NL8302754A - Kathodestraalbuis. - Google Patents

Description

* ^ * c- i 4 ΓΗΝ 10.749 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Kathodestraalbuis".

De uitvinding heeft betrekking op een kathodestraalbuis bevattende in een geëvacueerde entailing een diode-elektrcnenkanon voor het opwekken van een elektronehbundel, welk elektronenkanon een op een as geplaatste kathode, waarvan het emitterend oppervlak zich in hoofdzaak 5 loodrecht op deze as uitstrekt, en een van een tegenover de kathode gelegen opening voorziene zich in hoofdzaak loodrecht op de as uitstrekkende anode bevat, welke elektronenbundel net behulp van tenminste een focusseerlens op een trefplaat wordt gefocusseerd.

Een dergelijke kathodestraalbuis is bekend uit het Amerikaanse 10 octrooischrift 3.831.058. Daarin is een televisiecamerabuis beschreven met een diode-elektronenkancn waarin geen bundelknoop (cross-over) wordt gevormd, waardoor de bundelstroomtraagheid door het verminderen van de interacties tussen de elektronen gereduceerd wordt. De afstand van de kathode tot het deel van de anode, waarin zich een opening met een straal 15 van 0,01 imt bevindt, bedraagt 0,5 mm. De elektronenbundel in een televisiecamerabuis wordt niet gemoduleerd. De bundelstroom in een dergelijke buis bedraagt enkele tot enkele tientallen micro-ampères.

De meeste bekende katbcdestraalbuizen voor het weergeven van beelden zoals bijvoorbeeld kleuren- en zwart-witbeeldbuizen, projectie-20 televisiebeeldbuizen, Data Graphic Display-buizen (D.G.D.) enoscillos-coopbuizen, zijn voorzien van een teiode-elektronenkanon met een kathode, een negatief rooster en een anode. Tussen de kathode en de anode wordt in een dergelijk triode-elektrorenkanon een bundelknoop gevormd, die door middel van een of meer focusseerlenzen op het beeldscherm van de 25 kathodestraalbuis wordt af geheeld. Door een spanningsvariatie op de kathode (kathodesturing) of op het negatieve rooster (roostersturing) wordt de elektronenbundel gemoduleerd. In een dergelijk triode-elek-tronenkanon is de modulatie en de elektronenbundelvorming gekoppeld. Bij het vormen van de bundelknoop ontstaan er aberraties in de elektronen-30 bundel die een vergroting van de trefvlek op het beeldscherm tot gevolg hebben. In een dicde-elektronenkanon treden deze aberraties veel minder qp. Het is echter om een aantal redenen niet mogelijk het bekende dicde-elektronenkanon een een beeldweergeefbuis toe te passen. Zoals bekend is 8302754 _:__ ΕΗΝ 10.749 2 de elektronenbundelstroom in een beeldweergeefbuis veel groter dan in een tele vis iecamerabuis en bedraagt, afhankelijk van het huistype, 0,01 -5 mA. Bij deze elektronenhundelstromen zou de dissipatie in de anode veel te groot worden. Bovendien is het zonder bundelknoopvorming 5 nagenoeg ónmogelijk de bundelcpeningshoek optimaal aan de hoofdfocusseer-lens aan te passen.

De uitvinding beoogt dan ook een kathodestraalbuis aan te geven waarmee het mogelijk is bij relatief grote elektronenbundelstrcmen (1-5 mA) een trefvlek op het beeldscherm te verkrijgen net een diameter 10 die kleiner is dan de diameter van de trefvlek bij de tot nu toe bekende kathodestraalbuizen met triode-elektronenkanonnen.

Een kathodestraalbuis van de in de eerste alinea beschreven soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de kathodestraalbuis een beeldweergeefbuis is en de trefplaat een beeldscherm en de 15 afstand tussen de anode en de kathode van het dicde-elektronenkanon kleiner is dan 200^um en de in de werkende buis opgewekte elektronenbundel in zijn voortplantingsrichting gezien vlak na de anode door een positieve elektronenlens tot een bundelknoop wordt gefocusseerd, welke bundelknoop net behulp van de focusseerlens op het beeldscherm 20 wordt afgebeeld en in welke bundelknoop de strocmdichtheid op de as groter is dan drie maal de strocmdichtheid in het snijpunt van de as met de kathode.

