6 ist der Strahlstrom i_A mit schwarzen Punkten und der Amplitudenverlauf AR im Zentrum mit Kreisen bezeichnet. Wie aus Fig. 6

ce .

hervorgeht, steigt der Strahlstrom i direkt proportional zum Durchmesser d, der ersten Lochblende, und der Amplitudenverlauf AR im Zentrum nimmt umgekehrt proportional zu dem Durchmesser d, ab. Für den Betrieb einer üblichen Vidikon-Kameraröhre ist es erforderlich, einen Strahlstrom von maximal einigen zehn μΑ zu erzeugen. Demzufolge ist es erwünscht, den Durchmesser d, der ersten Lochblende groß

ο «α ο

zu machen. Wenn jedoch der Durchmesser d.. der ersten Lochblende groß gemacht wird, um den Strahlstrom zu erhöhen, wird der Amplitudenverlauf AR im Zentrum vermindert, und es ist somit unmöglich, eine zufriedenstellende Auflösung zu erzielen. Andererseits kann der Strahlstrom dadurch erhöht werden, daß die Stromdichte groß gemacht wird. Eine Glühkatode hat jedoch eine begrenze Elektronenemissions-Kapazität (d. h. eine begrenzte Stromdichte)- Um eine stabile Elektronenemission zu

erzielen, muß die Stromdichte bei einer Oxidkatode

2
kleiner als ca. 0,5 A/cm und bei einer imprägnierten

2
Katode kleiner als ca. 2 A/cm sein. Somit ist für den

Durchmesser d, der ersten Lochblende ein bevorzugter Bereich bestimmt. Wenn bei der hier angegebenen Elektronenkanone der Durchmesser d, einen Wert hat, der durch die Beziehung 0,01 mm ± d, £ 0,05 mm gegeben ist, wird ein für den Betrieb der Kameraröhre notwendiger Strahlstrom erzeugt, und es wird eine zufriedenstellende Auflösung erzielt.

Es wird nun die Auflösungs-Gleichförmigkeit AR /AR erläutert. Diese ist ein Verhältnis eines Amplitudenverlaufs (d. h. einer Auflösung) AR an Ecken eines Abtastbereichs zu einem Amplitudenverlauf (d. h. einer Auflösung) AR

ce im Zentrum eines Abtastbereichs.

Die Auflösung einer ForriKohkatnoraröhrc· hängt eng ssu mit der Punktgröße des auf ein fotoelektrisches Target auftreffenden Elektronenstrahls, und sie ist um so höher, je kleiner die Punktgröße ist. Ein erzielbarer Mindestdurchmesser eines fokussierten Elektronenstrahls wird jedoch bestimmt durch die thermische Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen, den Raumladungseffekt und die sphärische Aberration eines Fokussiersystems.

3H2777

Bei einer Fernsehkameraröhre wird ein Punktdurchmesser D

in der Mitte eines Abtastbereichs hauptsächlich durch die thermische Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen und die sphärische Aberration infolge eines kleinen Strahlstroms bestimmt. Da ferner ein divergenter Strahlwinkel am Austritt der Elektronenkanone klein ist, hat die thermische Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen großen Einfluß auf den Punktdurchmesser D im Zentrum

ce

des Abtastbereichs, und daher wird der Punktdurchmesser D ^ ._ im wesentlichen durch die thermische Geschwindigkeitsvert tvi lunq bestimmt.. Ein PunktdurchnicHHor D₁. , der aus der thermischen Geschwindigkeitsverteilung resultiert, ist durch die folgende Langmuirsche Gleichung gegeben:

D_T = 2

\l

'B

sine

(IV)

K.

mit ρ = eine Stromdichte an der Katode, c

T = eine Katodentemperatur, κ.

θ = ein konvergenter Strahlwinkel am Brennpunkt (der nahezu gleich einem divergenten Strahlwinkel am Austritt der Elektronenkanone ist, da die Winkelvergrößerung des Hauptlinsensystems einer Fernsehkameraröhre nahezu gleich 1 ist),

V = ein Potential am Brennpunkt, i = ein Strahlstrom,

k = Boltzmannsche Konstante und

e = die elektronische Ladung.

3U2777

Wie aus der Gleichung (IV) hervorgeht, ist der Punktdurchmesser D im Zentrum dem divergenten Strahlwinkel am Austritt der Elektronenkanone im wesentlichen umgekehrt proportional. Andererseits ist ein Punktdurchmesser D an Eckpunkten eines Abtastbereichs größer als der

Punktdurchmesser D im Zentrum infolge der Ablenk-

ce

abweichung eines Ablenksystems. Die Ablenkabweichung hat die Tendenz, direkt proportional zu dem divergenten Strahlwinkel am Austritt der Elektronenkanone (oder im Quadrat dos divergenten Strahlwinkels) zuzunehmen.

Somit nimmt ein Verhältnis des Punktdurchmessers an Ecken des Abtastbereichs zu dem Punktdurchmesser im Zentrum proportional zu dem divergenten Strahlwinkel am Austritt der Elektronenkanone zu.

