[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahlerzeugersystem für Kathodenstrahlröhren
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Elektronenstrahlerzeugersysteme für Kathodenstrahlröhren, die eine Kathode sowie
Gitter- und Fokussierelektroden aufweisen, sind bekannt (DE-OS 32 12 248). Um einen
dünnen Elektronenstrahl und damit einen kleinen Elektronenauftreffleck auf dem Leuchtschirm
der Kathodenstrahlröhre zu erreichen, ist es nötig, die zweite Gitterelektrode relativ
dick auszuführen. D.h., die Tiefe der Öffnung in der zweiten Gitterelektrode ist groß
zu wählen. Dabei ist es durchaus möglich, daß die Tiefe der Öffnung dem Durchmesser
der Öffnung entspricht.
[0003] Bei einer derartigen Ausgestaltung der zweiten Gitterelektrode kann es passieren,
daß in der Zeit vom Einschalten der Kathodenstrahlröhre bis zur Ausbildung stabiler
Raumladungsverhältnisse um die Kathode herum der Elektronenstrahl sich aufweitet und
dabei die Wandung der Öffnung in der zweiten Gitterelektrode streift. Die die Wandung
der Öffnung in der zweiten Gitterelektrode streifenden Elektronen lösen nun ihrerseits
Sekundärelektronen aus, die auf die dritte Elektrode, auch Fokussierelektrode genannt,
gelangen. Solche Fehlströme sind zunächst unmeßbar klein, jedoch mit steigender Betriebsdauer
ergeben sich kurzzeitig meßbare Ströme im µA-Bereich an der zweiten und dritten Gitterelektrode,
weil sich durch Niederschlag von verdampftem Kathodenmaterial in die Öffnung der zweiten
Gitterelektrode die Sekundär-Elektronen-Ausbeute von zunächst ca. 1 vervielfacht.
Diese Fehlströme bewirken eine Änderung der Spannung an der zweiten Gitterelektrode,
sie wird positiver, und ebenso der Spannung an der Fokussierelektrode, diese wird
negativer. Durch diese Potentialänderungen ist der Elektronenstrahl kurzzeitig nicht
optimal fokussiert, was zu einer Bildunschärfe führt. In ungünstigen Fällen kann sogar
eine Selbstblockierung durch totale Stromübernahme auf die zweite und dritte Elektrode
auftreten.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugersystem für
Kathodenstrahlröhren mit einer dicken zweiten Gitterelektrode anzugeben, das keine
Bildunschärfe durch Stromübernahme durch die zweite und dritte Elektrode aufweist.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 enthalten.
[0006] Die Erfindung wird nun anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Elektronenstrahlerzeugersystems;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer zweiten Gitterelektrode;
Fig. 4 die Einzelheit Z aus der Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer zweiten Gitterelektrode;
Fig. 6 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer zweiten Gitterelektrode;
Fig.7a,7b die Einzelheiten X und Y in der Fig. 6;
Fig. 8 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel und
Fig. 9 die Einzelheit X in Fig. 8.
[0007] In Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 10 mit einem Bildschirm 11, einem Konus 12
und einem Röhrenhals 13 dargestellt. Es gibt Kathodenstrahlröhren mit einem und auch
solche mit mehreren Elektronenstrahlerzeugersystemen. Bei den Kathodenstrahlröhren
mit mehreren Elektronenstrahlerzeugersystemen können diese getrennt voneinander, aber
auch integriert aufgebaut sein. Die Erfindung bezieht sich auf alle diese Formen von
Elektronenstrahlerzeugersystemen, auch wenn die Erfindung anhand eines integriert
aufgebauten mehrstrahligen Elektronenstrahlerzeugersystem erläutert wird.