De uitvinding berust op het inzicht, dat in het diode-deel van het kanon nagenoeg geen sferische aberratie in de elektronenbundel 25 wordt geïntroduceerd. De focussering tot een bundelknoop kan nu met een lens met nagenoeg geen sferische aberratie geschieden. Dit biedt ten opzichte van de klassieke triode voordelen voor stromen groter dan 0,5 a 1 mA. De vorming van een bundelknoop is van essentieel belang voor het aanpassen van de elektronenbundel aan de eigenschappen van de 30 hoofdfocusseerlens van het diode-elektronenkanon. De eigenschappen van de positieve elektronenlens voor het vormen van de bundelknoop kunnen zodanig gevarieerd worden als functie van de uitsturing, dat de hoofdfocusseerlens een vaste brandpuntsafstand kan hebben. De elektronenbundel die uit de opening in de anode komt heeft bovendien een rechthoekige 35 stroomdichtheidsverdeling. Dit verhoogt bij gelijke maximale kathode-belasting de helderheid van de elektronenbundel met ongeveer een factor 2.5 ten opzichte van de helderheid van de bundel in een triode-elektronerr kanon én dit vermindert de aberraties in de driftruimte tussen de hoofd- 8302754

Cv * EHN 10.749 3 focusseerlens en het beeldscherm ten gevolge van de roiirrteladings -afstoting.

Door de afstand van de kathode tot de anode van het diode-elektronenkanon kleiner te kiezen dan 200^um, wordt de anode-dissipatie 5 zeer klein gehouden. De dissipatie D is namelijk evenredig met a tot de macht 4/3, waarin a de kathode-anode afstand is. Door een beperkt kathcde-cppervlak te gebruiken, bijvoorbeeld met een diameter die niet erg veel groter is dan de diameter van de opening in de anode, kan de anode dissipatie nog meer werden verminderd. In het genoemde Amerikaanse 10 octrooischrift 3.831.058, dat als hierin opgenomen kan worden beschouwd, wordt geen bundelkncop gevormd en is de strocradichtheid cp elk punt langs de as van de elektronenbundel tussen de kathode en de anode kleiner dan drie maal de stroandichtheid in het snijpunt van de as met de kathode. Door toepassing van een positieve elektronenlens na het 15 diodedeel, wordt een bundelkncop gevormd waarin de strocradichtheid cp de as groter is dan drie maal de stroomdichtheid in het snijpunt van de as met de kathode. Het eerste rooster wordt in principe positief uitgestuurd ten opzichte van de kathode. De modulatiespanning is daarbij slechts 20 a 40 Volt. Bij triode^ektronenkanonnen bedraagt de modula-20 tiespanning 100 a 200 Volt. Dit biedt voordelen bij kathodestraalbuizen waarin de elektronenbundel zeer snel gemoduleerd moet worden.

Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het van de opening voorziene deel van de anode uit een zich loodrecht op de as uitstrekkend dun metalen folie bestaat, en 25 de dikte van het folie d gedeeld door de straal r van de opening kleiner is dan 1 (d/r <. 1).

De dikte van dit folie is bij voorkeur tussen 5 en 25^um gelegen. Een dikte van ongeveer 10^um is bijzonder geschikt gebleken. Een geschikt materiaal voor vervaardiging van het folie is molybdeen. Door 30 het folie zo dun te kiezen Iepen er maar weinig elektronen van de elek-tronenbundel tegen de wand van de opening in de anode. Secundaire emissie met als gevolg chromatische aberratie wordt daardoor beperkt.

Een bijkanend voordeel is, dat er bij toepassing van een dun folie minder lenswerking in de opening in de anode optreedt dan bij toepassing 35 van een dikkere anode. Bovendien wordt een trefvlek met een nog grotere helderheid verkregen omdat er minder elektronen tegen de wand van de opening aanlopen.

