Elektronenlinsenanordnung in einem Elektronenstrahlgerät Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenlinsenanordnung in einem Elektronen- strahlgerät, mit Korrekturmitteln, welche einer De- fokussierung des Strahls bei verschiedenen Ablenk- winkeln entgegenwirken,
wobei die Elektronenlinsen- anordnung zwischen der Elektronenquelle und der Ablenkvorrichtung angebracht ist und ein gleich mässig kleiner Kathodenstrahlfleck auf dem Auf fangschirm bei beliebiger Strahlablenkung erzeugt wird und wobei die Elektronenlinsenanordnung ein Paar Elektroden für die Erzeugung einer sphärischen Linse enthält.
Beim Betrieb von Kathodenstrahlröhren wird ein Elektronenstrahl von gewünschtem Querschnitt auf einen Auffangschirm gerichtet, auf welchem die auf treffenden Elektronen,<B>je</B> nach der gewünschten Ver wendungsart, einen visuellen oder elektrischen Ein druck hinterlassen. Hierbei wird der Elektronenstrahl meistens durch geeignete elektrostatische oder elek tromagnetische Mittel abgelenkt, und trifft auf dem Auffangsschirm ein bestimmtes aus einer Vielzahl möglicher Flächenelemente, deren jedes ein be stimmtes Ausgangssignal liefert. Bei einer derartigen Ablenkung treten schwierige Probleme auf, wenn der kleinstmögliche Querschnitt und genau gleiche Ge stalt des Querschnitts des Elektronenstrahls an jedem einzelnen Auftreffpunkt verlangt wird.
gehende Auch Elektronenstrahl wenn der von der richtig Elektronenkanone auf den Mittelpunkt aus- messers des Auffangschirmes fokussiert ist,
als tritt Kreisscheibe bei der Ablenkung kleinen Durch- des Strahls aus dem Mittelpunkt des Schirmes eine un- runde Vergrösserung infolge Defokussierung des Strahls auf. Dieser Effekt zeigt sich bei elektro statischer Ablenkung stärker als bei magnetischer Ablenkung.
Ein gewisses Ausmass solcher Ablenk- fehler ist in vielen Anwendungen zulässig und kann hierfür mittels bekannter Korrekturverfahren auf den höchstzulässigen Betrag beschränkt werden. Diese Korrekturverfahren verwenden meist verschieden artige ElektronenÜnsen und Kombinationen von solchen Elektronenlinsen mit einer dynamischen Korrektur, bei welchen das mittlere Potential eines Ablenkplattenpaares in Abhängigkeit von einer nicht linearen Funktion der Ablenkspannung relativ zu den Elektronenlinsen verändert werden kann.
Durch derartige Korrektionsverfahren wird meist die. Ver zerrung in der einen Richtung vermindert, jedoch ergibt sich gewöhnlich eine Verzerrung in einer anderen Richtung, welche einen Teil der Gesamt- korrektion wieder aufhebt. Bei Geräten, welche eine ganz gleiche Steuerung eines Elektronenstrahls von extrem kleinem Querschnitt verlangen, wie dies bei spielsweise bei Speicherröhren mit elektrostatischer Ablenkung der Fall ist, reicht die mögliche Korrek- tion der Ablenkfehler durch die bekannten Mittel jedoch nicht aus.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer verbesserten Elektronenlinsenanordnung in einem Elektronenstrahlgerät. Insbesondere soll hier bei der Elektronenstrahl denselben kleinen Quer schnitt an jeder Stelle des Auffangschirmes bei jeder gewünschten Ablenklage ergeben. Ferner soll, trotz Gewährleistung ganz gleichen Strahlquerschnitts, eine besonders gedrängte Speichereinrichtung ermöglicht werden, die mit einem einfachen, aber wirksamen elektronenoptischen System ausgerüstet ist. In die sem Elektronenstrahlgerät wird vorzugsweise eine dynamisch regelbare Elektronenlinse verwendet, die mit der Steuerung des Ablenksystems gekoppelt ist.
Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung betrifft eine Kathodenstrahl-Speicherröhre derSperrgitterbauart,die mit einerzwischenderElek- tronenkanone, und- dem elektrostatischen Ablenk- systein längs desStrahls angeordnetenElektronenlinse versehen ist.
