DE1186102B - Superorthikonroehre hoher Aufloesung fuer Fernsehkameras - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIj
Deutsche Kl.: 21 al-32/35

F 38619 VIII a/21 al
20. Dezember 1962
28. Januar 1965

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Auflösung von Superorthikonröhren mit Feldnetz zu verbessern.

Beim Betrieb von Superorthikonröhren tritt eine Bildstörung auf, welche dadurch zustande kommt, daß der vom Target zurückkehrende Strahl infolge einer durch das Ablenkfeld hervorgerufenen Abtastbewegung auf der ersten Dynode gelegentlich auf die Blende des hinlaufenden Strahles trifft. In diesem Fall werden keine Sekundärelektronen ausgelöst, und es erscheint daher im Bild ein heller Fleck. Diese unter dem Namen »Scheinwerfereffekt« bekannte Erscheinung ist bereits bei den früheren Superorthikonröhren ohne Feldnetz beobachtet worden.

Es ist aber auch bekannt, in Superorthikonröhren ein elektrostatisches Ablenkfeld mit zwei auf konstantem Potential liegenden Platten zu erzeugen, durch die das Raster auf der ersten Dynode so weit abgelenkt wird, daß die Blendenöffnung außerhalb des Rasters zu liegen kommt. In diesem Fall ist kein störender heller Fleck zu beobachten. Allerdings hat man im Zuge der weiteren Vervollkommnung der Röhre diese Ablenkplatten nicht mehr verwendet, da sich Konstruktionsschwierigkeiten ergaben. Statt dessen wurde eine Linsenelektrode an.einem ihrer elektronenoptisch wirksamen Ränder mit einer solchen Abschrägung versehen, daß hierdurch eine Ablenkung des Rasters in dem erfahrungsgemäß erforderlichen Maße erreicht wurde.

Diese Elektrode wurde bei Feldnetzröhren eingeführt und diente gleichzeitig als Bremselektrode (Suppressor) zur Unterdrückung eines am Feldnetz ausgelösten Sekundärelektronenstromes.

Im Zuge der wachsenden Anforderungen an die Superorthikonröhre wird eine Verbeserung der Auflösung angestrebt, durch die die Bildqualität mit der vollen Leistungsfähigkeit der Fernsehübertragungskanäle angepaßt werden kann. Es wurde gefunden, daß die bisherige Auflösung der Röhre von 55 bis 60 % der Bildamplitude, gemessen an dem Schwarzweißsprung bei 5MHz, diesen Anforderungen nicht mehr genügt.

Bei einer Überprüfung der elektronenoptischen Abbildungsverhältnisse von Superorthikons mit Feldnetz, der eine Beobachtung eines bei einer Überlastung der Röhre eingebrannten Rasters auf der ersten Dynode zugrunde lag, wurde gefunden, daß die Verschiebung des Rasters durch die erwähnte Abschrägung der Linsenelektrode, welche bei Feldnetzröhren zugleich als Suppressor zur Unterdrükkung der Sekundärelektronen dient, viel größer ist als dies zur Beseitigung des Scheinwerfereffektes er-Superorthikonröhre hoher Auflösung für
Fernsehkameras

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dr. Kurt Frank, Darmstadt

forderlich wäre, das Raster selbst aber wesentlich kleiner ist als bei Röhren ohne Feldnetz. Obwohl derartige Feldnetzröhren bereits seit längerer Zeit im Handel sind, wurde diese Tatsache offenbar übersehen. Dementsprechend sind die bisherigen Röhren dieser Art mit einer Suppressorelektrode ausgerüstet, deren elektronenoptisch wirksamer Rand mit einer Abschrägung von 13° versehen ist.

Eine Verringerung der Abschrägung auf z. B. 10° bringt noch keine optimale Auflösung, wohl aber eine gewisse Verbesserung. Es wurde jedoch bisher in der Praxis stets ein großer Abschrägungswinkel gewählt, um der bei Röhren ohne Feldnetz gewonnenen empirischen Regel zu genügen, daß auch bei Konstruktionstoleranzen ein Zusammenfallen des Dynodenrasters mit der Blendenöffnung zu vermeiden sei. Dabei wurde offenbar übersehen, daß prinzipiell durch die Abschrägung eine Verringerung der Auflösung eintritt, die man bei Feldnetzröhren vermeiden kann.

