189940. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elektronágyú elektronsugár előállítására, különösen nagy áramsűrűség elérésére a célfelületen
3 189940 4 A találmány tárgya eljárás elektronsugár előállítására, különösen nagy áramsűrűséggel a felhasználási célfelületen, különösen olyan esetekben, mikor az elektronsugár áramerősségét modulálják. A találmány tárgya továbbá az eljárást alkalmazó elektronágyú, amely elektronsugaras berendezésekben alkalmazható, különösen színes és fekete-fehér képcsövekben, oszcilloszkóp és monitrocsövekben. Modulált intenzitású és a célfelületen nagy áramsűrűséggel rendelkező elektronsugarak előállítására szolgáló ismert eljárásoknál katód-eraissziót hoznak létre, célszerűen a kálód fűtésével, amely emissziónak lehetőleg nagy az áramlási sűrűsége az emittáló felületen. A katód közelében elektromos teret hoznak létre, amelynek erősségét modulálják, és amelynek segítségével határozzák meg a kálódból emittált elektronáraranak azt a részét, amelyet visszatérítenek a kátédhoz, továbbá az eljárás során gyorsítják és sugárrá alakítják az elektronáram fennmaradó nagyobb sebességű részét, valamint elektromos vagy elektromos és mágnesesterek segítségével olyan eloszlást hoznak létre, amelyek elektronlencsekónt működve az elektronsugarat a szükséges végsebességre gyorsítják és leképezik a felületre a katód képét vagy fordítottját a célfelületre, miközben a lineáris nagyítást olyan alacsony értéken tartják, amennyire csak lehetséges. A fentebb ismertetett lejárást alkalmazza az egyik legutóbbi és legtökéletesebb elektronágyú konstrukció, amelyet különösen képcsövekben, oszcilloszkóp- és monitorcsövekben használnak, mint ezt az amerikai egyesült államokbeli 3 740 607 számú szabadalmi leírás ismerteti, amelynek címe „Lamináris áramlású elektronágyú és eljárás". Kép-, oszcilloszkóp- és monitorcsövekben alkalmazható elektronágyúknál az elektronsugár áramsűrűsségét a célfelületen elsősorban a kálódból emittált és a sugarat képező elektronok Maxwell-fóle eloszlásából származó hatások korlátozzák. Az előállított elektronsugár sűrűségét meghatározó más korlátozó tényezők együttes hatása, mint például az elektrondifrakció és a tértöltés hatás, lényegesen kisebb jelentőségűek vagy egyszerűen elhanyagolhatóak a tárgy szerinti elektronágyúk esetében. Az elektronoptikai okokból származó korlátozások lényegesen csökkenthetők az elektronágyú elektronoptikai rendszerének megfelelő tervezésével. Az elektron3ugár elektronjainak Maxwell-féle sebességeloszlása alapján Langmuir egyenletet állított fel, amely leírja az elektronsugárnak a célfelületen, vagyis a targelen illetve képernyőn elérhető maximális áramsűrűsségét az elektronágyú ismert paramétereinek és az általa előállított elektronsugár paramétereinek függvényében, és ezen összefüggés értelmében ez az áramsűrűsség oly módon növelhető, hogy növeljük a kálódból származó áram sűrűsségét, feltételezve az elektronágyú rotációjának szimmetriáját és a leképező rendeszer nagyításának alacsony linearilását. Tovább növelhető az áramsűrűsség a célpont, illetve képernyő feszültségének a kátédhoz viszonyított növelésével, valamint a katód hőmérsékletének csökkentésével és/vagy a sugárkúp félszögének növelésével. A fenti követelmények néhánya ellentétben van egymással, így például a katódáram növelése egyidejűleg a katód hőmérsékletének csökkentésével. Ezen követelmények csak bizonyos áramkörök esetében valósíthatók meg, amelyek az időszerű technológiából és tervezésből adódnak. A fentiekkel kapcsolatban érdemes kihangsúlyozni, hogy a követelmények kielégítése komoly problémákat okozhat a gyakorlat során és hátrányosan befolyásolhatja a berendezés illetve az elektronégyú működését, például a feszültség 10 kV-ra való növelése megnöveli az elektromos átütés veszélyét, és egyúttal szükségszerűvé teszi a röntgensugárzás elleni védekezést is. A sugárzás félkúpszögének növelése viszont az elektronoptikai leképező és eltérítő rendszerek túlzott mértékű növelését teszik szükségessé. Az áramsűrűség csúcsértékének elérése nem könnyű. Például a keresztező típusú elektronágyúk esetében ez azt jelenti, hogy a kátédból származó áram nagy része elvész a leképező lencsék határolónyílásaiban és így - mivel az elektronsugár csúcsárama lecsökken - a nagy áramsűrűsségű elektronsugár előállításához szükséges teljesítmény erőteljes mértékben megnövekszik. A fentebb említett lamináris áramlású elektronágyúk esetében a helyzet lényegesen kedvezőbb, mivel itt kátédból származó áram nagy része eléri a célpontot, illetve a képernyőt. Az elektronsugár áramsűrűssége a célpontnál oly módon is növelhető, hogy elegendően alacsony lineáris nagyítású elektromos vagy mágneses rendszerű eletronlencsét alkalmaznak, amelynél a térgy-térgyfókusz távolságnak a képfókusz-leképezés közötti távolsághoz viszonyított aránya nagyobb értékű. Mivel ez a távolság többek között kép-, oszcilloszkóp- és monitorcBövek esetében előre meghatározott értékű, ez a körülmény ahhoz vezet, hogy az elektronágyú hossza megnövekszik, és így az egész készüléké is, hacsak nem oly módon járnak el, hogy a képzetes katód képét messze túl a valóságos katód felületén képezik, le, amint ezt a lamináris áramlású elektronsugarak esetében teszik. Ezt az eljárást ismerteti a 3 740 607 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, amely a lamináris áramlású elektronágyút és eljárást ismerteti. Ennek értelmében a célponton mérhető Bugáráram sűrűssége ellentétbe kerül a katódsugárcső 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