Das Elektronenlinsensystem umfasst eine Anzahl von Elektroden, die mit aufeinander aus gerichteten öffnungen längs des Strahlwegs an geordnet sind und derart gespeist werden, dass in den öffnungen elektrische Felder entstehen, die bestrebt sind, den passierenden Elektronenstrahl konverg gieren zu lassen.
Es ist bei der Verwendung derartiger Röhren zu Speicherungs- und ähnlichen Zwecken notwendig, dass die Gesamtabinessungen solcher Röhren mög lichst klein gehalten werden. Zur Erzielung solcher kleiner Abmessungen unter gleichzeitiger Gewähr leistung einer einheitlichen Strahlfokussierung in allen Ablenkpositionen, müssen verschiedene Ein- flussgrössen beachtet werden:, von denen die wich tigsten nachstehend kurz beschrieben sind.
Die Ablenkfehler sind umgekehrt proportional zur Länge des Ablenkfeldes, das der Elektronenstrahl passieren muss. Dementsprechend ist es vorteilhaft, das Ablenksystem so lang als möglich zu machen, so weit dies die Gesamtlänge der Röhre zulässt. Die Ablenk- fehler steigern sich mit grösser werdenden Strahl- ablenkwinkeln, so dass der grösste erforderliche Ab- lenkwinkel möglichst klein bleiben sollte.
Unter Berücksichtigung der Gesamtlänge der Röhre ist es also zweckmässig, den Abstand zwischen dem Ab- lenksystem und dem Auffangschirm möglichst gross zu machen, um einen möglichst kleinen maximalen Ablenkwinkel zu erhalten.
Also vereinfacht sich das Problem der Verkleinerung von Ablenkfehlern durch Vergrösserung der Länge des Ablenksystems und des Strahlweges vom Ablenksystein zum Auffangschirm. Sollen dieseGesichtspunkteberücksichtigtwerdenund trotzdem die Gesamtlänge der Röhre möglichst ver ringert werden, dann muss jener Teil der Röhre, wel cher die Elektronenkanone, die Linsen und das Ab- lenksystem -enthält, möglichst kurz gehalten werden.
Anderseits bewirkt aber die Verkürzung der Röhre zwischen der Kathode und der Linse eine Erhöhung des Vergrösserungsgrades , was zu einer Vergrösse rung des Auftrefffleckes auf dem Auffangschirm führt. ZurErzielung einer befriedigendenWirkung derLinse muss der Abstand zwischen der Kathode und der Linse grösser sein als die halbe Gesamtlänge der Linse. Dies zeig ,t,
dass die besten Verhältnisse ge- schaffen werden, wenn eine Linse mit geringst- möglicher Länge verwendet wird.
Eine wirksame Elektronenlinse ist z. B. eine sogenannte Einzelinse, die zur Bündelung eines Elek tronenstrahls bis auf einen kreisförmigen Punkt im Zentrum des Auffangschirmes einer Kathodenstrahl röhre geeignet ist. Eine solche Linse besteht nor malerweise aus zwei Elektroden mit kreisförmigen Löchern, die ein hohes positives Potential gegen über der Kathode besitzen, sowie aus einer da- zwischen angeordneten Elektrode mit kreisförmiger Öffnung, deren Potential zwischen dem der Kathode und jenem der beiden äusseren Elektroden gelegen ist.
Diese Anordnung entspricht einer sphärischen Linse der Lichtoptik und liefert einen fadenförmigen Strahl, dessen Querschnitt durch die äusseren Elek troden bestimmt ist, und der unter der Wirkung des niedrigen Potentials der inneren Elektrode in Ver bindung mit dem hohen Potential der beiden äusseren Elektroden konvergiert. Eine derartige Einzellinse aus drei Elektroden kann aber die Ablenkfehler eines in einer einzigen Koordinate abgelenkten Strahls nicht vollständig kompensieren.
Die Korrektur längs einer einzelnen Koordinate ist besser möglich durch eine Linse, welche schlitzförmige öffnungen an Stelle der runden öffnungen besitzt, und die Verwendung zweier solcher Linsen ermöglicht die Gewähr leistung gleicher Dimensionen eines in zwei Koordina- tenrichtungen abgelenkten Strahls. Jedoch ist bei solchen Schlitzöffnungen, entsprechend einer Zylin derlinse, die Aberration grösser als bei einer sphä rischen Linse der gleichen Brennweite, und eine für zwei Koordinaten eingerichtete Linse mit sechs Elektroden würde, um diese Linse richtig anpassen zu können, eine wesentlich grössere Gesamtlänge der Röhre erfordern.
