DE1212645B - Elektronenstrahlroehre mit einer vierpoligen elektrostatischen Elektronenlinse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Ο.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/22

Nummer: 1212 645

Aktenzeichen: N19229 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. November 1960

Auslegetag: 17. März 1966

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre mit einer vierpoligen elektrostatischen Elektronenlinse, die eine Innenelektrode und eine Außenelektrode aufweist, wobei die Innenelektrode rohrförmig ausgebildet ist und zwei Fenster aufweist, die einander gegenüber symmetrisch je auf einer Seite einer axialen Ebene angeordnet sind und beide durch eine zu dieser Ebene senkrechte axiale Ebene symmetrisch in zwei gleiche Teile geteilt sind.

Es gibt Anwendungen von Kathodenstrahlröhren, bei denen Sammellinsen mit einer wirksamen Öffnung erforderlich sind, die gleich einem großen Bruchteil des Gesamtquerschnittes des Linsengebildes ist. Magnetische Linsen können diese Anforderung erfüllen, aber sie sind im allgemeinen schwer aufzubauen und in der axialen Richtung übermäßig lang. Die Anforderungen können auch durch Linsen vom elektrostatischen Typ erfüllt werden, aber dabei treten mehrere Nachteile auf. An einige Typen, in denen zylindrische Elektroden verwendet werden, z. B. an Einzellinsen, müssen sehr hohe Spannungen angelegt werden, und/oder ihre axiale Länge muß sehr groß sein, um eine weite Öffnung benutzen zu können; bei anderen Typen findet ein Drahtgitter Verwendung, das den Nachteil hat, daß der Elektronendurchlaß der Linsen herabgesetzt wird und daß Sekundäremission auftritt.

■ Ein hohes Maß von Konvergenz mit korrigierten Abbildungsfehlern läßt sich bei einer großen Öffnung leichter dadurch erhalten, daß zwei in Bezug aufeinander um 90° gedrehte Vierpollinsen Verwendung finden, wobei jede Linse eine Sammelwirkung in einer Axialebene und eine damit verknüpfte Zerstreuungswirkung in einer Axialebene senkrecht zur erwähnten Ebene hat; unter Axialebenen sind Ebenen zu verstehen, die durch die optische Achse der Linse verlaufen. Wenn eine astigmatische Fokussierung des Bündels erforderlich ist, ist diese Anordnung noch vorteilhafter, weil die Fokussierung unabhängig in zwei zueinander senkrechten Axialebenen einstellbar ist.

Bei anderen Anwendungen braucht man eine einzige Vierpollinse wegen ihrer Zerstreuungswirkung.

Die ideale Feldgestaltung für eine Vierpollinse hat bekanntlich im Querschnitt ein gleichseitiges rechteckiges hyperbolisches Muster. Für andere Anwendungen als in Elektronenstrahlröhren für Bildwiedergabe ist es bereits bekannt, daß sich ein solches Muster mit einer vierpoligen elektrostatischen Elektronenlinse annähern läßt, die eine leitende Innenelektrode und eine leitende Außenelektrode hat, wobei die leitende Innenelektrode rohrförmig ist und

Elektronenstrahlröhre mit einer vierpoligen
elektrostatischen Elektronenlinse

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven
(Niederlande)

Vertreter:

Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Francis Geoffry Blackler, Wallington, Surrey;

Derek Robert Skoyles, Reigate, Surrey

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 25. November 1959
(40011),
vom 22. August 1960

zwei Fenster aufweist, die einander gegenüber symmetrisch auf je einer Seite einer axialen Ebene angeordnet sind und beide durch eine zu dieser Ebene senkrechte axiale Ebene symmetrisch in zwei gleiche Teile geteilt werden. Wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem Innen- und Außenrohr erzeugt wird, hat das Linsenfeld in einem kleinen Gebiet nahe bei der optischen Achse die richtige Form, jedoch im größeren Teil des Querschnittes des Innenrohres sind die Abbildungsfehler für Präzisionsanwendungen, z. B. für die Bündelfokussierung in einer Elektronenstrahlröhre, zu groß.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein elektrostatisches Vierpollinsensystem mit einer Nutzöffnung

