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Vorrichtung zum Aufdampfen eines Metalles im Vakuum
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines Metalles im Vakuum und be- sonders zum Bedecken eines rechteckigen lumineszierenden Schirmes einer Elektronenstrahlröhre mit einer dünnen Aluminiumschicht.
Es hat sich gezeigt, dass es nicht einfach ist, eine Metallschicht gleichmässiger Stärke auf einem rechteckigen Schirm aufzubringen. Es sind schon viele Formen von Glühkörpern zum Erhitzen des zu ver- dampfenden Metalles bekannt. Zum Beispiel ist es bekannt, den Schirm einer Elektronenstrahlröhre durch
Verdampfung von Aluminium aus einem korbförmigen Erhitzungselement mit einer Metallschicht zu be- decken. Der Erhitzungsdraht hat dabei die Form einer kegeligen Spirale, in der der geschmolzene Alu- miniumtropfen während des Verdampfens durch Kapillarkräfte festgehalten wird. Weiter sind zum Metal- lisieren von Glühlampenkolben schraubenlinienförmige oder spiralförmige Glühkörper verwendet worden.
Es zeigt sich, dass mit diesen bekannten Ausführungsformen die Metallschicht über dem Erhitzungs- körper am dicksten wird und dass die Stärke in der Richtung der Ränder des Schirmes schnell abnimmt. Besonders in den Ecken eines rechteckigen Schirmes wird die Stärke der Metallschicht nur etwa ein Drittel derjenigen in der Mitte des Schirmes. Dies gilt besonders für Elektronenstrahlröhren mit grossen Ablenkungswinkeln (mehr als 900), da in diesem Falle der Abstand vom Schirm bis zum Röhrenhals geringer ist und das Erhitzungselement näher an dem Schirm angeordnet werden soll.
Nach vielen Untersuchungen hat sich ergeben, dass bei einer Vorrichtung zum Aufdampfen eines Metalles auf einen rechteckigen Schirm einer Elektronenstrahlröhre im Vakuum, bei der der Kolben der Röhre senkrecht und der Schirm nach oben angeordnet ist und wobei ein drahtförmiger Erhitzungskörper in der Röhre angeordnet ist, auf dem sich das zu verdampfende Metall befindet, die genannten Nachteile beträchtlich herabgesetzt werden können, wenn, gemäss der Erfindung, der Erhitzungskörper wenigstens zwei gerade, senkrecht angeordnete Teile aufweist, deren obere Enden über einen Teil ihrer Länge parallel zu sich selbst scharf zurückgebogen sind, wobei der Raum zwischen dem senkrechten Teil und dem zurückgebogenen Teil mit dem zu verdampfenden Metall, das während des Verdampfens längs des senkrechten Teiles herabfliesst, ausgefüllt wird.
Um zu verhüten, dass gegebenenfalls im Überschuss vorhan denes, zu verdampfendes Metall beim Herabfliessen auf die Anschlussklemme des Erhitzungsdrahtes gelangt, ist der senkrechte gerade Teil am unteren Ende über einen S-förmig abgebogenen Teil mit der Anschlussklemme verbunden. Der Überschuss an flüssigem Metall wird durch diesen S-förmigen Teil festgehalten. Indem der obere Knick des S, ebenso wie der Knick des zurückgebogenen Teiles des Erhitzungkörpers, möglichst scharf gemacht wird, füllt das flüssige Metall den Raum zwischen den von dem Knick verbundenen Drahtteilen, wodurch diese Teile kurzgeschlossen werden und also eine niedrigere Temperatur erhalten. Das flüssige Metall wird dadurch an jener Stelle festgehalten.
Am oberen Ende des geraden Teiles dient das bei dem Knick festgehaltene Metall als Vorratsgefäss, der S-förmig abgebogene untere Teil wirkt dann als Auffanggefäss für den Überschuss des flüssigen Metalles.
