CN1043586A - 间热式阴极部件及其关联的电子枪结构 - Google Patents

Abstract

一种间热式阴极部件，包括内部具有加热器和一端安装发射区浸渍型阴极盘的阴极套管、一端连接到阴极套管下端的由钽-钨合金或钽-钨-铪合金制的狭条及固定间隔地置于阴极套管外面的、上端连接到狭条另一端的圆筒形支架，支架和阴极套管间固定与它们同轴并被支架支承且不与狭条接触的热反射圆筒。一种电子枪结构，包括间热型阴极部件，置于其前方的第一栅极和被第一栅极部分地嵌入及被热反射圆筒通过一固定件嵌入的绝热支柱。

Description

本发明涉及一种用于例如彩色阴极射线管及其关联的电子枪结构，这种间接加热式阴极部件及其关联的电子枪结构省电且高性能。

近来，对于增加扫描线以提高分辨率的彩色阴极射线管以及超高频响应图象管等等的需要量增加了，同时也提出了提高亮度的要求，例如要求提高投影阴极射线管的亮度。为了满足这些需求，阴极发射的电子密度必需较大地增加。

一种发射区浸渍型（emitter-impregrated    type）阴极比起氧化物阴极来能得到较大的电流密度。由于这个原因，发射区浸渍型阴极已被应用于摄象管、行波管、速调管等等。然而，在彩色阴极射线管领域，发射区浸渍型阴极的应用还不多。

间热式阴极部件的发射区浸渍型阴极通常构成如图1所示的类型。在图1所示的结构中，加热器1设置在阴极套管2里面，盖子4置于阴极套管2的一端内，并且具有一个发射区浸渍的阴极盘3。一个圆筒形支架6配置在阴极套管2的外面而与阴极套管2同轴。阴极套管2被一个由钽制成的狭条牢固地支承着。

上述间接加热的阴极部件的工作温度比氧化物阴极型的阴极部件工作温度约高200℃。因此，间接加热的阴极部件要求加热器有较大的电功率，从而限制了它的实际应用。

为了节约间接加热的阴极部件的电功率，必需将它做得紧凑。减小狭条的横截面积和热传导损失对于获得一个紧凑的组件是有效的。

然而，狭条是用来支承阴极的，如果做得太小，在阴极工作时由于热量产生的疲劳会使其变形。结果，彩色阴极射线管的特性变坏，比如亮度降低或彩色偏移。

日本实公昭59-33146揭示了一种设置在狭条外面的热反射装置。在上述实用新型公告中所揭示的结构里，该装置是安置在狭条的外面并与狭条有热接触，不能达到节省电功率和紧凑化的目的。

日本实公昭57-26514也揭示了一种热反射圆筒，它设置于一套管和狭条之间，并且固定在套管上。然而，由于热反射圆筒是安置成与套管直接接触的，在工作期间，热量就通过套管散失，也不能达到节省电功率的目的。

因此，本发明的目的是提供一种具有更好的热效能的间接加热的阴极部件及其关联的能够抑制加热器的电功率的电子枪结构。

本发明的间接加热的阴极部件是这样一种类型的：一个热反射圆筒设置于一阴极套管和一支架之间，并靠支架固定。而且，狭条的两端分别附着于阴极套管相应的下端部分和支架相应的上端部分，并且与热反射圆筒绝热。

此外，本发明的间接加热型阴极部件是这样一种类型的：狭条是由钽-钨合金或钽-钨-铪合金之类制成。

根据本发明的一种电子枪结构是这样的：第一栅极设置于间接加热型阴极部件的前方。第一栅极和间接加热型阴极部件的支架各自部分地嵌入一绝热支柱和通过一固定件嵌入一绝热支柱。至少由于热反射圆筒的遮蔽，从第一栅极的嵌入部位和固定件的嵌入部位之间的绝热支柱的那一部分看不到阴极盘。

图1是表示通常的间接加热型阴极部件的部分切割的剖视图;

图2是表示本发明的一个实施例的间接加热型阴极部件的横截面示图;

图3示出了表示用于通常的间接加热型阴极部件和本发明的间接加热型阴极部件的各个狭条的截止电压的变化的特性曲线。

按照本发明的一个实施例的间接加热型阴极部件及其关联的电子枪结构如图2所示。

在图2中，编号7表示由钽制成的阴极套管。一个加热器8设置在阴极套管7里面，它是盘绕线圈型的。在图2中区域A的主线圈卷绕在加热器的加热部分的螺旋线间隔小于卷绕在加热器其余部分的螺旋线间隔。在本实施例里，卷绕在区域A的螺旋线间隔是卷绕在加热器其余部分的1/3左右。

一个由钽制成的盖子9置于阴极套管7的开口的上端。一个发射区浸渍型阴极盘10置于盖子9里，它是通过用一种电子发射材料浸渍一种孔隙度约为20%的多孔钨基片而得到的。在阴极盘10的表面上形成了一层铱-钨合金层。

