DE2459091C3

DE2459091C3 - Strahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2459091C3
Application number: DE2459091A
Authority: DE
Inventors: Jun Kawasaki Nishida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2459091A1; DE2459091B2; JPS5522906B2; CA1061007A; GB1460120A; JPS50158274A; US4287450A

Description

a) der Öffnungsdurchmesser (a) der Steuerelektrode (7}tr<:trägt 0,5 mm;

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

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

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

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

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

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

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

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

Anode(11)beträgt 3,0 mm; j) die Kathode (5) hat das Potential 0 V; k) die Steuerelektrode hat das Potential -150 V; 1) die erste Anode (8) hat das Potential 800 bis

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

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

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

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

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

b) der offnungsdurchmesser (b) der ersten Anode (8)beträgtO,7mm;

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

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

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

f) der Abstand (Q zwischen Kathode (5) und

Steuerelektrode (7) beträgt 0,1 mm; g) der Abstand (g) zwischen Steuerelektrode (7)

und erster Anode (8) beträgt 0,5 mm; h) der Abstand (Ji) «vischen erster (8) und zweiter ίο Anode (9) beträgt 04 mm;

i) der Abstand (i) zwischen zweiter (9) und dritter

Anode (11) beträgt 3 mm; j) die Kathode (5) hat das Potential OV; k) die Steuerelektrode hat das Potential -150 V; 1) die erste Anode (8) hat das Potential 800 bis

1200V; m) die zweite Anode (9) hat das Potential 150 bis 600 V;

n) die dritte Anode (13) hat das Potential 15 000 bis 25 000 V;

o) die vierte Anode (14) hat das Potential -1000 bis+1000V;

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

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

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

In der US-PS Re. 25 127 ist ein Strahlerzeugersystem

mit einer Einzellinse be&chriebcc, bei dem eine maschenförmige Elektrode verwendet wird. Eine derartige Maschenelektrode schwächt und verzerrt jedoch den Elektronenstrahl. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird zwischen bestimmten Elektroden eine Hilfselektrode eingesetzt Diese bewirkt eine Verschiebung des Strahlüberkreuzungspunktes in axialer Richtung, was zu einer Verlängerung der Kathodenstrahlröhre führt Das Potential des Fokussiersystems ist gegenüber dem Anodenpotential auf einem höheren

V) Niveau zu halten; dadurch wird die axiale Länge des Fokussiersystems verlängert und es kann ein Lichthof am Umfang des Strahlpunktes entstehen.

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

Strahlstrom hoher Intensität erzeugt werden kann.

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

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 oder 2 gelöst Bei den erfindungsgemäßen Strahlerzeugungssysle-

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

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

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Strahlerzeugungssystems mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem, IU

Fig.2 ein Diagramm zur Darstellung des Punktdurchmessers in Abhängigkeit vom Strahlstrom bei Verwendung von Zweipollinsen,

Fig.3 ein Diagramm zur Darstellung des Strahlstroms in Abhängigkeit von Potential an der dritten Anode bzw. der Brennfleck-Einstelleigenschaften,

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

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

F i g. 6 ein Diagramm, das die Brennpunkt-Einsteüwerte in Abhängigkeit vom Potentialverhiltnis der ersten zur zweiten Anode zeigt,

F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel mit einer Einzellinse als Fokussiersystem,

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

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

Fig. 10 den Stromverlauf des Elektronenstromes in einem Strahlerzeugungssystem mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem.

In den F i g. 2 und 3, 5 und 6 bedeutet V_n jeweils das s5 Potential der /j-ten Anode.

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

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

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

In F i g. 1 ist ein Strahlerzeugungssystem im Halsteil 1 einer Röhre mit einer Zweipollinse als Fokussiersystem dargestellt Es besteht aus einer Glühkathode 5 mit einem Heizdraht 6, einer mit einer Öffnung versehenen Steuerelektrode 7 und einem Fokussiersystem, das eine erste Anode 8, eine zweite Anode 9 in Form von Lochscheiben und ein Hauptfokussiersystem 10 auf* weist Dieses Fokussiersystem 10 besteht aus einer dritten Anode 11 und einer vierten Anode 12. Die an den Elektroden anliegenden Potentiale sind dem Anspruch 1 zu entnehmen.

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

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

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

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

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

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

Das Öffnungsdurchmesserverhältnis der zweiten Anode 9 zu der ersten Anode 8 ist ebenfalls dem Anspruch 2 zu entnehmen.

Die Tatsache, daß die Verringerung des Potentials an der zweiten Anode mit Bezug auf die erste und dritte

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

Bei dem Strahlerzeugungssystem mit einer Zweipoilinse als Fokussiersystem und den Abmessungen nach dem Anspruch 1 sowie den im Anspruch 1 angegebenen Potentialen wurde das Potential der zweiten Anode von 200 bis 400 V geändert, um die kleinste Punktgröße für den speziellen .Strahlstrom zu erhalten, der bis zu 2.5 mA variiert wurde. Die kleinste Strahlpunktgröße änderte sich im Durchmesser von 0,6 bis 2.2 mm. wie in F'i g. 2 gezeigt ist.

Um die kleinste Strahlpunktgröße für den sich ändernden Strahlstrom zu erhalten, wurde das Potential an der dritten Anode in dem Bereich von 6000 bis 6800 V eingestellt. Dieser Einstellbereich stellt die

ordnung dar. Wie in Fig. 3 in Form von ausgezogenen Kurven dargestellt ist. ist der Einstellbereich über den Strahlstrom bis zu 2.5 mA im wesentlichen konstant.

Nachbildungstests wurden unter Verwendung eines Computers mit Bezug auf die Elektrodenanordnung für einen Strahlstrom von 2.5 mA zur Bestimmung der Bahn der Elcktronenströme durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fi g. lOdargestellt.

Die den Strahl-Spreizungswinkel als Funktion des Strahlstroms darstellende Charakteristik wurde aufgenommen An die F.lektrodenanordnung gemäß Anspruch 1 wurden die folgenden Potentiale angelegt:

V₁ = 1050 V
V₂ = 280 V
V, = 6000 V.

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

Die Variation der Strahlpunktgröße wurde bei einem gegebenen Strahlstrom gemessen, wobei das Potentialverhältnis zwischen erster und zweiter Anode geändert wurde. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, bleibt die Punktgröße für den Strahlstrom von 0,3 mA über dem Bereich des Potentialverhältnisses von 1,5 bis 6,0 im wesentlichen konstant.

Die Ansprechcharakteristik des Elektronenstrahls bei einer Videofrequenz von 4 MHz wurde für einen gegebenen Strahlstrom gemessen, wobei das Potentialverhältnis zwischen erster und zweiter Anode variiert wurde. Eine Sinuswelle mit einer Frequenz von 4 MHz wurde an die Steuerelektrode angelegt; das Potentialverhältnis des Potentials der zweiten zur ersten Anode winde bis zu 6,0 variiert. Die Amplitude der Strahlpunktintensität wurde mit einem Photodetekior gemessen und mit der Amplitude der an die Siriii'releklrode angelegten ursprünglichen Wellenform verglichen, um zu bestimmen, wie sich die Folgeansprechcharakteristik des Elektronenstrahls bei der Videofreqiienz von 4 MII/ mit dem Potentialverhältnis ändert Die in F i g. 6 dargestellten Daten zeigen, daß das Verhältnis von 1,5 bis 6.0 eine gute Ansprechcharakteristik gewährleistet.

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

Hierzu 5 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

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