Een twaede voorkeursuitvoeringsvorm van de kathodestraalbuis 8302754 EHN 10.749 4 volgens de uitvinding wordt gekenmerkt-, doordat zich in de opening in de anode tenminste één spijl bevindt. Het is bijvoorbeeld mogelijk een spijlenkruis of een gaas toe te passen. De functie daarvan is de z.g. "durchgriff" van de andere kanonelektrodes te beperken. Dit is van 5 essentieel belang in televisiebeeldbuizen cm een goede uitsturings-karakteristiek te verkrijgen. In buizen voor het weergeven van letters, cijfers, symbolen etc. (z.g. DGD-buizen) is een dergelijke structuur niet noodzakelijk.

De uitvinding is bijzonder geschikt cm te worden toegepast 10 als projectietelevisiebeeldbuis of DGD-buis.

De uitvinding wordt nu bij wijze van voorbeeld nader toegelicht aan de hand van een tekening, waarin figuur 1 een projectietelevisiebeeldbuis in een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht toont, 15 figuur 2 een langsdoorsnede van een detail van het diode-elektronenkanon van de projectietelevisiebeeldbuis volgens figuur 1 laat zien, figuur 3 een aanzicht van een anodeopening toont, en figuur 4 een langsdoorsnede van een beeldbuis voor het weergeven van letters, cijfers, symbolen en/of figuren laat zien (een DGD-20 buis).

Figuur 1 toont een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht van een projectietelevisiebeeldbuis. Het diode-elektronenkanon 1 bevindt zich in een glazen buisvormige omhulling 2. Het diode-elektronenkanon is samengesteld uit een kathode (hier niet zichtbaar), een anode 3, een eerste 25 lenselektrcde 4, een tweede lenselektrode 5 en een derde lenselektrode 6. De lenselektrodes 5 en 6 vonten samen de hoofdfocusseerlens van de buis. Het is natuurlijk ook mogelijk een magnetische hoofdfocusseerlens toe te passen. lenselektrcde 6 is door middel van contactveren 7 met een elektrisch geleidende bedekking 8 op de binnenwand van de omhulling 1 30 verbonden. De elektrodes van het diode-elektronenkanon zijn op de gebruikelijke wijze met behulp van glasstaafjes (hier niet getoond) aan elkaar bevestigd. Een uiteinde van de buis is afgesloten met een beeldvenster 9, waarop zich aan de binnenzijde een beeldscherm bevindt waarop de elektronenbundel tot een tref vlek wordt gefocusseerd. De afstand van de 35 anode 3 tot het beeldscherm 9 bedraagt ongeveer 240 irm. Voor het afbuigen van de elektronenbundel over het beeldscherm worden twee paar def lectie-spoelen rond de buisomhulling tcegepast, of is de buis voorzien van een stelsel afbuigplaten. Het op het beeldscherm weergegeven beeld wordt met 8302754 •*s > EHN 10.749 5 behulp van een spiegel- of lenzensysteem op een projectiescherm geprojecteerd. Het andere uiteinde van de buis is voorzien van een pomp-stengel 12 voor het evacueren van de buis en van elektrische aansluitingen 13 voor de kathode en de electrodes 3, 4 en 5. Via het hoog-5 spanningscontact 14, de geleidende bedekking 8 en de ccntactveren 7 kan elektrode 6 op de gewenste potentiaal worden gebracht.

Figuur 2 toont een langsdoorsnede van een detail van het diode-elektronenkanon van de buis volgens figuur 1. Anode 3 is van een 8^um dik molybdeenfolie 15 voorzien, dat tegen een IQQ^um dik draag-10 folie 11 uit molybdeen is bevestigd. Tegenover het emitterend oppervlak 16 van kathode 17 is in het folie 15 een opening 18 aangebracht net een diameter van 250^um. De afstand tussen het kathodeqppervlak 16 en het folie 15 bedraagt ongeveer 48^um. Tegen het folie is een spijlenkruis 19 met een spijldücte van ongeveer 14^um over cpening 18 aangebracht.

15 De potentialen op de elektrodes zijn in de figuur aangegeven. Tussen elektrode 4 en elektrode 5 wordt een positieve elektronenlens gevormd, die de door de cpening 18 in de anode 3 tredende elektronenbundel tot een bundelknoop focusseert. In cpening 10 in elektrode 4 en tussen de electrodes 4 ai 5 zijn enkele equipotentiaall ijneri van het lensveld 2Q getekend. De zo gevormde bundelknoop wordt vervolgens met behulp van de hoofdfocusseerlens op het beeldscherm tot een tref vlek gefocusseerd.

