DE1071238B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einem Strahlerzeugungssystem, das zumindest aus einem Triodenteil mit Kathode, Gitter und Anode besteht und die für den Betrieb in einer Schaltung bestimmt ist, bei der die Modulation der Kathode zugeführt -wird.

Es ist bekannt, daß die Steilheit der Modulationskennlinie einer Kathodenstrahlröhre, d.h. das Verhältnis zwischen der Änderung des Elektronenstrahlstromes und einer gegebenen Änderung, der Cer Röhre zugeführten Signalspannung, durch die Parameter und die Abstände der Elektroden, die den Trioden teil der Röhre bilden, bestimmt wird. Andere Elektroden, die gegebenenfalls jenseits dieses Teiles angeordnet sind, habeii nur wenig oder gar keine Wirkung auf diese Kennlinie. . _:

Es ist weiterhin bereits bekannt, die Steilheit der Modulationskennlinie einer Kathodenstrahlröhre durch die Benutzung eines Elektroncnstrahlerzeügungssystems zu vergrößern, irj dem die Anode von d'.m Gitter einen Abstand von 0,152 mm oder weniger hat. Bei der bekannten Anordnung haben die Öffnungen in Gittej und Anode beide den gleichen Durchmesser. ■ ■ . . ;_; :.

Des weiteren ist eine Elektronenstrahlröhre;bekannt, die in'üblicher Gittersteuerung betrieben'wird ;und bei der zwecks Begrenzung des Strahlquerschnittis ,-die .., Anodenöffnung kleiner ist als die Öffnung'der positiven »5 Beschleunigungselektrode. Infolge der andersartigen Ausbildung des übrigen Elektrodensystems und der andersartigen Betriebsweise dieser bekannten Anordnung läßt sich jedoch keine Steilheitserhöhung erreichen. .

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß bei einer kathodenmodulierten Kathodenstrahlröhre eine wesentliche Steilheitserhöhung dadurch zu erreichen ist, daß man nicht nur die Abstände der einzelnen Elektroden voneinander in geeigneter Weise bemißt, sondern daß man darüber hinaus auch die Elektronendurchtrittsöffnungen der einzelnen Elektroden in ein bestimmtes Verhältnis zueinander bringt. Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kathodenstrahlröhre vorzusehen, die eine wesentlich steilere Modulationskennlinie aufweist, ohne daß besondere zusätzliche Elektroden in die Röhre eingeführt werden müßten.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen den Elektronendurchtrittsöffnungen des Gitters und der Anode 0,152 mm oder weniger, vorzugsweise 25 μ, beträgt und daß die Elektronendurchtrittsöffnung des Gitters größer ausgebildet ist als die der Anode.

Die Erfindung wird näher erläutert. Berechnungen der Steilheit von Kathodenstrahlröhren mit Kathodenmodulation werden erklärt.

Es sei darauf hingewiesen, daß der folgende Ausdruck keine genaue Angabe der Steilheit ist, sondern eher die dynamische Kennlinie der Röhre darstellt. Er wird daher mit G, Gütefaktor, bezeichnet. .

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt, ■-. Hannover, Göttinger Chaussee'76 '.·.;

Beanspruchte Priorität:· ,V:
Großbritannien vom 10. Januar 1956 und 7. Januar 1957

Kenneth Edward Groves, Hillingdoii, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Unter der Annahme,, daß der G+Faktor bei Gittermodulation für eine besiiirimte Anordnung des Strahlerzeugungssystems eine Konstante ist, läßt sich der Faktor definieren als .. ^:> .' ;

I. max

G_n =

worin Ic max der Kathodenstrom der Röhre bei 0 Volt Gitterspannung, in μΑ gemessen, ist und Vco_g die Gittersperrspannung, in Volt gemessen, bedeutet.

Itt der obigen Definition des G-Faktors wird die Modulation des Elektronenstrahles dem Gitter zugeführt, aber beim normalen Gebrauch von Fernsehbildröhren wird die Modulation der Kathode zugeführt.

Um eine, Angabe der Arbeitsweise eines·Elektronenstrahlerzeugungssystems bei Kathodenmodulation zu erhalten, wird ein anderer G-Faktor G_c definiert als

G₀ =

I. max

Vco

worin Ic max der Kathodenstrom, in μΑ gemessen, bei V_e = 0 und bei Kathodenmodulation und Vco_c die Sperrspannung, in Volt gemessen, ist. ' ■■:.-■■

Bei einer bestimmten Systemanordnung unter Benutzung von Kathodenmodulation ist der Kathodenstrom bei 0 Volt an der Kathode in bezug auf das Gitter immer größer als bei Gittermodulation, unter der Voraussetzung, daß die Beschleunigungsspannung in jedem Fall derart abgestimmt wird, daß sie denselben Modulus der Sperrspannung ergibt. Wenn ein System für einen

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bestimmten Kathodenstrom ausgelegt ist und der Strahlstrom gesperrt wird, einmal durch Gittermodulation und ein anderes Mal durch Kathodenmodulation, dann besteht folgende Beziehung zwischen, den beiden Sperrspannungspotentialen :

Es sei Ig max = I_c max

Va₁ sei die der ersten Anode zugeführte Spannung, die einem Gittersperrspannungspotential von Vco_g Volt und einem Kathodensperrspannungspotential von Vco_c zugeordnet ist, bei Gitter- bzw. bei Kathodenmodulation.

Zwei Betriebsbedingungendes Strahlerzeugungssystems sind unten gezeigt, und diese sind tatsächlich identisch. Im Falle der Kathodenmodulation sind die Potentiale im bezug auf das Gitterpotential angegeben, während im Falle der Gittermodulation'sie in bezug auf die Kathode angegeben sind.

	Kathodenmodulation	Gittermodulation
Kathoden spannung Gitterspannung.. Spannung der ersten Anode ..	VcOc 0	0 — Vcoc Va1 — VcOe
Vcog =	mVai + b (s. Gleichung 4)
worin VCOg eine negative Größe ist; Gittermodulation ergibt darm
Vcoc = Vr.n
= m (F01 - Vcoe) + b ,

was, eingesetzt aus Gleichung (4), ergibt:

Vco_c =

Vco_a

(3)

V COg — mV_ai + b

(4)

G, =

I₀ max (m + 1)'

Vco'

(5)

und durch Einsetzen in (5) von (1), daß
G_c = G₀ (m + 1)^T des G-Faktors, ist bei Fernsehbildröhren mit Kathodenmodulation Gc von Bedeutung. Aus (6) sieht man, daß es zur Erzielung eines hohen Wertes für G_c notwendig ist, Gg und m so hoch wie möglich zu machen. Es wurde gefunden, daß G₃ und m von der Geometrie der Elektrodenanordnung abhängt, aber daß m abnimmt, wenn Gg zunimmt. Jedoch die Änderung von m ist bei weitem größer als die von G_g, und hohe Werte von G₀ werden erreicht, wenn der Wert von Gg klein und der von

groß ist. Es ist gefunden worden, daß m zunimmt mit der Abnahme des Abstandes zwischen Kathode und Gitter und des Abstandes zwischen Gitter und erster Anode und mit der Vergrößerung der Gitteröffnung. Eine noch größere Zunahme von m ergibt sich, wenn die Gitteröffnung so groß gemacht wird, daß sie größer ist als die öffnung in der ersten Anode.

Praktische Versuche, die mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem der in Fig. 1 gezeigten Grundform gemacht wurden, die eine indirekt geheizte Kathode 1, eine Gitterelektrode 2 mit Elektronendurchtrittsöffnung und eine mit 3 bezeichnete erste Anode und eine mit 4 bezeichnete zweite Anode enthält, wobei die Anoden 3 und 4 eine zweizylindrische, elektrostatische Linse bilden, haben gezeigt, daß der Wert von G_c sich von einem gegenwärtig normalen Wert von 3 bis 4 auf einen Wert in der Größenordnung von 6 bis 8 vergrößerte.

Die erreichten Ergebnisse, die die Veränderung in der Elektrodengeometrie und die entsprechenden Veränderungen in Gg, m und G₀ zeigen, sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

35

40

worin Vco_c das Sperrspannungspotential bei Kathodenmodulation, VCOg das Sperrspannungspotential bei Gittermodulation und m die Steilheit der Kurve der Spannung der ersten Anode V_ai gegen Vco_g aufgetragen bedeutet.

Es ist experimentell gefunden worden, daß m für ein bestimmtes System eine Konstante ist, aber daß diese von der Elektrodengeometrie abhängt. Die Kurve V_ai gegen Vco_g aufgetragen ist eine .Gerade.

Röhre	C/G- Ab-	Gitter- Öff	GIA1- Ab-	^-Öff	G'j	m	G1.
Nr.	stand	nung	stand	nung
1	0,017	0,030	0,010	0,030	2,47	0,165	3,17
2	0,012	0,030	0,010	0,050	2,8	0,205	3,66
3	0,020	0,030	0,010	0,030	2,6	0,137	3,18
4	0,010	0,020	0,010	0,030	2,96	0,147	3,61
5	0,010	0,020	0,010	0,030	2,89	0,127	3,45
6	0,010	0,020	0,010	0,050	3,12	0,068	3,44
7	0,010	0,050	0,010	0,030	0,99	2,50	6,43
8	0,010	0,050	0,010	0,030	0,67	4,53	8,18
9	0,010	0,040	0,010	0,020	1,6	1,15	5,03
10	0,010	0,050	0,010	0,040	1,02	1,75	5,73

50

worin b eine Konstante ist, die den Schnittpunkt der Geraden mit der Vco_g-Achse bedeutet; b hat sich in allen Fällen als positiv herausgestellt, und .bei Änderungen zwischen 5 und 30 Volt und weiter haben die Versuche gewisse Beziehungen zwischen b und V_ai gezeigt, _; Durch Einsetzen in (2) und (3) ergibt sich, daß

60

(6)

wenn /„ max in Gleichung (1) gleich I₀ max in Gleichung (2) gemacht wird.

