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Braunsche Röhre.
In dem Stammpatente Nr. 142495 ist eine unter Hochvakuum betriebene Elektronenstrahlröhre für Fernsehzwecke beschrieben worden, bei der der Elektronenstrahl durch Raumladungssteuerung in seiner Intensität gesteuert und auf eine Blende geworfen wird. Die Öffnung dieser Blende wird dann durch ein geschlossenes elektronenoptisehes System konstanter Brennweite auf dem Leuchtschirm der Braunschen Röhre abgebildet.
Unter dem Ausdruck"geschlossenes elektronenoptisehes System"ist dabei ein System zu verstehen, bei welchem die brechenden Ebenen sich im wesentlichen innerhalb des durch die plattenförmigen Abschlusselektroden des Systems begrenzten Raumes befinden und praktisch nicht aus demselben heraustreten.
Da die Blendenöffnung als Fläche konstanter Form und Grösse jedoch wechselnder Helligkeit wirkt, gelingt es auf diese Weise, Bildpunkte zu erzeugen, deren Form und Grösse von ihrer Helligkeit unabhängig ist und infolgedessen auch beim Übergang vom hellsten Hell bis zum dunkelsten Schwarz unverändert bleibt. Es werden damit die Lichtsteuerungsfehler ohne Verwendung von Gaskonzentration lediglich unter Benutzung elektrostatischer Vorrichtungen, welche wie Linsen wirken, beseitigt.
Es hat sich nun gezeigt, dass es bei derartigen Röhren sehr schwer ist, einen Bildpunkt grosser Intensität und kleiner Oberfläche, wie dies zur Herstellung von vielzeiligen lichtstarken Fernsehbildern erforderlich ist, zu erzeugen.
Diese Schwierigkeit liegt in folgendem begründet :
Das elektronenoptisehe, die Blendenöffnung auf dem Bildschirm abbildende System wirkt ebenso wie eine optische Linse. Die Grösse der auf dem Bildschirm erzeugten Blendenöffnul1gsabbildung ist proportional dem Verhältnis zwischen dem Abstand des Fluoreszenzschirmes von der Linse zu dem Abstand der Linse (d. h. des elektronenoptischen Systems) von der abzubildenden Blendenöffnung, wobei scharfe Abbildung vorausgesetzt ist.
Um also möglichst kleine Bildpunkte zu erzeugen, ist es erforderlich, das elektronenoptische System möglichst weit von der abzubildenden Blende anzuordnen.
Der Abstandsbemessung sind dabei durch die konstruktiven Gesichtspunkte praktische Grenzen gesetzt. Immerhin wird aber das elektronenoptische System praktisch in einem Abstand in der Grössenordnung von etwa 150 mm von der abzubildenden Blende angeordnet.
Werden nun zur Ausleuehtung der abzubildenden Blende Elektronenstrahlen benutzt, welche nach einem der üblichen Verfahren stark vorkonzentriert sind, so weist das aus der Blende austretende Strahlenbüschel einen Divergenzwinkel auf, welcher so gross ist, dass ein grosser Teil der Elektronen von dem wie angegeben in vergleichsweise grossem Abstand angeordneten elektronenoptischen System überhaupt nicht mehr erfasst bzw., da das System eine verhältnismässig kleine Apertur besitzt, nicht mehr in der zur Erzeugung einer einwandfreien Abbildung erforderlichen Art gebrochen werden kann.
Es entsteht also ein nicht sehr lichtstarker Bildpunkt, welcher auch nicht die gewünschten scharfen Konturen aufweist.
Wenn man anderseits zur Ausleuchtung der Blende durch Ausblendung parallelisierte Elektronen benutzt, so erhält man zwar einen Bildpunkt der erforderlichen Konturenschärfe, jedoch geht dabei ein grosser Teil der Elektronen durch Ausblendung verloren, so dass die Lichtstärke stark herabgemindertwird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Weiterbildung der im Stammpatent angegebenen Anordnung, welche es gestattet, die genannten Nachteile zu vermeiden und Bildpunkte zu erzeugen, welche gleichzeitig gute Konturenschärfe und sehr grosse Intensität aufweisen.
