NL8105921A - Televisiekamerabuis. - Google Patents

Description

./ * « • * PHN 10.229 1 N.V. PHILIPS' βΚ)ΕΠΛΜΡ0®ΒΒΚΕΕΚΕΝ TE EINTHOVEN.

"Televisiekamerabuis"

De uitvinding heeft betrekking op een televis iekamerabuis bevattende in een geëvacueerde crnhulling een diode-elektronenkanon voor het opwekken van een elektronenbundel, bevattende langs een as gecentreerd achtereenvolgens een kathode voorzien van een zich in hoofd-5 zaak loodrecht op de as uitstrekkend emitterend oppervlak, een anode voorzien van een centrale opening rond de as en een focusseerlens voor het focusseren van de elektrcnenbundel op een fotogevoelige trefplaat waarop een potentiaalverdeling ontstaat door er een optisch beeld op te projekteren, welke trefplaat door aftasting met de elektronenbun-10 del elektrische signalen levert, overeenkomend met genoemd optisch beeld.

Een dergelijke televisiékamerabuis is bekend uit het Amerikaanse oc-trooischrift 3.831.058 (PHN 5070). De daarin beschreven televisieka-merahuis bevat een diode-elektronenkanon waarbij tijdens de aftasting 15 de strocmdichtheid van de elektronenbundel in elk punt langs de as tussen de kathode en de anode maximaal drie maal de stroomdichtheid in het snijpunt van de as met de kathode bedraagt. Voor het verkleinen van de bundelstroorntraagheid is het namelijk van belang gebleken het aantal interakties tussen de elektronen van de elektronenbundel onder-20 ling te beperken.

Diode-eléktronenkanonnen hebben echter het nadeel dat er een aanzienlijke anodestroon optreedt. Daar de kathode over een zeer groot deel van het emitterend oppervlak emitteert en aangezien het emitterend oppervlak van de kathode veel groter is dan het oppervlak van de opening in de anode, 25 wordt een zeer groot deel van de elektronenbundelstroom in een diode-elektronenkanon door de anode onderschept. Dit deel wordt de anodestroom genoemd. Deze veroorzaakt extra vermogensdissipatie, vooral bij toepassing van dynamische bundelstrooms turing. Het beperken van het emitterend oppervlak door de kathode kleiner uit te voeren is niet aantrekkelijk, 30 omdat daardoor de levensduur van de kathode en dus de kamer abuis beperkt wordt.

In de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage no. 8002037 8105921 PHN 10.229 2

r I

* t (PHN 9727) is een televisiekamer abuis beschreven met een diode-elek-tronenkanon waarin de anodestrocm is beperkt. De in dit diode-elektronen-kanon toegepaste anode is trechtervormig, zodat het deel van de anode dat de opening bevat dichter bij de kathode is gelegen dan de rest van de 5 anode. Dit deel heeft een oppervlak dat kleiner is dan 75% van het emitterend oppervlak van de kathode. Door deze vorm wordt de anodestroom beperkt.

De uitvinding beoogt een televisiekamerabuis aan te geven waarin de anodestrocm nog meer beperkt wordt en dus minder vermogen 10 verloren gaat.

Een televisiekamerabuis volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat het emitterend oppervlak van de kathode omgeven is met een zich vanaf de rand van het emitterend oppervlak in de richting van de anode en in hoofdzaak evenwijdig aan de as uitstrékkende kraag met een 15 kraaghoogte van minimaal 40 ^um.

Door deze zich vanaf de rand van het emitterend oppervlak in de richting van de anode uitstrékkende kraag wordt het elektrische veld tussen de kathode en anode zodanig vervormd, dat de veldsterkte aan de rand van de kathode en daardoor de emissie veel kleiner is dan in 20 het geval dat geen kraag was toegepast. Daardoor kan voor het bereiken van een bepaalde bundelstroom met een kleinere kathodestroom worden volstaan dan in het geval waarbij geen kraag volgens de uitvinding is toegepast. De beperking van de. anodestrocm wordt merkbaar bij een kraaghoogte van minimaal 40 yum.

25 Een dergelijke kraag kan op eenvaidige wijze worden Verkregen als de kathode een dispenserkathode is en de kraag één geheel vormt met de houder die het poreus en in zijn poriën van emittermateriaal voorzien emitterend lichaam van de dispenserkathode omhult. Een dergelijke dispenserkathode is beschreven in de ter inzage gelegde Nederlandse 30 octrooiaanvrage 76 08642.(PHN 8480). Door bij een dergelijke kathode het metaalfolie tijdens het trékproces, waarbij het metaalfolie rond het poreus lichaam wordt getrokken, verder over het persstempel te trekken, wordt de genoemde kraag verkregen.

