NL8700449A - Beeldweergeefinrichting met middelen voor het compenseren van lijnstrooivelden. - Google Patents

Description

4 % PHN 12043 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Beeldweergeefinrichting net middelen voor het compenseren van lijnstrooivelden.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldweergeef-inrichting voorzien van een beeldbuis, waarvan het achterste gedeelte bestaat uit een cilindervormige hals waarin zich een inrichting bevindt voor het opwekken van elektronenbundels, terwijl het voorste gedeelte 5 een trechtervorm heeft, met het wijdste deel aan de voorzijde, en een beeldweergeefscherm met fosforen bevat, alsmede van een rond de beeldbuis gemonteerde elektromagnetische afbuigeenheid voor het afbuigen van elektronenbundels over het beeldscherm, bevattende een lijnafbuigspoel en een beeldafbuigspoel, welke lijn- en beeldafbuigspoel bij 10 bekrachtiging magnetische velden met tenminste een dipoolcomponent opwekken.

Recentelijk zijn er voor bepaalde typen beeldweergeef-inrichtingen, en wel met name voor monitoren, strengere normen ingevoerd ten aanzien van het magnetische stoorveld dat zij om zich heen mogen 15 produceren. Tot dusverre zijn er bij beeldweergeefinrichtingen wel eens afschermingen toegepast, zoals bijvoorbeeld een omhulling van de beeld-buisafbuigeenheid combinatie met een ïetalen conus, maar dergelijke afschermingen zijn meer bedoeld om de invloed van externe velden op de beeldweergeefinrichting tegen te gaan, dan om door de beeldweergeefin-20 richting opgewekte magnetische stoorvelden te verminderen. Een belangrijke bron van magnetische stoorvelden is de lijnafbuigspoel, daar deze, in tegenstelling tot de beeldafbuigspoel, met hoogfrequente stromen (frequenties in het gebied van 10 tot 100 kHz) bedreven wordt. Het is nu eenmaal niet mogelijk om een goed werkende afbuigspoel te ontwerpen die 25 geen strooiveld produceert. Zou men het strooiveld door middel van een afscherming willen elimineren, dan is een dergelijke afscherming pas effectief als de beeldbuis-afbuigeenheid combinatie ook aan de beeld-schermzijde wordt afgeschermd.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag om aan 30 vereiste stralingsnormen te voldoen zonder het gebruik van afscherm-middelen. Deze opgave wordt volgens de uitvinding bij een beeldweergeef-inrichting van de in de aanhef genoemde soort opgelost, doordat deze 87(.¾] 44ê ΡΗΝ 12043 2 voorzien is van een compensatiespoel systeem dat zodanig georiënteerd en bekrachtigbaar is, dat gemeten op een voorafbepaalde afstand van de beeldweergeefinrichting tenminste de sterkte van het lokale magnetische dipoolveld beneden een gewenste norm ligt, welk compensatiespoel systeem 5 twee eerste compensatiespoelen bevat welke aan de buitenzijde van de afbuigeenheid zijn aangebracht, symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel en met hoofdporties van hun lengten in axiale richting lopend, alsmede twee verdere compensatiespoelen wélke aan de buitenzijde van de afbuigeenheid, symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de 10 lijnafbuigspoel en althans nagenoeg evenwijdig aan het weergeefscherm zijn aangebracht.

De uitvinding berust op het inzicht, dat voor het ontstoren van magnetische velden op grote afstand van de storende bron (afstanden van bijvoorbeeld meer dan 3 m) het voldoende is om alleen de dipool-15 component te compenseren. De velden van afbuigeenheden bevatten ook hogere orde (bijvoorbeeld zespool en tienpool) componenten, maar de sterkte daarvan neemt veel sneller met toenemende afstand af dan de sterkte van de dipoolcomponent waardoor hun bijdragen op een afstand van ongeveer 50 cm al verwaarloosbaar zijn. Het magnetische dipoolmoment nu van een 20 storende bron (de lijnafbuigspoel) kan gecompenseerd worden door een tegengesteld dipoolmoment toe te voegen. Dit dipoolmoment kan verkregen worden door twee stroomlussen, die gepositioneerd zijn aan de buitenzijde van de lijnafbuigspoel, met twee hoofdporties van hun lengte lopend tenminste ongeveer evenwijdig aan de buisas aan tegenover elkaar 25 gelegen kanten daarvan, welke stroomlussen het juiste aantal windingen, het juiste oppervlak en de juiste oriëntatie hebben, te bekrachtigen.