Dies wird unter Verwendung zweier Anordnungen erzielt, welche im folgenden als Kombination beschrieben sind, von denen aber auch jede für sich allein in der Röhre nach dem Stammpatent zur Anwendung gelangen kann und unter Umständen hinreicht, um die gewünschte Bildpunktqualität zu erzeugen.
Erfindungsgemäss wird
1. zur Ausleuchtung der abzubildenden Blende ein Elektronenbüschel verwendet, welches derart vorkonzentriert ist, dass es bei dem Durchtritt durch die Blende einen sehr geringen Divergenzwinkel aufweist.
Dies kann durch Anwendung eines zwischen Kathode und Blende angeordneten Kondensorsystems erreicht werden. Ein solches System kann aus zwei Zylindern und zwei mit Blendenöffnungen versehenen Plattenelektroden bestehen, wobei der eine Zylinder in an sich bekannter Weise die Kathode umgibt und die zweite Plattenelektrode als Blende dienen kann, deren Öffnung durch das nachgeschaltete elektronenoptische System abgebildet wird.
Wenn aber die Versenkungstiefe der Kathode in dem Wehneltzylinder, der Abstand des Zylinders von der nachgeschalteten Blendenelektrode und die Spannung dieser Blendenelektrode richtig gewählt werden, so gelingt es bereits unter Verwendung dieser zwei Elemente für sich, eine derartige Bündelung des Strahles zu erreichen, dass das aus der Blendenöffnung austretende Elektronenstrahlenbüschel einen sehr geringen Divergenzwinkel (beispielsweise kleiner als 7 ) aufweist, so dass der Strahl ohne Ausblendung und daher auch ohne Energieverlust nahezu vollständig parallel gerichtet ist ;
2. zwischen der abzubildenden Blende und dem abbildenden elektronenoptischen System, u. zw. beispielsweise etwa in der Mitte zwischen den beiden, ein zweites elektronenoptisches System angeordnet, welches so eingestellt wird, dass es für sich allein nur ein virtuelles Bild der Blende entwerfen kann.
Eine Ausführungsform der Röhre ist in der Fig. 1 beispielsweise dargestellt. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist es bei der Röhre auch möglich, an Stelle der doppelten elektrostatischen Strahlablenkung eine gemischt statisch-magnetische Ablenkung zu verwenden.
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stand benutzt und durch zwei hintereinander liegende Sammellinsen 3 und 4 auf dem Schirm 5 abgebildet.
Die Blendenöffnung 1 wird dabei genau wie in der Optik im Verhältnis der Abstände der brechenden Kante vom Schirm 5 einerseits und von der Blende 1 anderseits vergrössert auf dem Schirm umgekehrt stehend wiedergegeben. Unter der brechenden Kante ist dabei die brechende Ebene einer gedachten Linse zu verstehen, die die gleiche Wirkung wie die beiden Einzellinsen aufweisen würde, also als deren Resultierende aufgefasst werden könnte. Es gelingt ohne weiteres, durch entsprechende Wahl der Blendenform dem Bildpunkt beliebige geometrische Formen zu erteilen. Die praktischen Abmessungen werden zweckmässig so gewählt, dass die Abbildung möglichst nur mit schwacher Vergrösserung erfolgt. Es muss daher die Länge der Abstände der Blende 1 von der Linse 4 möglichst gross sein im Vergleich zur Länge des Abstandes 4 von 5. Praktisch ist erstere Länge z.
B. 140 mm, letztere 250 mm, so dass eine Vergrösserung etwa nur auf das Doppelte erfolgt. Eine weitergehende Verkleinerung der Blendenöffnung auf dem Schirm könnte beispielsweise durch Verkürzung des Abstandes der Elemente 4 und 5 erzielt werden. Den Schirmabstand noch kleiner zu machen, wäre prinzipiell möglich, bringt aber den Nachteil einer verringerten Ausschlagsempfindlichkeit mit sich, so dass bei gleichenAblenkungsspannungendieFormate kleinerwerden.
