ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ПРИБОРА Российский патент 1995 года по МПК H01J29/46 

Изобретение относится к электронной оптике, в частности к электронно-лучевым приборам (ЭЛП) и может быть использовано при разработке электронно-оптических систем (ЭОС).

Известна ЭОС, в которой в качестве главной фокусирующей линзы используются иммерсионная линза, образованная фокусирующим электродом и анодом, которые выполнены в виде металлических цилиндров. Причем путем монтажа изогнутой электропроводящей фольги или металлической сетки (соответствующей формы) в рабочем отверстии анода возможно устранение сферических аберраций, а соответственно увеличение разрешающей способности [1].

Однако, известная ЭОС сложна по конструкции, а наличие в ней сеточного электрода сложной формы снижает эффективность устранения аберраций особенно при малых диаметрах горловины ЭЛП.

Известна также ЭОС, позволяющая повысить разрешающую способность ЭЛП, содержащая электроды для формирования и предварительной фокусировки электронного пучка и главную бипотенциальную фокусирующую линзу для окончательной фокусировки [2] . Конструкция такой ЭОС выбрана в качестве прототипа. Электроды главной бипотенциальной линзы ЭОС прототипа имеют форму цилиндра с сечением, перпендикулярным оси и близким к эллиптическому. Причем электроды линзы соединены в единый блок изолирующими штабиками, расположенными над "широкими" сторонами электродов. При этом максимальный размер сечения электродов линзы близок к внутpеннему диаметру горловины ЭЛП. Это позволяет увеличить площадь рабочих отверстий электродов в главной фокусирующей линзе, что позволит снизить аберрации и повысить разрешающую способность ЭЛП. Для достижения стигматичности главной фокусирующей линзы торцы электродов, формирующих электростатическое поле линзы, имеют специальную форму.

Эллиптическая форма сечения электродов (их рабочих отверстий) главной фокусирующей линзы, непосредственно участвующих в создании электростатического поля, приводит к изменению формы сфокусированного пятна на экране ЭЛП. Пятно будет иметь форму, близкую к эллиптической, что недопустимо. Круглая форма пятна обеспечивается изменением конфигурации (усложнением формы) торцов электродов, формирующих главную фокусирующую линзу.

Введение в известной ЭОС эллиптической формы сечения электродов и сложной конфигурации их торцов существенно усложняет конструкцию ЭОС и снижает эффективность ее применения, особенно в ЭЛП с малым диаметром горловины.

Изобретение позволяет упростить конструкцию ЭОС и повысить разрешающую способность ЭЛП преимущественно с малым диаметром горловины.

Для достижения поставленной цели в известной ЭОС, содержащей электроды для формирования и предварительной фокусировки электронного пучка, а также главную бипотенциальную фокусирующую линзу для окончательной фокусировки, состоящую из цилиндрических фокусирующего электрода и анода с центрирующими и контактными пружинами, согласно изобретению, бипотенциальная фокусирующая линза конструктивно выполнена из двух технологически не соединенных между собой электродов: фокусирующего электрода, соединенного с арматурой ЭОС и автономно (от арматуры ЭОС) закрепленного в горловине ЭЛП анода.

Фокусирующий электрод выполнен в виде двухступенчатой чашки. Часть чашки (с меньшим диаметром) служит для крепления с помощью изолирующих штабиков в арматуре ЭОС, а часть чашки (с большим диаметром) участвует в формировании главной бипотенциальной фокусирующей линзы. При этом больший диаметр чашки близок к внутреннему диаметру горловины ЭЛП. Для центровки фокусирующего электрода в горловине ЭЛП используют, например, плоские осесимметричные центрирующие пружины рычажного типа, размещенные перпендикулярно образующей цилиндра и осесимметрично оси фокусирующего электрода на равном расстоянии от торца. Количество пружин не менее двух. Анод ЭОС выполнен в виде цилиндра с диаметром, близким к диаметру горловины ЭЛП. Торец цилиндра анода, участвующий в формировании главной фокусирующей линзы, снабжен забортовкой, а другой - отбортовкой для закрепления контактных пружин или выходной диафрагмы (на которой размещают контактные пружины), которые служат экраном, защищающим ЭОС (район расположения) от попадания материала распыляемого газопоглотителя.

Цилиндр анода крепится в горловине ЭЛП с помощью плоских осесимметричных пружин рычажного типа, размещенных перпендикулярно образующей цилиндра анода и осесимметрично его оси. Пружины размещают на одинаковом расстоянии от торцов цилиндра. Причем число пружин не менее двух.

