Електронно-оптична система для приймальних електронно-променевих трубок високої чіткості з електромагнітним фокусуванням

Винахід стосується електронних приладів, зокрема конструкцій електронно-оптичних систем (ЕОС) приймальних електронно-променевих трубок (ЕПТ) високої роздільної здатності з електромагнітним фокусуванням. Відома ЕОС [Авт.св. СРСР №888752. кл. Н 01 J 29/46, 1983, що містить катод, модулятор, три електроди лінзи підфокусування, електрод попереднього фокусування, анод з високовольтною вирізуючою діафрагмою та магнітну систему фокусування (МСФ). При роботі такої ЕОС зменшення другого кросовера можливе при зниженні потенціалу на електроді попереднього фокусування. Подальше зменшення розміру другого кросовера І, таким чином, електронної плями на екрані ЕПТ не є можливим через виникнення електронного дзеркала. Такий же недолік властивий ЕОС [Авт.св. СРСР №1251743. кл. Н 01 J 29/46,1986], яка відрізняється від попередньої тільки наявністю двох діафрагм в аноді та певними співвідношеннями між отворами в аноді та електроді попереднього фокусування, які дозволяють оптимізувати ЕОС за роздільною здатністю. Найбільш близькою до заявленої є ЕОС [Авт.св. СРСР №1040968, кл. Н 01 J 29/46. 1983 прототип], що містить катод, модулятор, три електроди лінзи підфокусування, два крайніх з яких електрично з'єднані між собою, чотири діафрагми, з яких друга та третя електрично з'єднані з першим електродом лінзи підфокусування, анод з високовольтною вирізуючою діафрагмою та магнітну систему фокусування. Роздільна здатність в такій ЕОС є підвищена завдяки формуванню додаткового кросовера в низьковольтній частині ЕОС. Роздільну здатність такої ЕОС можна підвищити шляхом зменшення розміру третього кросовера, знижуючи потенціал на електроді попереднього фокусування та змінюючи загальний коефіцієнт збільшення, зміщуючи третій кросовер в напрямку катода з одночасним збільшенням апертури електронного пучка перед вирізуючою діафрагмою. Недолік ЕОС - неможливість подальшого підвищення роздільної здатності внаслідок виникнення електронного дзеркала при низьких значеннях потенціалу на електроді попереднього фокусування, Підвищення роздільної здатності досягають в ЕОС, що заявляється. В ЕОС, що заявляється, для приймальних ЕПТ високої чіткості з електромагнітним фокусуванням, що містить катод, модулятор, триелектродну лінзу підфокусування, чотири діафрагми, друге і третя з яких електрично з'єднані з першим електродом лінзи підфокусування, анод з вирізуючою діафрагмою та магнітну систему фокусування, згідно з винаходом в простір між четвертою діафрагмою і анодом вводять електрично з'єднані між собою додаткову діафрагму та додатковий чашоподібний електрод з отвором, що розташований зі сторони анода та знаходиться всередині анода, виконаного циліндричним, що охоплює додатковий електрод, причому діаметр отвору додаткового електрода (d1) вибирають Із співвідношення а зовнішній розмір додаткового електрода - із співвідношення де d - зовнішній розмір додаткового електрода; D - внутрішній розмір анода. Порівняльний аналіз свідчить, що ЕОС, яка заявляється, відрізняється від прототипу тим, що в простір між четвертою діафрагмою ЕОС та анодом введено електрично з'єднані між собою додаткову діафрагму та додатковий чашоподібний електрод з отвором, що розташований зі сторони анода та знаходиться всередині анода, виконаного циліндричним, охоплює додатковий електрод, причому діаметр отвору додаткового електрода d1, вибирають Із співвідношення а зовнішній розмір додаткового електрода - із співвідношення де d - зовнішній розмір додаткового електрода, D - внутрішній розмір анода. Таким чином, ЕОС, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Порівняння рішення, що заявляється, не тільки з прототипом, але й з іншими технічними рішеннями в даній області техніки не виявило в них ознак, які б відрізняли рішення, що заявляється, від прототипу, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "суттєві відмінності". Винахід пояснюється кресленням, де зображено ЕОС згідно з винаходом. ЕОС складається з катода 1, модулятора 2 з отвором 3, триелектродної лінзи підфокусування, що містить прискорюючий електрод 4 з отвором 5, електрода підфокусування 6 з отвором 7, що має самостійний вивід, третього електрода 8 з отвором 9, електрично з'єднаного з електродом 4, діафрагм 10, 12, 14, 16 з отворами 11,13, 15, 17, додаткової діафрагми 18 з отвором 19, додаткового чашоподібного електрода 20 з зовнішнім розміром (d) з отвором 21 (d1), електрично з'єднаного з додатковою діафрагмою 18, анода 22 з внутрішнім розміром (D) з високовольтною вирізуючою діафрагмою 23, отвір 24 якої задає апертуру електронного пучка в області магнітної системи фокусування 25 та екрана 26. На кресленні зображено також електронний пучок 27, кросовер 28, частину 29 електронного пучка 27, яка не вирізується діафрагмою 8, другий кросовер 30, частину 31 електронного пучка 27, яка не вирізується діафрагмою 14, третій кросовер 32, частину 33 електронного пучка 27, що потрапляє на екран 26 та електронну пляму 34. Електронно-оптична система працює таким чином: електронний пучок 27, сформований Імерсійним об'єктивом, що утворюється катодом 1, модулятором 2 та прискорюючим електродом 4 після утворення кросовера 28 підфокусовується окремою лінзою, утвореною електродами 4,6, 8 з отворами 5, 7, 9 обмежується отвором 9 електрода 8 по струму та апертурі, потрапляє в лінзу, сформовану електродом 8 і діафрагмами 10,12 з отворами 9, 11,13 однакового діаметра, формує другий кросовер 30. Частина 29 електронного пучка 27 обмежується по струму та апертурі отвором 15 діафрагми 14, Частина 31 електронного пучка 27 слабо підфокусовується лінзами, утвореними діафрагмами 14, 16, 18 з отворами 17, 19, 21 та потрапляє в сильну лінзу, утворену чашоподібним електродом 20 з отвором 21 та внутрішньою циліндричною поверхнею анода 22, формує в аноді третій кросовер 32. Частина 31 електронного пучка 27 обмежується отвором 24 високовольтної вирізуючої діафрагми 23 по струму та апертурі, і частина 33 електронного пучка 27 з малою апертурою потрапляє в магнітну фокусуючу систему 25 і формує електронну пляму на екрані 26. ЕОС, що заявляється, як і ЕОС прототипу, працює при малих струмах променя і формує мікропляму, тобто є призначеною для одержання понадвисокої роздільної здатності. Струм променя в такій системі задається напругами модулятора 2, підфокусуючого електрода 6, діафрагми 10 і додаткового електрода 20. Для одержання мінімальної електронної плями необхідно досягнути мінімальних розмірів другого та третього кросоверів. Мінімальний розмір другого кросовера 30 досягається при мінімальній апертурі частини 29 електронного пучка 27, тобто збільшення струму променя вказаним електродом не є можливим без збільшення розміру другого кросовера. Оскільки ЕОС працює в заданих межах модулюючої напруги, то навіть при використанні катодів з підвищеною густиною струмовідбору збільшення яскравості при зміні напруги модулятора є незначним. Тому приріст яскравості є можливим при зміні напруги на підфокусуючому електроді 6 або додатковому електроді 20, постійній напрузі на модуляторі. Зміна напруги на додатковому електроді 20, крім зміни струму променя, призводить до зміни апертури частини 31 електронного пучка 27 перед вирізуючою діафрагмою 23 та до збільшення або зменшення розміру третього кросовера 32. При діаметрі отвору 21 (d1) в додатковому чашоподібному електроді 20 порядку 0,6-0,8 його зовнішнього розміру d чашка імітує циліндр з внутрішнім забортуванням. Аберації в імерсійній лінзі, утвореній двома циліндрами різного діаметра, низькі, апертура електронного пучка перед високовольтною вирізуючою діафрагмою - мала, струм променя в порівнянні з ЕОС-прототипом - більший. Змінюючи напругу на додатковому чашоподібному електроді, можна зменшити розмір третього кросовера, зміщуючи його в напрямку катода, збільшуючи апертуру перед вирізуючою діафрагмою. При цьому зменшується розмір третього кросовера, апертура частини 31 перед вирізуючою діафрагмою 23 стає більшою, струмопробіг теж зменшується, хоча й залишається більшим, ніж в ЕОС-прототипі, при одночасному зменшенні розміру третього кросовера, а значить і розміру електронної плями 34 на екрані 26, тобто при підвищенні роздільної здатності ЕОС. Оскільки ЕОС використовується в прецизійній ЕПТ з великою підстанню від катода до магнітнофокусуючої системи (МФС), то довжина додаткового електрода в даному випадку не має жодного значення, оскільки високовольтну вирізуючу діафрагму можна змістити в еквіпотенціальному просторі анода в сторону екрана. Для великих довжин ЕПТ розташування третього кросовера на загальне збільшення впливає мало. Вибирати розмір отвору 21 (d1) в додатковому електроді 20 більшим 0,8 його зовнішнього розміру недоцільно Із-за технологічних труднощів при його виготовленні і внаслідок зменшення площинної частини електрода. На додатковий електрод можна подавати широкий діапазон напруг. При зменшенні розміру отвору 21 (d1) до величини 0,3d в електроді 20 апертура електронного пучка зростав, струм променя зменшується, діапазон зміни напруг на додатковому електроді звужується Із-за неможливості використання низьких напруг внаслідок виникнення електронного дзеркала. Розмір третього кросовера при цьому зменшується. Струм променя регулюється за рахунок зміни напруги на електроді 6 лінзи підфокусування. Діафрагма 16 при цьому працює як антидинатронний електрод, не пропускаючи вторинних електронів, вибитих з отвору 15 діафрагми 14 в область анода 22. Нижня межа отвору 20 електрода 21 - 0,3 d визначається виникненням електронного дзеркала при напругах на додатковому електроді, близьких до напруги прискорюючого електрода. Розмір отвору в додатковій діафрагмі 18 може бути рівним діаметру отвору 17 в діафрагмі 16 або більшим від нього, оскільки лінзи, утворені діафрагмами 14, 16, 18, є слабкими Зовнішній розмір (d) додаткового електрода 20 визначається пробійним проміжком між додатковим електродом 20 та анодом 22. Тому верхня межа - 0,5 D-призначена для роботи ЕОС при низьких (12-15 кВ) анодних напругах. При підвищених анодних напругах (25-30 кВ) необхідно зменшити зовнішній розмір додаткового електрода до 0,3 D. При зовнішніх розмірах додаткового електрода, менших від 0,3 D. довжина тримачів для цього електрода є великою, і незначні радіальні зусилля призводять до зміщення або перекосу електрода, виникнення астигматизму третього кросовера і, відповідно, астигматизму електронної плями, і внаслідок цього погіршення роздільної здатності ЕОС. При виготовленні додаткового електрода із зовнішнім розміром 0,3 D і розміром отвору 0,3 d для збереження розміру третього кросовера необхідно збільшити напругу на цьому електроді. Збільшення при цьому аберацій лінзи, утвореної додатковим електродом 20 і анодом 22, проявляються мало Із-за значного обмеження частини 31 електронного пучка 27 отвором 24 високовольтної вирізуючої діафрагми 23 по апертурі. Завдяки введенню в ЕОС додаткової діафрагми і дадаткового чашоподібного електрода 20 з отвором, що розташований зі сторони анода та знаходиться всередині анода, виконаного циліндричним, що охоплює додатковий електрод, з діаметром отвору в ньому 0,3-0,8 його зовнішнього розміру, а також завдяки вибору розміру додаткового електрода Із співвідношення в межах 0,3-0,5 внутрішнього розміру анода можна зменшити розмір третього кросовера і діаметр електронної плями. Експериментальне виготовлення ЕПТ типу 13ЛК з електромагнітним фокусуванням дозволило досягнути питомої роздільної здатності 160 тв. лін/мм.