Es hat sich gezeigt, dass eine Schwierigkeit darin besteht, auf eine so grosse Länge 1-4 von 140 mm einen Elektronenstrahl von möglichst grosser Dichte mit so kleinem Divergenzwinkel herzustellen, dass er am Ort der Hinterlinse 4 noch glatt durch die Linsenöffnung hindurchgeht. Es bereitet anderseits keine Schwierigkeiten, am Orte der Blende 1 eine sehr starke Stromdichte einzustellen, wenn die Randstrahlen des abgehenden Büschels eine grössere Divergenz haben dürfen. Es hat sich jedoch ergeben, dass bei einer Stromdichte von 1 mA pro mm2 an einer Blendenöffnung 1 von 0'5 mm Durchmesser, mit den im folgenden näher beschriebenen Kondensoranordnungen und Kathoden am Ort der Hinterlinse 4, ein Bündelquersehnitt von zirka 10 mm2 nur schwer zu unterschreiten ist.
Es wird daher zusätzlich eine zweite Linse, die Vorderlinse 3, vorgesehen. Diese Linse 3 wird in geringerem Abstand von der Blende 1, z. B. in halber Entfernung 1-4 angeordnet. Die Linse 3 wird so eingestellt, dass sie allein auf dem Schirm nur ein virtuelles Bild entwerfen kann und ist zwischen Blende und Schirm so angeordnet, dass das von ihr entworfene reelle Bild der Blende 1 kleiner oder höchstens gleich dem durch die Öffnung von 4 und 1 gelegten Bündelquerschnitt am Schirm 5 ist.
Je nach den Vorspannungen, die man den beiden Einzellinsen 3 und 4 erteilt, lässt sich der Schwerpunkt zwischen den beiden Brechkräften zwischen Schirm und Blende, d. h. die Lage einer aus den beiden Einzellinsen resultierend gedachten Linse, verlagern und damit die Fleekgrösse am Schirm einstellbar verändern.
Es hat sich gezeigt, dass es in idealer Weise gelingt, mit Hilfe zweier in dieser Art hintereinander geschalteter Linsenvorrichtungen ein reelles, verkehrt stehendes Bild der Blende 1 ohne störende Rand-
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verwasehungen zu entwerfen, bei einer sehr grossen Stromdichte von bis zu 5 mA/mm2 in der Blende 1, jedoch allerdings mit einer etwas stärkeren Vergrösserung, als sie einer Einlinsenröhre mit der Linse 4 allein entsprechen würde. Der entscheidende Vorteil besteht darin, dass nirgendwo Energie durch Ausblendung verlorengeht.
Man kann den Nachteil eines zu grossen Bildpunktes bei dieser Röhre verkleinern, weil man infolge der stärkeren Konzentration der Strahlen am Orte 2 dort auch eine kleinere Blendenöffnung wählen kann als bei Beleuchtung mit parallelem Licht. Wie klein die Blende 1 ohne Ausblendverlust werden kann, hängt von der Grösse der Kathode und der Ausführung des Kondensorsystems ab, welches die Aufgabe hat, die Kathodenoberfläche auf der Blendenöffnung abzubilden. In Fig. 1 besteht die Kathode aus einer Metallhülse 6, in deren Oberfläche in einer Vertiefung 7 das Oxyd eingedrückt ist und welche durch eine Innenspirale 8 geheizt wird. Die Abbildungsorgane für die Kathodenoberfläche sind die Zylinder 9 und 10 sowie die Anoden 11 und 2.
Das kleine Lochgitter 12, welches mit 2 mm Öffnung in einem sehr geringen Abstand von zirka 0'2mm vor der Kathode von zirka 1'5mm2 Emissionsfläche angeordnet ist, dient zur Lichtsteuerung, welche als sogenannte"Dunkelraumsteuerung"arbeitet. Die Vereinigung des negativ vorgespannten Zylinders 10 mit der nachgeschalteten positiven Blende 2 erzeugt in bekannter Weise die brechende Ebene. Die Grösse des Kathodenbildes auf der Anode 2 fällt um so kleiner aus, je kleiner das Verhältnis von Kathodendurchmesser 7 zur Brennweite der Kondensorlinse 10/2 gemacht wird. Je grösser man aber die Brennweite des letzteren macht, desto grösser muss auch der Abstand des leuchtenden Objekts 7 vom Ort der Brechebene 10 sein.
Die technischen Kompromisse führen zu folgender Dimensionierung : Es betragen der Abstand 9/11 zirka 5 mm, Zylinder 10 10.10 mm, Abstand 11/2 zirka 20 mm. Der Abbildungsmassstab ist dann zirka 1 : 3 verkleinert, so dass
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eine Blende von 0'3 mm Grösse glatt hindurehzubringen.