Bei der Durchführung der Erfindung war zu berücksichtigen, daß die Konstruktion der Superorthikonröhre schon praktisch ausgereift ist, so daß weder zusätzliche Einschmelzungen vorgesehen noch prinzipielle Änderungen der Linsenelektroden des Strahlsystems vorgenommen werden konnten. Daher konnte auch der Weg nicht in Betracht gezogen werden, das erforderliche Ablenkfeld durch eine zusätzliche Elektrode zu erzeugen, welche über eine besondere Einschmelzung mit einem einstellbaren Potential versehen wird. Eine Änderung des Röhrenfußes unter Einbau eines zusätzlichen Sockelstiftes würde die Röhre zur Verwendung in den vorhandenen Kameras ungeeignet machen und daher eine Neuentwicklung der Kamera nach sich ziehen.

Bei einer Superorthikonröhre für Fernsehkameras mit zeilenweiser Ablenkung des Abtaststrahles,

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welche mit einem Feldnetz und mit einer Strahlblende ausgestattet ist, die zugleich als Auffangelektrode für den Rückkehrstrahl und als erste Dynode dient, und bei der wenigstens eine Elektronenlinse des Strahlsystems eine quer zur Achse des Strahlsystems wirkende elektrostatische Feldkomponente aufweist, ist erfindungsgemäß das Querfeld senkrecht zur Zeilenrichtung wirksam und von solchem Betrage, daß die Blendenöffnung in einem Abstand von wenigen zehntel Millimetern, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, außerhalb (seitlich) der vom Rückkehrstrahl auf der ersten Dynode geschriebenen Rasters liegt. Durch diese Maßnahme hat sich der Vorteil ergeben, daß die Auflösung des Bildes von 50 bis 60 % des Schwarzweißsprunges bei 5 MHz auf 80 bis 90 % verbessert wird, ohne daß der helle Fleck bemerkbar wird. Dieser Fortschritt kommt dadurch zustande, daß das zur Verschiebung des Rasters angewendete elektrostatische Querfeld nur so groß ist, wie gerade zur Vermeidung des dunklen Flecks erforderlich ist und hiermit die Symmetrie der betreffenden Elektronenlinse nur so wenig gestört wird, daß praktisch kein Astigmatismus dieser Linse auftritt. Des weiteren ergibt sich die Wirksamkeit dieser Maßnahme daraus, daß die Rasterablenkung in Richtung der Vertikalablenkung des Ablenksystems erfolgt. Im allgemeinen besitzt nämlich das Raster auf der ersten Dynode nicht das gleiche Format wie das auf dem Target geschriebene Raster, sondern ist in Bildablenkrichtung zusammengedrängt. Würde man die Rasterverschiebung auf der ersten Dynode in Richtung der Zeilen erfolgen lassen, so würde eine erheblich größere Unsymmetrie des Linsenfeldes zur wirksamen Verschiebung erforderlich sein und sich damit eine größere Unscharfe des Bildes ergeben.

Ergänzend ist zu bemerken, daß das Merkmal, wonach das Querfeld senkrecht zur Zeilenrichtung verlaufen soll, durch die heute üblichen und festgelegten Konstruktionsprinzipien der Superorthikonröhre definiert ist, da die Lage der Ablenkspulen in bezug auf die Sockelanordnung eindeutig festgelegt ist. Es befindet sich nämlich am Röhrensockel ein besonderer Stift, nach dem die Lage der Ablenkspulen orientiert wird. Überdies hat eine moderne Superorthikonröhre keine Rotationssymmetrie, weil die Neigung der Netzstege des mit dem Target verbundenen Netzes unter 45° vorgeschrieben ist. Schließlich wird auch bei vielen Röhren eine das Bildformat bestimmende Maske in der Fotokathodenebene oder der Targetebene angebracht, welche die Lage der Ablenkspulen festlegt. Zur näheren Erläuterung von praktischen Ausführungsformen der Erfindung wird nun auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen. Von diesen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der wichtigsten Elektroden des Strahlsystems von bekannten Superorthikons,

F i g. 2 die Gestalt einer verbesserten Linsenelektrode,

Fig. 3 die konstruktive Ausgestaltung des Strahlsystems mit einer Hilfselektrode zur Erzielung der gewünschten Verschiebung in Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist,

F i g. 4 und 5 eine Ansicht dieses Strahlsystems von oben, eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens.

