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Elektrischer Leiter zur Einschmelzung in der Wand einer elektrischen
Entladungsröhre Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leiter zur Einschmelzung
in der Wand einer elektrischen Entladungsröhre, die aus einer Glasart mit einem
Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 75 - 10-7 besteht, der aus einem
stab- bzw. scheibenförmigen Körper einer Glasart mit einem dem der Röhrenwand entsprechenden
Ausdehnungskoeffizienten besteht und dessen Oberfläche teilweise mit einer dünnen
Edelmetallschicht überzogen ist, die von einem rohrförmigen Glaskörper umgeben ist,
der auf der Innenseite mit der Metallschicht auf dem stab- bzw. scheibenförmigen
Körper verschmolzen ist und dessen Außenseite an der Wand der elektrischen Entladungsröhre
festgescbmolzen wird.
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Um Oxydation zu verhindern, wird vorzugsweise ein Edelmetall wie Gold,
Platin oder Iridium benutzt.
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Eine direkte Einschmelzung der Leiter aus diesen Metallen in der erwähnten
Glasart bei luftdichten Durchführungen ist jedoch nicht möglich infolge des großen
Unterschiedes zwischen den Ausdehnungskoeffizienten des Metalls und des Glases und
infolge einer unzulänglichen Haftung des Glases an diesen Metallen.
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Bei einer bekannten Bauart wurde daher das Metall in Form einer dünnen
Schicht auf einem Glasstab angeordnet. Das Glas des Stabes hatte annähernd den gleichen
Ausdehnungskoeffizienten wie das Glas der Wand, in der der Leiter eingeschmolzen
wurde. Ein derartiger Leiter z. B. aus einer dünnen Platinschicht auf einem Quarzstab
wurde direkt in der Quarzwand einer Entladungsröhre oder Entladungslampe eingeschmolzen.
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Während der Einschmelzung mußte die Temperatur der Wand höher sein
als die des Stabes des Leiters, um eine Verformung des Leiters zu vermeiden.
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Es hat sich ergeben, daß eine derartige Bauart gute Ergebnisse liefern
kann, wenn die Länge der Einschmelzstelle ausreichend ist. Bei der Einschmelzung
in einer dünnen Glaswand tritt jedoch bald ein Leck auf, besonders dann, wenn thermische
Stöße auftreten, da das Glas der Wand nicht gut an dem hochschmelzenden Edelmetall
der leitenden Schicht haftet. Daher mußte die Einschmelzstelle stets eine Länge
von mindestens 6 mm haben, was in vielen Fällen unerwünscht ist.
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Dieser Nachteil wird bei dem elektrischen Leiter nach der Erfindung
dadurch vermieden, daß die Dicke der leitenden Schicht weniger als 1 #t,
Vorzugsweise etwa 0,1 R, beträgt und daß die Länge des eingeschmolzenen Leiters
etwa 2 mm beträgt. Die Länge des elektrischen Leiters nach der Erfindung
braucht nötigenfalls nur 1 mm zu betragen. Es hat sich gezeigt, daß, da das
um die Metallschicht angebrachte Glasrohr bei verhältnismäßig hoher Temperatur also
nahezu flüssig auf der dünnen Metallschicht festgeschmolzen werden kann, das Glas
dieses Rohres besser an dem Metall haftet und außerdem durch Poren in der dünnen
Metallschicht mit dem Glas des stabförmigen Körpers zusammenschmilzt. Trotz der
geringen Länge der Einschmelzstelle bleibt die Luftdichtheit beibehalten, auch wenn
thermische Stöße oder mechanische Kräfte auftreten. Zugproben haben gezeigt, daß
ein Bruch stets außerhalb des Leiters in dem Glas der Wand auftritt. Beim Anschmelzen
der Außenseite des rohrförmigen Glaskörpers an dem Glas der Röhrenwand kann die
Temperatur niedriger sein als beim Verschmelzen dieses rohrförmigen Körpers mit
der Metallschicht, da es sich um eine Verbindung von Glas mit Glas handelt. Es braucht
dabei somit nur eine geringe Verformung der Röhrenwand aufzutreten, die nötigenfalls
durch Schleifen behoben werden kann, wenn der Leiter in einem Glasfenster z. B.
in einer Aufnahmeröhre für Fernsebb ilder eingeschmolzen wird. Besonders bei einer
Aufnahmeröhre des Plumbicon-Typs ist die Erfindung wichtig, da diese Röhre während
der Herstellung mehrere Male auf 400 bis 500' C erhitzt werden muß,
während die eingeschmolzene Länge des-Durchführungsleitefs des Fen" sters, der gleich
der Dicke des Glases des Fensters ist, nur etwa 2 mm beträgt.
Ein
elektrischer Leiter nach der Erfindung läßt sich wie folgt herstellen: Ein z. B.
aus Quarz oder Hartglas bestehender Stab mit einem Durchmesser von z. B. 2 mm wird
mit einem an sich bekannten Platinbrei angestrichen und erhitzt, so daß eine dünne
Platinschicht mit einer Dicke von weniger als 1 g, vorzugsweise etwa
0,1 u, auf der Glasoberfläche eingebrannt wird. Es ergibt sich eine Schicht,
die auf etwa 15 % der Oberfläche aus Poren besteht.
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Darauf wird ein Rohr, vorzugsweise aus der gleichen Glasart, um den
metallisierten Glasstab geschoben und mit einem Ende an eine Vakuumpumpe angeschlossen,
während dieses Rohr von dem anderen Ende her erhitzt wird, bis das Glas örtlich
ziemlich dünnflüssic, und infolge des in der Röhre vorhandenen Vakuums auf die Metallschicht
gedrückt wird und daran haftet. Außerdem verschmilzt das Glas durch die Poren mit
dem Glas des ebenfalls stark erhitzten Glasstabes. Eine Verformung von Stab und
Metallschicht ist unwesentlich, da später kurze Scheiben von dem Stab abgeschnitten
werden, die die Leiter nach der Erfindung bilden und in der Röhrenwand eingeschmolzen
werden. Die Metallschicht braucht nicht stets in Form eines Mantels um den Glasstab
angeordnet zu werden. Sie kann aus einem oder mehreren Streifen bestehen. Wenn der
Durchmesser des Glasstabs geeig .,net gewählt wird, kann ein von diesem Stab abgeschnittener
Leiter selber das Fenster einer Entladunesröhre bilden, wobei die nahe am Rand liegende
leitende Schicht als Durchführungsleiter dient. Die gläserne Außenschicht wird dann
an der Wand der Entladungsröhre fest-,geschmolzen.
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Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 und 2 Leiter nach der Erfindung, F i
g. 3 einen Teil einer Fernsehaufnahmeröhre mit einem Leiter nach F i
g. 2, F i g. 4 einen Teil einer Entladungsröhre nach F i g. 3 in der
fertigen Form, F i g. 5 eine weitere Ausführungsforin.
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In F i g. 1 ist ein aus Hartglas bestehender Stab
1
mit einer aufgebrannten aus Platin bestehenden Schicht 2 überzogen. Diese
Platinschicht 2 kann in bekannter Weise durch Anstreichen eines platinhaltigen Breis
angebracht werden, der durch Erhitzung eingebrannt wird. Die Dicke der Schicht 2
muß kleiner als 1 #t sein und vorzugsweise etwa 0,1 [t betragen. Eine
derartige dünne Schicht hat eine große Anzahl von Poren.
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Darauf wird ein aus Glas bestehender Zylinder 3
mit einer Wanddicke
von z. B. 2 mm um den metallisierten Stab 1 geschoben, an einem Ende an eine
Vakuumpumpe angeschlossen und von dem anderen Ende her erhitzt, so daß der Zylinder
3 auf der metallenen Schicht 2 festschmilzt und durch die Poren auch mit
dem Stab 1 verschmilzt. Die erhitzte Zone wird am Stab 1 entlang verschoben,
bis der ganze Zylinder 3 auf der Schicht 2 festgeschmolzen ist.
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Dann werden kurze Leiter nach F i g. 2 von dem Stab
1 abgeschnitten, und zwar in Richtung der Pfeile 4-4.
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Aus dem Rand eines ebenfalls aus Hartglas bestehenden Fensters
6 (F i g. 3) wird ein Teil weggeschliffen, worauf in der entstandenen
öffnung ein Leiter 5 nach F i g. 2 festgeschmolzen wird. Darauf wird
das Fenster 6 in üblicher Weise flachgeschliffen und poliert und dann in
der Röhrenwand 7 eingeschmolzen. Der Durchführungsleiter 5 liegt außerhalb
der Bildfläche 8 des Fensters 6.
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F i g. 4 zeigt einen Teil einer sogenannten Plumbicon-Aufnahmeröhre.
Eine derartige Röhre wird einige Male auf 400 bis 500" C erhitzt, und zwar
beim Aufbringen einer Zinnoxydschicht 9 und beim Entgasen. Schließlich wird
die Röhre wieder beim Aufbringen der Bleioxydschicht 10 erhitzt. Die Schicht
9 stellt eine Verbindung mit der leitenden Schicht 2 des Leiters
5 her.
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Dabei sollen die Stirnflächen der Schicht 2 keine Oxyde enthalten.
Auf der Außenseite der Röhre wird schließlich der Stromzufuhrleiter 12 durch einen
leitenden Brei 11 mit der leitenden Schicht verbunden.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 weist der Glasstab
1 einen Durchmesser auf, der etwas größer als der der Bildfläche
8 ist. Die leitende Schicht 2 braucht nicht über den ganzen Umfang des Stabs
1
angebracht zu sein. Sie kann die Form von einem oder mehreren Streifen haben.
Die gläserne Außenschicht des Leiters 5 ist an der Röhrenwand 7 der
Entladungsröhre festgeschmolzen, und es braucht dabei keine Verformuna des das Fenster
bildenden Teiles 1 aufzutreten.
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Die Anordnung nach der Erfindung kann auch in anderen Entladungsröhren,
z. B. Elektronenstrahlröhren, verwendet werden.