Weiters sind die zurückgebogenen Drahtteile mittels eines waagrechten Drahtteiles miteinander verbunden. Eine gleichmässigere Schichtstärke, besonders in der Mitte des Schirmes, kann man jedoch erzielen, wenn der Verbindungsteil der zurückgebogenen Drahtteile die Form eines umgekehrten V hat.
Der Erhitzungskörper besteht dabei aus einer Anzahl, z. B. drei, miteinander verdrillten Drähten, so dass das zu verdampfende flüssige Metall durch Kapillarwirkung längs dieser Drähte fliesst.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 einen Erhitzungskörper nach
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der Erfindung zeigt und Fig. 2 einen Schnitt durch diesen Körper darstellt, während in den Fig. 3, 4,5 und 6 gezeigt ist, wie das zu verdampfende Metall während des Verdampfungsverfahrens längs des Erhitzungskörpers fliesst. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 8 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
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0,6 mm aufweisen und miteinander verdrillt sind. Der Querschnitt ist in Fig. 2 dargestellt.
Der Erhitzungskörper nach Fig. l weist zwei senkrechte gerade Teile 2 auf, die beide an dem oberen Ende mit einem scharfen Knick 4 über einen Abstand 3 parallel zu sich selbst zurückgebogen sind.
Die beiden zurückgebogenen Teile 3 sind durch einen waagrechten Teil 7 verbunden.
An dem unteren Ende sind die geraden Teile 2 über S-förmige Teile mit dem Zuführungsleiter 7 ver-. bunden. Im allgemeinen bildet man die Teile 6,2, 3 und 7 aus einem Ganzen.
Das zu verdampfende Metall, z. B. Aluminium, wird in Form von Reitern 9 (Fig. 3) über den Teil 7 gehängt. Nachdem das Erhitzungselement in dem Kolben einer Elektronenstrahlröhre angeordnet ist, wie in Fig. 8 gezeigt, und der Kolben entlüftet ist, wird das Erhitzungselement erhitzt, so dass das Metall 9 schmilzt und längs der verdrillten Drähte 1 über den Teil 7 zu den Teilen 2 und 3 fliesst und den Raum zwischen dem abgebogenen Teil 3 und dem senkrechten geraden Teil 2 ausfüllt. Indem der Knick 4 jetzt kurzgeschlossen ist, wird die Temperatur hier niedriger, während diejenige des übrigen Teiles der Teile 2 höher wird (Fig. 4). Es zeigt sich, dass das Metall 9 jetzt im wesentlichen auf der Grenzebene dieses Metalles und des Teiles 2 verdampft, wie mit Pfeilen in Fig. 4-6 gezeigt ist.
Auch der Teil 7 wird wärmer als die kurzgeschlossenen Knicke 4, so dass bei 7 ebenfalls eine Verdampfung auftritt, wodurch im we-
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dort als eine genügend starke Schicht niederschlägt. Es zeigt sich, dass die Stärke der Schicht in den Ecken des Schirmes 10 jetzt sogar dicker sein kann als in der Mitte. Es hat sich sogar als erforderlich ergeben, die Länge des Teiles 7 zu vergrössern und diesem Teil die Form eines umgekehrten V zu geben, wie in
Fig. 7 mit 8 bezeichnet ist, um die Schicht in der Mitte des Schirmes genügend stark zu machen. Die
Knicke 4 auf den oberen Enden der senkrechten Drahtteile 2 können senkrecht zu den Knicken auf deren unteren Enden stehen.
Bei der bekannten Ausführungsform der Erhitzungskörper, bei denen Schleifen und
Spiralen verwendet werden, zeigt sich, dass die Schichtstärke in den Ecken höchstens 30 - 350/0 derjenigen in der Mitte des Schirmes werden kann.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, fliesst das Metall 9 längs der senkrechten Teile 2 herab und wird schliesslich durch die scharfen Knicke 5 des S-förmig abgebogenen Teiles aufgefangen, so dass es nicht weiter längs der Teile 6 fliesst, da dann die Schichtstärke schon ausreicht und die Erhitzung eingestellt werden kann. Es zeigt sich, dass eine Schichtstärke von 125 mg in etwa 1 - 2 min erhalten werden kann. Das Abschalten der Erhitzung erfolgt, wenn die Schichtstärke den richtigen Wert erhalten hat.
