DE1272965B - Ebene Netz- oder Schirmgitter-Elektrode fuer Fernsehaufnahmeroehren und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIj

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/35

Nummer: 1272 965

Aktenzeichen: P 12 72 965.6-31 (R 39811)

Anmeldetag: 3. Februar 1965

Auslegetag: 18. Juli 1968

Es ist bereits bekannt, vor der fotoleitfähigen Speicherschicht einer Fernsehaufnahmeröhre eine ebene Netz-Elektrode oder Schirmgitter-Elektrode anzubringen. Diese Elektroden sind straff gespannt und befinden sich in einem geringen Abstand vor der Speicherschicht (USA.-Patentschriften 3 069 586 und 3 073 981).

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Feinstrukturmetallnetzen auf fotomechanischem und galvanoplastischem Wege von einem auf einem durchsichtigen Träger befindlichen Original, wobei von dem Original Positiv- oder Negativkopien in Form von auf Glas angebrachten Metallgittern hergestellt und nach galvanischer Verstärkung die Metallgitter durch Ablösen dieser galvanisch aufgebrachten Verstärkungsschicht von den Kopien erzeugt werden (deutsche Auslegeschrift 1 086 103).

Störende Effekte im Ausgangssignal sind dann zu erwarten, wenn die Netz- oder Gitter-Elektrode Schwingungen von beträchtlicher Amplitude im Betrieb der Röhre ausführt. Solche mechanischen Schwingungen können Resonanzschwingungen sein, die durch verhältnismäßig kleine mechanische Stöße ausgelöst werden können.

Eine gegenseitige Bewegung der Netz-Elektrode gegenüber der Speicher-Elektrode führt zu Schwankungen der Kapazität dieser Elektrode gegenüber der Speicher-Elektrode. Solche Kapazitätsschwankungen werden auf den Ausgangspegel der Fernsehaufnahmeröhre übertragen.

Man hat bisher angenommen, daß mit Rücksicht auf solche Resonanzschwingungen die Netz-Elektrode aus einem unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer angefertigt werden und daß die Netz-Elektrode während des Herstellungsverfahrens auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erhitzt werden muß. Zu diesem Zweck wurde ein aus Kupferdrähten bestehendes Gitter zunächst auf einen Tragring aufgelegt und dann ohne eine mechanische Spannung auf dem Tragring festgeschweißt.

Zur Erreichung einer nachträglichen mechanischen Spannung des Netzes auf dem Tragring und ferner zur Säuberung der Netz-Elektrode wurde sodann eine Erhitzung in einem Ofen auf etwa 78O⁰C vorgenommen. In dieser Weise hergestellte Netz-Elektroden haben jedoch trotz der durch die Erhitzung erreichten mechanischen Spannung der Gitterdrähte im Betrieb relativ starke Schwingungen gezeigt.

Man kann dies darauf zurückführen, daß Kupfer bereits bei relativ niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei 200° C ausgeglüht wird und daher bei den bisher erforderlichen Ausheiztemperaturen von Ebene Netz- oder Schirmgitter-Elektrode für
Fernsehaufnahmeröhren und Verfahren zu deren Herstellung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

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

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Janis Gunars Ziedonis, Lanceaster, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. Februar 1964 (342 089)

78O⁰C bereits vollständig ausgeglüht ist, eine Vergrößerung seiner Mikrokristalle zeigt und infolgedessen an innerer Dämpfung verliert.

Die Erfindung betrifft eine ebene Netz-Elektrode oder Schirmgitter-Elektrode für eine Fernsehaufnahmeröhre mit fotoleitfähiger Speicherschicht, vor der die Elektrode in straff gespanntem Zustand und in geringem Abstand angeordnet ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem nicht ausgeglühten Metall besteht, dessen die Struktur verändernde Ausglühtemperatur höher liegt als die von der Elektrode während des Herstellungsverfahrens und während des Betriebes erreichten Temperaturen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer bekannten Fernsehaufnahmeröhre, in welcher von der Erfindung Gebrauch gemacht wird;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Netz-Elektrode und die zu ihrer Befestigung dienenden Bauteile;

F i g. 3 zeigt eine in der Werkstatt zu verwendende Vorrichtung zur Ausführung eines Schrittes des Herstellungsverfahrens, und

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung nach F i g. 3 und zusätzlich eine weitere zur Durchführung

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eines weiteren Verfahrensschrittes in der Herstellung verwendete Hilfsvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine auf Fotoleitfähigkeit beruhende Fernsehaufnahmeröhre im ganzen mit 10 bezeichnet. Diese Fernsehaufnahmeröhre ist abgesehen von den im folgenden zu beschreibenden und gemäß der Erfindung ausgebildeten Bauelementen in an sich bekannter Weise aufgebaut. Sie enthält einen rohrförmigen Kolben 12 an dessen linkem Ende sich der insgesamt mit 14 bezeichnete Elektronenstrahlerzeuger befindet. Dieser Elektronenstrahlerzeuger enthält im einzelnen eine Kathode 16, eine becherförmige Steuer-Elektrode 18, eine erste Beschleunigungs-Elektrode 20, eine zweiteBeschleunigungs-Elektrode 21 und

schließlich eine Nachbeschleunigungs-Elektrode 22. 15 46, 48, welche durch federnde Klammern 50 mitein-Das vom Elektronenstrahlerzeuger 14 abgewendete ander verbunden werden können, die an der Außen-Ende der Elektrode 22 wird durch ein feinmaschiges
Netz 24 abgeschlossen. Der Elektronenstrahlerzeuger
14 wird von Zuführungsstiften 25 getragen, welche

einen Glasboden 26 durchsetzen, und am rechten 20 48 eingelegt und nach Eingreifen der federnden Ende der Röhre durch Federn 23, welche sich an die Klammern in die Vertiefungen 52 zwischen diesen Innenwand des Kolbens 12 anlegen, abgestützt. Im
Glasboden 26 ist ferner ein Entlüftungsröhrchen 27
vorgesehen.

Am rechten Ende des Kolbens 12 ist eine licht- 25 mit einem verhältnismäßig dünnen Randteil 58 vordurchlässige Stirnplatte 28, die beispielsweise aus handen, auf welchem der Ring 48 ruht. Der mittlere Glas bestehen kann, angebracht, auf der sich auf
der Innenseite eine insgesamt mit 29 bezeichnete
Speicher-Elektrode befindet. Die Speicher-Elektrode
enthält eine Schicht 30 aus fotoleitfähigem Werkstoff, 30
beispielsweise aus porösem Antimontrisulfid, das über
einer elektrisch leitenden transparenten Schicht,
Signal-Elektrode 32, angebracht ist. Die leitende
Schicht 32 kann aus Zinnoxyd bestehen. Die Netz-Elektrode 24 besitzt von der Speicher-Elektrode 29 35 Abstandes zur Speicher-Elektrode 29 beeinträchtigt einen verhältnismäßig kleinen Abstand, beispielsweise werden würde.

einen von 1,3 mm. Um eine solche Verlagerung des Netzes vor dem

Wie in F i g. 2 im einzelnen dargestellt ist, wird die Zusammenbau mit dem Ring 40 zu vermeiden, wird Netz-Elektrode 24 gespannt auf einem Haltering 40 die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung benutzt, angebracht. Diese Netz-Elektrode wird aus einem 40 welche einen Basiskörper 62 enthält, auf welchem ein Metall gefertigt, dessen innere Spannungen wäh- nach oben ragender Zylinder 64 vorhanden ist. Der

Zylinder 64 hat einen solchen Innendurchmesser, daß der untere Teil 66 des Tragringes 40 lose in ihn eingesetzt werden kann und der Außenflansch 42 des 45 Ringes 40 auf dem oberen Ende des Zylinders 64 aufliegt. Netz 54 wird in der in Fig. 4 ersichtlichen Weise zusammen mit seinen Klemmenringen 48 und 46 nunmehr aufgelegt. Die Ringe, welche etwa 115 g wiegen können, spannen dann das Netz 54 in geeigist eine unter dem Handelsnamen Nichrome be- 50 neter Weise. Der innerhalb des Flansches 42 liegende kannte Legierung. Das entsprechende Warenzeichen Teil des Netzes liegt somit in einer Ebene. Es wurde ist in USA für die Firma Driver-Harris Company in gefunden, daß eine Spannung oder Streckung des Harrison, New Jersey, eingetragen. Diese Legierung Netzes, welche zu einer Eigenfrequenz von beispielsbesteht aus Nickel, Eisen und Chrom. Die Netz- weise 5000Hz führt, die Herstellung einer guten Elektrode 24 ist auf dem Außenflansch 42 des Ringes 55 Netz-Elektrode gewährleistet.

in geeigneter Weise befestigt, beispielsweise mittels Sodann wird eine relativ dünne Ringscheibe 68

eines Körpers 44 aus Nichrome. auf das Netz oberhalb des Außenflansches 42 aufge-

Die auf dem Ring 40 befestigte Netz-Elektrode 24 legt. Diese Ringscheibe 68 kann ebenfalls aus Niist am Ende der Nachbeschleunigungs-Elektrode 22 chrome bestehen. Anschließend wird die Ringscheibe nahe an der Speicher-Elektrode 29 angebracht. Der 60 68 längs ihres ganzen Umfangs nacheinander auf die Ring 40 wird in die Nachbeschleunigungs-Elektrode Schmelztemperatur, d. h. auf 1400° C erhitzt, so daß

das Netz 54 mit dem Flansch 42 verschmilzt. Diese Erhitzung kann elektrisch mittels einer Elektrode 70 geschehen, die an eine geeignete Stromquelle 72 an-65 geschlossen ist. Eine Energie von etwa 10 Wattsekunden hat sich als geeignet erwiesen.

Die lokalisierte Erhitzung und die hohe Wärmeabsorption, die durch den Ring 40 gewährleistet

Kraft, wenn der Ring 40 in die Elektrode 22 eingedrückt wird. Je Flächeneinheit kommt zwischen den Innenvorsprüngen 43 und dem Ring 40 somit ein verhältnismäßig hoher Druck zustande. Dieser reicht aus, um den Ring 40 in Betrieb innerhalb der Elektrode 22 zu fixieren. Die beschriebene Befestigungsart ist überdies billig und verhindert auch etwaige Schaden, welche durch Hartlöten oder Schweißen auftreten könnten.

Diese Art der Befestigung der Netz-Elektrode 24 und des Ringes 40 kann unter Benutzung der Hilfsvorrichtungen, welche in Fig. 3 und 4 dargestellt sind, bequem durchgeführt werden. Die in Fig. 3 dargestellte Hilfsvorrichtung enthält zwei Metallringe

seite des Ringes 48 angebracht sind und in Vertiefungen 52 auf der Außenseite des Ringes 46 eingreifen. Ein Netz 54 wird zwischen die Ringe 46 und

Ringen festgeklemmt.

Um eine genau ebene Gestalt des Mittelteils des Gitters 54 sicherzustellen, ist ein Unterlagekörper 56

Teil 60 ist so dick, daß sich seine Oberfläche in der Ebene des Drahtnetzes 54 befindet, d. h. dieses Drahtnetz abstützt.

Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn der Körper 56 nach unten entfernt wird, das Drahtnetz sich geringfügig nach unten durchbiegen kann. Eine derartige Durchbiegung darf in dem fertigen Gitter nicht stattfinden, da hierdurch die Gleichförmigkeit des

rend der Herstellung und des Betriebs der Röhre 10 aufrechterhalten bleiben. Ein derartiges Metall kann verhältnismäßig reines Nickel sein, beispielsweise elektrolytisch gewonnenes Nickel.

Der Ring 40 besteht aus einem Metall, welches unmagnetisch und praktisch oxydationsfrei ist, so daß es sich gut verschweißen läßt. Ein Werkstoff, den der Erfinder als geeignet für den Ring 40 befunden hat,

22 lediglich eingepreßt. Die Befestigung wird dabei durch Innenvorsprünge 43 der Elektrode 22 erleichtert. Man kann drei oder mehr solche Innenvorsprünge verwenden.

Diese Berührungsstellen von geringer Flächengröße zwischen dem Ring 40 und der Elektrode 22 absorbieren die gesamte auf die Netz-Elektrode ausgeübte

wird, verhindert eine zu hohe Erwärmung des Netzes 54 während der Verschweißung.

Nachdem die Verschweißung stattgefunden hat, wird das Netz 54 aus den Ringen 46 und 48 entnommen und der außerhalb des Flansches 42 liegende Teil des Netztes abgeschnitten. Nunmehr ist das Netz 24 zusammen mit seinem Tragring 40 einbaufertig.

Der Vorteil der Benutzung von Nickel oder eines gleichartigen Metalls als Material für die Netz-Elektrode ergibt sich aus dem folgenden:

Nickel hat eine Ausglühtemperatur von etwa 620° C. Diese Temperatur liegt erheblich über derjenigen Temperatur, welche die Röhre sowohl während der Herstellung als auch während des Betriebs erreicht. Die höchste Temperatur, die während des Herstellungsverfahrens erreicht wird, beträgt etwa 350° C. Die Betriebstemperatur der Röhre liegt erheblich unter diesem Wert. Eine Netz-Elektrode, die aus Nickel besteht, erreicht also nicht ihre Ausglühtemperatur und ist durch eine höhere Zahl von Unregelmäßigkeiten des Netzes (verschiedene Arten von Netzfehlern) und durch eine verhältnismäßig kleinere Kristallstruktur gekennzeichnet.