[0008] Im Röhrenhals 13 der Kathodenstrahlröhre 10 ist ein Elektronenstrahlerzeugersystem
14 angebracht (gestrichelt dargestellt), das beispielsweise drei Elektronenstrahlen
1, 2, 3 erzeugt, die über den Bildschirm 11 abgelenkt werden (1′, 2′, 3′). Am Übergang
vom Röhrenhals zum Konus 12 ist dazu ein magnetisches Ablenksystem 15 angeordnet.
[0009] In Fig. 2 ist das Elektronenstrahlerzeugersystem 14 in einer Seitenansicht dargestellt.
Das System 14 weist in Strahlrichtung gesehen nacheinander erste und zweite Gitterelektroden
23, 24, erste und zweite Fokussierelektroden 25, 26 und einen Konvergenztopf 27 auf.
Innerhalb der ersten Gitterelektrode 23 sind Kathoden 22 angeordnet, die nur schematisch
und gestrichelt dargestellt sind. Die erste Gitterelektrode 23 wird auch Steuergitter
und die zweite Gitterelektrode 24 wird auch Schirmgitter genannt. Die Kathode zusammen
mit dem Steuer- und dem Schirmgitter wird als Triodenlinse bezeichnet. Die Fokussierelektroden
25, 26 bilden eine Fokussierlinse. Die Einzelteile des Systems werden durch zwei Glasstäbe
28 zusammengehalten. Die elektrischen Anschlüsse des Systems 14 sind der besseren
Übersicht wegen nicht dargestellt.
[0010] In allen Elektroden des Systems 14 sind drei in einer Reihe liegende Öffnungen angeordnet,
durch die die von den drei Kathoden 22 erzeugten Elektronenstrahlen laufen, die dann
später auf der Leuchtschicht des Bildschirmes 11 landen.
[0011] In Fig. 3 ist nur die zweite Gitterelektrode 24 im Schnitt dargestellt. Darüber ist
die erste Fokussierelektrode 25 angedeutet. Die Gitterelektrode 24 ist hier topfförmig
ausgebildet und im Boden 5 ist die Öffnung 4 für den Elektronenstrahl vorhanden. Die
weiteren Öffnungen für die weiteren Elektronenstrahlen sind in dieser Schnittdarstellung
nicht sichtbar. Die Öffnung 4 weist eine große Tiefe auf, d.h., ihr Durchmesser d
entspricht etwa der Dicke des Bodens 5 der zweiten Gitterelektrode 24. Auf der zur
ersten Fokussierelektrode 25 gewandten Seite der zweiten Gitterelektrode 24 ist die
Öffnung 4 mit einer kegeligen Erweiterung 6 versehen.
[0012] In Fig. 4 ist die Einzelheit Z gemäß der Figur 3 dargestellt. Die kegelige Erweiterung
6 muß sich nicht über die gesamte Tiefe der Öffnung 4 erstrecken. Im dargestellten
Beispiel weist die Öffnung 4 eine Tiefe a auf, in der ihre Seitenwände parallel zur
Mittelachse der Öffnung 4 verlaufen. Daran schließt sich die kegelige Erweiterung
6 an. Die kegelige Erweiterung weist einen Winkel α von mindestens 10°, beispielsweise
15° auf. Für die Beziehung des Durchmessers d zur Tiefe a der Öffnung 4 soll gelten,
daß die Bedingung
≦ 0,5 erfüllt ist.
[0013] In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die zweite Gitterelektrode 24 dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Gitterelektrode 24 aus einem dünnen Blech
hergestellt. Um eine große Tiefe für die Öffnung 4 zu erhalten, wurde die Öffnung
als Durchzug gestaltet. Aber auch hier gilt, daß die kegelige Erweiterung 6 einen
Winkel α von mindestens 10° einschließt und daß die Beziehung
≦ 0,5 erfüllt ist.
[0014] In Fig. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer zweiten Gitterelektrode 24 dargestellt.