Obwohl in den Figuren nur Erhitzungskörper gezeigt sind, die zwei senkrechte gerade Teile für die Verdampfung aufweisen, ist es auch möglich, nur einen senkrechten Teil zu verwenden, oder mehr als zwei. Es hat sich weiter gezeigt, dass Formen, bei denen z. B. Schleifen und spiralförmige Teile im Erhitzungskörper angeordnet sind, immer eine ungleichmässigere Verteilung der Schichtstärke über dem Schirm ergeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung-zum Aufdampfen eines Metalles auf einen rechteckigen Schirm einer Elektronenstrahlröhre im Vakuum, bei der der Kolben der Röhre senkrecht und der Schirm oben angeordnet ist und wobei ein drahtförmiger Erhitzungskörper, auf dem sich das zu verdampfende Metall befindet, in der Röhre angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erhitzungskörper aus wenigstens zwei miteinander verdrillten Drähten besteht und wenigstens zwei gerade, senkrecht angeordnete Teile aufweist, deren obere Enden über einen Teil ihrer Länge parallel zu sich selbst scharf zurückgebogen und durch einen sich waagrecht erstreckenden Drahtteil miteinander verbunden sind, wobei der Raum zwischen dem senkrechten Teil und dem zurückgebogenen Teil mit dem zu verdampfenden Metall, das während des Verdampfens längs des senkrechten Teiles herabfliesst, ausgefüllt ist.
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Device for evaporation of a metal in a vacuum
The invention relates to a device for vapor deposition of a metal in a vacuum and in particular for covering a rectangular luminescent screen of a cathode ray tube with a thin aluminum layer.
It has been shown that it is not easy to apply a metal layer of uniform thickness on a rectangular screen. Many forms of incandescent bodies for heating the metal to be evaporated are already known. For example, it is known to use the screen of a cathode ray tube
To cover evaporation of aluminum from a basket-shaped heating element with a metal layer. The heating wire has the shape of a conical spiral in which the molten aluminum drop is held in place by capillary forces while it evaporates. Helical or spiral-shaped incandescent bodies have also been used to metallize incandescent lamp bulbs.
It turns out that with these known embodiments the metal layer over the heating body becomes the thickest and that the thickness decreases rapidly in the direction of the edges of the screen. Especially in the corners of a rectangular screen, the thickness of the metal layer is only about a third of that in the middle of the screen. This is particularly true for cathode ray tubes with large deflection angles (more than 900), since in this case the distance from the screen to the tube neck is smaller and the heating element should be arranged closer to the screen.
After many investigations it has been found that in a device for vapor deposition of a metal on a rectangular screen of a cathode ray tube in a vacuum, in which the bulb of the tube is arranged vertically and the screen is arranged upwards and a wire-shaped heating element is arranged in the tube which is the metal to be evaporated, the disadvantages mentioned can be reduced considerably if, according to the invention, the heating body has at least two straight, vertically arranged parts, the upper ends of which are sharply bent back over part of their length parallel to themselves, wherein the space between the vertical part and the bent back part is filled with the metal to be evaporated, which flows down along the vertical part during the evaporation.
To prevent any excess metal to be evaporated from getting onto the connection terminal of the heating wire when it flows down, the vertical straight part at the lower end is connected to the connection terminal via an S-shaped bent part. The excess of liquid metal is held in place by this S-shaped part. By making the upper bend of the S as sharp as possible, as well as the bend of the bent back part of the heating body, the liquid metal fills the space between the wire parts connected by the bend, whereby these parts are short-circuited and thus receive a lower temperature. The liquid metal is held in place.