In dem weiter unten beschriebenen Ausführungs beispiel des erfindung emässen Elektronenstrahl- gerätes wird diese Schwierigkeit überwunden und einerseits die Länge der Linse so weit vermindert, dass eine kleinere Gesamtlänge der Röhre möglich ist, während anderseits an allen Punkten des Auftreff- körpers der gleiche kleine Durchmesser des Strahls gewährleistet ist.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Elek- tronenlinsenanordnung der eingangs genannten Art zwischen den Elektroden für die Erzeugung einer sphärischen Linse ein Paar Fokussierungselektroden mit quer zueinander verlaufenden Langlöchern mit längs ihrer Achse kontinuierlich sich ändernder Breite vorgesehen ist, die auf die Öffnungen der Steuer elektroden ausgrichtet sind.
Die Elektronenlinsen- anordnung kann dabei so ausgebildet werden, dass sich ein Linsensystem kurzer Länge bei Aufrecht erhaltung eines gleichmässig kleinen Kathodenstrahl- flecks auf dem Auffangschirin ergibt.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Aus führungsbeispielen anhand der Fig. <B>1</B> bis<B>7</B> näher erläutert. Hiervon zeigt: Fig. <B>1</B> einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Sperrgitter-Speicherröhre, Fig. 2 eine perspektivische, vergrösserte Wieder gabe des Ablenksystems und des Linsensystems für ein Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> und 4<B>je</B> eine perspektivische Darstellung eines unabgelenkten bzw. eines abgelenkten Elek tronenstrahls,
Fle-. <B>5</B> bis<B>7</B> je eine schematische Wiedergabe eines Quadranten des Auftreffkörpers mit Darstellungen der Auftrefffläche eines Elektronenstrahls ohne Korrekturmittel für die Ablenkfehler bzw. mit einer Einzellinse und einem Linsensystem nach Fig. <B>1</B> und 2 für die Korrektur der Ablenkfehler.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>1</B> zeigt eine Sperrgitter-Speicherröhre <B>10.</B> Wie bekannt, enthält eine solche Röhre<B>10</B> innerhalb eines evakuierten Kolbens, etwa aus Glas, eine Elektronenkanone, be stehend aus der Kathode<B>11</B> und dem Heizfaden 12, ein Steuergitter<B>13,</B> die Beschleunigungsanode 14, die als Elektronenlinse ausgebildeten Fokussierungselek- troden <B>15,</B> die Ablenkplatten <B>16</B> und<B>17,</B> eine Blende <B>18,</B> eine Abschirmung<B>19</B> und einen Auffangschirm 20.
Der dreiteilige, scheibenförmige Auffangschinn 20 besteht hier aus einer Grundplatte 22, einem dielektrischen Film<B>23</B> und einem unmittelbar vor dem dielektrischen Film<B>23</B> angeordneten Sperr gitter 24.
Der dielektrische Film<B>23</B> speichert eine auf seiner Oberfläche durch den Elektronenstrahl er zeugte elektrostatische Ladung während längerer Zeit, welcher Effekt für die Speicherfunktion der Röhre ausgewertet wird. Die vom Sperrgitter 24 isolierte Rückplatte 22 kann in ihrem Potential variiert werden und steuert das Ladungsmuster, wel ches seitens des Elektronenstrahls auf dem Film erzeugt wurde. Die auf einer bestimmten Stelle des dielektrischen Films<B>23</B> aufgebrachte Ladung wird anschliessend durch einen über diese Stelle ge führten Elektronenstrahl abgetastet.
Grösse und Dichte der einzelnen Speicherelemente auf einer gegebenen Speicheroberfläche sind zum Teil abhängig von der Grösse, der Intensität und der Gleichmässigkeit des auftreffenden ElektronenstraWs. Notwendigerweise wird der Strahl zur Erreichung jedes einzelnen der Speicherelemente abgelenkt, wo bei aber mit der elektrostatischen Ablenkung ein gewisses Ausmass an Strahl defokussierung auftritt, wodurch die AnzahYder möglichen einzelnen Spei cherelemente beschränkt ist.
Wie aus Fig. <B>3</B> ersichtlich ist, konvergiert ein Elektronenstrahl auf einem Punkt<B>37</B> auf dem Auf fangschirm<B>36.</B> Vor dem Durchlaufen der Ablenk- platten <B>35</B> ist der Querschnitt des Strahls praktisch kreisförmig, wie durch die schraffierte Fläche an gedeutet ist. Besitzen die beiden vertikalen Ablenk- platten <B>35</B> das gleiche Potential, dann wird der Strahl durch dieselben nicht beeinflusst und alle Elektronen treffen im Brennpunkt<B>37</B> auf den Schirm.
Besteht zwischen den Ablenkplatten <B>35</B> eine Potentialdiffe renz, so erfährt, wie in Fig. 4 angedeutet, der gleiche Elektronenstrahl eine vertikale Ablenkung. Nunmehr konvergiert der Strahl nicht mehr in -einem Punkt der Auftreffebene <B>36,</B> sondern zeigt infolge des Ablenkfeldes einen Schnittpunkt der einzelnen Elek tronenbahnen in einer vor der Zielebene<B>36</B> gelegenen senkrechten Ebene, so dass sich keine kreisförmige, sondern eine längliche Auftrefffläche <B>38</B> ergibt, die gegenüber der Auftrefffläche der Fig. <B>3</B> wesentlich vergrössert ist.
Somit wirken die Ablenkplatten wie eine zylindrische<B>-</B> Sammellinse, so dass die ein zelnen Speicherelemente, gegen den Rand des Auf- fangschirines zu, einen genügend grossen gegen seitigen Abstand aufweisen müssen, um trotz des vergrösserten Strahlquerschnitts eine überlappung zu vermeiden, was zu einer Verringerung der in einer solchen Speicheröhre zu verarbeitenden, Speicher menge führt. Beim Auftreten -einer überlappung werden die Informationen in einander benachbarten Speicherelementzn der dielektrischen Oberfläche ge stört.
Ein Weg zur Umgehung dieser Schwierigkeit besteht darin, dass der Auffangschirm. genügend weit von den Ablenkplatten entfernt angeordnet wird, so dass der Ablenkwinkel der zur Erreichung des Randes des Auffangschirmes erforderlich ist, verringert wird. Zur Verringerung der Ablenkfehler ist es ferner möglich, die Ablenkplatten in Richtung der Strahl- achse zu verlängern. Jedoch führen die beiden ge nannten Massnahmen zu einer merklichen Verlänge rung der Röhre, was für manche Anwendungen un erwünscht ist.
Durch die nachstehend beschriebene Elektronen- linsenanordnung werden sowohl die Erfordernisse einer sehr klein-en Auftrefffläche bei allen notwen digen Ablenkwinkeln als auch, einer Verringerung der Gesamtlänge der Röhre erfüllt, ohne dass der Ablenkwinkel im Vergleich mit anderen Röhren dieser Art zu stark vergrössert wird.
Die Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstab die wesentlichen Teile des Ausführungsbeispiels nach Fig. <B>1,</B> die zur Erzielung der gewünschten Korrektur der Ablenkfehler in einem Zweikoordinaten-Ablenk- systern erforderlich sind. Die wiedergegebene Elek tronenlinse besteht aus einer ersten Aussenelektrode <B>25</B> mit kreisföriniger,öffnung, die ein hohes positives Potential gegenüber der Kathode führt.
Die<B>Elek-</B> troden<B>26</B> und<B>27</B> besitzen elliptischeÖffnungen und erhalten<B>je</B> eine variable Spannung von<B>je</B> einer Ablenkspannungsquelle für die betreffende Koordi nate über eine nichtlineare Schaltung, welche Span- nun-gen vorzugsweise zwischen jener der Kathode und jener der Elektrode<B>25</B> gelegen sind. Die Elektrode <B>26,</B> die mit der kleinen Achse ihrer elleptischen Öffnung senkrecht angeordnet ist, weist eine Ver bindung über die nichtlineare Schaltung<B>31</B> mit dem Eingangsstromkreis<B>32</B> für das vertikale Ablenk- system auf.
In gleicher Weise ist die Elektrode<B>27,</B> bei der die kleine<B>Achse</B> der elliptischen Öffnung horizontal verläuft, über die nichtlineare Schaltung <B>33</B> mit dem Eingangsstromkreis 34 für das horizon tale Ablenksystern verbunden. Die letzte Elektrode<B>28</B> entspricht der ersten Elektrode<B>25,</B> schliesst die Elek tronenlinse ab und weist das. gleiche Potential wie die Elektrode<B>25</B> auf.
Bei Abwesenheit eines Ablenkfeldes bewirken die Elektroden<B>25, 26, 27</B> und<B>28</B> die Fokussierung des Elektronenstrahls aus den seitens der Glühkathode der Röhre ausgesendeten Elektronen, in einem Punkt <B>g</B> geringster Ausdehnung im Zentrum des Auffang schirmes. In diesem Falle ist die Fokussierungswir- kung dieser Elektroden vergleichbar mit jener einer oder mehrerer sphärisch geformter optischer Linsen bzw. mit der bekannten elektrostatischen Einzellinse. Zur Erzielung dieser Fokussierungswirkung wird eine Potentialdifferenz zwischen benachbarten Elektroden aufrechterhalten.
Ferner ist in gewissem Ausmasse der gegenseitige Abstand der Elektroden voneinander von Einfluss. Die Elektronenlinse ist aber ohne Än derung ihres körperlichen Aufbaus, durch Verände- rungr der absoluten und relativen Spannungswerte beeinflussbar.
Die beiden mit elliptischen Öffnungen versehenen Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> zeigen eine ähnliche Wirkungs weise wie optische Zylinderlinsen, und weisen wie diese parallele Konvergenzebenen auf, wobei die Hauptachse der Ellipsen jeweils senkrecht zu diesen parallelen Ebenen gerichtet ist. Eine idealssierte elektronische Zylinderlinse bündelt nur in einer Rich tung und besteht aus zwei in der gleichen Ebene gelegenen unendlich ausgedehnten PTatten, deren Kanten mmmmen einen unendlich ausgedehnten Schlitz bilden, in welchem das fokussierende elektro statische Feld herrscht.
In Wirklichkeit ist natürlich die grösstmögliche Länge des Schlitzes durch die grösstmöglichen Abmessungen der vorgesehenen Röhre begrenzt, und an Stelle des unendlich aus gedehnten Schlitzes wird eine rechteckige Öffnung verwendet. Durch einen solchen Kompromiss ergibt sich jedoch eine Sumination zweier fokussierender Wirkungen, nämlich einerseits in der gewünschten und anderseits in der hierzu senkrechten Ebene. Dieses unerwünschte Zusammenwirken zweier fokus sierender Richtungen kann dadurch vermieden wer den-, dass die Öffnung an Stelle eines Rechtecks die Gestalt einer Ellipse erhält, also sämtliche scharfen Ecken vermieden. werden, welche für das Entstehen der unerwünschten Fokussierung verantwortlich sind.
Auch eine unerwünschte Rückwirkung der beiden zylindrisch fokussierenden Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> in folge ihres relativ geringen Abstandes kann vermieden werden, indem das Verhältnis von Hauptachse zu kleiner Achse der elliptischen Öffnungen sowie die Ellipsenfläche und der Elektrodenabstand geeignet gewählt werden.
Wird den Ablenkplattenpaaren <B>16</B> bzw. <B>17</B> ein Signal zugeleitet, so wird der Elektronenstrahl ab gelenkt und trifft auf die dielektrische Schicht des Auffangschirmes an eineni anderen Punkt als dem Zen trum auf.
Wie in den- Fig. 4 und<B>5</B> dargestent, bewirkt der zylindnsche Fokussierungseffekt der Ablenk- platten <B>16</B> bzw. <B>17,</B> dass eine Verzerrung des Strahls insofern erfolgt, als an Stelle eines kreisförmigen Flecks auf dem Auftreffkörper im Zentrum desselben, eine um so grössere elliptische Auftrefffläche entsteht, <B>je</B> weiter der Strahl aus dem Zentrum abgelenkt wird.
Die vom Ablenksystein allein herrührende Strahl- verzerrung nimmt, wie in Fig. <B>5</B> angedeutet ist, mit wachsendem Ablenkwinkel zu, und zwar propor- tional mit dem Quadrat des mittleren Ablenkwin- kels.
Wird eine Einzellinse aus Elektroden mit kreis förmigen Öffnungen vor den Ablenkplatten der Röhre angeordnet, so ergeben sich die Ablenkfehler gemäss Fig. <B>6.</B> Das in einer solchen Linsenanordnung herr schende elektrostatische Feld wirkt wie eine sphä rische Sammellinse und ergibt eine Vorfokussierung des Strahls, wodurch der zylindrische Effekt der Ab- lenkplatten teilweise kompensiert wird.
Dementspre chend kann bei richtiorer Einstellung der Feldstärke der Linse der nachteilige Einfluss des Ablenkfeldes auf die Grösse der Auftrefffläche in ggewissem Aus masse korrigiert werden.
Das System der Einzellinse weist jedoch zwei Hauptnachteile auf. Durch eine solche sphärische Sammellinse wird ein fadenförmiger Strahl zum Ab- lenksystem geleitet, wodurch aber die Ablenkfehler eines solchen nur in einer Koordinatenrichtung ab lenkenden Feldes nicht an allen Punkten des Auf fangschirmes korrigiert werden können.
Die Korrek tur ist an jenen Stellen am schlechtesten, die eine maximale Ablenkung des Strahls in der einen Koordi- natenrichtuna und aar keine Ablenkuna desselben in der anderen Koordinatenrichtunor bedingen, also an den Stellen<B>60</B> und<B>61</B> in Fig. <B>6.</B>
Durch Verwendung einer Einzellinse, bestehend aus drei mit Rechtecköffnungen versehenen Elektro den für jede Ablenkrichtung, die mit einer geeigneten dynamischen Korrekturschaltung verbunden sind, kann die erstgenannte Schwierigkeit beseitigt werden, jedoch bedingt die Unterbrin gung der sechs einzelnen Elektroden im erforderlichen gegenseitigen Abstand eine solche Länge der Röhre, dass dieselbe für eine grosse Zahl von Anwendungen solcher Speicherröhren ungeeignet ist.
Ein Ausgleich des grösseren Platz bedarfes für diese Linse durch Verkürzung der Ab- lenkplatten und ihres Abstandes vom Auffang schirm würde, wie oben bereits erläutert, eine wei tere Steigerung der Schwierigkeiten bezüglich der Ab- lenkfehler mit sich bringen. Ausserdem ist die Aberration in solchen Elektroden mit Rechteck- öffnungen für Zylinderlinsen grösser als bei Ver wendung von Elektroden mit kreisföriniger Öffnung für sphärische Linsen.
Die mit einer Anordnung gemäss dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 erzielbaren Resultate zeigt die Fig. <B>7.</B> Im Zentrum des Auffangschirmes wird hierbei ein Fokussierunasfleck für den Strahl von solch geringen Abmessungen erreicht, dass die stren gen, Anforderungen an Sperrgitterspeicherröhren für die Speicherung grosser Zahlen durchaus erfüllt wer den, ausserdem werden an allen Stellen des Auffang- schirines und in jeder Lage des abgelenkten Strahls die gleichen kleinen Auftreffflächen, erzielt.
Die ge zeigte Anordnung mit gekreuzten elliptischen Linsen verwendet<B>je</B> eine einzige elliptische Linsenelektrode für jede Koordinatenrichtung, die eine Bündelung des Strahls nur in dieser Richtung bewirkt und beim nicht- abgelenkten Strahl dessen Bündelung auf das Zen trum des Auffangschirmes begünstigt.
Die zwischen dem Linsensystem und dem Ab- lenksystem, vorgesehene elektrische Schaltung be wirkt eine Schwächung des elektrostatischen Feldes jeder einzelnen der elliptischen Elektroden, wenn das jeweils zugeordnete Ablenkplattenpaar beaufschlagt wird. In erster Annäherung ist die dynamische Span nung, welche den einzelnen Linsen zugeführt wird, proportional dem Quadrat der Spannungsdifferenz zwischen den in der gleichen Ebene wirksamen Ab- lenkplatten. Ein Beispiel zur Durchführung dieser dynamischen Feldveränderung zeigt die Fig. 2 im Falle einer symmetrischen Gegentaktablenkung.
Ein Bruchteil der vertikalen Ablenkspannung aus der Spannungsquelle,<B>32</B> wird den Gittern der beiden Verstärkerröhren 40 und 41 der nichtlinearen Schal tung<B>31</B> zugeführt. Da die Gitter symmetrisch be- dufschlagt werden, ändert sich die Summe ihrer Anodenströme in erster Annäherung mit dem Qua drat der Ablenkspannung. Die addierten Anoden ströme der Röhren 40 und 41 erzeugen an dem geeignet bemessenen Spannungsteilerwiderstand 42 einen Spannungsabfall, der in der erwünschten Weise variiert und auf die Elektrode<B>26</B> wirkt.
Eine entspre chende Schaltung ist für die Beeinflussung der Elek trode<B>27</B> in Abhängigkeit von der horizontalen Ab- lenkspannung vorgesehen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die Fokussierungselektroden <B>26</B> und<B>27</B> eine positive Spannung auf, zwecks Erzielung der Grundfokussierung.
Werden hierfür keine positiv-en sondern negative Spannungen verwendet, so muss eine Phasenumkehrstufe vorgesehen werden, um die elek trostatischen Felder an den Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> in Abhängigkeit von den zugeführten Ablenkspannun- gen zu schwächen.
Die gekreuzten elliptischen Linsen mit in der beschriebenen Weise dynamisch kompensierten elek trostatischen Feldern ermöglichen die Bündelung des Strahls auf eine für sämtliche Ablenkstell-ungen gleich grosse Auftrefffläche. Da nur vier Elektroden hierfür erforderlich sind, ermöglicht dieses Linsen system einen geringen Röhrendurchmesser und eine geringe Gesamtlänge der Röhre.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Linsensystems nach Fig. 2 hatten die einzelnen Bauteile die nach stehenden Abmessungen und gegenseitigen Abstände.
EMI0005.0026
öffnungsdurchinesser <SEP> Elektrode <SEP> <B>25</B> <SEP> 1,22 <SEP> mm
<tb> <B> <SEP> <SEP> 28 <SEP> 1,91mm</B>
<tb> Hauptachse <SEP> Elektrode <SEP> <B>26, <SEP> 27 <SEP> 7,29</B> <SEP> mm
<tb> Nebenachse <SEP> Elektrode <SEP> <B>26, <SEP> 27 <SEP> <I>5,51mm</I></B>
<tb> Dicke <SEP> der <SEP> Elektroden <SEP> <B>0,30</B> <SEP> mm
<tb> Abstand <SEP> zwischen <SEP> benachbarten
<tb> Elektroden <SEP> <B>5,33</B> <SEP> <U>mm</U> An den Elektroden<B>25</B> und<B>28</B> lag eine positive Spannung von<B>1000</B> Volt gegenüber der Kathode.
Die Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> führten eine positive Span nung von 420 bzw. 470 Volt gegenüber der Kathode, geeignet zur Fokussierung des nichtabgelenkten Strahls in horizontaler und vertikaler Richtung. Mit dieser Anordnung kann ein Elektronenstrahl ge schaffen werden, der zu 9010/a ein quadratisches Loch mit<B>0,18</B> mm Seitenlänge passieren kann. Also kann der Strahldurchmesser auf dem Auffangschirm. zu etwa<B>0,18</B> mm angenommen werden, welche Auf- trefffläche bei jeder beliebigen Ablenklage des Strahls auf dem Auffangschirm konstant und gleich gross bleibt.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Abmessungen der verschiedenen Teile des elektronen- optischenSystems relativzueinander abgestimmt sind. Insbsondere wurde festgestellt, dass vorteilhafterweise die Elektroden,<B>25, 26, 27</B> und<B>28</B> voneinander den gleichen Abstand besitzen und dass der Durchmesser der Nebenachsen der elliptischen Öffnungen der Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> angenähert gleich diesem<B>Ab-</B> stand zwischen benachbarten Elektroden der Linse gemacht wird.
Ferner hat sich als günstigstes Ver hältnis der Hauptachse zur Nebenachse bei den elliptischen Öffnungen der Elektroden<B>26</B> und<B>27</B> ein Wert von etwa<B>1,3</B> erwiesen.