由于发射材料的汽相淀积物诸如钡从阴极盘10向着加热器8散射，引起加热器8绝缘性能下降。为了避免这种散射，将盖子9设置在阴极套管7的开口的上端。

在阴极套管7的外面设置一个与阴极套管7同轴的支架11，它与阴极套管7隔开一个预定的距离。阴极套管7通过若干根条带状的狭条，例如三根狭条，而被支架11所支承。在此情况下，狭条12的一端连接到阴极套管7的下端部，另一端连接到支架11的上端。

从测试结果发现，如果狭条12是由例如钽-10%钨合金、钽-3%钨合金、钽-8%钨-2%铪合金或者钽-10%钨-2.5%铪合金制成的，则它显示高的耐热性和低的导热性。作为试验结果得到的其他特性示于下面的表1：

表Ⅰ

化学成分    截止电压    可工作性

样品    （重量百分数）    变化值（V）

钽    钨    铪

通常部件    100    -    -    3.0    好

样品1    余下部分    2.5    -    1.5    好

样品2    余下部分    7.5    -    0.3    好

样品3    余下部分    10.0    -    0.6    好

样品4    余下部分    12.5    -    0.7    尚可

样品5    余下部分    15.0    -    -    困难

样品6    余下部分    8    2    0.6    好

样品7    余下部分    10    2.5    0.6    好

样品8    余下部分    5    5    0.5    尚可

样品9    余下部分    3    7    -    困难

从表1可见，在样品的化学成分中，在钽中含2.5%至12.5%钨或者在钽中含2%至5%铪是较佳的。所有这些都是重量百分数。在阴极套管7和支架11之间固定一个与阴极套管7和支架11同轴的热反射圆筒13，它在支架11的上端被若干支承构件，诸如支承件14所支承。该支承件14的横截面为L形。

作为支承件，不一定要L形支承件14，环形支承件也可以用作支承构件。或者，对热反射圆筒的一部分进行压制，使成为从其本身凸出的一个压制出来的部分，或用压机把热反射圆筒锻出一凸缘部分。

由图2可见，用以支承阴极套管7的狭条12并不与热反射圆筒13接触。亦即，狭条12在热反射圆筒13下方延伸，其一大部分平行于圆筒13的轴，并且它被焊接在支架11的上端。

第一栅极15位于间接加热的阴极部件前方，与阴极部件隔开一预定的距离。第一栅极15的周缘部分嵌入玻璃制的绝缘支柱16。固定件17的一端安装在支架11的外周部分。固定件17的另一端嵌入绝热支柱16中。

在这种情况下，至少由于热反射圆筒的遮蔽，从绝热支柱中第一栅极15的嵌入部位和固定件17的嵌入部位之间的那一部分（这一部分在图2中用B表示）看不到阴极盘10。

结果是，设置在阴极套管7和支架11之间的热反射圆筒13屏蔽了阴极盘10的发射材料的汽相淀积物。通过这样做，防止了发射材料汽相淀积物淀积在绝热支柱上和电子枪的茎部。这改善了彩色阴极射线管的耐压性能和杂散发射特性。

本发明该实施例的间接加热型阴极部件具有热反射圆筒13，并使用一种低导热率的材料制作狭条12。而且，加热器8是可变螺旋线间隔型的，因而形成一种节省电功率的结构。

通过这样做，损耗的功率仅为图1所示的通常部件的1/3。请注意本发明耗用的功率为0.7W，而通常部件为2W。因此，本发明的间接加热型部件能安装在使用氧化物阴极的阴极射线管中而不必改变有关的电路。

节省电功率的结果导致加热器温度的降低和加热器-套管耐压性能的改善，请注意，在人为的苛刻条件的试验中，通常部件只能工作到600V的电压，而本发明部件却能在直至1200V的电压下工作。

根据本发明，在制造彩色阴极射线管的过程中能防止由离子冲击造成的阴极损坏。即，在彩色阴极射线管的排气和高压老化步骤中，会在第一栅极15和阴极盘10之间发生放电。由于这种放电，阴极便受到离子冲击，引起发射不良。

然而，在本实施例中，由于热反射圆筒的存在，放电发生在热反射圆筒13的前端和第一栅极之间，不会引起阴极盘10的损伤。

根据本发明，由于狭条的材料使耐热性得以改善，所以就有可能改善例如彩色阴极射线管的亮度下降和彩色偏移。

这就是说，如果由于这种那种原因而引起Gg1-K（第一栅极和阴极表面之间的间隙）的尺寸变化，就会导致截止电压的变化，从而使阳极电流发生变化。

而在彩色阴极射线管中，红、绿、兰电子枪的截止电压受到控制以显现预定的彩色。

然而，彩色阴极射线管使用时间较长造成有关的组成部分因热疲劳而变形，导致Gg1-K间隙的尺寸的变化。由于对于红、绿、兰电子枪来说，尺寸的变化不是恒定值，投射到荧光屏上的阳极电流也就随之变化不定，于是引起彩色偏移和亮度下降。