Auch der Zylinder 9 bildet mit der Anode 11 ein konzentrierendes System, welches gleichzeitig beschleunigt. Durch Bemessung der Spannung an 11 und der Versenkungstiefe 13 von zirka 4 mm bei einem Zylinderdurchmesser von 10 mm kann man erreichen, dass das aus der Blende 11 austretende Strahlenbündel einen beliebig kleinen Divergenzwinkel hat. Es gelingt bei der angegebenen Dimensionierung, nahezu parallele Strahlen am Orte 11 zu erreichen, wenn man die Anode 11 an die volle Anodenspannung von 2 anschliesst. Daraus ergibt sich als selbstverständlich, dass bei geeigneter Dimensionierung der massgebenden Grössen, d. h. Versenkungstiefe, Abstände, Durchmesser und Spannungen, die Blende 11 einfach an Stelle der Blende 2 treten kann. Die Empfindlichkeit der Lichtsteuerung beträgt zirka 7 Volt.
Das brechende Feld der Linse 4 wird mit Hilfe der mit einem Zylinderansatz versehenen Elektrode 4' und der vor der Öffnung des Zylinderansatzes angeordneten Elektrode 4"erzeugt. Eine weitere Elektrode 4"'ist nahe dem Teil der Elektrode 4'mit der kleineren Öffnung angeordnet und befindet sich auf dem Potential der Elektrode 4". Die Elektrode 4'" bewirkt, dass die elektronenoptische Brechung in der Linse 4 ohne Geschwindigkeitsänderung der Elektronen vor sich geht. Sie ist also für die eigentliche Linsenwirkung nicht erforderlich, jedoch ist ihre Verwendung, wie die Anmelderin gefunden hat, sehr zweckmässig.
Diese Wirkungsweise gilt auch sinngemäss für die Elektronenlinse 3, die in ähnlicher Weise aus den Teilen 3', 3" und 3'" aufgebaut ist.
Besondere Sorgfalt erfordert die Ausbildung der Ablenkungssysteme. Gezeichnet ist eine doppeltelektrostatische Ablenkung mittels der Plattenpaare 14, 15 und 16, 17. Der Kleinstabstand dieser Plattenpaare wird erfindungsgemäss gleich oder grösser, aber nicht wesentlich kleiner gewählt als die Öffnung der Hinterlinse 4. Die Länge der Platten in der Strahlrichtung ist bei Parallelplatten durch den maximalen Aussehlagwinkel bei gewünschtem Format und Schirmabstand gegeben, bei geneigten Platten kann sie grösser sein als bei Parallelplatten. In der praktischen Ausführung sind die Abstände der gegeneinander geneigten Platten beim Ein- und Austritt 7 und 15 mm bei einer Linsenöffnung von 7 mm und die Plattenlänge in Bahnrichtung 30 mm.
Wesentlich ist der Abstand zwischen den Platten 14, 15 einerseits und der Linse 4 sowie den Vorderplatten 16, 17 anderseits. Der Abstand beträgt zweckmässig mindestens das Doppelte von der kleinsten jeweiligen Plattendistanz. Im vorliegenden Falle sind beide Abstände 30 mm, also gleich dem Vierfachen, derselben. Nur so ist es möglich, Abweichungen von der Rechteckform des Bildes zu vermeiden. Gleichzeitig müssen die Platten- ? 6,. 27 sehr breit sein und Leitungen in Richtung der Feldlinien vermieden werden (unendlich lange Platten). Zur Erzielung einer besonders sorgfältigen Formatkorrektur können Schirme 18, 18', 19, 20 und 21 angeordnet werden, welche die Kanten der Platten gerade überdecken und geerdet sind.
Der Hals der Röhre ist zur Vermeidung von Wandladungen versilbert, u. zw. vom Ort der Linse 4, wo das Rohr 22 von zirka 15 mm lichter Weite zu Ende ist, bis etwa zur Mitte des Kolbenkörpers. Durch Federn 23, die in der Zeichnung als einfache Leitungsverbindungen dargestellt sind, ist dieser Wandbelag 24 geerdet. Der Gesamtaufbau der Röhre geschieht unter Verwendung unmagnetischen Materials, Phosphorbronze und Glas, unter Benutzung besonderer Lehren, indem alle oder einzelne Elektroden zu einer oder mehreren mit Hilfe von Lehren in sich zentrierten Baueinheiten durch Befestigung an isolierten Trägern, beispielsweise Glasstäben, mittels durch Schweissen befestigter Schellen vereinigt werden und die so gebildete Baueinheit bzw. Baueinheiten
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an am Quetschfuss befestigten Trägern, z. B.