In F i g. 1 ist 1 eine Röhrenhülle, auf deren Fuß 2 die Elektroden des Strahlsystems aufgebaut sind, und 3 eine Elektronenquelle, deren Einzelheiten nicht dargestellt sind. Sie enthält in an sich bekannter Weise eine geheizte Glühkathode und eine Wehneltelektrode und trägt zugleich die erste Dynode 4 des Sekundärverstärkers 5. Diese Dynode besitzt in ihrer Mitte eine sehr feine Bohrung, durch die der Strahl in Richtung auf das Target austritt. Weiter sind in Strahlrichtung eine »Persuader«-Elektrode 6, eine Schirmelektrode 7 und eine Suppressorelektrode 8 vorgesehen. Die Elektrode 6 dient dazu, ein Absaugfeld für die an der ersten Dynode 4 ausgelösten Sekundärelektronen zu schaffen, um diese in den Vervielfacher 5 zu lenken; die Elektrode 7 dient zur Herstellung eines Kontaktes mit der Wandanode 9. Von wesentlicher Bedeutung ist die Elektrode 8, deren an sich bekannte Aufgabe darin besteht, die an dem (nicht gezeigten) Feldnetz vor dem Target ausgelösten Sekundärelektronen am Eintritt in das Strahlsystem zu hindern. Die Elektrode ist daher auf das Potential der Strahlkathode gelegt. An die Suppressorelektrode schließt sich die Wandanode 9 an, welche einen elektrostatisch nahezu feldfreien Raum schafft, in dem die Elektronen den magnetischen Ablenkfeldern unterworfen sind. Die Suppressorelektrode ist, wie bereits ausgeführt, bei den bekannten Röhren mit einer Abschrägung von 13° versehen, um zu gewährleisten, daß der vom Target zurücklaufende Strahl von dem hinlaufenden Strahl so weit getrennt wird, daß der auf der ersten Dynode von dem rücklaufenden Strahl beschriebene Ablenkraster nicht mit der Blendenöffnung zusammenfällt. Eine Suppressorelektrode dieser Gestalt wurde auch in den Fällen verwendet, in denen durch geeignete Potentialverhältnisse in der Umgebung des Feldnetzes ein Zurückkehren der Sekundärelektronen vom Feldnetz vermieden wird.

Wie sich gezeigt hat, ist die Auflösung dieser bekannten Röhre nicht befriedigend, so daß eine Erhöhung der Auflösung erwünscht ist. Es wurde gefunden, daß für die unzureichende Auflösung eine Unscharfe des Abstaststrahles verantwortlich ist, die mit einem Astigmatismus der durch die Suppressorelektrode gebildeten Elektronenlinse zusammenhängt. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß dieser Astigmatismus auf ein nicht mehr störendes Maß herabgesetzt werden kann, wenn erfindungsgemäß die Suppressorelektrode mit einer wesentlich geringeren Abschrägung als 13°, nämlich etwa 4 bis 8°, versehen wird. In diesem Fall ist die Störung der Symmetrie der Elektronenlinse so gering, daß sie keine nennenswerte Bildverschlechterung mehr hervorruft. Die Verschiebung des auf der ersten Dynode 4 vom Rücklauf strahl gezeigten Rasters hat sich bei dieser Bemessung der Abschrägung als ausreichend erwiesen, so daß durch die Neukonstruktion der Suppressorelektrode eine Superorthikonröhre mit einer Auflösung geschaffen wird, die nahe an der theoretisch möglichen Grenze liegt. Diese theoretische Grenze ist durch die stets vorhandene Inhomogenität der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls bedingt.

In F i g. 2 ist ein Suppressor der erfindungsgemäßen Art dargestellt, dessen dem Target zugewandter Rand um einen Winkel von 5° abgeschrägt ist.