Het bekrachtigen kan gebeuren door de door de stroomlussen gevormde compensatiespoelen in serie met, of parallel aan, de lijnafbuigspoel te schakelen.

30 De compensatiespoelen dienen bij voorkeur een zo groot mogelijk oppervlak te beslaan. Hoe groter het oppervlak is, hoe minder energie er mogelijk is om een gewenst magnetisch dipoolmoment te genereren. Een oppervlak van 1 tot 10 dm2 is in de praktijk b.v. geschikt gebleken.

35 Het aantal windingen van de- compensatiespoelen kan gering (minder dan 10) zijn. In veel gevallen kan al met 2 tot 6 windingen volstaan worden. Om ook het storende veld te reduceren op afstanden van

J? / f* fk r ·' A

a PHN 12043 3 ongeveer 50 cm heeft het compensatiespoel systeem volgens de uitvinding twee verdere compensatiespoelen, die aan de buitenzijde van de afbuig-eenheid, symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnspoel, en evenwijdig aan het weergeefscherm zijn aangebracht. In gebruik dienen 5 deze op dezelfde wijze als de eerste compensatiespoelen bekrachtigd te worden.

Zoals hiervoor is uiteengezet, dienen de compensatiespoe-len groot te zijn om de energie inhoud te reduceren.

Een probleem is echter dat in veel typen weergeefinrich-10 tingen (i.h.b. monitoren) de ruimte ontbreekt om grote spoelstelsels, op de juiste plaats, aan te brengen. Daardoor moeten dan relatief kleine (te kleine) compensatiespoelen gebruikt worden, waardoor de stralingscom-pensatie veel (lijnafbuig-)energie gebruikt. De voor de evenwijdig aan het weergeefscherm te plaatsen spoelen beschikbare ruimte schiet het 15 vaakst te kort.

Volgens een voorkeursuitvoering van de beeldweergeefin-richting volgens de uitvinding wordt dit probleem gereduceerd, doordat de twee verdere compensatiespoelen elk uit tenminste twee op een voorafbepaalde afstand evenwijdig aan elkaar geplaatste subspoelen 20 bestaan. Het effect hiervan zal nog nader worden uiteengezet.

De eerste compensatiespoelen kunnen gevormd worden door stroomlussen waarvan de windingen in hoofdzaak in één plat vlak evenwijdig aan het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel liggen. Het is echter praktisch om ze als zadelspoelen uit te voeren die aan de 25 buitenkant van de elektromagnetische afbuigeenheid gemonteerd worden.

I.h.b. als deze zadelspoelen van het z.g. yokewikkel type zijn (d.w.z. op een drager gewikkeld zijn) kunnen ze zodanig uitgevoerd worden dat twee hoofdporties van hun lengte in axiale richting lopen aan tegenover elkaar gelegen kanten van de buisas, welke hoofdporties tezamen met hen 30 aan de uiteinden verbindende verbindingsgedeelten tenminste twee spoelvensters van verschillende grootte definiëren. Door het instellen van de oppervlakken van de vensters (en daardoor van het totale "effectieve" spoeloppervlak) is het mogelijk om het compenserende dipoolveld aan het strooiveld van iedere lijnafbuigspoel waar de eerste compensatie-35 spoelen mee gecombineerd worden aan te passen.

Enige uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen aan de hand van de tekening worden toegelicht.

$'f' ' : PHN 12043 4

Figuur 1a toont een perspectivisch aanzicht van een beeldweergeefinrichting met een beeldbuis,

Figuur 1b toont schematisch een elektromagnetische afbuig-eenheid met een lijnafbuigspoel; 5 Figuur 2 toont een perspectivisch achteraanzicht van een beeldbuis waarop twee stellen compensatiespoelen zijn aangebracht,

Figuur 3 toont schematisch een spoel-buis combinatie in langsdoorsnede met twee stellen compensatiespoelen;

Figuur 4 toont een perspectivisch achteraanzicht van een 10 beeldbuis met een stel enkele en een stel dubbele compensatiespoelen;

Figuur 5 toont schematisch een bovenaanzicht van een com-pensatiespoel helft met drie vensters.

Figuur 1a toont een perspectivisch aanzicht van een in een kast 2 geplaatste afbuigeenheid-beeldbuis combinatie welke in het 15 kader van de uitvinding voorzien kan worden van middelen voor het compenseren van stoorvelden. Ter wille van de duidelijkheid zijn alle details die voor een goed begrip van de uitvinding niet van belang zijn weggelaten.

De beeldbuis heeft een cilindervormige hals 1 en een 20 trechtervormig gedeelte 3 waarvan het wijdste deel zich aan de voorzijde van de buis bevindt en een (niet getekend) beeldscherm bevat.

Het beeldscherm bevat fosforen die, wanneer zij getroffen worden door elektronen, oplichten in een voorafbepaalde kleur. In het achterste gedeelte van de hals 1 bevindt zich een elektronenkanon 25 systeem 7 (schematisch aangegeven). Nabij de overgang tussen de hals 1 en het trechtervormige gedeelte 3 is op de buis een schematisch aangeduide elektromagnetische afbuigeenheid 9 aangebracht die onder meer een lijnafbuigspoel 11 (figuur 1b) bevat voor afbuiging van de elektronenbundels in horizontale richting x. Zoals in figuur 1b schematisch is 30 aangegeven kan de lijnafbuigspoel 11 bijvoorbeeld uit twee zadelvormige spoelhelften bestaan. Hier wordt in bedrijfstoestand een zaagtandsvor-mige stroom met een frequentie tussen 10 en 100 kHz, bijvoorbeeld een frequentie van ongeveer 64 kHz doorheen gestuurd. In het algemeen is de lijnafbuigspoel 11 omgeven door een eveneens in figuur 1b gestippeld 35 aangegeven ringvormig kernelement 10 van zachtmagnetisch materiaal, de zogenaamde yokering.

Ervan uitgaande dat het stralingsveld van een lijnafbuig-p ΰ λ f. /> $ ij. ί v y “c « * ΡΗΝ 12043 5 Η spoel «ét yokering even groot «aar tegengesteld is aan dat van een spoel zonder yokering is voor grote afstanden de lijnafbuigspoel op te vatten als een stroomkring met een gegeven magnetisch moment.

Het veld BQ in het centrum van een lijnafbuigspoel 5 zónder yokering is te berekenen op ongeveer 30 Gauss. Het veld van een practische deflectiespoel mét yokering is ongeveer het dubbele.

Het lijnspoelveld op 1 m afstand is ongeveer 1 mGauss.

Met een hulpkringstroom met kleine nl-waarde en grote straal, zó dat het magnetische moment hetzelfde is als dat van de 10 spoel zelf, is dit stralingsveld te compenseren. Zo een hulpkringstroom kan men opwekken m.b.v. een compensatielus met een straal Rc = 20 cm en met een windinggetal nc = 4. Aldus is bijvoorbeeld op een afstand van 3 i en verder van de stralingsbron een reductie van 40 dB te realiseren. De oriëntatie van de compensatielus dient zodanig te zijn, 15 dat het bij stroomdoorgang door deze spoel op een voorafbepaalde afstand (bijvoorbeeld 3 m) opgewekte magnetische dipoolmoment het magnetische dipoolmoment van het storende onderdeel compenseert. Daartoe dient het dipoolmoment van de compensatielus evenwijdig aan, en tegengesteld gericht te zijn ten opzichte van, het dipoolmoment van het storende 20 onderdeel. Het storende onderdeel is in de eerste plaats de lijnafbuigspoel. Ook de lijntrafo kan echter een stoorveld genereren en is dan als storend onderdeel te beschouwen. In dat geval geldt:

Evenwijdige dipoolmomenten afkomstig van één of meer onderdelen kunnen met één stroomlus gecompenseerd worden. Niet-25 evenwijdige dipoolmomenten kunnen met één lus gecompenseerd worden wanneer de frequentie en de fase van de te compenseren dipoolmomenten dezelfde zijn.

Het is dus mogelijk om de magnetische strooivelden van een apparaat, bevattende een aantal directe storende bronnen (lijntrap, 30 deflectiespoel) en een aantal indirecte bronnen ("reflectoren", grondplaten) te compenseren met behulp van een compensatielus met een beperkt aantal windingen en met een bepaalde diameter.

Door het aantal windingen laag en het oppervlak groot te kiezen is altijd aan de voorwaarden te voldoen: 35 1. De magnetische dipoolmomentvector is gelijk aan de som van de dipoolmomenten van alle directe bronnen in het apparaat.

2. De belasting op de voeding en de verstoring op de componenten in het e«r f t r f .

PHN 12043 6 apparaat zelf (met name de deflectiespoel) is voldoende klein.

Figuur 2 toont een deflectie unit met twee stellen ontstoringsspoelen, een liggend stel 18, 19 en een rechtop staand stel 18a, 19a. Door het aantal windingen van het opstaande stel anders te kiezen 5 dan van het liggende stel en de stroomrichtingen zowel als de maten van het liggende en het opstaande stel goed te kiezen kan al een aanzienlijke veldreductie op afstanden vanaf ongeveer 50 cm gerealiseerd worden. T.a.v. het juist kiezen van de stroomrichtingen betekent dit met name dat bij bekrachtiging van het ontstoringsspoelen systeem de stromen 10 in de liggende delen in dezelfde richting lopen als de stromen in de overeenkomstige (axiale) delen van de lijnafbuigspoelen en dat de stromen in de opstaande delen in een richting lopen die tegengesteld is aan de richting van de overeenkomstige (transversale) delen van de lijnafbuigspoelen.

15 De werking van het spoelenarrangement van figuur 2 wordt aan de hand van figuur 3 duidelijk gemaakt. Het storende veld van de deflectiespoel 26 kan globaal worden opgevat als een dipool in de buis 27 (£ spoel 21). De compensatie gebeurt met de spoelen 22 en 23 welke symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnspoel van de deflectie 20 unit 26 zijn aangebracht. Echter: ten gevolge van de afstand Δ tussen de spoelen 22 en 23 ontstaat er een 6-pool component, en ten gevolge van de afstand Δ X een 4-pool component. Als de spoelen 22, 23 naar voren geschoven worden (om Δ X en dus de 4-pool te reduceren) neemt Δ Y.j toe en daarmee de 6-pool. Daarom blijft Δ Y1 klein; de 25 6-pool kan wat gereduceerd worden door de diameter van de spoelen 22 en 23 te vergroten, wat wel tot gevolg heeft dat Δ X toe moet nemen, omdat de spoelen niet in de buis kunnen steken. Met de twee verticale spoelen 24 en 25 wordt voornamelijk een 4-pool opgewekt, evenredig met de grootte van de spoel, de stroom door de spoelen en de afstand Δ Y2.

30 Door een goed samenspel tussen spoelgroottes en stroomsterkten kunnen dan de 4- en de 6-polen geneutraliseerd worden. T.a.v. de 8-polen geldt dat alle spoelen niet zodanig groot mogen worden dat ze de meetcirkel gaan raken want dan gaan de 8-polen en zelfs hogere harmonischen een rol spelen.

35 Zoals al eerder opgemerkt, is het t.a.v. het energie gebruik van de ontstoringsspoelen juist zaak om ze groot te maken.

Wanneer dit niet mogelijk is, wordt volgens de uitvinding de uitweg 4* *5 f: f. ! ft.