Glasstäben, gehaltert werden. Die Röhre arbeitet nur dann einwandfrei, wenn sie mit einem äusseren Schutzmantel aus Eisenblech umgeben und auf diese Weise gegen die Einwirkung des Erdfeldes geschützt ist.
Sämtliche Ablenkplatten können einzeln herausgeführt werden. Dadurch kann man beide Bildkoordinaten umpolen.
Alle Nachteile der Trapezbildung können ferner auch durch Verwendung gemischt-elektrostatischelektromagnetischer Ablenkung vermieden werden. Fig. 2 stellt den Schnitt durch den Röhrenhals von oben gesehen dar. Die Ablenkplatten 25 und 26 werden an die Zeilenfrequenz angeschlossen und gleichzeitig als eiserne Polschuhe ausgeführt. Der Zeilenfrequenzgenerator ist 27. Aussen auf der Glaswand 28
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Generator 33 symbolisiert ist und zirka 25 Hertz Bildwechselfrequenz ergibt. Ein senkrecht aus der Papierebene heraustretender Strahl wird dann in der angedeuteten Weise in beiden Koordinaten abgelenkt.
Elektrische und magnetische Felder verlaufen kongruent. Man erhält dann auf diese Weise einwandfreie Bildrechtecke und, da der magnetische Widerstand nicht gross ist, ausreichende Empfindlichkeit für die Bildablenkung.
Der Magnetkern des Ablenkungssystems kann, wie die Fig. 2 zeigt, so ausgeführt werden, dass er aus 2 Jochbogen 31 und die Spule aus 2 Hälften besteht, die auf die Polschuhe gewickelt sind. Es kann aber auch nur ein Joch und eine Spule vorgesehen sein.
Die Potentiale für die einzelnen Elektroden können zweckmässig beispielsweise wie folgt gewählt werden :
Kathodenheizung 84 Volt, wobei die MetalIschuhe 6 0 Potential aufweisen. Steuerspannung am Wehneltzylinder-15/0 Volt, also ego =-7-5 Volt, Abbildungsorgan 10 zirka 0-200 Volt, Anode'2 etwa 2000 Volt, Vorderlinse 3 und Hinterlinse 4 etwa +1000 Volt, Ablenkspannungen (. J = 800 Volt im Mittel also =h 400 Volt.
Die Blende 18, 18', kann entweder auf Anodenpotential, also getrennt von dem Ablenkplattenpaar 14, 15 gehalten werden oder mit dem Ablenkplattenpaar verbunden an das Kippotential angeschlossen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Braunsche Röhre nach Patent Nr. 142495, bei welcher eine Blendenöffnung durch ein nachgeschaltetes geschlossenes elektronenoptisches System auf dem Bildschirm abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kathode und der abzubildenden Blendenöffnung ein bündelndes elektronenoptisches System vorgesehen ist, welches bewirkt, dass sämtliche von der Kathode kommenden Elektronen ohne Ausblendung durch die Blendenöffnung hindurchgehen und dass das Elektronenbüschel nach Durchtritt durch diese Öffnung einen sehr geringen Divergenzwinkel aufweist und dass das abbildende elektronenoptische System mit Bezug auf die Blende derart angeordnet ist, dass sämtliche von der Blende ausgehenden Strahlen ohne Ausblendung zur Erzeugung des Bildpunktes ausgenutzt werden.
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Braun tube.
In the parent patent No. 142495, a cathode ray tube operated under high vacuum for television purposes has been described, in which the electron beam is controlled in its intensity by space charge control and is projected onto a diaphragm. The opening of this diaphragm is then displayed on the luminescent screen of the Braun tube by a closed electron-optical system of constant focal length.
The expression "closed electron-optical system" is to be understood as a system in which the refractive planes are essentially located within the space delimited by the plate-shaped terminating electrodes of the system and practically do not emerge from the same.