4S größeren Durchmessers zu schaffen. Dies wird bei einer Elektronenstrahlröhre der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jedes Fenster der Innenelektrode der optischen Achse mit einem Öffnungswinkel von mehr als 90° gegenüberliegt, daß die Innenelektrode zur Feldkorrektur leitende Ausläufer, die sich nahezu parallel zur optischen Achse in die Fenster erstrecken, und/oder Hilfs-

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öffnungen in den Teilen zwischen den Fenstern aufweist, wobei die Ausläufer und/oder die HilfsÖffnungen symmetrisch gegenüber den beiden erwähnten Symmetrieebenen liegen, und daß die leitende Außenelektrode wirksame leitende Elemente aufweist, die die Fenster und die HilfsÖffnungen überdecken.

Wenn geeignete Potentiale an die Elektroden angelegt werden, ist eine solche Linse eine Sammellinse in einer der erwähnten axialen Symmetrieebenen und eine Zerstreuungslinse in der anderen Ebene; nachstehend werden diese Ebenen als die X-Ebene und die Y-Ebene bezeichnet.

Der vorstehende Ausdruck überdecken bedeutet, daß die Außenelektrode sich wenigstens über ein Gebiet erstreckt, das die gleiche axiale Länge und Lage wie jedes Fenster hat, während der Querschnitt (in der Achse) dem gleichen Winkel gegenüberliegt wie das Fenster. Das gleiche Kriterium gilt für etwaige HilfsÖffnungen. Diese Anforderungen sind Mindestanforderungen, die sich auf die Tatsache gründen, so daß das Hauptlinsenfeld und entsprechend die korri- ; gierende Wirkung etwaiger HilfsÖffnungen von dem Eindringen des zwischen den beiden Elektroden erzeugten Feldes abhängt. Die Außenelektrode kann z.B. aus gesonderten Elektrodenelementen mit einem gewissen Mindestoberflächeninhalt bestehen, die (im Betrieb) miteinander verbunden sind, so daß gleiche oder voneinander abhängige Potentiale an sämtlichen Teilen liegen; das Feld läßt sich jedoch dadurch unabhängiger von fremden Einwirkungen (z. B. Wandladungen) machen, daß solche Elektrodenelemente größer als die erwähnten Mindestoberflächeninhalte ausgebildet werden, so daß jedes Element das betreffende Fenster bzw. die betreffende HilfsÖffnung überlappt. Im äußersten Fall hat die Außenelektrode dabei die Form eines ununterbrochenen Rohres.

Das Vorhandensein leitender Ausläufer verringert die Felddurchdringung, so daß bei gegebener Brennweite und bei gegebenem baulichem Querschnitt die axiale Länge der Linse gesteigert oder die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden erhöht werden muß. Wenn die Elektroden so nahe beieinander liegen, daß eine Erhöhung der Potentialdifferenz Durchschlaggefahr mit sich bringt, muß die axiale Länge der Fenster gesteigert werden, um die Linsenstärke gleich zu halten.

Die Innenelektrode kann ein einziges ununterbrochenes leitendes Element sein. Es ist jedoch auch möglich, eine Innenelektrode zu verwenden, die in gesonderte Teile unterteilt ist. Die Innenelektrode kann z. B. aus zwei gleichen Hälften bestehen, indem sie der Länge nach gemäß einer axialen Ebene unterteilt ist. Dann kann eine Hilfspotentialdifferenz zwischen den beiden Hälften erzeugt werden, z. B. eine Wechselspannung zur Bündelablenkung oder eine Gleichspannung zur Bündelzentrierung.

Wie bereits erwähnt, liegt jedes Fenster einem Winkel in der optischen Achse von mehr als 90° gegenüber, wobei für einen kreisförmigen Querschnitt der optimale Wert vom Verhältnis zwischen den Durchmessern der beiden Elektroden abhängt. Diese Tatsache trägt dazu bei, daß sich in nachstehend näher erläuterter Weise eine im wesentlichen hyperbolische Feldgestaltung über eine große Querschnittsfläche ergibt.

