DE1204752B

DE1204752B - Verfahren zur Herstellung einer Dynode und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1204752B
Application number: DEN19753A
Authority: DE
Inventors: William Leslie Wilcock
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1960-03-11
Filing date: 1961-03-17
Publication date: 1965-11-11
Also published as: GB911560A; NL262064A; DE1138482B; US3159442A; NL262543A; FR1283796A; US3197662A; GB914126A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. α.:

HOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche KL: 21g-13/19

Nummer: 1204752

Aktenzeichen: N19753 VIII c/21 g

Anmeldetag: 17. März 1961

Auslegetag: 11. November 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer von mechanischen Spannungen freien Dynode, die aus einer einen Rahmen überspannenden, elektronendurchlässigen Unterlage besteht, auf die die Sekundäremissionsschicht niedergeschlagen ist.

Derartige Dynoden, d. h. sekundär emittierende Flächen, werden z.B. in Elektronenvervielfachern, Photoelektronenvervielfachern oder mit Elektronenvervielfachung arbeitenden Bildröhren verwendet. Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Dynoden bei und nach der Herstellung mechanische Spannungen auftreten, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Unterlage führen können. Diese mechanischen Spannungen treten insbesondere unter thermischen Einflüssen auf, indem sich die Sekundäremissionsschicht beim Abkühlen der Dynode gegenüber der Unterlage zusammenzieht. Diese thermischen Einflüsse können sowohl bereits bei einem bei Zimmertemperatur erfolgenden Aufdampfvorgang der Sekundäremissionsschicht auf die Unterlage als auch bei Temperaturbehandlungsvorgängen, wie Temperungs- oder Ausheizvorgängen, einer Röhre auftreten, in die eine oder mehrere Dynoden der genannten Gattung bereits eingebaut sind. Die Natur des genannten Kontraktionseffektes ist noch nicht geklärt. Vermutlich spielen Umlagerungen von Molekülen innerhalb der auf die Unterlage aufgedampften Sekundäremissionsschicht eine Rolle.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Dynoden der genannten Gattung herzustellen, die so frei von mechanischen Spannungen sind, daß keine Gefahr einer Beschädigung oder eines Reißens mehr besteht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Dynode mit Elektronen bestrahlt wird. Selbstverständlich müssen dabei Elektronenenergie und Elektronendichte so gewählt werden, wie es Material, Dicke und Kontraktionseigenschaften der Sekundäremissionsschicht sowie weitere Parameter, wie beispielsweise Art und Dicke dei Unterlage, verlangen. Im allgemeinen kann man am Aussehen der Sekundäremissionsschicht feststellen, ob in dieser noch Spannungen vorhanden sind oder nicht. In der Praxis ist es daher relativ einfach, die erforderlichen Elektronenenergie- und Elektronendichtewerte festzulegen. Wahrscheinlich führt auch eine mäßige Überdosierung dieser Werte zu keinem Schaden an der Dynode.

Wenn die Dynode beispielsweise nach einer Wärmebehandlung der Abkühlung unterworfen wird, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dem Ent-

Verfahren zur Herstellung einer Dynode und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

National Research Development Corporation,

London

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

William Leslie Wilcock,

East Molesey, Surrey (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 17. März 1960 (9459)

stehen der mechanischen Spannungen durch Vor-

s5 nähme der Elektronenbestrahlung bereits während der Abkühlung der Dynode zu begegnen. Vorzugsweise wird dabei die Elektronenbestrahlung in Abhängigkeit von den erkennbaren mechanischen Spannungsverhältnissen der Dynode gesteuert, so daß entstehende mechanische Spannungen bereits im Moment ihrer Entstehung wieder beseitigt werden können.

Besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung des beschriebenen Verfahrens bei einer Dynode herausgestellt, deren Unterlage aus Aluminiumoxyd und deren Sekundäremissionsschicht aus Kaliumchlorid besteht. Bei derartigen Dynoden tritt besonders häufig ein Reißen der empfindlichen Unterlage odei eine Ablösung von dem Rahmen auf.

Insbesondere zur Anwendung des Verfahrens an bereits in Röhren eingebauten Dynoden hat sich die Anordnung einer Kathode an mindestens einer Seite der betreffenden Dynode bewährt, wobei mit der Kathode die Elektronenbestrahlung ausgeführt wird. Dabei wird eine ringförmige Ausbildung der Kathode bevorzugt, die eine gleichmäßige Elektronenbestrahlung ermöglicht und außerdem den Vorteil bietet, daß der Betrieb der Dynodenröhre nach der Herstellung der von mechanischen Spannungen freien Dynode infolge des freien Durchgangsquerschnitts der ringförmigen Kathode, durch den die im Betrieb der Dynodenröhre beschleunigten Elektronen hin-

509 737/276

•"■■■I 204

durchtreten können, nicht gestört wird. Als zweckmäßig hat sich die Ausbildung der ringförmigen Kathode in Gestalt eines aufgeschnittenen Ringes mit hinreichend großem Durchmesser erwiesen.

Das beschriebene Verfahren wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung in Anwendung bei einer Bildverstärkerröhre näher erläutert.

Die Zeichnung veranschaulicht im Längsschnitt eine Bildverstärkerröhre während der Herstellung von von mechanischen Spannungen freien Dynoden, die bereits in der Röhre angeordnet sind und von in die Röhre eingebauten Kathoden bestrahlt werden.

An den entgegengesetzten Enden einer zylindrischen Bildverstärkerröhre 1 sind eine Photokathode 2 und ein Fluoreszenzschirm 3 angeordnet. Dynoden 4 sind in Abständen über die Längsachse der Röhre verteilt und in ringförmige Metallplatten 5 eingebaut, welche an der Wand der Röhre befestigt sind und über in die Röhrenwand eingeschmolzene Platinbänder in elektronischer Verbindung mit der ao Außenseite der Röhre stehen. Aus Gründen dei Einfachheit sind in der Zeichnung nur zwei Dynoden dargestellt, und die Dicke der Dynoden ist stark übertrieben. Die Dynoden umfassen ringförmige Rahmen 6 aus Glas, über die für Elektronen durchlässige Unterlagen 7 aus Aluminiumoxyd für jeweils eine niedergeschlagene Kaliumchloridschicht 8 gespannt sind.

Bei der Benutzung der Bildröhre wird ein optisches Bild auf die Photokathode 2 fokussiert, und das so erzeugte Elektronenbild wird seinerseits auf dei ersten Dynode mittels einer hier nicht gezeigten, außerhalb der Röhre angeordneten Elektronenlinse fokussiert. Aus der Kaliumchloridschicht 8 der Dynode werden Sekundärelektronen freigesetzt, und diese Elektronen werden ihrerseits auf der nächsten Dynode sowie auf den nachfolgenden Dynoden entlang der Röhrenlängsachse fokussiert, bis das endgültige verstärkte Bild auf dem Fluoreszenzschirm 3 erzeugt wird. Die Bewegung der Elektronen entlang der Bildröhre wird durch das Aufbringen eines Potentialgradienten entlang der Röhrenachse über die Dynoden selbst sowie über hier nicht gezeigte, zwischen den Dynoden angeordnete Hilfselektroden geregelt.

Bei ihrer Herstellung wird die Bildverstärkerröhre über den Rohrstutzen 9 evakuiert und bei einer Temperatur von etwa 300⁰C ausgeheizt, um sämtliche in den Wänden und sonstigen Bestandteilen der Röhre eingeschlossene Luft auszutreiben. Dann wird der Rohrstutzen 9 verschlossen, woraufhin sich die Röhre abkühlen kann.

Im Verlauf dieser Abkühlung schrumpft jede Kaliumchloridschicht 8. Das hat zur Folge, daß in den Sekundäremissionsschichten und den Unterlagen 7 aus Aluminiumoxyd Spannungen entstehen, die dazu führen können, daß die Unterlagen von den Glasrahmen 6 abreißen. Aus diesem Grunde sind als geteilte Ringe ausgebildete Kathoden 10 auf beiden Seiten jeder Dynode angeordnet; diese ringförmigen Kathoden haben einen solchen Durchmesser, daß eine Störung der Elektronenbahn zwischen der Photokathode 2 und dem Fluoreszenzschirm 3 durch die für Elektronen durchlässigen Dynoden 4 hin-' durch vermieden wird. Die ringförmigen Kathoden 10 sind Glühkathoden, z. B. aus Wolframdraht, und sie sind mit der Außenseite der Röhre durch Platinbänder verbunden, die in die Wandungen der Röhre eingeschmolzen sind und nach außen führende Leitungen bilden. In der Zeichnung sind die Ringkathoden als schleifenförmige Wolframdrähte dargestellt. Um die Spannungen in der Sekundäremissionsschicht 8 zu beseitigen, wird zwischen den Kathoden 10 und den Dynoden 4 mit Hilfe der aus der Zeichnung ersichtlichen Schaltung eine variable Spannung angelegt, und die Kathoden 10 werden mit Hilfe eines hindurchgeleiteten Wechselstromes erhitzt, um die Kaliumchloridschichten 8 mit Elektronen zu bestrahlen. Da die Unterlagen 7 für Elektronen durchlässig sind, wird jede Schicht 8 auf beiden Seiten bestrahlt.

Die Bestrahlung wird vorzugsweise während des Abkühlens der Schicht durchgeführt, doch kann sie erforderlichenfalls auch durchgeführt werden, nachdem sich die Schicht abgekühlt hat, vorausgesetzt natürlich, daß die Unterlage nicht bereits gerissen ist. Beispielsweise wurden die Spannungen in einer abgekühlten Kaliumchloridschicht mit einer Dicke von 500A, die auf eine Erhitzung auf 300⁰C zurückzuführen waren, durch eine Bestrahlung beseitigt, bei der mit einer Spannung von 5 kV und einer Stromdichte von etwa 1,55 ~⁸ A/cm² gearbeitet wurde und die Dauer der Bestrahlung 1 Stunde betrug.

Die Energie der Bestrahlung wird durch Variieren der zwischen den Dynoden 4 und den geteilten Ringkathoden 10 angelegten Spannung gesteuert, während die Steuerung der Dichte dadurch erfolgt, daß ein variabler Widerstand R so eingestellt wird, daß die Energie der Elektronenbestrahlung ausreicht, um die Sekundäremissionsschichten 8 zu durchdringen, und daß die Dichte genügt, um die Spannungen in den Sekundäremissionsschichten im Augenblick ihrer Entstehung zu beseitigen. Gemäß der Zeichnung wird der variable Widerstand!? durch einen Motor M gesteuert, so daß man den Motor bei der Durchführung der Bestrahlung während des Abkühlens einschalten kann, um den Widerstand mit einer Geschwindigkeit zu betätigen, bei welcher die Bestrahlungsdichte entsprechend der Abkühlungsgeschwindigkeit der Röhre in geeigneter Weise variiert wird. In Fällen, in denen der variable Widerstand nicht automatisch gesteuert wird, macht es keine Schwierigkeiten, einen stärkeren Strom einzustellen, wenn die Sekundäremissionsschicht Anzeichen für das Vorhandensein von Spannungen erkennen läßt.

Die Elektronenbestrahlung der Dynoden zur Herstellung von solchen Dynoden, die von mechanischen Spannungen frei sind, kann natürlich auch anders vorgenommen werden. Beispielsweise kann man in Fällen, in denen Dynoden in Röhren angeordnet sind, die bereits eine Elektronenquelle enthält, diese Elektronenquelle selbst zum Erzeugen der Bestrahlungselektronen benutzen. Ferner ist bei der beschriebenen Anordnung eine Bestrahlung der Sekundäremissionsschicht von beiden Seiten vorgesehen, doch sei bemerkt, daß dies zwar zweckmäßig ist, da sich hierbei die benötigte Bestrahlungsenergie verringert, doch daß es hierbei nicht unbedingt erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer von mechanischen Spannungen freien Dynode, die aus einer einen Rahmen überspannenden, elektronen-

durchlässigen Unterlage besteht, auf der die Sekundäremissionsschicht niedergeschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynode mit Elektronen bestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dynode einer Abkühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenbestrahlung während der Abkühlung der Dynode vorgenommen wird.

3. Verfaliren nach Anspruch 2, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Elektronenbestrahlung in Abhängigkeit von den mechanischen Spannungsverhältnissen der Dynode gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dynode verwendet wird, deren Unterlage aus Aluminiumoxyd und deren Sekundäremissionsschicht aus Kaliumchlorid besteht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in einem Sekundärelektronenvervielfacher, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite einer Dynode eine Kathode angeordnet ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ringförmig ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509737/276 11.65 Q Bundesdruckerei Berlin