Diese zweite Gitterelektrode hat eine topfförmige Gestalt und im Boden 7 ist die rechteckige
Öffnung 4 vorhanden. Dazu ausgerichtet liegt auf dem Boden 7 eine Platte 8, die eine
Öffnung mit einer kegeligen Erweiterung 6 enthält. Aufgrund dieses konstruktiven Aufbaues
der zweiten Gitterelektrode 24 ist es auf einfache Weise möglich, ein astigmatisches
Strahlformungselement in der Gitterelektrode 24 mit der die kegelige Erweiterung 6
enthaltenden Platte 8 zu kombinieren.
[0015] In Fig. 7a und 7b sind die Einzelheiten X bzw. Y aus der Fig. 6 dargestellt. Die
Einzelheiten X und Y stellen zwei um 90° versetzte Schnitte durch die Gitterelektrode
24 dar In der Platte 8 ist eine rotationssymmetrische Öffnung, bestehend aus dem zylinderförmigen
Teil mit der Tiefe a und der kegeligen Erweiterung 6, vorhanden. Die Erweiterung weist
wiederum einen Winkel α von mindestens 10° auf. Die kegelige Erweiterung reicht nicht
über die gesamte Tiefe der Öffnung, sondern geht in den Teil über, dessen Tiefe mit
a bezeichnet ist und dessen Seitenwände parallel zur Mittelachse der Öffnung 4 verlaufen.
Auch hier soll die Bedingung
≦ 0,5 erfüllt sein. Die Tiefe der Öffnung 4 im Boden 7 ist mit b, die Breite mit
e und die Länge mit f bezeichnet, und dieser Teil der Öffnung wirkt als astigmatisches
Strahlloch.
[0016] In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zweiten Gitterelektrode 24 dargestellt.
Hierbei ist die Erweiterung 6 stufig ausgeführt und ihre Tiefe ist mit c bezeichnet.
Auch hierbei kann die Gitterelektrode 24 eine topfförmige Gestalt aufweisen und in
ihrem Boden 7 die Öffnung 4 tragen. Dazu ausgerichtet liegt dann die Platte 8, die
eine Öffnung mit dem Durchmesser d1 (Fig. 9) aufweist. Dieser Durchmesser d1 ist größer
als der Durchmesser do der Öffnung im Boden 7, wodurch die stufige Erweiterung 6 entsteht.
Hier soll die Bedingung d1 = do + 2c.tan α erfüllt sein, wobei α ≧ 10° sein soll.
[0017] In Fig. 9 ist die Einzelheit X aus der Fig. 8 dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
kann im Boden 7 eine rechteckige Öffnung vorhanden sein, die als astigmatisches Strahlloch
wirkt.
1. Elektronenstrahlerzeugersystem für Kathodenstrahlröhren mit mindestens einer Kathode
sowie mindestens drei nacheinander angeordneten Elektroden mit Öffnungen zur Führung
eines Elektronenstrahles dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (4) in der zweiten Elektrode (24) auf ihrer zur dritten Elektrode
(25) weisenden Seite eine Erweiterung (6) besitzt.
2. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erweiterung (6) eine kegelige Form aufweist.
3. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
kegelige Erweiterung (6) auf einem Teil der Tiefe der Öffnung (4) vorhanden ist und
der andere Teil der Tiefe der Beziehung
≦ 0,5 genügt, wobei d für den Durchmesser und a für die nicht erweiterte Tiefe der
Öffnung (4) steht.
4. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erweiterung einen Winkel (α) von mindestens 10°, vorzugsweise 15° aufweist.
5. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Elektrode (24) auf ihrer zur dritten Elektrode (25) weisenden Seite im Bereich
der Öffnung (4) eine Platte (8) trägt, in der die kegelige Erweiterung (6) vorhanden
ist.
6. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erweiterung (6) die Form einer Stufe hat.
7. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser (d1) der zur dritten Elektrode (25) weisenden Stufe ( 6) der Beziehung
d1 = do + 2ctan α genügt, wobei do für den Durchmesser der Öffnung (4) und c für die
Tiefe der Stufe ( 6) steht und α ≧ 10° ist.