Электронная пушка Советский патент 1983 года по МПК H01J29/48 

Изобретение относится к электричеству, в частности к вакуумным электронным приборам, а именно к электронным пушкам, и может быть использовано в электроннолучевых трубках. Известна электронная пушка, содержащая катод, диафрагму с малым о верстием, а между дифрагмой и катодом размещены иммерсионная электростатическая ЛИН39 и короткофокусная магнитостатическая линзы. Недостаток данной электронной пушки заключается в том, что она, позволяя повысить разрешающую способность, не увеличивает электронную яркость. Действительно, при .25-30кратном уменьшении электронного изображения катода растет угол расхолсдения пучка исследователь но, эле ронная яркость не повышается. Кроме того, конструкция такой пушки сложн металлоемка и нетехнологична. Наиболее близкой к предлагаемой (Является электронная пушка, содержа щая катод, дополнительную диафрагму с малым отверстием, расположенную у поверхности катода, управляющий эле род и . К недостаткам известной электронной пушки относятся малая эл«ктронная яркость и низкая долговечность вследствие того, что в ней ограничивается поверхность катода, с, которой производится отбор тока. В такой эле ронной пушке отсутствует кроссовер, траектории электронов в прикатодной области близки к параксиальньом, след вательно, угол расхождения мал и электронная яркость по сравнению с вышеуказанной пушкой увеличивается, однако она ограничена малым током пучка, определяемым апертурой дополнительной диафрагмы. Кроме того, име ет место неравномерная нагрузка катода, что снижает его долговечность Цель изобретения - повышение элек ронной яркости и долговечности элект ронной пушки. Поставленная цель достигается тем, что в электронной пушке, содержащей катод, дополнительную диафраг му с малым отверстием, расположенную у поверхности катода, управляющий э 1ектрод и анод, между катодом и дополнительной диафрагмой размещена осесимметричная одиночная линза, выполненная в виде трех последовательно расположенных диафрагм, диаметры отверстий которых равны между собой, причем основные размеры пушки и взаимное расположение ее элемен тов удовлетворяют соотношению d:d;d . а-.Ь 0,3 Ч Ы . 2) : 0,25-0,3). - :(1,1-1,2); (1,1-1,5), где d .- диаметр катода; . d/i - диаметр отверстия одиночной линзы; d„ - диаметр отверстия яопопщ тельной диафрагмы; расстояние от катода до / середины линзы; расстояние от середины ли. зы до дополнительной диафрагмы . На чертеже изображена.схема электронной пушки. Электронная пушка содержит .последовательно расположенные на одной оси катод 1, осесимметричную одиночную линзу 2, вьшолненную в виде трех последовательно расположенных диафрагм 3-5, дополнительную диафрагму б с малым отверстием, управляющий электрод 7 и анод 8. Электронная пушка работает следующим образом. Электроны, эмиттируемые катодом 1 в различных точках и под разными углами к его поверхности, формируются в пучок 9 прикатодной одиночной линзой 2, в которой потенциал крайних электродов меньше потенциала среднего электрода. Одиночная линза, используемая в режиме коротких линз, улучшает токопрохождение участка катод - дополнительная диафрагма. Сформированный линзой 2 электронный пучок поступает на центральную часть дополнительной диафрагмы 6, которая находится под потенциалом катода. Диафрагма 6 не ограничивает поверхность катода, с которой производится отбор тока, а ограничивает лишь непараксиальные электроны сформированного одиночной линзой пучка, в результате чего значительно возрас- . тает ток пучка при сохранеиии апертурного угла. Поскольку электронная яркость где л - плотность тока пучка в отверстии диафрагмы 6/ п - апертурный угол, определшрщий расходимость пучка электронов из отверстия диафрагмы 6, то очевидно, что в данном случае она увеличивается. Кроме того, так данной электронной пушке нагрузка распределена по всей рабочей поверхности катода, то повышается его долговечность и стабильность работы. Модуляция электронного пучка осуществляется управляющим электродсм 7,с изменяющимся отрицательным потенциалом от нескольких десятков вольт до нуля. Ускоряющее электрическое поле анода 8 проникает через отверстие управляющего электрода 7 на центральную часть диафрагмы 6. Под действием сил этого поля электрюнНЫ.Й пучок 9 проходит в анодное пространство дрейфа.

Приведенные выше соотношения основных размеров пушки и взаимного расположения её элементов выбраны на основании расчета и экспериментальных данных, а пределы их изменений объясняются следующими причинами. Изменение диаметра отверстий диафрагм, образушщх одиночную линзу (d;.) , в меньшую сторону от указанного соотношения ведет к росту перехвата электронов пучка, в большую сторону - к увеличению потенциалов на электродах линзы. Уменьшение диаметра дополнительной диафрагмы ((i) по отношению к диаметру катода выиеприведенного соотношения ведет к росту перехвата электронов, к уменьшению тока пучка или (в случае дополнительной фокусировки)к увеличению апертурного угла cL и снижению электронной яркости. Увеличение dj. выше верхнего предела снижает разреьоаннцую способность электронной пушки. Расстояния d и Ъ выбраны с учетом известной формулы уве|личения тонкой линзы: М в/а. Выход за пределы найденного соотношения для размеров а. и Ь приводит к значительнсэму перехвату электронного

пучка дополнительной диафрагмой и к увеличению апертурного угла за допустимые пределы. Поэтому выбранные соотношения позволяют осуществить перенос электронного изображения катода в плоскость дополнительной диафраг1«;1 с хорошим токопрохождением и малым апертурным углом oL .

Характерной особенностью предлагаемой электронной пушки является то, что все электроны, выходящие из

o отверстия диафрагмы 6,-имеют близкую по величине и направлению скорость, это позволяет при формировании на экране йятен малых диаметров при больших токах пучка получить более равно5мерную плотность по его сечению. Кроме того, диафрагма 6 экранирует катод от положительных ионов и этим предохраняет его от разрушения, что дополнительно увеличивает долговечность электронной пушк.

Использование предлагаемой электронной пушки в электроннолучевых труб ках позволяет получить электронную

5 яркость в 5 раз вьвие, и вдвое ув еличить долговечность по сравнению с известной.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, содержащая катод, дополнительную днафрагму с малым отверстием, расположенную у поверхности катода, управляющий электрод и анод, отличающаяся тем, что, с целью повьшения электронной яркости и долговечности пушки, между катодом и дополнительной диафрагмой размещена осеси Ф1етричная одиночная линза, вьтолненная в виде трех последовательно расположенных диафрагм,, днамет хл отверстий которых равны между собой, основные размеры пушки и взаимное располо.жени е ее элементов удовлетворяют соотношению; d;d.:d-:aib - 0,3;