At the upper end of the straight part, the metal held at the kink serves as a storage vessel, the S-shaped bent lower part then acts as a receptacle for the excess of the liquid metal.
Furthermore, the bent-back wire parts are connected to one another by means of a horizontal wire part. A more even layer thickness, especially in the middle of the screen, can be achieved, however, if the connecting part of the bent-back wire parts has the shape of an inverted V.
The heating body consists of a number, e.g. B. three wires twisted together so that the liquid metal to be evaporated flows along these wires by capillary action.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which FIG. 1 shows a heating body
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of the invention and FIG. 2 shows a section through this body, while FIGS. 3, 4, 5 and 6 show how the metal to be vaporized flows along the heating body during the vaporization process. Fig. 7 shows a further embodiment according to the invention. Fig. 8 shows schematically a device according to the invention.
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0.6 mm and are twisted together. The cross section is shown in FIG.
The heating body according to FIG. 1 has two vertical straight parts 2, both of which are bent back at the upper end with a sharp bend 4 over a distance 3 parallel to themselves.
The two bent back parts 3 are connected by a horizontal part 7.
At the lower end, the straight parts 2 are connected to the supply conductor 7 via S-shaped parts. bound. In general, parts 6, 2, 3 and 7 are formed from a whole.
The metal to be evaporated, e.g. B. aluminum is hung over part 7 in the form of tabs 9 (FIG. 3). After the heating element is arranged in the bulb of a cathode ray tube, as shown in Fig. 8, and the bulb is vented, the heating element is heated so that the metal 9 melts and along the twisted wires 1 via the part 7 to the parts 2 and 3 flows and fills the space between the bent part 3 and the vertical straight part 2. Since the bend 4 is now short-circuited, the temperature is lower here, while that of the remaining part of the parts 2 is higher (FIG. 4). It can be seen that the metal 9 now evaporates essentially on the boundary plane of this metal and the part 2, as shown by arrows in FIGS. 4-6.
Part 7 is also warmer than the short-circuited kinks 4, so that evaporation also occurs at 7, as a result of which
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precipitates there as a sufficiently thick layer. It turns out that the thickness of the layer in the corners of the screen 10 can now be even thicker than in the middle. It has even been found necessary to increase the length of the part 7 and to give this part the shape of an inverted V, as in FIG
Fig. 7 is denoted by 8 in order to make the layer in the middle of the screen sufficiently strong. The
Kinks 4 on the upper ends of the vertical wire parts 2 can be perpendicular to the kinks on their lower ends.
In the known embodiment of the heating body, in which loops and
Spirals are used, it turns out that the layer thickness in the corners can be at most 30 - 350/0 of that in the middle of the screen.
As can be seen from Fig. 5, the metal 9 flows down along the vertical parts 2 and is finally caught by the sharp bends 5 of the S-shaped bent part, so that it does not flow further along the parts 6, since the layer thickness is then sufficient and the heating can be adjusted. It turns out that a layer thickness of 125 mg can be obtained in about 1 - 2 minutes. The heating is switched off when the layer thickness has received the correct value.
Although only heating bodies are shown in the figures, which have two vertical straight parts for evaporation, it is also possible to use only one vertical part or more than two. It has also been shown that forms in which z. B. loops and spiral parts are arranged in the heating body, always result in a more uneven distribution of the layer thickness over the screen.
PATENT CLAIMS:
1. Device for vapor deposition of a metal on a rectangular screen of a cathode ray tube in a vacuum, in which the bulb of the tube is arranged vertically and the screen is arranged at the top and a wire-shaped heating body on which the metal to be evaporated is located in the tube , characterized in that the heating body consists of at least two wires twisted together and has at least two straight, vertically arranged parts, the upper ends of which are sharply bent back over part of their length parallel to themselves and connected to one another by a horizontally extending wire part, wherein the space between the vertical part and the bent back part is filled with the metal to be vaporized, which flows down along the vertical part during the vaporization.