Q Ê ij. u k· PHN 12043 7 geboden o· de spoelen van het dwars op het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel geplaatste stelsel elk op te bouwen uit tenminste twee subspoelen (28a en 28b, resp. 29a en 29b in figuur 4). Door de subspoelen van elk paar op een voorafbepaalde afstand (Δ Z) van elkaar 5 te plaatsen kan er voor gezorgd worden dat de wederkerige inductie minimaal is. In het geval van twee subspoelen kan elk subspoel paar de helft van het aantal windingen hebben dat anders voor een enkele spoel nodig zou zijn. Dit betekent dat de zelfinductie van het stelsel met twee paren subspoelen de helft kan zijn van de zelfinductie van een stel 10 enkelvoudige spoelen. Dit betekent een reductie van de energie inhoud.

De zadelspoelen 18, 19 kunnen van het z.g. yokewikkel type zijn. D.w.z. dat ze rechtstreeks gewikkeld zijn op een drager. Deze drager kan b.v. twee gegroefde flenzen omvatten die van de voor- en achterkant van de afbuigeenheid bevestigd zijn. Met de groeven kunnen de 15 posities van de axiaal verlopende windingsgedeelten worden vastgelegd. Voor gebruik bij verschillende afbuigeenheden kan men b.v. universele flenzen (met uniform over de omtrek verdeelde groeven) toepassen om compensatiespoelen met twee of meer spoelvensters van verschillende grootte te wikkelen. Op deze wijze kan men het “effectieve" compensatie-20 spoel oppervlak aan iedere lijnafbuigspoel waar de compensatiespoel mee gecombineerd wordt aanpassen. Figuur 5 toont schematisch in bovenaanzicht een compensatie-zadelspoelhelft 30 met drie spoelvensters 31, 32 en 33 van verschillende grootte.

c i ·Γ: r / * f* o f \J V X.'

Claims (6)

1. Beeldweergeefinrichting voorzien van een beeldbuis, waarvan het achterste gedeelte bestaat uit een cilindervormige hals waarin zich een inrichting bevindt voor het opwekken van elektronenbundels, terwijl het voorste gedeelte een trechtervorm heeft, met het 5 wijdste deel aan de voorzijde, en een beeldweergeefscherm met fosforen bevat, alsmede van een rond de beeldbuis gemonteerde elektromagnetische afbuigeenheid voor het afbuigen van elektronenbundels over het beeldscherm, bevattende een lijnafbuigspoel en een beeldafbuigspoel, welke lijn- en beeldafbuigspoel bij bekrachtiging magnetische velden met 10 tenminste een dipoolcomponent opwekken, met het kenmerk, dat de inrichting verder voorzien is van een compensatie-spoel systeem dat zodanig georiënteerd en bekrachtigbaar is, dat gemeten op een voorafbepaalde afstand van de weergeefinrichting tenminste de sterkte van het lokale magnetische dipoolveld beneden een gewenste norm ligt, 15 welk compensatie-spoel systeem een paar eerste compensatiespoelen bevat welke aan de buiten-zijde van de afbuigeenheid zijn aangebracht, symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel, en met hoofdporties van hun lengten in axiale richting lopend, alsmede twee verdere compensatie-spoelen, welke aan de buitenzijde van de 20 afbuigeenheid, symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel en althans nagenoeg evenwijdig aan het weergeefscherm zijn aangebracht.

2. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de twee verdere compensatiespoelen elk uit tenminste twee 25 op een voorafbepaalde afstand evenwijdig aan elkaar geplaatste subspoe-len bestaan.

3. Weergeefinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste compensatiespoelen elk uit een op de elektromagnetische afbuigeenheid gemonteerde spoel van het zadeltype bestaan.

4. Weergeefinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spoelen van het zadeltype elk aan de buitenzijde van de afbuigeenheid gepositioneerd zijn met twee hoofdporties van hun lengte in axiale richting lopend aan tegenover elkaar gelegen kanten van de buisas, welke hoofdporties tezamen met hen aan de uiteinden verbindende 35 verbindingsgedeelten tenminste twee spoelvensters van verschillende grootte definiëren.

5. Weergeefinrichting volgens conclusie 4, met het .ƒ>·{'/ r 30 ' f %- %! -.i “S * PHN 12043 9 kenmerk, dat de zadelspoelen van het yokewikkel type zijn.

6 / 1/ v ·-* > If