Door het deel van het emitterend oppervlak dat aan de kraag grenst minder 35 poreus te maken dan de rest van het emitterend oppervlak kan de anodestroom nog meer worden verminderd. Dit minder poreus maken kan geschieden door het plaatselijk dichtdrukken van de poriën tijdens het trek-proces, maar ook door middel van een hoogenergetische bundel waarmee de 8105921 Λ ·% t EHN 10.229 3 poriën worden dichtgesmolten.

De uitvinding wordt nu bij wijze van voorbeeld nader toegelicht aan de hand van een tekening waarin

Figuur 1 een televisiekamerabuis volgens de uitvinding in een 5 langsdoorsnede schematisch weergeeft

Figuur 2 een doorsnede van het diode-elektronenkanon van de televisiekamerabuis van fig. 1 toont,

Figuur 3 equipotentiaallijnen in een diode-elektronenkanon voor een televisiekamerabuis met een kathode zonder kraag laat zien, 10 Figuur 4 de equipotentiaallijnen in een diode-elektronenkanon voor een televisiekamerabuis met kathode met kraag volgens de uitvinding laat zien,

Figuur 5 de stroardichtheid als funktie van de afstand r tot het centrum van de kathode weergeeft en 15 Figuur 6a en 6b het minder poreus maken van het emitterend op pervlak nabij de kraag naier toegelicht.

De in figuur 1 weergegeven kamerabuis is van het type "publiccn" (Handelsmerk van N.V. Philips) en bevat een glazen omhulling 1, met aan een zijde een venster 2 waarop op de binnenzijde de fotogevoelige tref-20 plaat 3 is aangebracht. Deze trefplaat bestaat uit een fotogeleidende laag en een doorzichtige geleidende signaalplaat tussen de lichtgevoelige laag en het genoemd venster. De fotogeleidende laag bestaat voornamelijk uit geaktiveerd loodmonooxyde en de signaalplaat uit geleidend tinoxyde. Aan de andere zijde van de glazen omhulling 1 bevinden zich 25 de aansluitpennen 4 van de buis. Lans een as 5 gecentreerd bevat de kamerabuis een eléktronenkanon 6 en een kollektor 7.

Bovendien bevat de buis een gaasvormige elektrode 8 cm een loodrechte landing van de elektronenbundel op de trefplaat 3 te bewerkstelligen.

De aftuigspoelen 9 dienen cm de door het elektronenkanon 6 opgewekte 30 elektronenbundel in twee onderling loodrechte richtingen af te buigen en een raster cp de trefplaat 3 te laten beschrijven. De focusseerspoel 10 focusseert de elektronenbundel op de trefplaat 3. Het diodeelek-tronenkanon 6 bevat bovendien een kathode 11 met een emitterend oppervlak 12, en een anode 13. De bevestiging van de genoemde onderdelen en 35 hun verbindingen met de aansluitpennen 4 zijn in de figuur terwille van de overzichtelijkheid niet weergegeven. De anode 13 is van een zodanige kleine opening voorzien dat deze tevens een diafragma vormt.

8105921 « k PHN 10.229 4

Figuur 2 geeft een doorsnede van een detail van figuur 1 weer. De kathode 11 bestaat uit een molybdeen kathodeschacht 14 met een wanddikte van ongeveer 40 ^um waarih een geïsoleerde kathodegloeidraad 22 is aangetracht. Op het ongeveer 100 ^um dikke kopvlak 15 van de kathode-5 schacht is een uit 30 ^um dik folie vervaardigde bekervormige houder 16 door middel van weerstandslassen bevestigd waarin zich een met bariuitt-aluminaat geïmpregneerd vrolframlichaam 17 bevindt dat een emitterend oppervlak 12 heeft. De bekervormige houder 16 vormt tevens de in de richting van de anode 13 uitstekende kraag 18. De binnendiameter van 10 de houder 16 bedraagt ongeveer 900 ^um. De hoogte van de kraag geneten vanaf het emitterend oppervlak bedraagt ongeveer 150 ^um. De anode 13 is voorzien van een ongeveer 300 ^um hoog trechtervormig dêèl 19 dat een vlak topgedeelte 20 met een diameter van ongeveer 300 ^,um heeft dat van een opening 21 is voorzien. De opening 21 is zo klein.-, bijvoorbeeld 15 20 yUm, dat deze tevens een diafragma voor de elektronenbundel vormt.

De afstand tussen het topgedeelte 20 en het emitterend oppervlak bedraagt ongeveer 230 ^um. Bij een diodeelektronenkanon volgens figuur 2 echter zonder de kraag 18 aan de kathode was voor het bereiken van een bundelstroom van 200 nA op de treipLaat een kathodes troon (1^) van 2,7 mA 20 nodig. Bij een diodeelektronenkanon volgens figuur 2, dus mat kraag 18, was voor het bereiken van een bundelstroom van 200 nA slechts 1,7 mA kathodestroom nodig. De diodespanning (de spanning tussen anode en kathode) bedraagt in beide gevallen ongeveer 22 volt. Het bespaarde vermogen bedraagt dus ongeveer 22 mW.

25 Bij toepassing van dynamische bundelstroomsturing of D.B.C. (Dynamic Beam Control) met een bundelstroom van ongeveer 600 nA bedragen de kathodes tranen (1^.) 12 mA en 7 mA respektievelijk zonder en met kraag aan de kathode. De diodespanning bedraagt in dat geval ongeveer 50 Volt. Het bespaarde vermogen bedraagt in dat geval ongeveer 250 iflW.

30 Ook bij een diodekanon met een kathode met een lagere kraag (bijvoorbeeld 40 a 50 ^um hoog) wordt al een geringere anodestrocm waargenomen dan J&jeen kathode zonder kraag. Het is ook mogelijk de uitvinding toe te passen bij kamer abuizen.'uitgerust met oxydkathodes. De kraag kan dan als een losse ring worden aangebracht of deel uitmaken van het substraat 35 voor de oxydlaag dat veelal uit kathodenikkel bestaat.

De uitvinding kan uiteraard ook worden toegepast in diode-elektronenka-nonnen zoals beschreven in het genoemde Amerikaanse octrooischrift 8105921 H3N 10.229 5 « * 3.831.058 met een vlakke (niet trechtervormige) anode. In een triode-elektronenkanon met een kathode, een negatief rooster met een kleine opening en een anode, zoals beschreven in het artikel "Een kleine experimentele kleurentelevisiekamera" Philips Technisch Tijdschrift, 29 5 1968, NO. 11, is een dergelijke kraag aan de kathode niet nodig door de aanwezigheid van het negatieve rooster. Doordat er echter tussen de kathode en de anode een lens gevormd wordt, ontstaat er een bundelknoop of "cross-over". In deze bundelknoop vinden zeer veel interacties plaats tussen de elektronen van de bundel waardoor de bundelstrocmtraagheid 10 ongunstig wordt beïnvloed. De uitvinding is dus beperkt tot televisieka-merabuizen met een diode-elektranenkanon.

In figuur 3 zijn in een diode-elektrcnenkanon volgens de stand van de techniek de equipotentiaallijnen 30 weergegeven tussen het emitterend oppervlak 31 van een kathode 32 en anode 33. Equipotentiaallijnen 15 zijn de snijlijnen van de equipotentiaalvlakken tussen de kathode en de anode met het vlak van tekening. Omdat het diode-elektronenkanon rota-tiesymmetrisch is, is slechts het equipotentiaallijnenpatroon aan één zijde van de buisas 34 weergegeven. Uit dit equipotentiaallijnenverloop volgt dat de elektrische veldsterkte nabij het emitterend oppervlak 31 20 nagenoeg constant is en aan de rand 35 zelfs toeneemt. Slechts de uit een centraal deel 36 van de kathode afkomstige elektronen vallen door de opening 37 in de anode 33, zodat de niet uit dit deel van de kathode afkomstige elektronen op de anode vallen. Doordat de elektrische veldsterkte aan de rand 35 toeneemt neemt ook de emissie toe. De anode-25 stroom is dan ook bij een dergelijk diode-elektronenkanon aanzienlijk, ondanks de trechtervormige anode.

In figuur 4 zijn in een diode-elektrcnenkanon voor een tele-visiekamera volgens de uitvinding de equipotentiaallijnen 40 weergegeven tussen het emitterend oppervlak 41 van een kathode 42 en een anode 43, 30 analoog aan figuur 3. Het equipotentiaallij nenpatroon is weer slechts aan eén zijde van de buisas 49 weergegeven vanwege de rotatiesyirmetrie.

Uit dit verloop van de equipotentiaallijnen volgt dat de elektrische veldsterkte nabij het emitterend oppervlak 41 naar de rand 45 toe afneent.

Dit verloop van de equipotentiaallijnen en dus van de elektrische veld-35 sterkte is het gevolg van de in dit geval 100 ^um hoge kraag 46 welke zich in de richting van de anode 43 uitstrekt. Deze afname van de elektrische veldsterkte heeft tot gevolg dat de emissie van de kathode 8105921 J k.

t PHN 10.229 6 gaande vanuit het centrum 47 van het emitterend oppervlak 41 naar de rand 45 van het emitterend oppervlak af neemt. Daardoor vallen in vergelijking met het diode-elektronenkanon volgens figuur 3 minder elektronen op de anode 43 en wordt de anodestroom beperkt.