Um eine Steilheitserhöhung der Modulationskennlinie zu erreichen oder, wie hier ausgedrückt, eine Erhöhung Man sieht, daß die Röhren Nr. 7, 8, 9,10 eine merkliche Zunahme an G₀ gegenüber anderen Röhren aufweisen, aber G_c gibt nur den maximal verfügbaren Strom für eine bestimmte Sperrung und gibt daher keinen Hinweis darüber, ob sich irgendeine Zunahme an Kathodenstrom für eine gegebene Aussteuerung ergibt. Messungen der Kathodenaussteuerungsspannung gegen den Kathodenstrom für die Röhren Nr. 3 und 8 wurden für verschiedene Spannungen A _x gemacht, und eine Anzahl von Kurven, die diese Messungen darstellen, werden in dem Diagramm der Fig. 2 gezeigt. Aus dem Diagramm kann man erkennen, daß für eine gegebene Sperrspannung der Kathodenstrom um einen Faktor zwischen 2 und 3 vergrößert wird, und bei Röhre Nr. 8 ist die der ersten Anode zugeführte Spannung sehr viel geringer als die bei der Röhre Nr. 3 notwendige.

Es ist möglich, daß Systeme, bei denen die Gitteröffnung größer als die Anodenöffnung ist, eine Strahldivergenz zeigen, wenn man den Strahlstrom moduliert, der groß genug ist, daß ein Teil des Strahles von der Öffnung der ersten Anode gestoppt wird. Die Folge davon ist, daß bei weiterer Modulation der den Schirm erreichende Strahlstrom kleiner sein wird als der gemessene Kathodenstrom. Um dieses zu kontrollieren, wurde der

Anodenstrom der letzten Anode gemessen und mit dem Kathodenstrom verglichen. Bei Röhre Nr. 3 wurde kein Unterschied gefunden, aber bei Nr. 8 wurde ein erwarteter Unterschied bemerkt. Jedoch trotzdem war der Anodenstrom nahezu doppelt so groß wie der der Röhre Nr. 3. Die Eliminierung des Stoppens des Strahles an der Öffnung der ersten Anode bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen G_c-Faktors erscheint möglich, wenn man die Ebene der Öffnung der ersten Anode mit der Ebene, in der sich der Strahlüberkreuzungspunkt befindet, zusammenfallen läßt. Es ist zu beachten, daß der Strahlüberkreuzungspunkt offensichtlich mit der Modulation wandert und daß das Zusammenfallen der beiden Ebenen bei maximaler Aussteuerungsspannung stattfinden sollte.

Der Elektronenstrahl von Kathodenstrahlröhren mit Systemen, die einen oben beschriebenen Triodenteil enthalten, kann durch magnetische Mittel fokussiert werden, oder es kann eine weitere Elektrode vorgesehen sein, wie in Fig. 1 gezeigt, so daß der Elektronenstrahl durch eine elektrostatische Linse fokussiert wird.

Röhren, die ein elektrostatisches System der in Fig. 1 gezeigten Art enthalten, haben zusätzlich zu dem hohen Wert von G₀ den weiteren Vorteil, daß der Astigmatismus die Tendenz hat, sehr klein zu werden. Die Reduktion des Astigmatismus scheint damit zusammenzuhängen, daß die Gitteröffnung einen größeren Grad axialer Verkantung verträgt, bevor schwerwiegender Astigmatismus eintritt.

Die beschriebene Anordnung wurde an Kathodenstrahlröhren für Fernsehzwecke erläutert, sie kann j edoch auch in anderen Kathodenstrahlröhren Anwendung finden, z. B. in Oszillographenröhren.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Strahlerzeugungssystem, das zumindest aus einem Triodenteil mit Kathode, Gitter und Anode besteht und die für den Betrieb in einer Schaltung bestimmt ist, bei der die Modulation der Kathode zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elektronendurchtrittsöffnungen des Gitters und der Anode 0,152 mm oder weniger, vorzugsweise 25 μ, beträgt und daß die Elektronendurchtrittsöffnung des Gitters größer ausgebildet ist als die der Anode.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der ersten Anode eine oder mehrere weitere Elektroden angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 597 468, 707 064.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen