DE1214796B - Kathodenstrahlerzeugungssystem und Verfahren zum Zusammenbau des Strahlerzeugungssystems - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/21

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

R 31443 VIII c/21g
11. November 1961
21. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einKathodenstrahlerzeugungssystem mit einem länglichen Kathodenröhrchen, dessen eines Ende geschlossen und an dieser Stirnfläche mit Emissionsstoff überzogen ist, mit einem Abschirmröhrchen, welches das Kathodenröhrchen mit Zwischenraum umgibt und am offenen Ende des Kathodenröhrchens befestigt ist, sowie mit einer becherförmigen Steuerelektrode, deren Boden mit einer Öffnung versehen ist, die vor der mit Emissionsstoff überzogenen Stirnfläche des Kathodenröhrchens angeordnet ist, und deren Mantelfläche koaxial zum Kathoden- und Abschirmröhrchen angeordnet ist.

Eine Bauart von Kathodenstrahlerzeugern, die weitgehend benutzt wird, enthält eine Mehrzahl von koaxialen Elektroden, die in geeigneten Abständen auf eine Mehrzahl von isolierenden Tragstäben aufgereiht sind. Die Elektroden sind ein mit einer Mittelöffnung versehenes becherförmiges Steuergitter und eine rohrförmige Kathode, bei welcher das eine Röhrchenende geschlossen und mit einem Material überzogen ist, welches Elektronen emittiert. Dieses Kathodenröhrchen ist koaxial in das becherförmige Steuergitter eingebaut. Die Kathode ist in einer Mittelöffnung einer keramischen Tragscheibe dadurch eingebaut, daß an der Kathode kleine Ansätze befestigt sind, welche sich an die beiden einander gegenüberliegenden Stirnflächen der keramischen Tragscheibe anlegen bzw. um diese herumgebogen sind. Die keramische Scheibe ist ihrerseits innerhalb des becherförmigen Steuergitters durch Halteringe befestigt, welche an die zylindrische Innenfläche des becherförmigen Steuergitters angeschweißt sind. Die Kathode liegt also koaxial zu dem becherförmigen Steuergitter, wobei sich der emittierende Kathodenüberzug nahe an der Mittelöffnung des becherförmigen Steuergitters befindet.

Obwohl eine derartige Anordnung für viele Zwecke ausreicht, bringt sie doch gewisse Schwierigkeiten mit sich. Eine keramische Tragscheibe ist einerseits verhältnismäßig kostspielig und besitzt andererseits den Nachteil eines verhältnismäßig großen Volumens, welches zeitweise Wärme absorbiert. Diese Wärmeabsorption hört erst auf, wenn die keramische Tragscheibe ihre Gleichgewichtstemperatur erreicht hat. Die Aufheizung der Kathode wird also durch eine derartige keramische Tragscheibe verlangsamt.

Bei der Benutzung derartiger keramischer Tragscheiben muß auch der Niederschlag von Kathodenmaterial auf der Tragscheibe vermieden werden. Derartige Niederschlage würden nämlich einen Kriech-Kathodenstrahlerzeugungssystem und Verfahren zum Zusammenbau des Strahlerzeugungssystems

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Raymond Clyde Pauli, Marion, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. November 1960
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weg hohen Widerstandes zwischen der Kathode und dem Steuergitter herstellen. Um einen solchen Kriechweg zu vermeiden, wird der keramische Körper mit Rillen versehen, und es werden häufig auch zusätzliche metallische Abschirmungen angebracht, um den keramischen Körper gegenüber den Niederschlägen abzudecken.

Bei Anordnungen, bei denen die Kathode an den keramischen Tragkörper angeklemmt wird, können sich von dem keramischen Tragkörper Splitter ablösen. Außerdem ist die beschriebene Befestigung der Kathode an dem keramischen Tragkörper insofern nicht völlig befriedigend, als die Kathode nur an einigen Stellen an der Keramikscheibe anliegt und daher die Wärmeübertragung von der Kathode auf die Keramikscheibe nur an einigen Punkten stattfindet. Für eine gegebene Heizleistung kann daher die Kathodentemperatur von Röhre zu Röhre sehr verschieden ausfallen.

Weiterhin wird, wenn die Kathode in einer keramischen Tragscheibe angebracht ist, der elektrische Anschluß der Kathode durch unmittelbare Anschweißung eines Zuleitungsdrahtes an die Kathode bewerkstelligt. Dies ist insofern unbefriedigend, als hierdurch eine zusätzliche Wärmeableitung hervorgerufen wird, welche die Kathodentemperatur erniedrigt. Ferner besteht ein Nachteil dieser An-

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Ordnung darin, daß die nachträgliche Anschweißung F i g.1 zeigt einen Längsschnitt durch den Halsteil des Anschlußdrahtes an die Kathode den Kathoden- einer Kathodenstrahlröhre und
überzug beschädigen kann. Außerdem ist es bei einer F i g. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch die derartigen Anordnung schwierig den Abstand zwi- Kathode, das Steuergitter und die zugehörigen Bauschen Kathode und Steuergitter zu messen. 5 elemente.

Es sind verschiedene Anordnungen für die Ka- In F i g. 1 liegt das Kathodenstrahlerzeügungsthode und das Steuergitter eines Elektronenstrahl- system innerhalb eines Halsteiles 8 der Kathodenerzeugers bekanntgeworden, bei welchen keine kera- strahlröhre. Ein Teil des konischen Kolbenabschnitts mische Tragscheibe mehr benutzt zu werden braucht. ist mit 10 und die Stirnscheibe der Röhre mit 12 Diese technischen Lösungen sind jedoch hinsichtlich io bezeichnet. Der Halsteil 8 ist an seinem linken Ende der durch Kathodenverdampfung erzeugten Kriech- durch eine Stirnscheibe 14 abgeschlossen, durch widerstände unbefriedigend und bringen die Gefahr welche eine Anzahl von steifen Einführungsdrähten des Vibrierens der Elektroden mit sich. 15 hindurchgeführt sind.

Es ist auch bereits ein Kathodenstrahlerzeuger mit Das Kathodenstrahlerzeugungssy stern enthält eine

einem länglichen Kathodenröhrchen bekannt, dessen 15 Mehrzahl von rohrförmigen Elektroden, die koaxial

eines Ende geschlossen und an dieser Stirnfläche mit zueinander und in geeigneten Abständen an den

Emissionsstoff überzogen ist, und der ferner ein Ab- Glasstäben 16 befestigt sind. Diese Elektroden sind

schirmröhrchen besitzt, welches das Kathodenröhr- eine Kathode 17, ein Steuergitter 18, ein Schirmgitter

chen mit Zwischenraum umgibt und am anderen 20, eine erste Linsenelektrode 22, eine Fokuselek-

Ende des Kathodentöhrchens befestigt ist. Schließ- 20 trode 24 und eine zweite Linsenelektrode 26. Jede

lieh enthält dieser Kathodenstrahlerzeuger noch eine dieser Elektroden ist unabhängig an den Glasstäben

einen scheibenförmigen Teil aufweisende Steuer- 16 durch je zwei U-förmige Tragelemente 27 bis 32

elektrode, in der sich eine öffnung vor der mit Emis- befestigt, die an der betreffenden Elektrode ange-

sionsstoff überzogenen Stirnfläche des Kathodenröhr- schweißt und deren andere Enden in die Glasstäbe 16

chens befindet. 25 eingebettet sind. Innerhalb der Kathode 17 liegt ein

Unter der Voraussetzung dieser bekannten Merk- Heizdraht 33, der von zwei Metallstreifen 34 getragen

male gemäß der Erfindung sind das Abschirm- wird, welche ebenfalls in die Glasstäbe 16 einge-

röhrchen und das Kathodenröhrchen zusammen und schmolzen sind.

unabhängig von der Befestigungseinrichtung für die Das Kathodenstrahlerzeugungssystem ist am einen Steuerelektrode durch ain offenen Ende des Katho-. 30 Ende des Halses an einigen der steifen Einführungsdenröhrchens angreifende Mittel gehaltert. Das Ab- drähte 15 befestigt und am anderen Ende des Halses schirmröhrchen und das Kathodenröhrchen ragen durch eine Mehrzahl von Federn 35 abgestützt. Ein also freitragend in den Raum innerhalb der sich an ringförmiges Getter 36 ist koaxial zur zweiten Linden scheibenförmigen Teil der Steuerelektrode an- senelektrode 26 angebracht.

schließenden Wand, welche ihrerseits den scheiben- 35 Die Fig. 2 läßt die Art des Zusammenbaues der

förmigen Teil der Steuerelektrode zu einem Becher Kathode mit dem Gitter genauer erkennen. Das

ergänzt, hinein. Steuergitter 18 besitzt Becherform und hat in der

Diese Anordnung weist auch gegenüber der zuletzt Mitte semes Bodenteiles 40 eine Öffnung 42. Die genannten bekannten Anordnung wichtige Vorteile Seitenwand 44 ist an die Tragelemente 28 angeauf. Zunächst ist die Abschirmwirkung, d. h. der 40 schweißt, die aus Metall bestehen und deren Enden Schutz der Befestigungsmittel für das Kathodenröhr- in die Glasstäbe 16 eingebettet sind,
chen bei dieser Anordnung mindestens gleichwertig Die Kathode 17 besteht aus einem Röhrchen 46, der Abschirmwirkung bei der zuletzt genannten be- welches an seinem rechten Ende durch eine Stirnkannten Konstruktion. Dabei ist jedoch die beschrie- wand 48 abgeschlossen ist, die ihrerseits das emitbene Konstruktion für das Abschirmröhrchen erheb- 45 tierende Material 50 trägt. Das Röhrchen 46 liegt lieh einfacher als beim bekannten Abschirmröhrchen, koaxial zu einem Kathodenabschirmrohr 52, das in da das Abschirmröhrchen frei tragend in den Raum einen Flansch 54 an seinem linken Ende ausläuft, hinter der Steuerelektrode hineinragt und das Ab- Die Kathode 46 ist im Abschirmrohr 52 mittels eines schirmröhrchen daher an diesem Ende nicht die Ver- Tragringes 56 befestigt. Der Tragring enthält einen formung durch einen Ringflansch sowie die Verfor- so inneren zylindrischen Teil 58, der mit dem Röhrchen mung durch einen Ringwulst, die im bekannten Falle 46 verschweißt ist und einen äußeren zylindrischen nötig sind, erfordern. Teil 60, der an das Abschirmrohr 52 angeschweißt ist.

Ferner wird die Kapazität zwischen der Stirnfläche Das Kathodenabschirmrohr und die Kathode 46 des Kathodenröhrchens, d. h. zwischen der den sind auf den Glasstäben 16 unabhängig vom Steuer-Emissionsstoff tragenden Stirnfläche des Kathoden- 55 gitter 18 mittels U-förmiger Elemente 27 befestigt, röhrchens einerseits und der Steuergitterelektrode Diese Elemente sind am Abschirmrohr 62 angeandererseits bei der beschriebenen Konstruktion schweißt und in die Glasstäbe 16 eingeschmolzen,
weniger groß ausfallen als bei der bekannten Kon- Die Kathode 46 und das Abschirmrohr 52 liegen struktion. Es ist infolgedessen bei dieser Konstruk- koaxial zum Steuergitter 18, und der zylindrische tion leichter möglich, durch eine Kapazitätsmessung 60 Teil 44 des becherförmigen Steuergitters 18 umzwischen dem Kathodenröhrchen und der Steuer- schließt die Kathode 46 und das Abschirmrohr 52 gitterelektrode den Abstand dieser beiden Elektroden und reicht bis nahezu an die Befestigungselemente nachzuprüfen. 27 heran.

Schließlich ist bei der zuletzt erwähnten bekannten Die zylinderförmige Becherwand 44 und das

Konstruktion ein verhältnismäßig massiver, kera- 65 Kathodenabschirmrohr 52 überlappen einander so

mischer, scheibenförmiger Körper erforderlich, wel- weit, daß alles von der Kathode verdampfende

eher die Anheizzeit der betreffenden Kathode zwei- Material sich auf dem Abschirmrohr 52 und der

fellos verlängert. zylindrischen Wand 44 niederschlägt. Ein Nieder-

schlag von verdampfendem Material auf den Glasstäben 16 wird also verhindert.

Eine gute Wärmeisolation der Kathode wird dadurch gewährleistet, daß der Tragring 56 aus dünnem Metall besteht. Außerdem reflektiert das Rohr 52 an seiner Innenseite die Wärmestrahlung sehr gut. Der Wärmestrahlungsverlust der Kathode ist also gering, und die der Kathode zugeführte Heizleistung wird gut ausgenutzt. Da "die Kathode 46 selbst an den Glasstäben 16 befestigt ist, muß der elektrische Anschluß der Kathode durch Befestigung des einen Einführungsdrahtes 15 an dem Tragelement 27 bewerkstelligt werden. Es wird also kein Anschlußdraht unmittelbar an der Kathode 46 befestigt und somit die oben erwähnte übermäßige Wärmeableitung vermieden.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht es auch den Abstand zwischen Kathode und Steuergitter auf elektrischem Wege zu messen. Zu diesem Zweck wird in der Anordnung nach F i g. 2 zunächst die Kathode 46 mit dem Tragring 56 verbunden und das Steuergitter 18 sowie das Kathodenabschirmrohr 52 an den Glasstäben 16 befestigt. Die Kathode 46 kann dann zusammen mit ihrem Tragring 56 in das Abschirmrohr 52 eingeschoben werden. Wenn ein geeigneter Abstand des emittierenden Überzugs 50 vom Bodenteil 40 des Steuergitters eingestellt ist, wird der Tragring 56 mit dem Rohr 52 verschweißt. Der Abstand der Kathode von dem Steuergitter 18 kann auf kapazitivem Wege mittels einer Brücke gemessen werden.

Der Abstand des Rohres 52 vom Steuergitter 18 ist nicht annähernd so kritisch wie der Abstand zwischen der Kathode und dem Steuergitter. Die Lage des Rohres 52 zum Steuergitter 18 wird daher mittels einer einfachen mechanischen Vorrichtung eingestellt, die an den Flansch 54 angesetzt werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlerzeugungssystem mit einem länglichen Kathodenröhrchen, dessen eines Ende geschlossen und an dieser Stirnfläche mit Emissionsstoff überzogen ist, mit einem Abschirmröhrchen, welches das Kathodenröhrchen mit Zwischenraum umgibt und am offenen Ende des Kathodenröhrchens befestigt ist, sowie mit einer becherförmigen Steuerelektrode, deren Boden mit einer Öffnung versehen ist, die vor der mit Emissionsstoff überzogenen Stirnfläche des Kathodenröhrchens angeordnet ist, und deren Mantelfläche koaxial zum Kathoden- und Abschirmröhrchen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmröhrchen (52) und das Kathodenröhrchen (46) zusammen und unabhängig von der Befestigungs^- einrichtung (28) für die Steuerelektrode (18) durch am offenen Ende des Kathodenröhrchens - angreifende Mittel (27) gehaltert sind.

2. Kathodenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kathodenröhrchen (46) zur Justierung des Kathoden-Steuergitterabstandes mittels eines außen zylindrischen Ringes (56) in dem zylindrischen Innenraum des Abschirmröhrchens (52) abgestützt ist.

3. Kathodenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mittels eines an die Halterungsmittel (27) für das Abschirmröhrchen (52) angeschweißten Drahtes (15 in F i g. 2) elektrisch angeschlossen ist.

4. Verfahren zum Zusammenbau des Kathodenstrahlerzeugungssystems nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Steuergitterbecher (18) und das Abschirmröhrchen (52) montiert werden, daß dann das Kathodenröhrchen (46) und der mit ihm verbundene Ring (56) in das Abschirmröhrchen eingeschoben wird und daß nach Erreichung der gewünschten Einstellung des Kathoden-Steuergitterabstandes an dem Abschirmröhrchen befestigt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 005 201;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 738 685.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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