5 In de figuren 3 en 4 zijn afstanden in millimeters langs de assen d ai r uitgezet.

2

Figuur 5 geeft de stroomdichtheid J (mA/cm ) als functie van de afstand r tot het centrum van het emitterend oppervlak weer voor de kathode volgens figuur 3 (de getrokken lijn) en voor de kathode volgens 10 figuur 4 (de gestippelde lijn). Uit deze figuur volgt dat de emissie in het centrale deel van het emitterend oppervlak (r < 0,05 mm) voor de beide kathodes ongeveer gelijk is, maar aan de rand ' (0,3 irm<rr<O,45 rrm) voor de kathode met kraag (de gestippelde lijn) aanzienlijk afneemt, hetgeen een afname van de anodestroom betekent.

15 Het oppervlak onder de getrokken en gestippelde lijn is immers een maat voor de geëmitteerde stroom.

In figuur 6a en b is schematisch aan de hand van twee doorsneden weergegeven hoe een kathode met een kraag en met een minder poreus oppervlak nabij de kraag kan worden verkregen. Het vervaardigen van 20 een dergelijke kathode is uitvoerig beschreven in de reeds genoemde ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage no. 7608642 (PHN 8480) welke als hierin opgenomen kan worden beschouw!. Het vooraf vervaardigde en geïmpregneerde poreus wolfram lichaam 60 (fig. 6a) wordt op een metaalfolie 61 van ongeveer 30yUm dikte geplaatst, welk metaalfolie 25 op een trekring 62 ligt welke is voorzien van een opening 63 welke is aangepast aan de vorm van het poreus lichaam. De kleinste diameter van de opening 63 moet iets kleiner zijn dan de diameter van het lichaam 60 plus twee maal de dikte van het folie 61, om het metaalfolie niet alleen een dieptrekbewerking te geven, maar ook om een reductie in wanddikte 30 van ongeveer 5 tot 15 ^um te bewerkstelligen (z.g. verjonging) waardoor de vormvastheid gewaarborgd is en de kier tussen de gevormde houder 64 (fig. 6b) en het lichaam 60 in ieder geval kleiner dan 10 ^um te maken, waardoor het verdampen van de emitter wordt beperkt. Met behulp van het persstempel 65 wordt het lichaam 60 door de opening 63 geperst, waarbij 35 het lichaam als tréksterrpel voor het folie 61 functioneert en houder 64 (fig. 6b) wordt gevormd. Door de diameter van het folie 61 ruimer dan tot nu toe gebruikelijk te kiezen, kan zelfs een kraag 68 aan de houder 8105921 Λ * ΕΗΝ 10.229 7 64 worden gevormd. Het tegenhoudorgaan 69 dient tevens voor het uitwerpen van de houder met vormstuk.

Door het persstempel 65 van een centrale uitsparing 70 te voorzien worden de poriën van het poreus lichaam aan de rand tijdens het 5 trekproces dichtgedrukt, waardoor de emissie aan de rand nog meer afneemt.

10 15 20 25 30 8105921 35

Claims (4)

1. Televisiekamer abuis bevattende in een geëvacueerde omhulling een diode-elektronenkanon voor het opwekken van een elektronenbundel, bevattende langs een as gecentreerd achtereenvolgens een kathode voorzien van een zich in hoofdzaak loodrecht op de as uitstrekkend emitte-5 rend oppervlak, een anode voorzien van een centrale opeining rand de as en een focusseerlens voor het focusseren van de elektronenbundel op een fotogevoelige trefplaat waarop een potentiaalverdeling ontstaat door er een optisch beeld op te projékteren, welke trefplaat door aftasting met de elektronenbundel elektrische signalen levert, overeen-10 komend met genoemd optisch beeld, met het kenmerk, dat het emitterend oppervlak van de kathode omgeven is met een zich vanaf de rand van het emitterend oppervlak in de richting van de anode en in hoofdzaak evenwijdig aan de as uitstrekkende kraag met een kraaghoogte van minimaal 40 ^um.

2. Televisiékamerabuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kathode een dispenserkathode is en de kraag één geheel vormt met de houder die het poreus en in zijn poriën van emittermateriaal voorzien emitterend lichaam van de dispenserkathode omhul.t.

3· Televisiékamerabuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 20 het deel van het emitterend oppervlak dat aan de kraag grenst minder poreus is dan de rest van het emitterend oppervlak.

4. Televisiékamerabuis volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de poriën van het deel van het oppervlak van het emitterend i idhagm dat aan de kraag grenst door middel van een hoogenergetische tnnctei zijn 25 dichtgesmolten. 30 8105921 35