In F i g. 3 ist die Elektrodenanordnung des Superorthikonstrahlsystems in Seitenansicht erkennbar. Die Elektroden 11 bis 17 tragen die Netze des Sekundärelektronenvervielfachers, die Elektrode 18 ist

der auf etwa 300 V liegende sogenannte Persuader, welcher die auf die erste Dynode fallenden Strahlelektronen in den Sekundärverstärker lenkt. Mit 19 ist die Suppressorelektrode bezeichnet, welche annähernd auf Kathodenpotential liegt und dazu dient, die an dem Feldnetz ausgelösten Sekundärelektronen am Eindringen in das Strahlsystem zu hindern. Diese Suppressorelektrode ist im Gegensatz zu den bekannten Röhren rotationssymmetrisch ausgebildet und besitzt keine Abschrägung, so daß sie keinerlei Störung der Symmetrie des elektronenoptischen Feldes bewirkt. Am oberen Rand des Suppressors 19 ist der sogenannte Silberverdampf er 10 in Form eines senkrecht zur Achse der Röhre liegenden, den Suppressor auf einem Umfang von 60 bis 90° umfassenden Drahtes aufgebaut, auf welchem sich eine Silberperle befindet. Bei der Herstellung der Röhre wird der die Silberperle tragende Draht geheizt, wobei eine geringe Menge Silber auf das Target gedampft wird, um den Sekundäremissionskoeffizienten des Targets herabzusetzen. In F i g. 3 ist die Suppressorelektrode 19 und der Silberverdampfer geschnitten, so daß ein Teil der Zuführung zu dem Heizdraht 10 in der Schnittebene nicht sichtbar ist. Diese Zuführung 20 führt zur Persuaderelektrode 18, so daß der Silberverdampfer während des Betriebes auf diesem Potential liegt. Durch die Verwendung des vorgeschobenen Silberverdampfers in der angegebenen Weise wird ein Zugfeld erzeugt, welches in einem gewissen Maße über den Rand des Suppressors 19 hinweg in den Abbildungsraum hineingreift und eine geringfügige Ablenkung des Elektronenstrahls in der Weise bewirkt, daß der hinlaufende Strahl um einen geringen Betrag nach der einen und der rücklaufende Strahl um den gleichen Betrag nach der gleichen Richtung abgelenkt wird. Hierdurch wird die gewünschte Verschiebung des Rasters auf der ersten Dynode erzielt.

Die geschilderten Verhältnisse werden an Hand der F i g. 4 näher erläutert, welche eine Ansicht des Strahlsystems von oben zeigt. In der Mitte des Bildes befindet sich die erste Dynode 22 mit der zentralen Blendenöffnung 23. Die Suppressorelektrode 19 ist auf einem Teil ihres äußeren Umfanges von dem Silberverdampfer 10 mit der erkennbaren Silberperle umgeben. Der Verdampferdraht wird von den Zuführungen 20 und 21 getragen. Diese Verdampferanordnung befindet sich auf einer Seite der Suppressorelektrode 19, die in der Ebene der Bildablenkung F liegt. Diese Lage ist durch den Pfeil angedeutet. Auf der ersten Dynode 23 ist ein kleines schraffiertes Rechteck gezeichnet, welches die Lage des vom Rückkehrstrahl gezeichneten Rasters in relativ vergrößerter Form zeigt. Es ist erkennbar, daß die Verschiebung parallel der Bildrichtung erfolgt ist.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden; z. B. kann in Fällen, wo eine Suppressorelektrode nicht benötigt wird, das Verschiebungsfeld in der Nähe einer anderen Elektrode, z. B. der Schirmelektrode 24 angebracht werden. An Stelle des Silberverdampfers kann auch ein anderer Bauteil an der Persuaderelektrode 19 angebracht werden, welcher die Suppressorelektrode 19 auf ihrem äußeren Umfang umgreift.

