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Leuchtschirm für Elektronenstrahlröhren niedriger Betriebsspannung
und Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtschirmes Die Erfindung befaßt
sich mit Leuchtschirmen. für Elektronenstrahlröhren niedriger Betriebsspannung,
insbesondere für Anzeigeröhren, mit Metalloxydbeimischung zur Verbesserung der Sekundärelektronenemission.
Auf dem Leuchtschirm derartiger Elektronenstrahlröhren ergeben sich bei einer geringen
Sekundärelektronenemission des Leuchtstoffes Aufladeerscheinungen, welche den gewünschten
Entladungsablauf stören. So können sich z. B. bei Anzeigeröhren, bei welchen der
Leuchtstoff im allgemeinen auf einer leitenden Unterlage angeordnet ist, insbesondere
bei Betriebsspannungen unter 20O V, auf dem Leuchtschirm störende Leuchtbilderscheinungen,
z. B. dunkle Flächen, ausbilden, oder es kann eine vollkommene Auslöschung des Leuchtbildes
eintreten.
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Die Leuchtstoffe für Anzeigeröhren sollen eine geeignete Emissionsfarbe,
eine weitgehende Unempfindlichkeit der Leuchtstoffeigenschaft gegenüber deal Herstellungsbedingungen
der Röhre, insbesondere gegenüber den erforderlichen Glühbehandlungen des Leuchtschirmes,
und eine hohe Lichtemission bei kleinen Elektronengeschwindigkeiten. aufweisen.
Bei Anzeigeröhren ist die Emission eines eng begrenzten Spektralbereiches, ungefähr
in der Nähe, des Maximums der menschlichen Augenempfindlichkeit, am zweckmäßigsten.
Bei dein bekannten manganaktivierten Zinksilikatleuchtstoff, welcher diese Forderungen
am besten erfüllt., ergeben sich bei der Anregung durch Elektronen kleinerer Geschwindigkeit
infolge einer ungenügenden Sekundärelektronenemission störende Aufladeerscheinungen.
Aber auch andere Leuchtstoffe, wie z. B. grün leuchtendes Aluminiumoxyd, welche
die obigen Forderungen an die Leuehtstoffeigenschaften noch hinreichend erfüllen,
zeigen bei diesen Betriebsbedingungen eine unzureichende Sekundärelektronenemission.
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Die störenden Aufladeersch.einungen hängen auch noch von der besonderen.
Anordnung des Leuchtstoffes auf der Unterlage ab. Bei Verwendung einer elektrisch
leitenden Metallunterlage.mit glatter Oberfläche bilden sich stärker störende Aufladungen
aus als bei einer z. B. durch Sandstrahlen aufgera,uhten Oberfläche. Auch lädt sich
ein auf der Unterlage locker aufliegender Leuchtstoff in stärkerem Maße auf als
ein Leuchtstoff, welcher auf der Unterlage fest aufliegt. Eine lockere Auflage des
Leuchtstoffes ergibt sich besonders dann,, wenn der Leuchtstoff durch ein Sprühverfahren
aufgebracht wird. Das Sprühen auf einer glatten Unterlage stellt eine besonders
wirtschaftliche Herstellung des Leuchtschirmes dar. Aber gerade bei Anwendung dieses
wirtschaftlichen Verfahrens bilden sich die Aufladungen am stärksten aus. Ein bekanntes
Mittel zur Steigerung der Sekundärelektronenemission bildet die Beimischung von
Oxyden der Alkali- und Erdalkalimetalle. Die Beimischung der Alkali- oder
Erdalkalioxyde bringt entweder nur eine doch nicht ausreichende Erhöhung der Sekundärelektronenemission
oder eine zu starke Verminderung der Leuchtdichte.
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Es sind auch Leuchtschirme bekannt, bei welchen dem Leuchtstoff zur
Erhöhung des optischen Kontrastes oder zur Absorption der den optischen Kontrast
störenden Sekundärelektronen Metalloxyde mit dunkler Körperfarbe, beispielsweise
Nickeloxyd, zugegeben, sind. In diesem besonderen Falle wird., da die umgekehrte
Wirkung erzielt wird, auf eine höhere Leuchtdichte und die Störfreiheit des Leuchtbildes
bei kleinen Leuchtschirmspannungen zu Gunsten des Kontrastes bewußt verzichtet.
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Es ist auch ein Verfahren, bekannt, bei dem die bekannten organischen
Bindemittel für feinkörnige Pulverstoffe durch anorganische ersetzt werden. Bei
diesen bekannten Verfahren sind zwei Ausführungsbeispiele angeführt: 1. die Verwendung
eines organischen Bindemittels für Leuchtstoffschichten und 2. die Verwendung des
gleichen Bindemittels für lichtstreuende; Überzüge (Zinkoxyd, Titandioxyd) für Glühlampen.
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Ein Zusatz von nicht leuchtendem Zinkoxyd oder Titandioxyd zum fertigen
Leuchtstoff, um damit eine Verbesserung der Sekundäremission. zu erreichen, ist
jedoch dem bekannten Verfahren nicht zu entnehmen.
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Außerdem sind noch Leuchtschirme bekannt, die aus Mischungen von,
verschiedenartigen.Leuchtstoffen bestehen. So, hat man beispielsweise, um den Helligkeitsabfall
zu vermindern, bei dem am meisten in
Anzeigeröhren verwendeten Zinksilikat
Zusätze aus leuchtendem Zinkoxyd verwendet, dessen Helligkeit in der Lebensdauer
nicht abnimmt. Durch die Verwendung der Zinkoxy dleuchtstoffbeimischung sollte erreicht
werden, daß die Helligkeit des Leuchtschirmes über eine gewisse Betriebszeit einen
unterer Wert nicht unterschreitet. Der Zinkoxydleuchtsto:ff zeigt bei der Anregung
von Elektronen kleiner Geschwindigkeiten eine bläuliche Emissionsfarbe sowie einen
starken Weißanteil.
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Durch die Beimischung des Zinkoxyds zum Zinksilikat ergibt sich der
Nachteil, daß die Emission des grün leuchtenden Zinksilikates in ungünstiger Weise
zu einer fahl leuchtenden, grünblauen Emission mit starkem Weißanteil verändert
wird. Dadurch wird die Ablesung erschwert, besonders bei der Anwesenheit von Raumlicht.
Die Störungen treten besonders nach längerer Betriebszeit auf, da dann das Zinkoxyd
infolge seiner besseren Lebensdauereigenschaft die Lichtemission des Leuchtstoffgernisches
stärker beeinflußt. Die Emission des Zinkoxyds ist im Temperaturgebiet von 20, bis
200° C im Gegensatz zum manganaktivierten Zinksilikat auch noch von der Temperatur
des Leuchtstoffes abhängig. Infolge der unterschiedlichen Temperaturabhängigkeit
der Emission dieser Leuchtstoffe ergeben sich außerdem auch noch während des Einschaltvorganges
störende Verschiebungen der Emissionsfarbe.
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Um diese Nachteile bei einem Leuchtschirm für Elektronenstrahlröhren
niedriger Betriebsspannung, insbesondere für Anzeigeröhren:, mit Metallo:xydbeimischung
zur Verbesserung der Sekundärelektronenemission zu vermeiden, ist erfindungsgemäß
dem Leuchtstoff nicht leuchtendes Zinkoxyd oder Titandioxyd beigemischt. Diese beiden
Oxyde, insbesondere das Titandioxyd, ergeben eine starke Erhöhung der Sekundärelektronenemission
bei kleinen Leuchtschirmspannungen und liegen. in der Körperfarbe so, daß die Lichtausbeute
des Leuchtstoffes nur sehr wenig vermindert wird, und sie sind chemisch und thermisch
in genügender Weise stabil.
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Die Beimischung des nicht leuchtenden Zinkoxyds hat gegenüber der
bereits bekannten Verwendung von leuchtendem Zinkoxyd als Beimischung den. Vorteil,
daß die Emissionsfarbe des gewählten Leuchtstoffes erhalten bleibt. Für die Bestätigung
der Auswahl dieser Stoffe wurde eine Reihe von Oxyden, wie Mg0, Be0, Ca0, SrO, Cd0,
B&0, Ta20r, Nb205, S'02" A'20" Zr 02, Zn O, dem manganaktivierten Zinksilikatleuchtstoff
oder dem grün leuchtenden Aluminiumoxyd in konstantem Mengenverhältnis beigegeben.
Dabei zeigte sich, daß die zugesetzten Oxyde des Zinks und insbesondere des Titans
die weitaus stärkste Verminderung der Leuchtbildstörungen bzw. die höchste Sekundärelektronenausbeute
bei niederer Leuchtschirmspannung herbeiführen. Die Oxyde lassen sich in besonders
vorteilhafter Weise mit manganaktiviertem Zinksilikatleuchtstoff vermischen. Es
kann als Leuchtstoff auch grün leuchtendes Aluminiumoxyd verwendet werden. In jedem
Falle bleiben die vorteilhaften Eigenschaften dieser Leuchtstoffe, wie kleine Elektronengeschwindigkeiten,
hohe Leuchtdichte, geeignete Emissionsfarbe, Unempfindlichkeit gegenüber den Fertigungsbedingungen.
bei der Herstellung der Röhre, wie z. B. Glühbehandlung des Leuchtschirmes; erhalten.,
während die vorher mangelhafte Sekundärelektronenemissio:n wesentlich erhöht wird.
Ein auf diese Weise hergestellter Leuchtschirm zeigt auch bei sehr kleinen Leuchtschirmspannungen
ein störungsfreies Leuchtbild. Auch lassen sich in diesem Falle einfache und damit
wirtschaftlich vorteilhafte Fertigungsverfahren, z. B. Sprühen auf eine glatte Leuchtschirmunterlage,
ohne Schwierigkeiten durchführen.
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Um eine innige Vermischung des Leuchtstoffes mit den Oxyden zu erzielen,
werden beide in ein Suspensionsmittel gebracht und entweder gemeinsam geschüttelt
oder, noch. besser, gemeinsam gemahlen. Bei dem zuletzt erwähnten Verfahren. ergibt
sich noch der weitere Vorteil, da.ß die Korngröße noch kleiner und der Vermischungsgrad
noch besser wird.