Анодный узел фиксируется в горловине ЭЛП с помощью специального приспособления.

При работе электронного прибора в условиях повышенной вибрации необходимо более жесткое крепление цилиндра анода в горловине ЭЛП.

Для жесткого крепления цилиндра анода в горловине ЭЛП используют плоские рычажного типа пружины, выполняющие функции как крепежных, так и центрирующих пружин. Пружины закрепляются (привариваются) на цилиндре анода группами (не менее двух пружин в группе), перпендикулярно образующей цилиндра анода и в каждой группе осесимметрично его оси. В каждой группе пружины расположены на одинаковом расстоянии от торцов цилиндра анода. Количество групп не менее двух. Причем две из групп обязательно расположены по краям анодного цилиндра (вблизи от его торцов).

Величина диаметра цилиндра анода ограничена главным образом конструкцией центрирующих пружин, причем максимальный диаметр возможно получить при использовании пластинчатых пружин рычажного типа, конструкция которых аналогична конструкции центрирующих пружин ЭОС цветных кинескопов.

В случае необходимости особо жесткого крепления цилиндра анода в горловине ЭЛП (при работе ЭЛП в условиях повышенной вибрации) к анодному цилиндру (с плоскими пружинами) со стороны экрана ЭЛП осесимметрично цилиндру анода приваривают дополнительную цилиндрическую деталь (короткий цилиндр) с отбортованными краями. Наружная поверхность этой детали совместно с бортами формирует паз, в котором размещают дополнительную крепежную пружину. Пружину выполняют, например, в виде плоского разрезного кольца. Пружина обычно выполняется их листового пружинного материала. Ширина пружины определяется шириной паза (пружина должна войти в паз).

Цилиндр анода вместе с коротким цилиндром образуют анодный узел. В этом случае анодный узел фиксируется в горловине ЭЛП также с помощью специального приспособления. При такой конструкции анодного узла к свободному торцу малого цилиндра приваривается выходная диафрагма.

Конструкция крепежной пружины (помещаемой в паз) обеспечивает ее жесткую фиксацию в горловине ЭЛП и в результате жесткую фиксацию всего анодного узла.

Предложенная конструкция ЭОС позволяет максимально увеличить площадь рабочих отверстий в бипотенциальной главной фокусирующей линзе. При этом площадь рабочих отверстий в основном ограничивается внутренним диаметром горловины ЭЛП, когда в прототипе все детали ЭОС соединяются вместе с помощью стеклянных штабиков-изоляторов, занимающих значительную часть внутреннего пространства горловины. Причем, в отличии от ЭОС прототипа сечение рабочих отверстий имеет форму круга, т.е. нет необходимости вводить, как в прототипе, стигматор, что позволяет упростить конструкцию ЭОС.

Максимальное увеличение диаметра рабочих отверстий электродов бипотенциальной главной фокусирующей линзы (при круглой форме их сечений) существенно снижаются аберрации этой линзы, что способствует существенному увеличению разрешающей способности ЭЛП.

На фиг. 1 дано продольное сечение ЭОС в области размещения фокусирующего электрода и анода (в соответствии с п. 1) и поперечное сечение ЭОС А-А; на фиг. 2 - продольное сечение ЭОС в месте расположения фокусирующего электрода и анодного узла, снабженного дополнительной цилиндрической деталью и крепежной пружиной, и поперечные сечения Б-Б и В-В.

Как видно из фиг. 1, предлагаемая ЭОС содержит фокусирующий электрод 1, цилиндр анода 2, крепежно-центрирующие пружины 3, стеклянные изоляторы-штабики 4 для крепления фокусирующего электрода 1 в арматуре ЭОС, выходную диафрагму 5 с контактными пружинами 6, 7 - горловина ЭЛП, штриховой линией показано аквадажное покрытие горловины.

Фокусирующий электрод 1 выполнен в виде двухступенчатой чашки или цилиндра крепится в арматуре ЭОС с помощью стеклянных изоляторов-штабиков 4 и центрируется в горловине 7 ЭЛП с помощью трех крепежно-центрирующих пружин 3. Анод 2 состоит из протяженного цилиндра, на поверхности которого расположены две группы крепежно-центрирующих пружин 3 (вблизи к краям). Каждая группа содержит три пружины. На цилиндр анода 2 жестко насажена (со стороны экрана ЭЛП) выходная диафрагма 5, выполненная в виде двухступенчатой чашки с отверстием в дне, на которой закреплены контактные пружины 6. Пружины 6 обеспечивают контакт цилиндра анода 2 с аквадажным покрытием горловины 7 ЭЛП.

На фиг. 1 сечение А-А иллюстрирует расположение крепежно-центрирующих пружин 3 в горловине 7 ЭЛП.

Из фиг. 2 видно, что в анодном узле между цилиндром 2 и выходной диафрагмой 5 расположена дополнительная цилиндрическая деталь 8 (малый цилиндр), жестко закрепленная на цилиндре 2. Деталь 8 выполнена с отбортованными краями, которые вместе с ее внешней поверхностью образуют паз, в котором размещают дополнительную крепежную пружину 9. Как видно из фиг. 2, пружина 9 выполнена в виде плоского разрезного кольца. Наличие в анодном узле дополнительных крепежных элементов: цилиндрической детали 8, осесимметрично приваренной к цилиндру 2 и крепежной пружины 9 позволяет использовать ЭОС в приборах, работающих при высоких нагрузках (вибрациях и др.).

На фиг. 2 сечение Б-Б также иллюстрирует расположение крепежно-центрирующих пружин 3 в горловине 7 (в области размещения цилиндра 2), а сечение В-В - размещение крепежной пружины 9 в горловине 7.

ЭОС работает следующим образом.

Излучающие катодом электроны с помощью системы электродов формируются в осесимметричный электронный пучок, который с помощью главной бипотенциальной линзы, образованной фокусирующим электродом 1 и анодом 2, фокусируется в электронное пятно на экране ЭЛП.

Благодаря максимальному увеличению рабочих отверстий фокусирующего электрода и электродов анодного узла, исключению влияния утечек по стеклянным штабикам-изоляторам (ввиду их отсутствия), а также автономному от арматуры ЭОС размещению анодного узла существенно снижаются аберрации главной фокусирующей линзы, а в результате уменьшается диаметр сфокусированного с ее помощью электронного пятна на экране ЭЛП. Это позволяет значительно повысить разрешающую способность ЭЛП. Выполнение ЭОС с дополнительной крепежной частью (детали 8 и 9 на фиг. 2) позволяет использовать такую оптику в приборах, работающих при повышенных нагрузках.

В соответствии с предлагаемым изобретением изготовлены образцы ЭОС для кинескопа 16ЛК8Б. Геометрические размеры деталей фокусирующего электрода и анодного узла выполнялись с учетом внутреннего диаметра горловины прибора при обеспечении их хорошей центровки в горловине ЭЛП, исключения возможности контакта забортованных частей фокусирующего электрода и анода с внутренней поверхностью горловины, а также необходимости жесткой фиксации анодного узла в горловине.

Внутренний диаметр горловины кинескопа 16ЛК8Б составляет 10,55^+0,65мм. С учетом диаметра горловины определены следующие размеры: длина фокусирующей чашки 8 мм, длина части чашки с большим диаметром 4 мм, внутренний диаметр части чашки с большим диаметром 8^+0,022 мм, внутренний диаметр чашки с меньшим диаметром 6^+0,014 мм, диаметр забортованной чашки 10 мм. На расстоянии 2 мм от края забортованной части осесимметрично оси чашки приварены центрирующие пружины в количестве 3 шт. Такие же пружины приваривались в цилиндру анода. Длина цилиндра анода 12 мм, внутренний диаметр цилиндра анода 8^+0,022 мм, диаметр забортованной и отбортованной частей 10 мм. К цилиндру анода приварены шесть центрирующих пластинчатых пpужин с пуклями на краях. Длина центрирующей пружины 7,3 мм, ширина 2,5 мм, радиус пукли 1 мм, высота пукли 0,9 мм. Для того, чтобы после приваpки пружина имела равные плечи, посреди пружины выдавливается специальная метка для точки приварки. Пружины изготовлены из ленты 36НХИЮ ПН-О толщиной 0,1 мм. Пpужины привариваются пеpпендикулярно оси цилиндpа анода по три штуки в одной плоскости под углом 120^о друг к другу (отсчет углов ведется по точкам приварки). Три пружины привариваются на расстоянии 2 мм от края забоpтовки, остальные три - вплотную к отбортовке. Такое расположение центрирующих пружин обеспечивает хорошую центровку анодного узла в горловине ЭЛП и исключает влияние центpирующих пружин на характер поля фокусирующей линзы, образованной фокусирующим электродом и цилиндром анода. Длина малого цилиндра (деpжателя дополнительной крепежной пружины) 6 мм. Внутренний диаметр малого цилиндра, диаметр отбортовок такие же как в цилиндре анода. Дополнительная крепежная пружина изготовлена из ленты 36НХИЮ ПН-О толщиной 0,2 мм. Для изготовления пружины использовали заготовку шириной 5 мм и длиной 32 мм. Из заготовки формировали пружину в виде разрезного кольца диаметром 17 мм. Высота выходной диафрагмы равна 5 мм, высота цилиндрической части меньшего диаметра (диафрагмы) 2 мм, диаметр 8-0,025-0,045

мм. Такой допуск вызван необходимостью центровки выходной диафрагмы с деталями анодного узла при фиксации выходной диафрагмы в держателе (малом цилиндре) крепежной пружины. Цилиндры анодного узла и выходная диафрагма изготавливались из ленты МН 45 - ВП-М толщиной 0,2 мм.

Анодный узел предлагаемой ЭОС собирается следующим образом.

Цилиндр анода с приваренными центрирующими пружинами надевается на специальный керн. Со стороны отбортовочного фланца анода на керн также надевается держатель крепежной пружины (малый цилиндр) и сваривается с цилиндром анода по фланцу. Диаметр керна выбирается таким, чтобы обеспечивалась хорошая центровка цилиндра анода с держателем крепежной пружины. Сваренный узел со стороны свободного конца держателя жестко насаживается на цилиндр малого диаметра выходной диафрагмы и сваривается с ней. К выходной диафрагме привариваются три контактных пружины, держатель газопоглотителя, а к последнему и масс-газопоглотитель. Таким образом анодный узел считается собранным.

Собранный анодный узел с помощью специального приспособления размещают в горловине кинескопа (предварительно с помощью приспособления поместив в паз, образованный отбортованными краями малого цилиндра, крепежную пружину). В горловине катодный узел фиксируется в обозначенном относительно края аквадажного покрытия месте, которое определяется с учетом обеспечения надежного контакта между пружинами и покрытием.

Использование предлагаемой конструкции ЭОС в кинескопе 16ЛК8Б позволило повысить разрешающую способность по полю растра на 15-20%.

Изобретение относится к электронно-лучевым приборам (ЭЛП), а именно, к электронно-оптическим системам для ЭЛП. Сущность изобретения: система содержит группу электродов (Э) для формирования и предварительной фокусировки электронного пучка, главную бипотенциальную линзу, сформированную цилиндрами фокусирующего Э и анода (А), снабженных пружинами (П). Цилиндр (Ц) А выполнен автономно от арматуры системы и крепится в горловине (Г) ЭЛП с помощью плоских осесимметричных П рычажного типа. П размещены перпендикулярно образующей Ц А и осесимметрично оси Ц групами. Группы П расположены на одинаковом расстоянии от торцев Ц А. Число П в группе не менее двух. Кроме того, Ц А со стороны экрана ЭЛП может быть снабжен дополнительным малым Ц, жестко соединенным с Ц А и расположенным осесимметрично к его оси. Малый Ц выполнен с фланцами, формирующими на его поверхности паз, в котором размещена дополнительная крепежная П. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ПРИБОРА, содержащая группу электродов для формирования и предварительной фокусировки электронного пучка, а также главную бипотенциальную линзу, сформированную цилиндрическим фокусирующим электродом и анодом с пружинами для крепления в колбе, отличающаяся тем, что цилиндр анода выполнен автономно от арматуры электронно-оптической системы и закреплен в горловине электронно-лучевого прибора с помощью плоских осесимметричных пружин рычажного типа, размещенных перпендикулярно к образующей цилиндра анода и осесимметрично его оси группами, расположенными на одинаковом расстоянии от торцов цилиндра анода с числом пружин в каждой группе не менее двух, причем сечение цилиндров фокусирующего электрода и анода имеет круглую форму. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что цилиндр анода со стороны экрана электронно-лучевого прибора снабжен дополнительной цилиндрической деталью, жестко соединенной с ним и расположенной осесимметрично к его оси, причем деталь выполнена с фланцами, формирующими на ее поверхности паз для дополнительной крепежной пружины.