Since the aperture acts as a surface of constant shape and size, but with varying brightness, it is possible in this way to generate pixels whose shape and size are independent of their brightness and consequently remain unchanged during the transition from the brightest light to the darkest black. It eliminates the light control errors without using gas concentration only using electrostatic devices which act like lenses.
It has now been shown that with tubes of this type it is very difficult to generate an image point of great intensity and small surface, as is necessary for the production of multi-line, bright television images.
This difficulty is due to the following:
The electron-optical system, which images the aperture on the screen, acts like an optical lens. The size of the aperture image produced on the screen is proportional to the ratio between the distance of the fluorescent screen from the lens to the distance of the lens (i.e. the electron optical system) from the aperture to be imaged, provided that the image is sharp.
In order to generate the smallest possible image points, it is necessary to arrange the electron-optical system as far as possible from the diaphragm to be imaged.
There are practical limits to the dimensioning of the distance due to the design aspects. Nevertheless, the electron-optical system is practically arranged at a distance of the order of magnitude of about 150 mm from the diaphragm to be imaged.
If electron beams are now used to illuminate the diaphragm to be imaged, which are strongly pre-concentrated according to one of the usual methods, the bundle of rays emerging from the diaphragm has an angle of divergence which is so large that a large part of the electrons of the one as indicated is comparatively large The electron-optical system arranged at a distance is no longer detected at all or, since the system has a relatively small aperture, it can no longer be broken in the manner required to generate a perfect image.
The result is an image point that is not very bright and does not have the desired sharp contours.
If, on the other hand, parallelized electrons are used to illuminate the diaphragm by masking out, an image point with the required definition is obtained, but a large part of the electrons is lost by masking out, so that the light intensity is greatly reduced.
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The subject of the invention is a further development of the arrangement specified in the parent patent, which makes it possible to avoid the disadvantages mentioned and to generate image points which at the same time have good contour definition and very high intensity.
This is achieved using two arrangements which are described below as a combination, but each of which can also be used on its own in the tube according to the parent patent and may be sufficient to produce the desired pixel quality.
According to the invention
1. To illuminate the diaphragm to be imaged, an electron bundle is used which is pre-concentrated in such a way that it has a very small angle of divergence when it passes through the diaphragm.
This can be achieved by using a condenser system arranged between the cathode and the diaphragm. Such a system can consist of two cylinders and two plate electrodes provided with diaphragm openings, one cylinder surrounding the cathode in a manner known per se and the second plate electrode serving as a diaphragm, the opening of which is imaged by the downstream electron-optical system.
If, however, the countersunk depth of the cathode in the Wehnelt cylinder, the distance between the cylinder and the downstream diaphragm electrode and the voltage of this diaphragm electrode are correctly selected, it is already possible to achieve such a bundling of the beam using these two elements the electron beam exiting the aperture has a very small divergence angle (for example less than 7) so that the beam is directed almost completely parallel without fading out and therefore also without loss of energy;
2. between the aperture to be imaged and the imaging electron-optical system, u. Between, for example, a second electron-optical system is arranged approximately in the middle between the two, which is set so that it can only design a virtual image of the diaphragm on its own.
One embodiment of the tube is shown in FIG. 1, for example. As can be seen from FIG. 2, it is also possible for the tube to use a mixed static-magnetic deflection instead of the double electrostatic beam deflection.
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was used and depicted on the screen 5 by two converging lenses 3 and 4 lying one behind the other.
The aperture 1 is reproduced exactly as in the optics in the ratio of the distances between the refracting edge from the screen 5 on the one hand and from the screen 1 on the other hand enlarged on the screen in an inverted position. The refractive edge is to be understood as the refractive plane of an imaginary lens which would have the same effect as the two individual lenses, that is to say could be understood as the resultant thereof. It is possible without further ado to give the image point any geometric shapes by appropriate selection of the diaphragm shape. The practical dimensions are expediently chosen in such a way that the image is only shown with a slight magnification if possible. The length of the distances between the diaphragm 1 and the lens 4 must therefore be as great as possible compared to the length of the distance 4 from 5. In practice, the former length is z.
B. 140 mm, the latter 250 mm, so that an enlargement is only about twice. A further reduction in the size of the aperture on the screen could be achieved, for example, by shortening the distance between elements 4 and 5. In principle, it would be possible to make the screen spacing even smaller, but this has the disadvantage of reduced deflection sensitivity, so that the formats become smaller for the same deflection voltages.
It has been shown that it is difficult to produce an electron beam of the greatest possible density with such a small divergence angle over such a long length 1-4 of 140 mm that it still passes smoothly through the lens opening at the location of the rear lens 4. On the other hand, there is no problem in setting a very high current density at the location of the diaphragm 1 if the edge rays of the outgoing tuft are allowed to have a greater divergence. It has been found, however, that with a current density of 1 mA per mm2 at an aperture 1 of 0.5 mm diameter, with the condenser arrangements and cathodes at the location of the rear lens 4 described in more detail below, a bundle cross section of approximately 10 mm2 can only be achieved with difficulty is below.
A second lens, the front lens 3, is therefore additionally provided. This lens 3 is at a smaller distance from the aperture 1, z. B. located halfway 1-4. The lens 3 is set in such a way that it can only design a virtual image on the screen and is arranged between the diaphragm and the screen in such a way that the real image of the diaphragm 1 designed by it is less than or at most equal to that through the opening of 4 and 1 laid bundle cross-section on the screen 5 is.
Depending on the biases that are given to the two individual lenses 3 and 4, the center of gravity between the two refractive powers between the screen and the diaphragm, i.e. H. shift the position of an imaginary lens resulting from the two individual lenses and thus adjust the fleece size on the screen.
It has been shown that it is possible in an ideal way, with the help of two lens devices connected one behind the other in this way, to obtain a real, inverted image of the diaphragm 1 without disturbing edge-
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to design blurred areas, with a very high current density of up to 5 mA / mm2 in the aperture 1, but with a somewhat greater magnification than would correspond to a single-lens tube with the lens 4 alone. The decisive advantage is that no energy is lost anywhere through masking.
One can reduce the disadvantage of an image point that is too large with this tube because, due to the greater concentration of the rays at location 2, one can also choose a smaller aperture there than with illumination with parallel light. How small the diaphragm 1 can be without fading out depends on the size of the cathode and the design of the condenser system, which has the task of mapping the cathode surface onto the diaphragm opening. In FIG. 1, the cathode consists of a metal sleeve 6, in the surface of which the oxide is pressed in a recess 7 and which is heated by an inner spiral 8. The imaging organs for the cathode surface are the cylinders 9 and 10 and the anodes 11 and 2.
The small perforated grid 12, which is arranged with a 2 mm opening at a very small distance of about 0.2 mm in front of the cathode of about 1.5 mm 2 emission area, is used for light control, which works as a so-called "dark room control". The union of the negatively biased cylinder 10 with the downstream positive diaphragm 2 generates the refractive plane in a known manner. The size of the cathode image on the anode 2 is smaller, the smaller the ratio of cathode diameter 7 to the focal length of the condenser lens 10/2 is made. However, the greater the focal length of the latter, the greater the distance between the luminous object 7 and the location of the refractive plane 10 must also be.
The technical compromises lead to the following dimensions: The distance 9/11 is approx. 5 mm, cylinder 10 10.10 mm, distance 11/2 approx. 20 mm. The image scale is then reduced to about 1: 3 so that
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to bring a screen of 0'3 mm size smoothly through.
The cylinder 9 also forms a concentrating system with the anode 11, which accelerates at the same time. By dimensioning the voltage at 11 and the recess depth 13 of approximately 4 mm with a cylinder diameter of 10 mm, it is possible to achieve that the beam emerging from the diaphragm 11 has an arbitrarily small divergence angle. With the specified dimensions, it is possible to achieve almost parallel beams at location 11 if the anode 11 is connected to the full anode voltage of 2. It follows as a matter of course that given suitable dimensioning of the relevant parameters, i. H. Countersink depth, distances, diameters and stresses that the panel 11 can simply take the place of the panel 2. The sensitivity of the light control is around 7 volts.
The refractive field of the lens 4 is generated with the aid of the electrode 4 'provided with a cylinder attachment and the electrode 4 "arranged in front of the opening of the cylinder attachment. A further electrode 4"' is arranged near the part of the electrode 4 'with the smaller opening and is at the potential of the electrode 4 ". The electrode 4 '" has the effect that the electron-optical refraction in the lens 4 takes place without a change in the speed of the electrons. It is therefore not necessary for the actual lens effect, but, as the applicant has found, its use is very expedient.