D. h. rp^ (divergenter Strahlwinkel)² (V).

ce

Der divergente Strahlwinkel ist eine Charakteristik der Elektronenkanone. Wenn jedoch die am Gitter erzeugten Streuelektronen ebenfalls in die Betrachtung einbezogen werden, ist der divergente Strahlwinkel nahezu gleich einem

-1 ^d2 - ^dl
Winkel tan —— , der durch den Durchmesser d, der ersten

Lochblende im Gitter, den Durchmesser d„ der zweiten Lochblende in der Anode und den Abstand L zwischen der ersten und der zweiten Lochblende bestimmt ist. Infolgedessen wird aus der Gleichung (V) die folgende Beziehung zwischen den Punktdurchmessern erhalten:

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ico _β ( ^d2 - ^dl) (VI)

co

Da der Amplitudenverlauf (d. h. die Auflösung) im wesentlichen umgekehrt proportional zum Punktdurchmesser ab-

nimmt__£__ist zu erwarten, daß die Auflösungs-Gleichförmig— AR

CO

keit —— durch die folgende Gleichung gegeben isti ce

(VII)

AR
ce

und daß die Auflösungs-Gleichförmigkeit zu dem Parameter ^d2 - ^dl

umgekehrt proportional ist.

Die Werte in der Tabelle 1 sind in Fig. 7 mit dem Parameter ^d2 - ^dl

- als Abszisse und der Auflösungs-Gleichförmigkeit

—-— als Ordinate aufgetragen. Wie aus Fig. 7 hervorgeht,

ce
nimmt die Auflösungs-Gleichförmigkeit umgekehrt proportional

^d2 - ^dl
zu dem Parameter - ab und erfüllt im wesentlichen

Li

die Gleichung (VII). Infolgedessen ist es erwünscht, daß der

^d2 - ^dl
Parameter - in geeigneter Weise so klein gemacht wird,

Lt
daß eine hohe Auflösungs-Gleichförmigkeit erzielt wird. Um

eine Auflösungs-Gleichförmigkeit zu erzielen, die höher als diejenige des konventionellen Beispiels ist, wird bevorzugt

^d2 - ^dl ein oberer Grenzwert des Parameters für eine

Lj

Elektronenkanone nach der Erfindung gleich O,2 gemacht.

Die Auflösungs-Gleichförmigkeit wird innerhalb eines über O,2

3U2777 .:.".

-η

_{2 1} liegenden Bereichs des Parameters ; im wesentlichen

L·

unverändert gehalten, d. h. sie erreicht den Sättigungs-

^d2 - ^dl
zustand, wenn der Parameter ; gleich 0,14 wird.

Jb

Um also eine Auflösungs-Gleichförmigkeit zu erzielen, die gegenüber dem konventionellen Beispiel hoch ist, ist

^d2 - ^dl
es erwünscht, daß der Parameter ; bei der neuen

Elektronenkanone einen durch die folgende Gleichung gegebenen Wert hat:

^d2 - ^dl
0 < —^—z < 0,2 (VIII)

Wie vorstehend erläutert wird, wird also eine Elektronenkanone zur Verwendung in einer Fernsehkameraröhre angegeben, die einen zum Betrieb der Kameraröhre erforderlichen Strahlstrom erzeugen kann, mit der der Amplitudenverlauf (d. h. die Auflösung) an den Ecken eines Abtastbereichs verbesserbar ist, die Auflösungs-Gleichförmigkeit über den Abtastbereich erheblich verbessert wird und ein laminar bewegter Elektronenstrahl ohne Überkreuzungspunkte erzeugt wird, wodurch das Nachziehen (d. h. das Nachbild) sehr klein gemacht wird.

Leerseite

Claims

Ansprüche

- einer Anode mit einer zweiten Lochblende, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Glühkatode (30), das Gitter (40) und die Anode (50) in dieser Reihenfolge angeordnet sind,

- daß ein Durchmesser (d,) der ersten Lochblende (46) kleiner oder gleich einem Durchmesser (d^) der zweiten Lochblende (57) ist, und

- daß an das Gitter (40) und die Anode (50) vorbestimmte positive Potentiale anlegbar sind zur Bildung eines gleichförmigen axialen Felds zwischen Gitter

(40) und Anode (50).
2. Elektronenkanone nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Gitter (40) umfaßt eine erste becherförmige Elektrode (41), deren Boden (42) nahe einer Elektronenemissionsfläche der Glühkatode (30) angeordnet ist und ein Loch (44) mit einem größeren Durchmesser als demjenigen der ersten Lochblende (46) aufweist, sowie eine erste Scheibe (45), die die erste Lochblende (46) aufweist und mit der ersten becherförmigen Elektrode (41) an einer Stelle zwischen der Glühkatode (30) und der ersten becherförmigen Elektrode (41) elektrisch verbunden ist; und

81-A 6054-02-Schö

- daß die Anode (50) umfaßt eine zweite becherförmige Elektrode (51), deren Boden (52) nahe dem Boden (42) des Gitters (40) angeordnet ist und ein Loch (55) mit einem größeren Durchmesser als demjenigen der zweiten Lochblende (57) aufweist, sowie eine zweite Scheibe (56) mit der zweiten Lochblende (57), die mit der zweiten becherförmigen Elektrode (51) auf einer von der Glühkatode (30) abgewandten Seite der zweiten becherförmigen Elektrode (51) elektrisch verbunden ist.
3. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchmesser (d,) der ersten Lochblende (46), der Durchmesser (d„) der zweiten Lochblende (57) und ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Lochblende (46, 57) so bestimmt sind, daß sie die folgende Gleichung erfüllen:

^d2 - ^dl 0 < -~ < 0,2.
4. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dor Durchmesser (d ) der ersten Lochblende (46) innerhalb eines Bereichs von 0,01-0,05 mm liegt.