Die verschiedenen Netzunregelmäßigkeiten spielen also eine wichtige Rolle zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes oder des sogenannten stationären Zustandes in einem Festkörper, wie ihn eine Netz-Elektrode darstellt. Diese Unregelmäßigkeiten sind entweder örtlich eng begrenzte Unregelmäßigkeiten (sogenannte Punktunregelmäßigkeiten) oder sogenannte Streckenunregelmäßigkeiten. Fehlstellen im Kristallgitter und zusätzliche im Kristallgitter vorhandene Atome (sogenannte Zwischenraumatome) sind die wichtigsten Punktunregelmäßigkeiten, welche zu Wanderungserscheinungen durch das Material führen können. Die wichtigsten Streckenfehler bestehen in Verlagerungen. Derartige Verlagerungen entstehen während des Kristallwachstums bei der Herstellung des Drahtgitters. Diese sogenannten Verlagerungen sind deshalb wichtig, weil sie bei der plastischen Verformung von Kristallen und Kristallgrenzflächen eine Rolle spielen.

Wenn man das aus Drähten aufgebaute Netz extrem hohen Temperaturen aussetzt, wird die Zahl der sogenannten Verlagerungen im Gittermaterial vermindert, und man erhält eine gröbere Kristallstruktur. Diese Verminderung der Zahl der Kristallverlagerungen ist jedoch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in höchstem Maße unerwünscht. Um einen hohen mechanischen Energieverlust in dem Drahtmaterial zu erhalten, ist nämlich eine hohe Zahl von sogenannten Verlagerungen erforderlich.

Die Tatsache, daß ein nicht ausgeglühtes Material in höherem Maße Stöße absorbieren kann, ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß von außen zugeführte Energie auf die sogenannten Kristallverlagerungen irreversibel einwirkt und daher Energie verzehrt. Auch die geringere Größe der Mikrokristalle trägt zu einer Erhöhung der inneren Dämpfung bei. Dies läßt sich durch die größere Fläche der Kristallgrenzen erklären, die bei kleinen Kristallen vorhanden ist. Diese größeren Grenzflächen erhöhen den inneren Energieverbrauch dadurch, daß die Kristalle aufeinander gleiten. In einem ausgeglühten Material mit verhältnismäßig wenigen sogenannten Verlagerungen, d. h. in einem Material, wie es gemäß dem Stand der Technik benutzt wurde, findet eine geringe Bewegung der sogenannten Verlagerungen im Material statt, und die von außen zugeführte Energie kann nicht vollständig durch solche Bewegungen aufgezehrt werden. Vielmehr kann die von außen zugeführte mechanische Energie bei einem ausgeglühten Material nur durch Bewegungen des ganzen Drahtgitters in Form von Schwingungen verhältnismäßig hoher Amplitude verbraucht werden.

Gemäß der Erfindung wurde zur Herstellung des Drahtgitters 54 folgendes Verfahren angewendet. Es

ίο wurde zunächst ein Wachsüberzug von etwa 1,6 mm Dicke auf einer glatten Glasfläche angebracht. Mittels einer Walze wurden in diesem Wachsüberzug horizontale und vertikale Rillen eingepreßt. Solche Rillen sind tief genug, um Teile der Glasunterlage freizulegen.

In einem speziellen Fall wurden 1000 horizontale Rillen und 1000 vertikale Rillen auf einer Fläche von 2,54 X 2,54 cm angebracht. Sodann wurde Palladium auf die Wachsoberfläche aufgespritzt, so

ao daß die erwähnten Rillen im wesentlichen mit Palladium gefüllt sind. Dabei entstand auch eine unerwünschte Schicht von Palladium auf den Wachsflächen zwischen den Rillen. Palladium wurde als das beste Material ausgewählt, um einen Nickelniederschlag herzustellen, weil sich nämlich Palladium nachträglich am leichtesten entfernen läßt.

Nachdem also Palladium auf die mit Rillen versehene Wachsschicht aufgespritzt worden ist, wird der dünne Palladiumüberzug auf den Wachsflächen selbst entfernt, indem die verwendete Glasscheibe in entionisiertes Wasser eingetaucht wird. Man kann den Palladiumüberzug auf den Wachsflächen beispielsweise leicht mit der Hand abwischen. In den Rillen bleibt das Palladium jedoch erhalten und bildet dort eine sogenannte Matrix. Sodann wird diese aus Palladium bestehende Matrix auf elektrolytischem Wege mit einem Überzug aus Nickel versehen.