This mode of operation also applies mutatis mutandis to the electron lens 3, which is constructed in a similar manner from the parts 3 ', 3 "and 3'".
The training of the deflection systems requires special care. A double electrostatic deflection by means of the plate pairs 14, 15 and 16, 17 is shown. According to the invention, the small spacing of these plate pairs is selected to be equal to or greater, but not significantly smaller than the opening of the rear lens 4. The length of the plates in the beam direction is through the parallel plates maximum projection angle given for the desired format and screen spacing; it can be larger for inclined panels than for parallel panels. In the practical version, the distances between the plates inclined towards each other at the entrance and exit are 7 and 15 mm with a lens opening of 7 mm and the plate length in the direction of the path is 30 mm.
The distance between the plates 14, 15 on the one hand and the lens 4 and the front plates 16, 17 on the other hand is essential. The distance is expediently at least twice the smallest respective plate distance. In the present case, both distances are 30 mm, i.e. equal to four times the same. This is the only way to avoid deviations from the rectangular shape of the image. At the same time must the plate? 6 ,. 27 must be very wide and lines in the direction of the field lines avoided (infinitely long plates). To achieve a particularly careful format correction, screens 18, 18 ', 19, 20 and 21 can be arranged which just cover the edges of the panels and are earthed.
The neck of the tube is silver-plated to avoid wall charging, etc. between the location of the lens 4, where the tube 22 of about 15 mm clear width ends, to about the middle of the piston body. This wall covering 24 is grounded by springs 23, which are shown in the drawing as simple line connections. The overall construction of the tube is done using non-magnetic material, phosphor bronze and glass, using special gauges, by attaching all or individual electrodes to one or more assemblies centered in themselves with the help of gauges by attaching them to insulated supports, for example glass rods, by means of clamps attached by welding are combined and the structural unit or structural units thus formed
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on supports attached to the pinch foot, e.g. B.
Glass rods. The tube only works properly if it is surrounded by an outer protective jacket made of sheet iron and is thus protected against the effects of the earth's field.
All baffles can be led out individually. This means that both image coordinates can be reversed.
All of the disadvantages of trapezoidal formation can also be avoided by using mixed electrostatic electromagnetic deflection. Fig. 2 shows the section through the tube neck seen from above. The deflection plates 25 and 26 are connected to the line frequency and at the same time designed as iron pole shoes. The line frequency generator is 27. Outside on the glass wall 28
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Generator 33 is symbolized and results in a frame rate of approximately 25 Hertz. A beam emerging perpendicularly from the plane of the paper is then deflected in both coordinates as indicated.
Electric and magnetic fields are congruent. In this way, perfect image rectangles are obtained and, since the magnetic resistance is not great, sufficient sensitivity for the image deflection.
As FIG. 2 shows, the magnetic core of the deflection system can be designed in such a way that it consists of 2 yoke arcs 31 and the coil consists of 2 halves which are wound onto the pole shoes. However, only one yoke and one coil can be provided.
The potentials for the individual electrodes can expediently be chosen as follows, for example:
Cathode heating 84 volts, the metal shoes having 6 0 potential. Control voltage at the Wehnelt cylinder -15 / 0 volts, i.e. ego = -7-5 volts, imaging element 10 approx. 0-200 volts, anode 2 approx. 2000 volts, front lens 3 and rear lens 4 approx. +1000 volts, deflection voltages (. J = 800 volts on average = h 400 volts.
The diaphragm 18, 18 'can either be kept at anode potential, that is to say separate from the pair of deflection plates 14, 15, or connected to the tilting potential with the pair of deflection plates.
PATENT CLAIMS:
1. Braun's tube according to patent no. 142495, in which a diaphragm opening is imaged on the screen by a downstream closed electron-optical system, characterized in that a bundling electron-optical system is provided between the cathode and the diaphragm opening to be imaged, which causes all of The electrons coming from the cathode pass through the aperture without being masked out and that the electron cluster has a very small divergence angle after passing through this aperture and that the imaging electron-optical system is arranged with respect to the aperture in such a way that all rays emanating from the aperture are generated without being masked out of the pixel can be used.