Wie bereits erwähnt, kann die Außenelektrode aus gesonderten Elementen bestehen, wobei im Betrieb Verbindungen zwischen den wirksamen Elementen der Außenelektrode hergestellt werden, die die Aufgabe haben, diese Elemente auf gleichen (oder in geeigneter Beziehung zueinander stehenden) Potentialen zuhalten; sie können Leiter, z.B. Drähte, oder Schaltelemente sein. Auch die Außenelektrode kann aus zwei Hälften bestehen, indem sie der Länge nach gemäß einer axialen Ebene unterteilt ist, so daß eine Potentialdifferenz zwischen den Hälften erzeugt werden kann.

Bei flachen rechteckigen Fenstern ist es, sogar wenn sie einem Winkel von mehr als 90° gegenüberliegen, sehr schwierig, außerhalb ernes verhältnismäßig kleinen mittleren Gebietes eine genaue Annäherung des idealen hyperbolischen Feldes zu erhalten. Deshalb werden bei den beschriebenen Linsen die leitenden Ausläufer und/oder HilfsÖffnungen vorgesehen. Wenn Feldkorrektion ausschließlich oder im wesentlichen in einer der Symmetrieebenen gefordert wird, kann es genügen, lediglich Ausläufer oder lediglich HilfsÖffnungen zu verwenden, z. B. im Falle, in dem das Bündel einen ausgesprochen ovalen Querschnitt aufweist. Wenn jedoch ein hoher Genauigkeitsgrad sowohl in der X-als auch in der F-Ebene erforderlich ist und/oder das Bündel einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, ist es erwünscht, nicht nur leitende Ausläufer, sondern auch HilfsÖffnungen zu verwenden, um das Feld in einem im wesentlichen gleichen Maße in beiden Symmetrieebenen korrigieren zu können.

Der Querschnitt der Innen- und Außenelektrode kann eine rechteckige oder vieleckige Form aufweisen, vorzugsweise jedoch sind die Elektroden zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt. Diese Form wird einfachheitshalber in der nachstehenden Beschreibung angp.nnTmnp,Ti. Es wird auch angenommen, daß jedes Fenster zwei einander gegenüberliegende gerade Ränder hat, die sich parallel zur optischen Achse erstrecken und einem Raumwinkel in dieser Achse von mehr als 90° gegenüberliegen.

Die leitenden Ausläufer sind elektrisch mit der Innenelektrode verbunden, und ihre Innenflächen können Halbmesser haben, die etwas vom Innenhalbmesser der Elektrode abweichen (von der optischen Achse her gemessen). Vorzugsweise weisen die Ausläufer jedoch den gleichen Halbmesser auf, weil in diesem Falle für die gleiche Linsenstärke eine niedrigere. Potentialdifferenz Verwendung finden kann, während es auch für einen gegebenen Gesamtdurchmesser eine maximale Nutzöffnung ergibt.

Ein leitender Ausläufer kann sich über einen verhältnismäßig kleinen Abstand in das Fenster hineinerstrecken, er kann sich aber auch über die ganze axiale Länge eines Fensters in einer Richtung parallel zur optischen Achse erstrecken. Im letzteren Fall wird das Fenster ein zusammengesetztes Fenster sein, weil es durch das Vorhandensein mindestens eines solchen Ausläufers in mehrere Teile unterteilt wird.

Eine elektrostatische Linse vom vorstehend geschilderten Typ kann zusammen mit einer um 90° gedrehten zusätzlichen Vierpollinse vom gleichen oder von einem anderen Typ Verwendung finden, um Gesamtkorvergenz eines Bündels in zwei zueinander senkrechten Ebenen zu bewirken. Insbesondere kann eine Linse in einer der geschilderten Ausführungsformen, einer ähnlichen Linse folgen, wobei

die beiden Linsen eine gemeinsame optische Achse haben, während ihre Fenster senkrecht zueinander liegen. Bei einer solchen Anordnung können die beiden Linsen eine gemeinsame rohrförmige Innenelektrode haben, in der die beiden Fensterpaare senkrecht zueinander und in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Außenelektrode der beiden Linsen kann auch als ein einziges rohrförmiges Element ausgebildet sein, aber manchmal kann es gewünscht sein, gesonderte rohrförmige Elemente zu verwenden, so daß unterschiedliche Potentiale an die beiden gesonderten Außenelektroden angelegt werden können.

Wenn eine solche Linse oder ein solches Paar um 90° gedrehte Linse benutzt werden, um das Bündel einer Elektronenanstrahlröhre für Fernseh- oder ähnliche Bildzwecke zu fokussieren, kann bzw. können die Außenelektrode bzw. -elektroden als ein Überzug der Innenfläche des Röhrenhalters ausgebildet sein. Die Innenelektrode bzw. -elektroden kann bzw. können von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem der Röhre getragen werden oder einen Teil einer Anode des Elektronenstrahlerzeugungssystems bilden. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil die Außenelektrode dabei im gleichen Verfahren wie der üblicherweise auf die Innenseite des Konus einer Kathodenstrahlröhre aufgebrachte leitende Überzug vorgesehen werden kann.

Ein weiterer Vorteil der letzteren Anordnung besteht darin, daß die Leitfähigkeit der Außenelektrode dabei leicht niedrig gewählt werden kann, wie dies zum Herabsetzen von Wirbelströmen in den Fällen erwünscht ist, in denen Ablenkspulen gegenüber der Außenelektrode angeordnet sind. Manchmal ist es auch erwünscht, Wirbelstromverluste in der Innenelektrode auf ein Mindestmaß zu beschränken. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen das Problem von Wirbelströmen nicht auftritt, z.B. bei Elektronenmikroskopen, die keine Abtastung verwenden.

Es dürfte einleuchten, daß die Polarität der Spannung zwischen den Elektroden die Orientierung der Linsenwirkung bestimmt; wenn man zunächst von der Korrektion von Abbildungsfehlern absieht, kann die Orientierung der Linsenwirkung um 90° dadurch gedreht werden, daß die Polarität der angelegten Spannung umgekehrt wird.

Ein Fokussierungssystem mit zwei zueinander senkrechten Linsen von der vorstehend beschriebenen Art kann ohne weiteres zusammen mit einem üblichen Abtastsystem verwendet werden.

Die beschriebene Einrichtung wird nachstehend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, in denen

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem einer Vierpollinse darstellt,

Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt gemäß der Linieα-α der Fig. 1 ist,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform einer beschriebenen Vierpollinse zeigt und

Fig. 4 ein Querschnitt durch die Linse nach Fig. 3 ist.

Das Elektronenstrahlerzeugungssystem der F i g. 1 hat ein Fokussierungssystem, das aus einer Linse mit flachen rechteckigen Fenstern, die Winkeln von mehr als 90° gegenüberliegen, und aus einer weiteren Linse besteht, die in bezug auf die hintere Linse um 90° gedreht ist. Die Feldgestaltung der hinteren Linse ist dabei dadurch verbessert, daß leitende Ausläufer und HilfsÖffnungen gemäß der Erfindung vorgesehen sind.

Bei der Anordnung der F i g. 1 und 2 hat das Elektronenstrahlerzeugungssystem eine Kathode 1, der eine Intensitätsregelelektrode folgt, der eine Sprühelektrode 3 folgt, an der das gleiche Potential liegt wie an der Kathode. Die Anode besteht aus einem Zylinder 4 kleineren Durchmessers, dem ein Zylinder 5 größeren Durchmessers folgt. Diese Elemente werden von drei Isolierträgern 6 getragen und sind mit Hilfe von Zentrierfedern 8 zentral im Hals 7 der Röhre angeordnet.

Die elektrostatischen Fokussierungslinsen weisen eine äußere Elektrode auf, die aus einem für die beiden Linsen gemeinsamen zylindrischen Element 10 mit kreisförmigem Querschnitt besteht, das mit Hilfe von Federn 11 zentral im Röhrenhals angeordnet ist. Dieses Element ist mit einem Kontakt 13 verbunden.

Die Innenelektroden der zwei Linsen haben ein gemeinsames Element, das zwei zueinander senkrechte Fensterpaare aufweist. Dieses Element ist ein Metallzylinder 15 mit kreisförmigem Querschnitt, der fest mit der Anode 4, 5 verbunden ist und einen Teil dieser Anode bildet. Die Fenster 16 des ersten Paares sind flach, rechteckig und symmetrisch je auf einer Seite einer axialen Ebene X angeordnet, während sie von einer axialen Ebene Y halbiert werden. Die Fenster 17 des zweiten Paares sind symmetrisch je auf einer Seite der Ebene Y angeordnet, während sie durch die Ebene X halbiert werden. Die Fenster 17 sind im allgemeinen rechteckig und sind für Korrektionszwecke mit kleinen, nach innen vorspringenden Teilen 18 in den Ecken und mit zwei leitenden Ausläufern 19 versehen, deren Achsen mit der Achse jedes Fensters zusammenfallen. Weitere Korrektionsmittel sind vorgesehen in Form von vier kleinen rechteckigen HilfsÖffnungen 20 in gleichen Abständen von den Fenstern 17. Die erste Linse hat nicht solche Korrektionsmittel, weil das Bündel einen sehr geringen Durchmesser hat und im zentralen Teil des Linsenfeldes liegt, der fehlerfreier ist.

Am vorderen Ende ist die Außenelektrode 15 elektrisch und mechanisch mit einem kegelförmigen Metallelement 22 verbunden, das durch Federn 23 zentriert wird und mit den Stützen 6 und Federn 8 zusammenarbeitet, um das ganze Elektrodensystem im wesentlichen koaxial zum Röhrenhals zu halten. Ein Teil des Konus der Hülle ist bei 24 angegeben. Der Konus 24 hat einen Innenüberzug 25 aus einem leitenden Material. Dieser Überzug überlappt das Ende 22 und ist mit ihm verbunden, so daß die Bildung eines kugelförmigen Linsenfeldes verhütet wird.

Geeignete Abmessungen für die Linse nach F i g. 1 und 2 sind z.B.:

Abstand des Leuchtstoffschirmes

von der Kathode 280 mm

Innendurchmesser des Elementes 10 29 mm
Außendurchmesser des Elementes 15 25 mm
Dicke des Elementes 15 0,375 mm

Abmessung A 152,4 mm

Abmessung B 52,0 mm

Abmessung C 42,0 mm

Abmessung D 17 mm

7 8

Abmessung E 117 τητη nungen 16, 17 angebracht sind. Wenn die Teile 10,

Abmessung F 48,5 mm 15 und 22 aus Metall bestehen, das nicht dünn geAbmessung G 14 5 mm ^nug i^st> ^um das Auftreten störend großer Wirbel-Abmessung H '....'.'.'. 14JLmm ^st™^me P verhindern, können auch enge Längs-

Abmessung / 15 mm

5 schlitze in den geeigneten Vorderteilen der Elemente 10, 15, 20 vorgesehen werden, wobei diese Schlitze

Abmessung/ 18mm eng genug smd, um Feldemdrmgung im wesentlichen

Abmessung K .. 1,75 mm _zu verhüten, und sich vorzugsweise bis zum Vorder-

AbmessungZ, lmm _rand des Elementes 22 erstrecken, so daß sie in

Abmessung M 1,75 mm ₁₀ einem Ende offen sind.

AbmessungN : 2mm Fig. 2 erläutert die korrigierende Wirkung der

Abmessung O 16,25 mm Ausläufer 19 und Öffnungen 20 auf die Feldgestal-Abmessung P ... 14,5mm ftmg. F i g. 2 zeigt bei je emer Äquipotentialfläche

AbmessungQ 22mm ^die Änderung durch die Ausläufer 19 der Fig. 1.

15 Beim Fehlen dieser Ausläufer würden diese Äqui-

Wenn diese Abmessungen angewandt werden, sind potentialflächen die gestrichelt angegebene Form die nachstehenden Spannungen geeignet. Die Kathode haben. Wenn die Umfangsabmessung eines solchen kann Erdpotential aufweisen, während an der Anode Ausläufers klein ist, ist sie nicht kritisch, und Ver-(zusammen mit der Innenelektrode 15 und dem ringerung dieser Abmessung kann die korrigierende Überzug 25) ein Potential von 18 kV und an der 20 Wirkung nicht unter ein Mindestmaß senken.
Außenelektrode 10 der Linsen ein Potential von etwa Fig. 2 zeigt auch die Wirkung der Öffnungen20 10 kV liegt. der Fig. 1. In diesem Falle wird die Änderung der Wenn die axiale Länge der Öffnungen 16, 17 ver- Feldgestaltung durch die Teilet der Äquipotentialringert wird, kann das Bündel im gleichen Abstand flächen in der unteren Hälfte angegeben,
fokussiert werden, während an den Außenzylindern 25 Durch Kombination der beiden Formen von Korein Potential angelegt wird, das nahezu gleich dem rektion ist es möglich, ein Linsenfeld zu erhalten, Potential der Kathode ist anstatt des vorstehend er- das in bezug auf Abbildungsfehler so korrigiert ist, wähnten Potentials von 10 kV. Dadurch kann eine daß die wirksame Öffnung der Linse vergrößert ist. der Hochspannungsquellen wegfallen, während eine Die diagonalen axialen Ebenen V und W der Feinregelung der Fokussierung dadurch durchgeführt 30 Fig. 1 und 2 haben mittlere Teile, die im wesentwerden kann, daß eine veränderliche Spannung zwi- liehen mit den mittleren Äquipotentialflächen des cshen den Außenzylinder 10 und die Kathode gelegt Linsenfeldes zusammenfallen. Ein solcher Zusamwird. menfall hyperbolischer Äquipotentialflächen würde Die geschilderte Anordnung liefert einen Leucht- sich jedenfalls in einem Zentralbereich ergeben, aber fleck, der in einer Richtung etwas gedehnt ist, jedoch 35 dadurch, daß sich die Fenster weiter als die ohne Astigmatismus. Für einige Anwendungen ist Flächen V und W erstrecken, ist dies auch in größediese Dehnung des Fleckes vorteilhaft, aber wenn rem Abstand von der optischen Achse O der Fall,
die Röhre zu einem Zweck benutzt wird, bei dem Die an Hand der Fig. 1 und 2 erläuterten diese langgestreckte Form nachteilig ist, so kann Korrektionen werden nur über kleine Teile der diese durch Zusatz einer dritten Linse beseitigt 40 axialen Länge der Linse 17 erhalten. Bei einigen Anwerden, .die die gleiche Orientierung hat wie die Wendungen kann es erwünscht sein, Ausläufer und Linse mit den Öffnungen 16 (die der Kürze halber HilfsÖffnungen zu verwenden, die sich über die genachstehend als die Linse 16 bezeichnet wird) und samte axiale Länge der Fenster erstrecken, so daß an der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem auch eine Korrektion über die ganze axiale Länge abgewendeten Seite der Linse 17 liegt. Dabei wird ₄₅ der Linse durchgeführt wird. Eine besondere Ausdie Linse 16 schwächer sein; die zusätzliche Linse führungsform ist somit die, bei der die Linse zwei kann dabei auch schwächer als die Linse 17 sein. Schlitze in jedem der Teile zwischen den zwei Dieses System kann so ausgebildet werden, daß bei Fenstern aufweist, welche Schlitze näher bei den unveränderter Linse 17 die Linse 16 und die zusatz- Fensterrändern als beieinander liegen, in Verbindung liehe Linse eine solche Stärke erhalten, daß sich ein _5o mit zwei Stäben in jedem Fenster, die näher bei den fokussierter Fleck ergibt, der gleiche Abmessungen Fensterrändern als beieinander liegen. Eine solche in der X- und in der Γ-Ebene hat. Anordnung kann sämtliche Abbildungsfehler acht-Bei der Anordnung nach F i g. 1 können (nicht poliger und zwölfpoliger Systeme korrigieren. Ein dargestellte) Ablenkspulen zwischen dem vorderen derartiges Ausführungsbeispiel wird an Hand der Rand der Öffnung 17 (d.h. dem von dem Strahl- 55 Fig. 3 und 4 beschrieben. Abbildungsfehler höherer erzeugungssystem abgewendeten Rand) und dem An- Ordnung (z.B. bei 16-Pol- und 24-Pol-Systemen) fang des Konus 24 der Hülle angebracht sein. Mit lassen sich auch durch die Verwendung einer größe-Rücksicht auf das obenerwähnte Wirbelstrom- ren Zahl von Stäben (und einer gleichen Zahl von problem ist es gewünscht, · die Leitfähigkeit des Schlitzen) korrigieren, und hierdurch würde sich, Außenzylinders 10 und des Innenelektrodensystems 60 weil diese Abbildungsfehler der Hauptsache in den 15, 22 (oder wenigstens des Vorderteiles dieses äußeren Gebieten der Linsenöffnung auftreten, eine Systems) herabzusetzen. Dies kann dadurch erfolgen, größere Nutzöffnung ergeben. Die zusätzlichen Stäbe daß der Außenzylinder 10 als ein Überzug auf der würden jedoch die Felddurchdringung in hohem Innenfläche eines Glashalses mit kleinerem Durch- Maße verringern, wodurch für die gleiche Linsenmesser ausgebildet wird. Ebenso kann das Innen- 65 sltärke eine größere axiale Länge erforderlich wäre, elektrodensystem 15, .22 in Form eines mit einem Im gewählten Falle von zwei Stäben je Fenster (und leitenden Innenüberzug versehenen Isolierrohrs aus- zwei Schlitzen an jeder Seite) genügt meist die Korgebildet sein, in dessen zylindrischer Wand Öff- rektion der acht- und zwölfpoligen Fehler, während

sie zu gleicher Zeit eine viel stärkere Felddurchdringung erlauben als vier oder mehr Stäbe je Fenster.

Wie die F i g. 3 und 4 zeigen, ist jedes Fenster durch zwei Korrektionsstäbe in drei Teile unterteilt. Die Fenster sind Öffnungen in einem Metallzylinder 115, und die Korrektionsschlitze 120 sind im gleichen Zylinder angebracht.

Das Hauptmerkmal der dargestellten Linse sind die Winkel, unter denen die Stäbe 119 und Schlitze 120 zueinander angeordnet sind, während das Verhältnis der Durchmesser des Innen- und Außenrohrs weniger kritisch ist. Die betreffenden Winkel sind:

Winkel O₁ zwischen den Mittellinien

der Stäbe 39,3°

Winkel Θ₂ zwischen den Mittellinien
der Schlitze 39,7°

Winkel Θ_Ά, dem die Fenster gegenüberliegen 95°

Winkel, dem ein Stab 119 gegenüberliegt etwa 4,7°

Winkel, dem ein Schlitz 120 gegenüberliegt etwa 3,7°

In einem praktischen Ausführungsbeispiel mit diesen Winkeln kann eine Linse folgende Durchmesser aufweisen:

Innendurchmesser des Außenrohrs .. 31,0 mm
Außendurchmesser des Innenrohrs .. 24,5 mm
Dicke des Innenrohrs 0,375 mm

Die Linse der Fi g. 3 und 4 kann außer den Stäben 119 und Schlitzen 120 kurze Korrektionsausläufer und öffnungen aufweisen, die z. B. denjenigen der Linse 17 der F i g. 1 entsprechen.

Eine korrigierte Linse, wie sie in bezug auf die F i g. 3 und 4 beschrieben worden ist, kann um 90° gedreht gegenüber und in Verbindung mit einer zusätzlichen Linse Verwendung finden, die der Linse 16 der Fig. 1 entspricht und an der dem Elektronenstrahlerzeugungssystem zugewendeten Seite dieser Linse liegt. Eine solche zusätzliche Linse kann jedoch auch die Form der vorderen Linse 17 der Fig. 1 oder die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Form aufweisen. In einem bestimmten Falle kann eine Linse von der an Hand der F i g. 3 und 4 beschriebenen Art die vordere Linse 17 des Systems der F i g. 1 ersetzen, wobei die erwähnten Abmessungen etwas geändert und die axiale Länge der Fenster zweckmäßig gesteigert werden müssen, um die Herabsetzung der Felddurchdringung infolge der Stäbe 119 auszugleichen.