Deze trefvlek heeft in een buis volgens de uitvinding bijvoorbeeld een diameter van + 300^um en in vergelijkbare bekende buizen een diameter van 600yUm tot 1 irm. De modulatie van de elektronenbundel geschiedt door 2g de kathode tussen -25 en +5 volt uit te sturen ten opzichte van de anode.

De getoonde construetiewij ze van de ieder uit twee delen samengestelde elektrodes 4 en 5 is niet essentieel. Wfel essentieel is, dat de anode 3 gevolgd wordt door een positieve lens die de elektronenbundel tot een bundelknoop focusseert. Het verdient aanbeveling de veldsterkten aan 3Q beide zijden van het folie 15 in hoofdzaak gelijk aan elkaar te maken.

In figuur 3 is een opening 30 getoond in een folie 31 voor een anode voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding. Het folie heeft een dikte van 1Q^um. De opening met een diameter van 250^um is aangebracht door middel van een etsproces of microvonkerosie, waarbij 35 een spijlenkruis 32 met spijlen met een breedte van 8^u in de cpening is gevormd.

Figuur 4 toont een langsdoorsnede van een DGD-buis. De glazen omhulling 40 van deze buis bestaat uit een hals 41, een konus 42 en een 8302754 * EHN 10.749 6 beeldvenster 43 dat aan zijn binnenzijde is voorzien van een beeldscherm 44. In de hals 41 bevindt zich een elektronenkanon 45 zoals weergegeven in figuur 2, echter zonder spijlenkruis. De opgewekte elektronenbundel 46 wordt op het beeldscherm 44 gefocusseerd en door middel van afbuig-5 spoelen 47 af gebogen.

10 15 20 25 30 35 8302754

Claims (9)

1. Kathodestraalbuis bevattende In een geëvacueerde omhulling een diode^lektrcnenkanon voor het opwekken van een elektronenbundel, welk elektrcnenkanon een op een as geplaatste kathode, waarvan het emitterend oppervlak zich in hoofdzaak loodrecht op deze as uitstrekt, g en een van een tegenover de kathode gelegen opening voorziene zich in hoofdzaak loodrecht op de as uitstrekkende anode bevat, welke elektrcnen-bundel met behulp van tenminste een focusseerlens op een trefplaat wordt gefocusseerd, met het kenmerk, dat de kathodes traalbuis een teeldweer-geefbuis is en de trefplaat een beeldscherm en de afstand tussen de 10 anode en de kathode van het diode^lektrcnenkanon kleiner is dan 2Q0yum en de in de werkende buis opgewekte elektronenbundel in zijn voortplan-tingsrichting gezien vlak na de anode door een positieve elektronenlens tot een bundelknocp wordt gefocusseerd, welke bundelknocp met behulp van de focusseerlens op het beeldscherm wordt afgebeeld en in welke bundel-15 knoop de stroatdichtheid op de as groter is dan drie maal de strocmdicht-heid in het snijpunt van de as met de kathode.

2. Kathodes traalbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het van de opening voorziene deel van de anode uit een zich loodrecht op de as uitstrekkend dun metalen folie bestaat, en de dikte van het folie 20. gedeeld door de straal r van de opening kleiner is dan 1 (d/r <. 1).

3. Kathodes traalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat dit folie een dikte tussen 5 en 25^um heeft.

4. Kathodes traalbuis volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat dit folie een dikte van ongeveer icym heeft.

5. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat het folie uit molybdeen is vervaardigd.

6. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat zich in of vlak voor de opening in de anode tenminste één spijl bevindt. 30

7* Kathodestraalbuis volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat zich in of vlak voor de opening in de anode een spijlenkruis bevindt.

8. Kathodestraalbuis volgens een der conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de buis een projectietelevisiebuis is.

9. Kathodestraalbuis volgens een der conclusies 1 tot en met 7, 35 met het kenmerk, dat de buis een beeldbuis is voor het weergeven van informatie in de vorm van letters, cijfers, symbolen en/of figuren (een z.g. DGD of Data Graphic Display-buis). S302754 t _