Beispielsweise kann das elektrolytische Bad Nickelsulf amat in einem geeigneten Lösungsmittel enthalten.

Da alle Teile der aus Palladium bestehenden Matrix elektrisch miteinander verbunden sind, braucht nur eine Stelle am Rande an eine Stromversorgungsquelle angeschlossen zu werden. Die positive Klemme der Stromversorgungsquelle wird an eine vorzugsweise aus einer Nickel-Kohlenstoff-Legierung bestehenden Anode angeschlossen, die ebenfalls in das Bad eingetaucht wird. Man kann beispielsweise eine Stromstärke von 60 A verwenden.
Die Glasscheibe mit der Palladiummatrix bleibt in dem Bade, bis eine Nickelschicht von einer Dicke von etwa 0,05 mm auf der Palladiummatrix niedergeschlagen ist. Sodann wird die Glasscheibe in entionisiertes Wasser eingetaucht und die mit Nickel überzogene Palladiummatrix also abgelöst. Dabei kann die Matrix manuell von der Glasscheibe abgezogen werden. Das Palladium kann dann von dem Nickelgitter entfernt, beispielsweise abgerieben werden. Auf diese Weise kann man also das Netz 54 erhalten, das in F i g. 3 dargestellt ist. Die Transparenz dieses Gitters beträgt 68^e/o.

Das Netz 54 in F i g. 4 besitzt auch einen Randteil, welcher über den Haltering 40 hinausragt. Dieser Randteil gehört aber nicht zu dem aktiven Netz 24 in Fig. 2. Da er jedoch ebenfalls mit Palladium überzogen wird, wird er entfernt, nachdem das Gitter 24 auf dem Ring 40 befestigt worden ist.

Wenn man ein Netz gemäß der Erfindung herstellt, so erhält man eine Fernsehaufnahmeröhre, bei wel-

eher die Dauer der durch einen Stoß angeregten Schwingung, und zwar im speziellen die Abfalldauer dieses Schwingungszuges, erheblich verkleinert ist.

Praktische Versuche haben ergeben, daß die Wirkungen von mechanischen Schwingungen, welche durch einen Stoß angeregt worden sind, bereits nach 0,1 Sekunden auf einer Monitorröhre nicht mehr erkennbar sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ebene Netz- oder Schirmgitter-Elektrode für eine Fernsehaufnahmeröhre mit fotoleitfähiger Speicherschicht, vor der die Elektrode in straff gespanntem Zustand und in geringem Abstand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (24) aus einem nicht ausgeglühten Metall besteht, dessen die Struktur verändernde Ausglühtemperatur höher liegt als die von der Elektrode (24) während des Herstel-Iungsverfahrens und während des Betriebes erreichten Temperaturen.

2. Netz-Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht ausgeglühte Metall Nickel ist.

3. Verfahren zur Herstellung von Netz- oder Schirmgitter-Elektroden für Fernsehaufnahmeröhren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte der Formung einer Elektrode (54) von größerem Durchmesser, als die fertige Elektrode (24) in der Röhre (10) besitzen muß, mit einer Dicke von etwa 0,05 mm in einem nicht ausgeglühten Zustand, durch Spannung dieser Elektrode über einen metallischen Haltering (40) bei einer Temperatur unterhalb der Ausglühtemperatur des Metalls, durch Befestigung dieser Elektrode auf dem Haltering (40) im unausgeglühten Zustand und durch Entfernung der den Haltering (40) überragenden Elektrodenteile.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (54) auf elektrolytischem Wege aus Nickel hergestellt wird, daß ferner die Elektrode längs ihres Umfangs fortschreitend auf dem Haltering (40) befestigt wird und daß dieser Haltering (40) eine genügende Wärmeabsorption besitzt, um eine Erwärmung der Elektrode auf die Ausglühtemperatur während seiner Befestigung zu vermeiden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (54) dadurch hergestellt wird, daß man auf elektrolytischem Wege auf einer Metallmatrix einen Überzug aus Nickel herstellt, daß der Nickelüberzug in subkristalliner Form entsteht und eine verhältnismäßig hohe innere Spannung besitzt, daß man die Metallmatrix von dem Nickelüberzug entfernt, so daß eine Nickelmatrix zurückbleibt, daß man die Nickelmatrix über den Haltering (40) spannt, ohne dabei die subkristalline Form des Nickels zu zerstören, und diese gespannte Nickelmatrix auf dem Ring (40) durch lokalisierte Zuführung von Wärme befestigt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1086 103;
USA.-Patentschriften Nr. 3 069 586, 3 073 981.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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