DE1055584B

DE1055584B - Fernsehaufnahmeroehre vom Typ des Vidikons und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1055584B
Application number: DER22879A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Hower Vine
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1957-03-25
Filing date: 1958-03-11
Publication date: 1959-04-23
Also published as: FR1199522A; GB889027A; US2984759A; NL112549C; NL226153A; BE566011A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehaufnahmeröhren vom Typ des Vidikons und auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung solcher Röhren.

Die Bildschirmeleiktrode einer solchen Aufnahmeröhre enthält eine durchsichtige Tragplatte, die normalerweise aus der optisch reinen, durchsichtigen Stirnplatte besteht, die mit dem Ende des Röhrenkolbens vakuumdicht verbunden ist. Die Stirnplatte trägt normalerweise auf der dem Strahlerzeugungssystem zugewandten Fläche einen durchsichtigen, leitfähigen Überzug, die sogenannte Signalelektrode. Auf der durchsichtigen, leitfähigen Schicht befindet sich eine Schicht aus photoleitfähigem Material.

Es ist auch bereits bekannt, bei Aufnahmeröhren nach Art des Vidikons zwischen den Röhrenkolben und die Trägerplatte einen Metallring einzufügen, der mit dem Glas verschmolzen wird.

Eines der Probleme, die die Massenproduktion von hochwertigen Röhren dieser Art erschweren, besteht darin, das photoleitfähige Material als Schicht oder als Schichten gleichförmiger Dicke niederzuschlagen. Eine ungleichmäßige Dicke ist aber im höchsten Grade unerwünscht, da sich hieraus von Punkt zu Punkt auf dem Bildschirm eine wechselnde Leitfähigkeit ergibt.

Bei den bisher üblichen Verfahren, bei welchen die Photoleiterschicht auf der Frontplatte vor ihrer Verschmelzung mit dem Röhrenkolben niedergeschlagen wurde, wurde die Gleichförmigkeit der photoleitfähigen Schicht auf der Schirmelektrode durch die hohe Temperatur, die für ein Verschmelzen der Stirnplatte mit dem Röhrenkolben erforderlich war, wieder zerstört. Bei anderen bekannten Verfahren wurde die Stirnplatte mit dem Röhrenkolben vor dem Niederschlagen des Photoleiters verschmolzen, hierbei war es jedoch wegen des begrenzten Raumes innerhalb des Röhrenkolbens, in dem das Aufbringen des photoleitfähigen Belages durchgeführt werden mußte, praktisch nicht möglich, eine gleichförmige Schicht zu erreichen.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine verbesserte Aufnahmeröhre und ein verbessertes Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei welchen die obengenannten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte der Röhre mit dem übrigen Kolben durch zwischen diesen beiden Bauteilen angeordnetes Indium vakuumdicht verbunden ist.

Die vakuumdichte Verbindung der Stirnplatte mit dem Röhrenkolben erfolgt durch ein Verfahren, bei dem das Indiummetall unter Verwendung von Druck zwischen die zu verbindenden Glasteile gebracht wird, wobei eine hochwertige Abdichtung ohne die Anwendung von erhöhten Temperaturen erreicht wird. Dadurch kann also die photoleitfähige Schicht auf der Ferns ehaufnahmeröhre
vom Typ des Vidikons
und Verfahren zu ihrer Herstellung

■

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 25. März 1957

Benjamin Hower Vine, Lancaster, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Stirnplatte vor deren Verbindung mit dem Röhrenkolben aufgebracht werden und der nachfolgende Verbindungsvorgang kann weder den photoleitfähigen Bildschirm noch die optisch ebene Stirnplatte nachteilig beeinflussen. Das Indiummetall kann weiterhin dazu dienen, einen guten elektrischen Kontakt mit der durchsichtigen Signalelektrode herzustellen, und es kann sich bis in das Äußere des Röhrenkolbens fortsetzen und zum elektrischen Anschluß der Signalelektrode verwendet werden. '

In den Zeichnungen bedeutet

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung aufgebaute Aufnahmeröhre und

Fig. 2 (a) bis 2 (d) vergrößerte Schnittansichten, die zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für die Röhre nach Fig. 1 dienen sollen.

Die in Fig. 1 im ganzen mit 10 bezeichnete Röhre enthält einen Röhrenkolben 12, in dem ein Strahlerzeugungssystem 14 mit einer Kathode 16, einer tassenförmigen Steuerelektrode 18, einer ersten Anode 20, einer zweiten Anode 21 und einer dritten Anode 22 liegt. Das der Kathode abgewandte Ende der Anode 22 ist durch eine Elektrode 24 in Form eines feinmaschigen Gitters abgeschlossen. Zum Anschluß der Elektroden dienen Einführungsstifte 34, die in einem Quetschfuß 36 eingeschlossen sind, dieser trägt auch den Pumpstutzen 38.

Der durch die Anoden 20 und 22 'beschleunigte Elektronenstrahl tritt durch das Gitter 24 und trifft auf den photoleitfähigen Schirm 28. Der photoleit-

909 507/237

fähige Schirm 28 wird von einem durchsichtigen Tragteil 31 getragen, welches das Vorderende des Röhrenkolbens 12 abschließt und als Stirnplatte bezeichnet wird. Der photoleitfähige Schirm 28 enthält eine durchsichtige, leitende Schicht, oder Signalelektrode 33, die auf der Innenfläche der Stirnplatte 31 liegt. Die durchsichtige, leitende Schicht kann z. B. aus Zinnoxyd oder aus Zinnchlorid bestehen. Auf der Signal elektrode 33 befindet sich eine photoleitfähige Schicht 32, die z. B. aus porösem Antimontrisulfid bestehen kann. Der photoleitfähige Film 32 kann als poröse Schicht durch Aufdampfen von Antimontrisulfid auf die Signalelektrode 33 in einer inerten Atmosphäre, z. B. Argon, bei einem Druck von ungefähr 1 Torr hergestellt werden.

Durch die Erfindung wird es möglich, die photoleitfähige Schicht auf der Schirmelektrode unter genau definierten Bedingungen herzustellen, bevor die Stirnplatte 31 mit dem Röhrenkolben 12 vakuumdicht verbunden wird. Um einen einwandfreien Niederschlag in Form des photoleitfä'higen Films 32 zu erreichen, ist es sehr wichtig, daß die durchsichtige Unterlage oder Stirnplatte optisch eben, rein und poliert ist. Die Stirnplatte 31 kann aus irgendeinem geeigneten, bekannten optischen Glas bestehen oder auch gewünschtenfalls aus einem anderen polierten keramischen Material und kann für irgendeinen gewünschten Teil des Spektrums durchlässig sein. Das Schleifen und Polieren soll bis zu einem solchen Grade getriel>en werden, daß eine Qualität, wie sie bei guten Brillengläsern üblich ist, erreicht ist. Anschließend wird die Stirnplatte mit Chromschwefelsäure gereinigt und mit destilliertem Wasser abgespült und dann in Luft bei 350° C getempert, so daß jegliche Fettspuren entfernt werden.

Die so vorbereitete Stirnplatte 31 wird dann auf einer Seite mit einer Schicht 33, die die Signalelektrode bilden soll, überzogen. Die Schicht 33 ist, wie in Fig. 2c angedeutet ist, genau zentriert und hat einen bestimmten Abstand von dem Umfang der Platte 31, so daß sie die Bildung einer guten, vakuumdichten Verbindung der Stirnplatte 31 mit dem Röhrenkolben 12 nicht stören kann. Die Stirnplatte der in Fig. 1 als Beispiel dargestellten Röhre hatte einen Durchmesser von etwa 26 mm.

Um einen Bildschirm 28 höchster Qualität zu erreichen, ist es wichtig, sowohl eine sehr gleichmäßige Signalelektrode als auch einen photoleitfähigen Film mit einer sehr gleichmäßigen Dicke, z. B. durch Aufdampfen, herzustellen. Da das Aufdampfen der Signalelektrode und des Photoleiters erfolgt, während die Stirnplatte 31 noch vom Röhrenkopf 12 getrennt ist. ist es leicht, optimale Bedingungen einzuhalten. Weiterhin kann auoh die Lage der Schichten 33 und 32 genau durch entsprechende Abdeckmasken (nicht dargestellt) eingehalten werden. Die photoleitfähige Schicht 33 wird nur auf der Signalelektrode 33 niedergeschlagen, wobei ein Teil des am Umfang liegenden Bereiches der Signalelektrode 33 und der Stirnplatte 31 frei bleibt.

Die Didhtung zwischen der Stirnplatte 31 und dem Kolben 12 ist eine Glas-Metall-Glas-Verbindung, bei welcher ein Druckdichtungsring 42 aus Indiummetall Verwendung findet. Ein Ring dieses Materials ergibt eine vakuumdichte Verbindung mit Glas, auch ohne daß das Metall erhitzt wird, und die Abdichtung zwischen der Stirnplatte 31 und dem Röhrenkolben 12 kann ausschließlich durch die Anwendung von Druck auf die Glas- und Metallteile, die verbunden werden sollen, erfolgen.

In Fig. 2 (a) ist ein Druckdichtungsring dargestellt, der aus einem Ring 40 aus verhältnismäßig hartem Metall, wie z. B. rostfreiem Stahl oder Messing, besteht, in dem ein Ring 42 aus dem weicheren Metall Indium angeordnet ist. Der Ring 42 kann aus annähernd reinem Indium (99,97% rein) bestehen, das auf dem Ring 40 aus härterem Metall aufgebracht ist. Ein Verfahren, den Indiumring 42 mit dem Ring 40 aus härterem Metall zu verbinden besteht bei Verwendung eines Ringes 40 aus rostfreiem Stahl darin, die Innenfläche des Ringes 40 mit Kupfer zu plattieren und auf die kupferüberzogene innere Oberfläche des Stahlringes 40 geschmolzenes Indium, z. B. bei 7000 U/min nach dem Schleudergußverfahren aufzugießen. Wenn der Ring 40 aus Messing besteht, erübrigt sich eine Kupferplattierung.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hatte der Ring 40 einen Innendurchmesser von 26,8 mm, das auf die Innenseite dieses Metalls aufzentrifugierte Indium hatte einen Innendurchmesser von etwa

21.84 mm. Der nächste Schritt besteht darin, den Indiumring 42 zu bearbeiten, so daß oben und unten eine Abschrägung entsteht, die jeweils etwa 45° in bezug auf die Ebene des Ringes geneigt ist, wie in Fig. 2 (b) gezeichnet ist, der Indiumring besitzt nach dieser Bearbeitung einen Innendurchmesser von etwa

23.85 mm. Weiterhin wird noch das offene Ende des Röhrenkolbens 12 ebengeschliffen, poliert und gereinigt.

Fig. 2 stellt eine Schnittzeichnung dar, die die Lage der Stirnplatte 31 und des Röhrenkolbens 12, mit dem die Platte verbunden werden soll, zeigt, zusammen mit den dazwischenliegenden Teilen. Diese Bauteile werden in einer nicht dargestellten Vorrichtung gehalten, so daß sie genau in der richtigen Lage zueinander liegen. Daraufhin wird auf die Glasteile 31 und 32, wie durch die Pfeile 44 angedeutet ist, möglichst gleichförmig, um ein Springen des Glases zu vermeiden, ein Druck ausgeübt, bis der Indiumring 42 durch plastische Deformation zu fließen beginnt, wobei er innen sowohl einen Teil der Innenfläche des Röhrenkolbens 21 als auch einen beträchtlichen Teil der Umfangsfläche auf der Unterseite der Stirnplatte 31 bedeckt und die vakuumdichte Abdichtung besorgt. Das Indium fließt weiterhin auch über die transparente Signalelektrode 33 und stellt dadurch einen elektrischen Anschluß mit dieser Elektrode her.

Ein Druck von ungefähr 42 kg/cm² hat sich als ausreichend erwiesen, den Indiumring 42 plastisch zu deformieren. Da die Stirnfläche des Röhrenkolbens 12 relativ klein ist, genügt eine Gesamtbelastung von etwa 77 kg, um eine dichte Verbindung herzustellen. Bei der Herstellung der Dichtung wurde keine Wärme zugeführt. Die Verbindung kann jedoch, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten, bei einer Umgebungstemperatur vorgenommen werden, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, bei welcher der Photoleiter 32 nachteilig beeinflußt wird. So hat sich z. B. herausgestellt, daß Temperaturen oberhalb 150° C die Empfindlichkeit eines Antimontrisulfid-Photoleiters verringern. Während des A ⁷Crbindungsvorganges erfolgt kein Schmelzen der Stirnplatte, des Kolbens oder des Indiumringes. Es werden auch keine eutektischen Temperaturen erreicht, die Verbindung erfolgt ausschließlich durch den Druck 44, der eine plastische Deformierung des Indiumringes 42 bewirkt.

Nach der erfolgten Verbindung zwischen der Stirnplatte 31 und dem Röhrenkolben 12 kann das Strahl-

Claims

erzeugungssystem 14 in den Röhrenkolben eingeschmolzen, die Röhre ausgeheizt, die Elektroden entgast, die Kathode aktiviert, die Röhre abgeschmolzen und das Getter abgeschossen werden, alles nach üblichen Methoden, solange die Temperatur der Photoleiterschicht unterhalb dem kritischen Wert bleibt, bei welchem eine nachträgliche Beeinflussung des Photoleiters eintritt und solange die Temperatur der Abdichtung unterhalb des Schmelzpunktes des Indiums (155° C) bleibt. Während diesen Verfahrensschritten kann die Temperatur der Photoleiterschicht 32 künstlich geregelt werden, z. B. indem ein Strahl Kühlluft auf die Stirnplatte 31 gerichtet wird, wenn Gefahr besteht, daß die Temperatur des Photoleiters über den kritischen Wert steigt. Andererseits kann auch das Strahlerzeugungssystem mit dem Röhrenkolben 12 vor der Verbindung der Stirnplatte 31 mit dem Röhrenkolben 12 verschmolzen werden. In diesem Falle braucht beim Einschmelzen des Strahlerzeugungssystems keine Rücksicht auf die Photoleiterschicht oder auf die Indiumverbindung genommen zu werden. Bei der Röhre gemäß der Erfindung können die Fokussier- und Ablenkspulen in engster Nachbarschaft von dem Röhrenkolben angeordnet werden, da kein Seitenstutzen am Röhrenkolben vorhanden ist, wie er für die Einführung von photoleitfähigem Material benutzt wird, wenn die Stirnplatte vorher angeschmolzen wird. Weiterhin kann die Verbindung aus nicht magnetischen Materialien, z. B. Messing und Indium, hergestellt werden, so daß die Magnetfelder der Fokussier- und Ablenkungsspulen durch die Verbindung der Stirnplatte mit dem Röhrenkolben nicht verzerrt werden können. 35 Patentansprüche:

1. Fernsehaufnahmeröhre vom Vidikontyp, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte der Röhre (31) mit dem Röhrenkolben durch einen zwischen diesen Teilen befindlichen Indiumring vakuumdicht verbunden ist.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte mit dem Röhren- und dem zwischen diesen Teilen befindlichen Indiumring durch Druck unterhalb der Schmelztemperatur des Indiums verbunden ist.

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung unter Anwendung von Druck bei Raumtemperatur hergestellt ist.

4. Röhre nach Anspruch 1,2 oder 3, deren photoleitfähige Bildelektrode von der Stirnplatte getragen wird, und die eine durchsichtige, leitende Signalelektrode direkt auf der Stirnplatte und eine auf die Signalelektrode aufgebrachte photo-

leitende Schicht enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Indiumzwischenring zwischen der Stirnplatte und dem Röhrenkolben eine elektrische Verbindung zwischen der durchsichtigen, leitenden Elektrode und dem Äußeren des Röhrenkolbens herstellt.

5. Röhre nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen außenhalb des Röhrenkolbens liegenden Metallring, der sich in elektrisch leitender Verbindung mit der Indiumzwischenlage befindet.

6. Röhre nach einem der vorstehenden. Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abdichtung zwischen Stirnplatte und Röhrenkolben in Form eines Indiumringes, welcher von einem Ring aus hartem Metall (40) umschlossen wird und sich im Kontakt mit diesem befindet.

7. Verf ahren zur Herstellung einer Röhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die in der aufgezählten Reihenfolge durchzuführenden Verfahrensschritte: eine transparente Metallschicht auf der Stirnplatte niederzuschlagen; eine photoleitende Schicht auf dem transparenten Leiter niederzuschlagen und die Indiumdidhtung zwischen der Stirnplatte und dem Kolben durch die Anwendung von Druck herzustellen, wobei die Temperatur des Photoleiters unterhalb einer kritischen Temperatur gehalten wird, bei welcher der Photoleiter nachträglich beeinflußt würde.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Indiumabdichtung unterhalb 155° C gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlerzeugungssystem in den Kolben eingeschmolzen wird, bevor die Indiumdichtung zwischen der Stirnplatte und dem Röhrenkolben hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein beidseitig facettierter Indiumring zwischen den Umfang der Stirnplatte und den Röhrenkolben gelegt wird; daß dann auf die Stirnplatte und den Röhrenkolben Druck ausgeübt wird, so daß der dazwischenliegende Indiumring gepreßt wird und als Folge davon kalt über die Oberflächen der Stirnplatte und des Röhrenkolbens fließt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der beidseits abgeschrägte Indiumring zuerst in einem Außenring aus verhältnismäßig hartem Metall gebildet oder in diesen gebracht wird, der einen größeren Innendurchmesser als die Stirnplatte und der äußere Durchmesser des Endes des Röhrenkolbens hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Journal IEE«, 1955, S. 509.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen