CN86102990A - 具有过渡构件的多束电子枪及装配该电子枪的方法 - Google Patents

Abstract

已有电子枪10由多个阴极组件16和至少两个相邻隔开的具有校准孔径60、64的电极18、20组成。多个电子束通过校准孔径。阴极组件和电极各自固定在同一陶瓷件50的适当位置。陶瓷件有第一主要表面52和与之相对安置的第二主要表面54，各主要表面至少有一部分形成金属化图样56a，56b，56c。电极接到第一主要表面，阴极组件接到第二主要表面。本发明给出接到第一主要表面金属化图样56a，56b上的第一过渡构件，至少有一个电极与其相连接。

Description

本发明涉及多束电子枪和组装该枪的方法。这种电子枪和方法，与先前设计的电子枪比较起来，能够较好地校准相邻栅的孔径，较好地控制相邻栅电极的间隔，并且减少电子枪的失真。

1981年11月3日颁给麦肯勒士（Mc    Candless）的美国专利4，298，818，说明用于多束阴极射线管的电子枪。该电子枪起码有两个相邻隔开的电极直接铜焊到陶瓷支架一个表面上的金属化图案上，而多元阴极支架组件则直接铜焊到陶瓷支架相对表面的金属化图样上。每个电极都有一个唯一的金属板，板上有三个确定电子束通过的孔径，孔径校准成可使三电子束能通过。电子束的大小和形状，部份地由孔径的大小、形状和校准来确定。失准小到0.0125mm（0.5mil）的孔径，也会引起电子束形状的失真，并使管子的性能变坏。

1985年2月19日颁发给麦肯勒士的美国专利4，500，808，叙述一种改进的电子枪，除了第二个电极为一具有一个金属支架板直接铜焊到陶瓷支架的一个表面的金属化图案上的组合结构外，它和美国专利4，298，818相似。金属支架板上有窗孔，窗孔在第一电极里各孔径的对面，第一电极也直接铜焊到陶瓷支架同一表面上的各金属化图样上，各金属板铜焊到金属支架板并封闭其中的窗孔。每块金属板上只有一个确定电子束的孔径在其中，它分别由第一电极中的一个孔径校准。比起先前的结构来，这种结构能为相邻栅的孔径提供更精确的校准。

在上面所叙述过各电子枪里，相邻电极和阴极支架组件同时直接铜焊到在陶瓷支架上形成的金属化图样上。这种同时铜焊的过程有几个缺点，其中的某些缺点是：难于调整相邻电极间的间隔;难于从铜焊的夹具中取出加工好的组件;铜焊夹具中脏物会影响孔径的校准;形成电极接触的引线会改变电极间的间隔，更重要的是铜焊操作常常使金属部件变形，并将应力传递到陶瓷支架而使陶瓷支架裂开。于是，就需要一种能减少或消除先有技术的缺点的结构和组装过程。

根据本发明，和先有技术电子枪一样，一个电子枪包括多个阴极组件和至少两个隔开的具有使多个电子束通过其中的校准孔径的相邻电极。阴极组件和电极各自固定在同一陶瓷构件上。陶瓷构件具有第一主要表面和相对的第二主要表面，各个主要表面至少有一部分形成了金属化图案。电极连到第一主要表面，阴极组件则连到第二主要表面。和先前的电子枪不同，第一过渡构件连到第一主要表面上的金属化图样上。至少有一个电极是连到第一过渡构件上的。

本发明的方法是只将过渡构件焊到陶瓷构件上的金属化图样上。过渡构件包括多个电极接触部分和一个可移动的框架部分，后者至少用一个弱桥接区接到电极接触部分上。过渡构件具有被移开的框架部分以提供一电绝缘的多接触部分。相邻电极各自校准并连到过渡构件的各个接触部分上。

在下列附图里：

图1是本发明电子枪的最佳实施例的部分剖视侧视图。

图2是图1电子枪的阴栅部件的侧视放大图。

图3和4分别是制造期间阴-栅部件一部分的平面放大图和侧视截面放大图。

图5是图4圆圈里面阴-栅部件的一部分放大图。

图6和7分别是根据本发明的过渡构件的平面放大图和侧面截面图。

图8是制造期间阴-栅部件的一部分的正面截面放大图。

如图1所示，改进的电子枪10有一个阴-栅部件12。除了阴一栅部件12和制造带有这些电极的部件的方法外，改进的电子枪和上述的美国专利4，500，808公开的电子枪相似。电子枪10包括两个玻璃支承棒14，也叫垫圈，在其上安装着电子枪的各种电极。这些电极有三个间隔相等一字排列的阴极组件16，一个电子束一个组件图1中只示出其中一个）;接下去从离开阴极组件按下述排列的有;一个控制栅电电极18，一个帘栅电极20，一个第一聚焦电极22，一个第二聚焦电极24和一个屏蔽罩26。

第一聚焦电极22由一个实际上是矩形的杯状下部第一构件28和一个形状相似的上部第一构件30，这两个构件在其开端处接合在一起。构件28和30的闭端有三个孔径通过，虽然图1中只示出中部的孔径。第一聚焦电极22中的孔径与控制及帘栅电极18和20的孔径校准。第二聚焦电极24也由二个矩形杯状构件组成，包括下部第二构件32和上部第二构件34，两者在其开端处接合在一起。三个一字排列的孔径也各自在上部和下部第二构件32和34的闭端处形成。上部和下部第二构件32和34中的中心孔径和其它电极中的中心孔径对准;然而，第二聚焦电极24中的两个外部孔径（未示出）稍稍向外偏离第一聚焦电极22中的两个外部孔径，帮助外电子束会聚到中部电子束。位于电子枪10外端的屏蔽罩26，在其电子束通路周围或附近的基部位置上，有适合的慧形象差改正构件36，这是技术上所熟知的。

各个阴极组件16有一个实际上是柱状的前端处封闭的阴极套筒38，并在其上有一个电子发射涂层（未示出）。阴极套筒38以其开端支承在阴极眼孔40里面。加热线圈42放在套筒38里，以便间接加热电子发射涂层。加热线圈42有一对焊到加热带46的引线44，而加热带本身又焊到嵌进玻璃支承棒14的支柱48上。

阴-栅部件12详细示于图2，它包括一个陶瓷构件50，其氧化铝含量约99%，其上分别附接着阴极组件16、控制栅和帘栅电极18和20，陶瓷构件50包括一个第一主要表面52和位于其对面并完全与其平行的第二主要表面54。陶瓷构件厚约1.5mm（0.060英寸）。至少有部分的第一主要表面52面上形成了金属化的图样56a及56b，以便容许电极18和20分别连在其上。在第二主要表面54上有多个电绝缘的金属化图样（只示出其中一个56c），以便允许在其上附接阴极组件16。陶瓷构件的金属化技术是众所周知的，无需再作解释。主要表面52和54不可能包括接合面（如图2所示），它有助于在其上的金属化图样的应用。控制栅电极18实际上是一个平板，在三个成直线排列着、间隔精确、确定电子束的第一孔径60（只示出其中一个）的相对边上有两个平行的凸缘58。帘栅电极20也大致是一个单一的平面金属板，在三个成直线排列着，间隔精确、确定电子束的第二孔径64（只示出其中一个）的相对边上有两个平行的凸缘62。另一方面，帘栅电极可能有一组合结构，如同上述美国专利4，500，808所述。

在上述美国专利4，500，808和麦肯勒士等人在1984年8月22日申请的美国专利申请第643，175号以及威兰宜（Villanyi）在1984年8月22日申请的美国专利申请序号第643，341里，控制和帘栅电极和阴极组件部分，直接铜焊到陶瓷表面上的金属化图样。铜焊多个已构成的金属部件往往至少使某些部件引起变形，同时将应力引至陶瓷元件内。如果应力足够大，陶瓷构件就会裂开，使得阴一栅部件变为无用。

在现结构里，已形成的金属部件（包括控制栅18和帘栅20）的变形，可用一个基本上为平面的第一双金属过渡构件66来消除，如图2-5所示。构件66铜焊到陶瓷构件50的第一主要表面52上。基本为平面的第二双金属过渡构件68，如图6和7所示，则铜焊到陶瓷构件50的第二主要表面54。

参看图2-5，图中指明第一双金属过渡构件66安置在陶瓷构件50的第一主要表面52上。过渡构件66包括两层面对面冲压成的双金属。第一金属层70最好用42%镍和52%铁的镍铁合金形成，其厚度约0.2mm（0.008英寸），不超过陶瓷构件50的约20%的厚度;第二金属层72则最好用铜形成，其厚度约0.025mm（0.001英寸）。铜层72的熔点约1083℃，镍铁合金层70的熔点约1472℃，它高过铜的熔点。第一过渡构件是冲压成形或尖刻蚀出来的，因而，在陶瓷50的第一主要表面52上形成符合金属化图样56a与56b的图形。第二金属层72安置在第一主要表面52上。如图3所示，第一过渡构件66包括第一电极接触部分74，后者安置在陶瓷构件50中三个一组的排成直线的大孔径76的上下部，两第二电极接触部分78与第一电极接触部分74隔开。一对相对安置的可动框架部分80则以弱桥接区82连接到电极接触部分74和78，该桥接区由第一金属层70处形成的相对安置的缺口84组成。一对相对安置的成拱弧形的较准通道86在桥接区82形成。校准通道对准（方法见下）陶瓷构件50中相应的校准孔径88，将第一电极接触部分74和第二电极接触部分78分别和第一和第二主要表面金属化图样56a和56b对齐。

图2、6和7中所示的第二双金属过渡构件68也包括两层面对面压成的双金属。第一金属层最好用上述叙述过的镍铁合金组成，其厚度约0.2mm（0.008英寸），而第二金属层92则最好用铜做成，其厚度约0.025mm（0.001英寸）。第二过渡构件68是冲压形成或光刻蚀出来的，以便保持陶瓷构件50的第二主要表面54上金属化图样56c的图形。在制造阴-栅部件12期间，含铜的第二金属层92安置在第二主要表面54之上。第二过渡构件包括三对阴极组件接触部分94，一对可动框架部分96，后者由弱桥接区98接到阴极组件接触部分94。这种形成的桥接区提供阴极组件接触部分94一边上的集成阴极接触引线100。一对相对安置的拱弧形的第二过渡构件校准通道102在可动的框架处96形成，用陶瓷构件50的第二主要表面54上形成的金属化图样56c套齐阴极组件接触部分94，以方便通道102与陶瓷构件50中的校准孔径的校准。

参考图8，铜焊夹具104分别由上下夹具构件106和108组成。第二双金属过渡构件68安置在下夹具构件106上，以其由镍-铁组成的第一金属层90和下夹具构件接触。陶瓷构件50安置在第二双金属过渡构件68上，以使陶瓷构件的第二主要表面54部分上的第二金属化图样56c和第二双金属过渡构件的阴极组件接触部分（未示出）的第二金属层92相接触。第一双金属过渡构件66安置在陶瓷构件50的第一主要表面52之上，以使第一和第二接触部分74和78（只示出74）的第二金属层72分别和金属化图样56a和56b（只示出56a图样）接触。铜焊校准管针110置于下夹具构体106上以使第一和第二双金属构件66和68中的校准通道86和102（分别在图3和图6中示出）与陶瓷构件50中的校准孔径88相对准。上夹具构件108安置得和第一双金属过渡构件66的第一金属层70接触。上夹具构件108中的一对参考孔径112封装有校准管针110。

以上述方法装入的夹具104然后由-BTU三区带电炉（未示出）中在湿氢气中加热至1105℃、1120℃和1105℃，以熔解铜层72和92。通过炉子的带速约每分钟100mm（4英寸）。因为过渡构件66和68由具有镍铁层70和90的基本上是平的构件组成，每一镍铁层的厚度不超过的陶瓷构件50的厚度的20%。在铜焊操作期间，很少或无应力引入陶瓷构件。

制造阴-栅部件12的过程如下。将第一和第二双金属过渡构件66和68铜焊到陶瓷构件50后，可移去的框架部分80和96分别移至弱桥接区82和98。从第一过渡构件66除去框架部分80使第一电极接触部分74和第二电极接触部分78电绝缘。如图5所示，位于第二电极接触部分78下面的金属化图样56b，终止于弱桥接部分82的下缺口处84。于是，只有图5中下缺口84的左边的铜层72铜焊到金属化图样56b上。因为下缺口84的右边没有金属化，铜层72不能附接陶瓷构件50，框架部分80会很容易突然脱开。第二双金属过渡构件68的框架部分96也会沿弱桥接区98脱开，因而将附接在陶瓷构件50的第二表面54上的金属化图样56c的各个阴极组件接触部分94电绝缘。从选择部分94中的一个引伸出来的阴极接线线100，弯曲约90度角（如图2所示），使其容易附着在底座引线（未示出）上。阴极眼孔40用激光焊接焊至阴极组件接触部分94相对安置的两处。控制栅电极18安置在第一电极接触部分74，而且其第二孔径（未示出）与陶瓷构件50中校准孔径88校准。这种校准法，在上述美国专利申请第643，175号中叙述。控制栅电极18的凸缘58以激光焊接焊到第一电极接触部分74。然后，帘栅电极20的第二孔径64。或直接地或间接地和控制栅电极18中的第一孔径60对准。帘栅电极20的平行凸缘62以激光焊接焊到第二电极接触部分78。阴极套筒38被塞入眼孔40而且焊到此处。加热线圈42放进套筒38，加热器的脚44则焊到加热带46上。最好连阴极组件焊接也用激光焊接来做。激光焊法之所以采用，是因为不会加进压力，在物理上使部件变形，因而可以精确控制焊接的参数。

然而这里所说的阴-栅部件12只有附着在过渡构件66的电接触部分74和78的控制栅电极18和帘栅电极20。对于一个精通这种技术的人来说，应该很清楚：铜焊至此陶瓷构件和过渡构件的大小可以增加，以允许第一聚焦电极附着于此处。与此相应的是铜焊至陶瓷构件的第二表面54的过渡构件，也可以装有接头，还装有接触引线100，加热带的支架46就附着在此引线上。

此处的制造方法比先前的制造方法更为可取，其理由如下：不需精确的校准而将过渡构件66和68铜焊至金属化图样;控制栅18和帘栅20用激光焊到电接触部分74和78，消除了高温铜焊时出现的变形;栅18和20可以自各对准和隔开，以得到更大的校准精度;在每个步骤之后可以检查部件12以低量减低制造有缺陷的结构开支;使用有活动框架部分的过渡构件可简化制造过程，因它比起分开校准多元组件的各个分主元件来，要较容易校准单元化的构件。

Claims (13)

1、阴极射线管用的多束电子枪(10)，包括多个阴极组件(16)及至少两个相邻隔开的电极(18，20)，电极(18，20)具有已校准的孔径(60，64)，此孔径可通过多个电子束，上述阴极组件和上述电极逐个地固定在同一陶瓷构件(50)上，上述陶瓷构件具有一个第一主要表面(52)以及在其对面的第二主要表面(54)，各个主要表面上至少有一个部分形成了金属化的图样(56a，56b，56c)，上述电极附接到上述第一主要表面，上述阴极组件附接在上述第二主要表面，其特征在于第一过渡构件(66)附接到上述陶瓷构件的上述第一主要表面上的上述金属化图样(56a，56b)，上述第一过渡构件包括应力减少装置(70)，至少一个上述电极附接到上述过渡构件上。

2、权利要求1所述的电子枪（10），其特征在于上述第一过渡构件（66）包括至少一个电极接触部分（74，78）和一个可移动的框架部分（80），框架部分（80）用至少一个弱桥接区（82）将其连接到上述电极接触部分。

3、权利要求2所述的电子枪（10），其特征在于上述第一过渡构件（66）被安置在上述第一主要表面（52）上的上述金属化图样（56a，56b）和两个上述电极（18，20）之间，从而使上述电极连接到上述过渡构件的电极接触部分（74，78），并除去上述弱桥接区（82）处的上述框架部分（80）而使电极接触部分互相电绝缘。

4、权利要求1所述的电子枪（10），其特征在于第二过渡构件（68）附接到上述第二主要表面（54）上的上述金属化图样（56c），上述第二过渡构件包括应力减少装置（90），上述第二过渡构件被安置在上述金属化图样和上述阴极组件（16）之间。

5、权利要求4所述的电子枪（10），其特征在于上述第二过渡构件（68）包括多个阴极组件接触部分（94），和一个用多弱桥接区（98）将其连接到上述阴极组件接触部分的可移动的框架部分（96），而且其中的每个上述阴极组件（16）连接到上述阴极组件中不同的一个接触部分，通过除去上述多元弱桥接区处的上述框架部分，使阴极组件的接触部分互相电绝缘。

6、权利要求4所述的电子枪（10），其特征在于上述第一过渡构件（66）和上述第二过渡构件（68）用的应力减少装置，含基本平滑的板（70，90），其形状和上述第一和上述第二主要表面（52，54）上形成的金属化图样相符。

7、权利要求6所述的电子枪（10），其特征在于上述第一过渡构件（66）和上述第二过渡构件（68）两层面对面冲压成的双金属层（70，72;90，92），其中一层（72;92）金属比另一层（70;90）金属有较低的熔点。

8、权利要求7所述的电子枪（10），其特征在于具有较低熔点的上述金属层（72;92）含铜。

9、权利要求8所述的电子枪（10）。其特征在于另一层金属（70;90）由42%的镍和58%的铁的镍-铁合金组成。

10、权利要求9所述的电子枪（10），其特征在于应力减少装置还含有一镍-铁合金层（70;90），其厚度不超过级20%的上述陶瓷构件（50）的厚度。

11、一个组装阴极射线管的多束电子枪（10）的方法，上述电子枪包括多个阴极组件（16）和起码有一个隔开的固定在陶瓷构件（50）的适当位置处的电极（18，20），陶瓷组件（50）在其上具有金属化图样（56a，56b，56c）。其特征在于如下步骤：

（a）将一过渡构件（66;68）安置在上述陶瓷构件的主要表面（52;54）上，上述过渡构件由两层面对面冲压成的金属（70，72;90，92）组成，其中一层金属（72;92）的熔点低于另一层金属（70;90）的熔点，上述有较低熔点的金属层靠近主要表面，

（b）用上述金属化图样校准上述过渡构件的部分（80;96），

（c）将上述陶瓷构件和上述校准过的过渡构件加热至一足以熔解有较低熔点的上述金属层，将上述过渡构件附接到上述陶瓷构件的上述主要表面，

（d）借助上述附接于其上的过渡构件，将上述陶瓷构件冷却至室温，以及

（e）移去弱桥接区（82;89）处的上述过渡构件的上述部分，因而提供多个电绝缘的电接触部分（74，78;94）。

12、一组装阴校射线管多束电子枪（10）的方法。上述电子枪包括多个阴极组件（16）和至少一个各自固定在同一陶瓷构件（50）适当地点的两相邻相隔电极（18，20），上述各个阴极组件包括一个阴极眼孔（40），一个安置在上述眼孔（40）里面的阴极套筒（38），上述套筒由一屏蔽罩将其前端封闭一上述阴极套筒里的阴极加热器（42）和一对附接到上述加热器的加热带（46），上述电极包括一个控制栅（18）和一个帘栅（20），每一个上述栅极具有多个电子束形成孔径（60，64）通过，上述陶瓷构件具有一个第一主要表面（52）和一个与之相对安置的第二主要表面（54），在各个主要表面上至少有一部分形成金属化图样（56a，56b;56c），其特征在于如下步骤：（a）在上述第一主要表面上配置一个第一过渡构件（66），其形状和上述金属化图样（56a，56b）相符，上述第一过渡构件包括多个电极接触部分（74，78）和一个用至少一个弱桥接区（82）接到上述电极接触部分的可移动框架部分（80），同时，在上述第二主要表面上配置一个第二过渡构件（68），其形状和上述金属化图样（56c）相符，上述第二过渡构件包括多对阴极组件接触部分（94）和一个用多个弱桥接区（98）接到上述阴极组件接触部分的可移动框架部分（96），上述第一和第二过渡构件由面对面冲压成双金属的两层金属（70，72;90，92）组成，其中一层金属（72;92）具有较另一层金属（70;90）为低的熔点，配置上述过渡构件的配置使上述金属层以其较低熔点的金属接近它们各自的主要表面，

（b）借助上述第一表面上的上述金属化图样，校准上述第一过渡构件的上述电极接触部分，

（c）借助上述第二表面上的上述金属化图样，校准上述第二过渡构件的上述阴极组件接触部分，

（d）将上述陶瓷构件和上述校准过的第一和第二过渡构件加热至足以使具有较低熔解点的上述金属层熔解的温度，以使上述第一和第二过渡构件分别附接到上述陶瓷构件的上述第一和第二主要表面，

（e）借助上述附接于其上的第一和第二过渡构件，将上述陶瓷构件冷却至室温，

（f）从弱桥接区处的上述第一和第二过渡构件除去上述框架部分，从而给出多个电绝缘的电接触部分和阴极组件接触部分，

（g）借助接到上述陶瓷构件的上述第二主要表面的一对不同的上述阴极组件接触部分，校准各个上述阴极组件的阴极眼孔，

（h）将各个阴极眼孔焊到其各自的阴极组件接触部分对，

（i）借助接到陶瓷构件的上述第一主要表面上的上述多个电极接触部分之两个校准上述控制栅，

（j）将上述控制栅焊接到上述电极接触部分（56a），

（k）借助上述控制栅中的电子束形成孔径，校准上述帘栅中的电子束形成孔径，

（l）将上述帘栅焊到附接至上述陶瓷构件的上述第一表面的两个不同电极接触部分（56b），以便上述帘栅在电性上和上述控制栅绝缘。

13、权利要求12所述的方法，其特征在于上述焊接步骤由激光焊接组成，以防止上述栅（18，20）变形。

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