为了估计各种狭条材料可能发生的尺寸的变化，进行了让图2的间接加热型阴极部件在加热以后冷却的试验。试验是在阴极温度为1150℃，阴极部件“接通”5分钟、“断开”10分钟的情况下重复进行的。阴极和第一栅极之间的尺寸变化正比于截止电压的变化，因此，通过测量截止电压的变化就能比较精确地测得狭条的形变。所以对截止电压的变化作了测量。

由于在正常的工作温度条件下发生的是缓慢的变化，所以使阴极在1150℃的温度中加热，在达到稳定状态后，让其冷却。重复这样的操作，以检验截止电压的变化。图3显示在通常钽狭条和本发明的合金狭条的情况下截止电压的变化。注意图3中的数字对应于表1中的数字。至于表1中的样品号5和9，由于这两个样品不能工作，因此其特性曲线在图3中未予示出。

由图3可见，在1000次通-断试验后，通常的钽狭条出现了截止电压的变化，而本发明合金狭条在同样条件下进行很长时间的通-断试验后几乎没有截止电压的变化。

此外，使阴极加热至1250℃，截止电压仅发生很小的变化。因此，本发明的狭条即使在许多次通-断试验之后，在一段很长的时间中，只显现很小的截止电压变化。

根据本发明，该狭条改善了耐热性，这就使它的横截面能够较小。这样就有可能防止狭条受热而变形。

通常的狭条横截面为0.025mm²，而本发明通过使用耐热合金，能使其截面减小到0.01mm²，确保功率节省0.2W（等于全部功率的30%）。

如上所述，本发明的间接加热型阴极部件具有不与阴极套管接触的热反射圆筒，阴极盘附近的热辐射被抑制，确保了阴极热效率的提高。

此外，热反射圆筒屏蔽了来自阴极盘的发射材料汽相淀积在绝热支柱和电子枪的茎部，因而改善了彩色阴极射线管的耐压性能和杂散发射特性。

由于狭条是由钽-钨合金或钽-钨-铪合金之类制成的，就有可能防止热形变和获得一种增强耐热性的构件。结果是，如果将本发明的间接加热型阴极部件用于彩色阴极射线管，就可以显著地改善彩色阴极射线管的亮度下降、彩色偏移及其他特性。根据本发明，有可能增强狭条的耐热性而获得一种小型的狭条，因而有助于节能。

阴极般并不限于发射区浸渍型。热反射圆筒、阴极套管和圆筒形支架也不一定要做成彼此之间互相同轴。

Claims (7)

1、一种间接加热型阴极部件，它包括内部具有一加热器(8)和其一端安装一发射区浸渍的阴极盘(10)的阴极套管(7)、一端连接到阴极套管(7)下端部的若干狭条(12)、以及上端连接到每一狭条(12)另一端的圆筒形支架(11)，支架(11)同轴地固定于阴极套管(7)的外面，它与阴极套管(7)隔开一预定距离，其特征在于，有一个热反射圆筒(13)同轴地固定于所述阴极套管(7)和所述支架(11)之间，并且所述若干狭条(12)是与热反射圆筒(13)热绝缘的。

2、如权利要求1所述的阴极部件，其特征在于，所述阴极盘（10）是一种发射区浸渍型的盘。

3、如权利要求1所述的阴极部件，其特征在于，所述圆筒形支架（11）、所述阴极套管（7）和所述热反射圆筒（13）是彼此同轴的。

4、如权利要求1所述的阴极部件，其特征在于，有一个第一栅极（15）安排在所述间接加热型阴极部件的前方;第一栅极（15）和所述间接加热型阴极部件的圆筒形支架（11）各自部分地嵌入一绝热支柱（16）中和通过一个固定件嵌入一绝热支柱（16）中;并且阴极盘（10）被热反射圆筒（13）遮蔽，至少从绝热支柱（16）上的第一栅极（15）的嵌入部位和固定件17的嵌入部位之间的这一部分看不到阴极盘。

5、一种间接加热型阴极部件，它包括内部具有一加热器（8）和一端安装发射区浸渍的阴极盘（10）的阴极套管（7）、一端连接到阴极套管（7）下端部的若干狭条（12）、以及上端连接到每一狭条（12）另一端的圆筒形支架（11），支架（11）同轴地固定于阴极套管（7）的外面，它与阴极套管（7）隔开一预定距离，其特征在于，所述每一狭条（12）是由钽-钨合金或钽-钨-铪合金之类制成的。

6、如权利要求1所述的间接加热型阴极部件，其特征在于，所述狭条（12）是由钽-钨合金或钽-钨-铪合金之类制成的。

7、如权利要求5或6所述的间接加热型阴极部件，其特征在于，所述狭条（12）的组分的范围为在钽里含重量2.5%至12.5%的钨，或在钽里含重量2%-5%的铪。

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