Электронно-лучевой прибор Советский патент 1982 года по МПК H01J31/00 

(54) ЭЛЕКТГОННО-ЛУЧЕВОЙ ПРИБОР

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции электроннолучевых приборов (ЭЛЛ).

Известен ЭЛП, электронно-оптическая система (ЭОС) которого, предназначенная для получения сфокусированного пятна в требуемом месте люминесцентного экрана, состоит из источника электронов, фокусирующей системы (ФС) и отклоняющей системы (ОС) 11.

Однако для ЭЛП с большими размерами экранов появляется необходимость отключения электронных пучков на большие углы (до 110°) что вызывает ухудшение разрешающей способ кости на краю экрана, из-за аберраций, возникающих при отклонении и несовпадения плоскости фокусировки с поверхностью экрана.

Для получения однородной фокусировки по поверхности экрана уменьшают размер электронного пучка в области отключающего поля. Для этого применяют две или более линзы в фокусирующей системе.

Первая линза уменьшает угол расхождения пучка, вторая осуществляет окончательную фокусировку пучка на экране.

Чаще всего одну из линз выполняют -электростатической одиночной с тем, чтобы потенциал фокусирующего электрода был близок к потенциалу катода и относительно невысок. 1Это позволяет использовать схемы динамической подфокусировки пучка, выполненные на элементах низковольЛгой полупроводниковой техники.

9

Наиболее близким по технической сзтцности

10 к предлагаемому является электронно-лучевой прибор, содержащий экран и электронно-оптическую систему, включающую источник электронов и фокусирующую систему из последовательно расположенных бипотенциальной и оди15ночной линз, вьшолненных из цилиндрических электродов f и отклоняющую систему. Известный ЭЛП содержит экран и электронно-оптическую систему, включающую источник элект;ронов, линзообразующую систему, первой по

20 ходу электронного пучка в которой является бипотенциальная линза, образованная ускоряющим электродом и высоковольтным анодом, а второй - одиночная линза, образованная тремя трубчатыми электродами, и отклоняющую систему 2. В этом ЭЛП фокусировка пучка осуществля ется практически одной одиночной линзой. Бипотенциальная линза служит лишь для подфокусировки пучка, уменьшая его угол расхождения на входе в одиночную линзу. Геометриче ки бипотенциальная линза вьшолнена слабой с тем, чтобы обеспечить удовлетворительную разрешающую способность кинескопа, так как в этом случае основную ответственность за раз решение несет одиночная линза, расположенная ближе к экрану. Для получения приемлемой однородности фокусировки по поверхности экрана расстояние от одиночной линзы до экрана выбрано в 20 с лишним раз больше, нежели расстояние до катода. Таким образом, однородность фокусировки получена за счет ухудшения разрешающей способности в центре экра на по первому порядку. А разрешающая спосо ность этих ЭЛП при работе в качестве индикаторных приборов недостаточна в целом ряде применений. Повысить разрешающую споспобность в центре экрана можно уменьшив коэффициент линейного увеличения фокусирующей системы, т. е. увеличив расстояние от катода до фо курирующей системы. Однако это приведет к ухудшению разрешающей способности на краю экрана. . Кроме того, в этом случае для получения однородной фокусировки при помощи динамической подфокусировки амплитуда подфокусирующего напряжения существенно повышает значение 100В - наиболее приемлемое. значение для полупроводниковых схем. Цель изобретения - повышение качества во производимой информации путем улучшения разрешающей способности по поверхности экрана. Эта цель достигается тем, что в электроннолз евом приборе, содержащем экран и электронно-оптическую систему, включающую источник электронов и фокусирующую систему из последовательно расположенных бипотенциальной и одиночной линз, вьшолнеьшых из цилиндрических электродов, и отклоняющую систему, одиночная линза расположена между ИСТОЧ1ШКОМ электронов и бипотенциальной ЛИНЗОЙ, отношение расстоянии между источнико электронов и одиношгои линзой, между одиночной и бипотенциальной линзами и между бипотенциальной линзой и экраном составляет. 1:3: (15-20), при этом оптические силы указан ных линз соответствуют одна другой, а отноше расстояний отклоняющей системы до экран и до бипотенциальной линзы равно (2,5-3,5) :1 Кроме того, в электронно-лучевом приборе бипотенщальная линза выполнена с отношением большего из диаметров ее электродов к расстоянию между ними, превышающим 1,5 С целью повышения однородности фокусировки при изменении тока пучка над бипотенциальной линзой дополнительно расположена электромагнитная фокусирующая катушка, при этом суммарная оптическая сила совмещенных пространственно бипотенциальной и электромагнитной линз соответствует оптической силе одиночной линзы. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит вакуумную оболочку 1, люминесцентный экран 2, катод 3, модулятор 4, цилиндрические электроды 5-8, и отклоняюшую систему 9. Электроды 5-7 составляют линзу 10,при этом электроды 5 и 7 электрически соединены между собой. Второй конец электрода 7 и электрод 8 образуют бипотенциальную линзу 11, при этом электрод 8 через акводаговое покрытие электрически соединен с экраном 2. Отклоняющая система 9 расположена после бипотенциальной ЛИНЗЬ 11. Кроме того, на чертеже указаны электронный пучок 12, расстояния между источником электро-нов и одиночной линзой р, между одиночной и бипотенциальной линзами L, между бипотенциальной линзой и отклоняющей системой т, между отклоняющей системой и экраном п, между источником электронов и бипотенциальной линзой Е и между бипотенциальной линзой и экраном q. Устройство работает следующим образом. Расходящийся электронный пучок 12, сформированный в иммерсионном объективе, образованном катодом, модулятором и первым торцом электрода 5, попадает в фокусирующее одиночной линзы. Геометрия линзы выбрана таким образом, чгго йри потенциале катода равным ОВ, оптимальное фокусирующее напряжение для фокусировки пучка составляет менее 500 Б при потенциале экрана 15 кВ, и при включенной бипотенциальной линзе. Далее пучок попадает в бипотенциальную линзу и окончательно фокусируется в пятно минимального диаметра в центре звсрана. Динамическая подфокусировка пучка - совмещение поверхности минимальных сечений при отклонении от оси с поверхностью зкрана осуществляется подачей подфокусирующего напряжения на фокусирующий электрод. Величина подфокусирующего напряжения ..пропорциональна углу отклонения. Абсолютная величина нодфокусирующего напряжения не превышает 100 В, что позволяет нрименить для динамической корреляции низковольтные полупроводниковые схемы. Оптические силы одиночной и бипотен.циальной линз выбраны одинаковыми. Выбор одиночной линзы первой по ходу электронного пучка обусловлен тем, что при необходимости использования в данном случае двух линз, фокусирующих пучок с конечной энергией электронов 15 кэВ, на ножку ЭЛП при его работе при пониженных давлениях нельзя вывести потенциал более, чем 4-5 кВ. Применение первой по ходу пучка бипотенциальной при условии равенства оптических сил линз потребует вывода через штырьки ножки потенциала большего 5 кВ. Кроме того, невозможно при величинах напряжения, меньших 100 В, получить динамическую подфокусировку пучка при его отклонении по экрану. j Выбранные при заданной длине ЭЛП соотношения в размерах ЭОС объясняются следующими соображениями - отношение p:L:q 1:3:(15-20) определяет в конечном итоге коэффициент линейного увеличения фокусирующей системы и, следовательно, разрешающую способность в центре экрана по первому порядку при непременном условии равенства оптических сил (фокусных расстояний одиночной и бипотенциальной линз). Есл1н одиночная линза имеет большое фокусирующее действие, нежели бипотенциальная, то не обеспечивается требуемое разрешение по первому порядку. ЕСЛИ бипотенциальная линза обладает большей оптической силой, то будет иметь место значительная неоднородность фокусировки по поверхности экрана и потребуется большое изменение оптической силы одиночной линзы для обеспечения динамической подфокусировки пучка по экрану (при этом потре.буется и большая величина изменения пьтенциала на фокусирующем электроде, превьциаю щая 100 В). В случае применения одной лин зы практически невозможно было бы без дина мической коррекции астигматизма (даже при наличии динамической коррекции расфокусировки пучка) обеспечить однородность фокуси ровки пучка по экрану. Выбор отношения n:m (25-3):1 обусловлен тем, что при п : m 3 и указанном выше соотношении в размерах фокусирующей системы будет имет место большая неоднородность фокусировки по экрану из-за увеличения размера пучка в области ОС, так как практически невозможно осуществить компенсацию этой расфокусировк одной лишь схемой динамической коррекции расфокусировки. При п :т 2,5 значительно возрастает угол отклонения пучка при заданной длине ЭЛП и соответственно еще в большей степени будет иметь место расфокусировка пучка при его отклонении к краю экрана. Применение бипотенциальной линзы протяженной, кроме дальнейшего повьпиения разрешения и улучшения однородности фокусировк пучка на экране повышает качество прибора, так как повьщ1ает электрическую прочность из-за исключения возможности высоковольтных пробоев. Выбор отношения большего из диаметров ее электродов к расстоянию между ними превышающем 1,5 практически гарантирует беспробойную работу ЭОС. Применение магнитной линзы, вьшолненной в виде электромагнитной фокусирующей катушки, расположенной над протюкенной бипотенциальной линзой позволяет повысить однородность фокусировки пучка при изменении тока пучка , что особенно важно в некоторых случаях работы цветных индикаторных ЭЛП с токовым возбуждением экрана. Для обеспечения : гауссовой фокусировки пучка на экране такой ФС необходимо в режиме работы ЭЛП увеличить потенциал на крайних .электродах одиночной линзы до 4 кВ..(что то же и на первом электроде бипотенциальной Л1газы). При измене нии тока пучка, потенциал до бипотенциальной линзь1 увеличился вдвое, тем самым уменьшилось расталкивающее кулоновское действие электронов в пучке, особенно чувствительное на относительно низковольтном участке пролета в ЭОС. Преимущество предлагаемого ЭЛП заключается в повышении качества воспроизводимой информации и зшрощения схемы управления радиотехнической устаногвки, при этом динамическая подфокусировка осуществляется подачей небольшого напряжения на низковольтный электрод одиночной линзы, что позволяет применять низковольтные ползшроводниковые схемы для цепей динамической коррекции. Формула изобретения 1. Электронно-лучевой прибор, содержащий экрай и электронно-оптическую систему, включающую источник электронов и фокусирующую систему из последовательно расположенных бипотенциальной и одиночной линз, вьшолненных из цилиндрических электродов, и отклоняющзто систему, отличающийся тем, что, с целью повышения качества воспроизводимой информащш путем улучшения разрешающей способности по поверхности экрана, одиночная линза расположена между источником электронов и бипотенциальной линзой, отношение расстояний между источником электронов и одиночной линзой, между одиночной и бипотенциальной линзами и между бипотенциальной линзой и экраном составляет 1:3: (15-20), при этом оптические силы указанных линз соответствуют одна другой, а отношение расстояний отклоняющей системы до экрана и до бипотенциальной линзы равно (2,5-3,5):. .

совмещенных пространственно бинотенциальной и электромагнитной линз соответствует оптической силе одиночной линзы.

Источники информащо, nprajHTbie во внимание при экспертизе

2.Шерстнев Л. Г. Электронная оптика и 7 электронно-лучевые приборы. М., Энергия, 1971, с. 253 (прототип).