Электронно-оптическая система Советский патент 1979 года по МПК H01J29/51 

Изобретение относится к электронной технике, точнее к электронно-бптическим системам (ЭОС), формирующим планарно расположенные электронные пучки. Такие системы могут использоваться в электронно-лучевых приборах предназначенных для воспроизведения информации в цвете, например,в лазер ных цветных кинескопах с высокой удельной разрешающей способностью,. Известны электронно-оптические системы, в которых для фокусировки пучков используются цилиндрические электростатиче.ские линзы 1. В них для фокусировки пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях применены двепоследовательно расположенные цилиндрические электростатически линзы, выполненные в виде пар параллельных п.1тастин. Применение данных ЭОС для фокусировки нескольких пучков, расположенных в одной плоскости, практически нецелесообразно из-за больших габари тов ЭОС, с одной стороны, и ограниче ных размеров горловин вакуумной оболочки современных кинескопов, с другой. Наиболее близкой из известных по технической сущности является электронно-оптическая система для двух и более электронных пучков, расположенных в одной плоскости, содержащая иммерсионный объектив, фокусирующую систему из двух электростатических линз, одна из которых общая для всех пучков, и систему сведения 2. В этой ЭОС вторая электростатическая линза, представляющая собой индивидуальные линзы для каждого из пучков, выполнена таким образом, что в них одновременно с фокусировкой пучка осуществляется его отклонение в плоскости расположения пучков до совмещения с соседним пучком в плоскости экрана. Совмещение пучков может достигаться за счет нарушения симметрииифокусирующего поля, либо подачей потенциалов смещения на крайние пластины линз, либо соответствующим нарушением сикметричности электродов крайних индивидуальных линз. В случае цветных масочных кинескопов, где не требуется высокое и сверхвысокое разрешение, такой принцип сведения представляется близким к оптималь ному. В случае же лазерных кинескопов , где требуются размеры пятен на экране менее 50 мкм, такое иарушение симметрии уже недопустимо из-за значнтельной относительной расфокусиров ки пучка. Так, например, в цветных к нескопах коэффициент линейного увели чения составляет величину 12-16, в то время как в лазерных кинескопах этот коэффициент должен быть около. единицы. Это обстоятельство определяет и расстояние от фокусирующей системы (ФС) до экрана, которое) в свою очеред,ь, определяет и угол сведения пучков .на экране. В цветных кинескопах этот угол составляет величину около 50 , в то время как в лазерных кинескопах он возрастает до 5410. Известная ЭОС не может обеспечить таких углов сведения при сохранении малого размера пятна на э ране. Кроме того, применение электро статических линз не позволяет получить требуемого разрешения в лазер;ном кинескопе из-за малого уровня рабочих токов каждого из пучков всле ствие ограниченности размеров линз вакуумной оболочкой. Целью изобретения является повЕЛше ние разрешающей способности в одном направлении за счет уменьшения линей ного увеличения и аберраций. Поставленная цель достигается тем что общая линза выполнена магнитной и расположена последней по ходу электронных пучков на расстоянии от второй электростатической линзы равном 1-10 расстояниям между объективо и этой линзой, а система сведения размещена между линзами фокусирующей системы. Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан один из вариантов конструктивной схемы ЭОС. Она содержит раздельные катоды Г модуляторы 2, фокусирующий электрод 3 с плоскими пластинами 4, которые совместно с плоскими пластинами 5 образуют соответственно низковольтную и высоковольтную части бипотенциальных индивидуальных линз; элект ромагнитную систему сведения 6 край них пучков в цент экрана; выполнен ную в виде секступоля, цилиндрическую электромагнитную фокусирующую катушку 7, Устройство работает следующим об разом. Катоды испускают три расходящихся электронных пучка с параллельными осями, лежащими в одной плоскост Формируемые тремя иммерсионными объ тивами, они попадают в тройную линз фокусирующую пучки в плоскости, параллельной плоскости расположения, осей пучков. Затем пучки попадают в область действия системы совмещения пучков, которая их сводит в одну то ку на экране. Далее пучки попадают общую магнитную линзу, которая их ф кусирует в плоскости, перпендикуляр плоскости расположения осей пучков. Особенностью такого взаимного расположения системы совмещения и магнитной линзы является то, что магнитная линза, поворачивая пучки относительно их собственных осей, не поворачивает плоскостью, в которой они расположены, в -отличие от центрированных магнитных линз. Это позволяет существенно уменьшить расстояние от линзы до экрана, что приводит I уменьшению коэффициента линейного увеличения магнитной линзы, а это и позволяет достичь повышения разрешающей способности в направлении, перпендикулярном плоскости расположения пучков. Применение магнитной линзы позволяет существенно, не менее чем в три раза, увеличить рабочие размеры линзы, что пропорционально снижает искажения, вносимые этой линзой в размер пятна на экране. Несмотря на то, что магнитные линзы обладают большим числом геометрических аберраций, обусловленных вращением пучка в магнитном поле,ИХ суммарное действие, приводящее, к увеличению размера пятна, будет меньше, нежели у электростатических. Кроме того, применение общей магнитной линзы позволяет использовать механическую юстировку магнитной линзы в совокупности с электрической юстировкой, что дает возможность получать требуемые для обеспечения суперразрешения размеры пятен менее 50 мкм. В то время, как применение электростатической линзы в качестве общей практически исключа ет возможность полной юстировки, что не позволит получить требуемые малые размеры пятен. Выбор названного расстояния между линзами обусловлен следующими обстоятельствами. При расстоянии между линзами, меньшем одного расстояния объективом и электростатической линзой, коэффициенты линейного увеличения в перпендикулярных направлениях, будут приближаться по величине друг к другу и размеры пятна на экране во взаимно перпендикулярных направлениях будут выравниваться. Задача достижения повышения разрешающей способности в этом случае может решаться обычными в электронной оптике способами. В другом случае существенно возрастает доля, вкладываемая в размер пятна сферической аберрацией вследствие относительного уменьшения расстояния между общей магнитной линзой и -экраном. Технический эффект изобретения Заключается в повышении разрешающей способности ЭОС в целом и, что особен но важно для лазерных кинескопов, в повышении разрешающей способности вдоль строки.

Формула изобретения

Электронно-оптическая система для двух и более электронных пучков, расположенных в одной плоскости, содержа щая иммерсионный объектив, фокусирующую систему из двух электростатических линз, одна из которых общая для всех пучков, и систему сведения, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности в одном направлении за счет уменьшения линейного увеличения и аберраций общая линза выполнена магнитной и расположена последней

234

по ходу электронных пучков на расстоянии от второй электростатической линзы равном 1-10 расстояниям между объективом и этой линзой, а система сведения размещена между линзами фокусирующей системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Йерстнев Л. Г. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы, М., Энергия, 1971, с. 195.

2. Авторское свидетельство СССР № 364984, кл. ri 01 J 29/51, 09.10.70 (прототип)