Die geschilderten Linsen lassen sich leicht der Verwendung in einem Elektronenmikroskop anpassen.

In den geschilderten Beispielen wurde angenommen, daß die leitenden Ausläufer und HilfsÖffnungen benutzt wurden, um die Abbildungsfehler der sie enthaltenden Linse zu korrigieren. Unter Umständen können diese Ausläufer und öffnungen jedoch Verwendung finden, um eine sonstige Korrektion vorzunehmen, z.B. die Einführung eines vorherbestimmten Fehlers in die Linse zum Ausgleich eines in einer anderen Linse des optischen Systems auftretenden Abbildungsfehlers.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre mit einer vierpoligen elektrostatischen Elektronenlinse, die eine Innenelektrode und eine Außenelektrode aufweist, wobei die Innenelektrode rohrförmig ausgebildet ist und zwei Fenster aufweist, die einander gegenüber symmetrisch je auf einer Seite einer axialen Ebene angeordnet sind und beide durch eine zu dieser Ebene senkrechte axiale Ebene symmetrisch in zwei gleiche Teile geteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fenster der Innenelektrode der optischen Achse mit einem Öffnungswinkel von mehr als 90° gegenüberliegt, daß die Innenelektrode zur Feldkorrektur leitende Ausläufer, die sich nahezu parallel zur optischen Achse in die Fenster erstrecken, und/oder HilfsÖffnungen in den Teilen zwischen den Fenstern aufweist, wobei die Ausläufer und/ oder die HilfsÖffnungen symmetrisch gegenüber den beiden Symmetrieebenen liegen, und daß die leitende Außenelektrode wirksame leitende Elemente aufweist, die die Fenster und die HilfsÖffnungen überdecken.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fenster zwei einander gegenüberliegende gerade Ränder aufweist, die sich parallel zur optischen Achse erstrecken und einem Raumwinkel von mehr als 90° in dieser Achse gegenüberliegen.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberflächen der Innenelektroden auf einem ersten Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt liegen, während die wirksamen Innenoberflächen der Außenelektrode auf einem zweiten Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt liegen, der koaxial zum erwähnten ersten Zylinder ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche der leitenden Ausläufer im wesentlichen auf dem erwähnten ersten Zylinder liegen.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Fenster eine gerade Anzahl von Ausläufern, die symmetrisch und in gleichen Abständen beiderseits der betreffenden Symmetrieebene angeordnet sind, vorgesehen ist.

6. Elektronenstrahlröhre nach Ansprach 1,

2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausläufer Stäbe sind, die sich über die ganze axiale Länge der Fenster in einer Richtung nahezu parallel zur optischen Achse erstrecken.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2,

3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Gebiete zwischen den beiden Fenstern eine gerade Anzahl von HilfsÖffnungen angebracht sind, die symmetrisch beiderseits der betreffenden Symmetrieebene liegen.

8. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die HilfsÖffnungen Schlitze sind, die sich über nahezu die ganze axiale Länge der Fenster in Richtungen parallel zur optischen Achse erstrecken.

9. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem

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der leitenden Teile zwischen den beiden Fenstern zwei Schlitze vorgesehen sind, die näher bei den Fensterrändern als beieinander liegen, und daß in jedem Fenster zwei Stäbe angebracht sind, die näher bei den Fensterrändern als beieinander liegen.

10. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode ein mit Öffnungen versehenes Metallrohr ist, das einen Teil der An- Ίο ode des Elektronenstrahlerzeugungssystems bildet.

11. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode mit einem auf dem Röhrenkolben angebrachten leitenden Innenüberzug elektrisch verbunden ist,

12, Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, . daß eine zusätzliche elektrostatische Elektronenlinse vorgesehen ist, die zwischen der vierpoligen Linse und dem Elektronenstrahlerzeugungssystem liegt und koaxiale Innen- und Außenelektroden aufweist, wobei in dieser Innenelektrode zwei Fenster senkrecht zu den Fenstern der vierpoligen Linse angebracht sind.

13. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode der zusätzlichen Linse einen Teil des gleichen Rohrs bildet wie die Innenelektrode der .vierpoligen Linse.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 019 389.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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