Eine noch weitergehende Homogenisierung des Linsenfeldes unter gleichzeitiger Ablenkung des Elektronenstrahles kann erzielt werden, wenn gemäß des Ausführungsbeispiels der F i g. 5 eine Elektronenlinse, etwa die Suppressorelektrode, aus zwei symmetrischen Hälften besteht, die gegeneinander ein wenig verschiedenes Potential haben. In F i g. 5 wird eine derartige Anordnung gezeigt. Die Bezeichnungsweise der Elektroden ist entsprechend der F i g. 1 gewählt, wobei jedoch an Stelle eines abgeschrägten Suppressors eine aus zwei gleichen Halbzylindern 8 α und 8 b bestehende Linsenelektrode verwendet wird. Wie in F i g. 1 ist eine Persuaderelektrode 6, eine erste Dynode 4 und ein Strahlsystem 3 vorgesehen, welches eine Wehneltelektrode und eine Kathode 25 umfaßt. Da es aus konstruktiven Gründen nicht möglich ist, die Ablenkspannung von wenigen Volt, welche zwischen den Halbzylindern 8 α und 8 b liegen soll, von außen her über einen zusätzlichen Kontakt zu führen, wird hier in der Röhre ein Spannungsteiler 26 vorgesehen, dessen Enden zwischen dem Potential der Elektrode? und der Kathode 25 liegen. Die Elektrode 7 hat das Potential der Wandanode 9 in F i g. 1, welches zwischen 100 bis 200 Volt liegen kann. Zur Erzielung des Ablenkfeldes zwischen den Linsenteilen 8 a und 8 b wird der Teil 8 α mit der Kathode unmittelbar und der Teil 8 b mit einem in der Nähe der Kathodenzuführung liegenden Abgriff 27 des Spannungsteilers verbunden. Auf diese Weise kann die Funktion der Linsenelektrode 8 a, 8 b als Bremselektrode für die vom Feldnetz zurückkehrenden Sekundärelektronen aufrechterhalten bleiben und zugleich ein Ablenkfeld von solcher Größe dem Linsenfeld überlagert werden, daß die Blendenöffnung in. der Elektrode 4 in einem Abstand von wenigen zehntel Millimetern außerhalb der vom Rückkehrstrahl auf der ersten Dynode 4 gezeichneten Rasterfläche liegt. Zugleich ist durch die gewählte Form der Linse der Astigmatismus auf Grund des Ablenkfeldes auf ein sehr kleines Maß reduziert, so daß die Schärfe des von der Dynode 4 ausgehenden Abtaststrahles durch die Linse 8 α, 8& nur in vernachlässigbarer Weise beeinflußt wird.

Das Material des Spannungsteilers 26 kann vorteilhaft aus einem in der Technik bekannten elektronisch leitenden Glas bestehen, welches der Ausheizung der Röhre beim Entfernen der letzten Gasreste widersteht. Da in dem Spannungsteiler nur Ströme von Bruchteilen von Mikroampere fließen, kann ein relativ hochohmiges Glas gewählt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Superorthikonröhre, welche mit einem Feldnetz und mit einer Strahlblende ausgestattet ist, die zugleich als Auffangelektrode für den Rückkehrstrahl und als erste Dynode dient, und bei der wenigstens eine Elektronenlinse des Strahlsystems eine quer zur Achse des Strahlsystems wirkende elektrostatische Feldkomponente aufweist, für Fernsehkameras mit zeilenweiser Ablenkung des Abtaststrahls, dadurchgekennz eich η et, daß das Querfeld senkrecht zur Zeilenrichtung wirksam ist und von solchem Betrage ist, daß die Blendenöffnung in einem Abstand von wenigen zehntel Millimetern, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, außerhalb (seitlich) der vom Rückkehrstrahl auf der ersten Dynode gezeichneten Rasterfläche liegt.

2. Superorthikonröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfselektrode

(10, Fig.4) auf einem Teil des äußeren Umfanges einer Linsenelektrode (19) angebracht ist, die mit ihrem einen Rand zu einem elektronenoptisch wirksamen Rand der Linsenelektrode parallel liegt und sich auf einem von der Linsenelektrode verschiedenen Potential befindet.

3. Superorthikonröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode durch den Heizdraht (10) des Silberverdampfers (10, 20, 21) gebildet wird, daß die Linsenelektrode (19) auf Kathodenpotential liegt, und daß der Heizdraht des Silberverdampfers innerhalb einer Toleranz von 1 mm in der Ebene des wirksamen Randes der Linsenelektrode angebracht ist und auf dem Potential der Persuaderelektrode (18) liegt.

4. Superorthikonröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenelektrode (8, Fig. 5) in zwei gleiche Hälften (8a, Sb) geteilt ist, welche mit Hilfe eines im Innern der Röhre angebrachten Spannungsteilers (26) auf eine Spannungsdifferenz von wenigen Volt gelegt sind.

5. Superorthikonröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsteilermaterial an sich bekanntes elektronisch leitendes Glas verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 908 864;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1033 701, 1033 702.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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