DE1489156C - Verfahren zur Herstellung einer Sekundäremissionselektrode für Elektronenröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundäremissionselektrode für Elektronenröhren, insbesondere für Bildwandler und Bildverstärker,, die aus einer Matrix aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff mit zwei parallelen Grenzflächen besteht und Durchlässe aufweist, die von der einen zur anderen Grenzfläche durchgehende Kanäle und ein Netzwerk großer Dichte bilden, wobei die Matrix durch Zusammenschmelzen der äußeren Schichten der die einzelnen Kanäle umschließenden röhrenförmigen Wände gebildet ist.

Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Sekundäremissionselektrode für Elektronenröhren ist aus dem deutschen Patent' 1 197 179, insbesondere aus der Zusatzanmeldung nach der deutschen Auslegeschrift 1218072 bekannt. In dieser Patentschrift ist jeder Kanal aus einem Glasrohr gebildet, dessen Werkstoff aus einem sogenannten Hartglas besteht. Jedes Rohr weist einen Mantel aus einem sogenannten weicheren Glas auf, d. h., der Rohrwandungsquerschnitt besteht aus verschiedenen Schichten mit Werkstoffen unterschiedlicher Schmelzpunkte, und die äußere Schicht weist jeweils den niedrigsten Schmelzpunkt auf. Auf diese Weise ist es möglich, durch gezieltes Erwärmen die einzelnen kleinen Rohre bzw. Röhrchen zu einem Rohrbündel zusammenzuschmelzen, dessen einzelne Röhrchen parallel liegen. Es ist weiterhin bekannt, derartig gebildete Bündel auf den beiden Stirnflächen mit Metall zu bedampfen, wodurch Elektroden gebildet werden. Die gewünschten Effekte einer Sekundärelektronenvervielfachung ist dadurch möglich, daß z.B. die nach innenliegende Glasart in jedem Röhrchen Sekundäremisisonseigenschaften aufweist und daß weiterhin das ganze Röhrchenbündel in eine entsprechende Umhüllung eingebracht und mit den Polen einer Spannungsquelle verbunden wird. Dieses Röhrchenbzw. Kanalbündel wird z.B. an der einen Seite von einer gemeinsamen Elektronenquelle, wie z. B. einer Fotokathode, gespeist und gibt die vervielfachten Elektronen am anderen Ende an eine Sammelelektrode, z. B. einen Fluoreszenzschirm, ab.

Die Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus.

Die oben mit Matrix bezeichnete Bauart ist im

Sinne der Erfindung ein Körper, der hinsichtlich seiner Herstellung von dem bekannten Röhrchen- bzw. Kanalbündel erheblich abweicht. Es war nämlich bisher immer sehr schwierig, eine größere Anzahl von Röhrchen derart vorsichtig zu erwärmen, so daß nur die Oberflächen der einzelnen Röhrchen miteinander verschmolzen, ohne daß dabei jedoch die inneren die Kanäle bildenden Schichten erweicht wurden und damit das gewünschte parallele Röhrchenbündel nicht mehr erhalten werden konnte. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn die Röhrchen aus Glas bestanden, dessen elektrischer Widerstand zwischen 1O'^J und 10¹² liegen mußte. Die Kanalwände können auch aus isolierendem Werkstoff, also nicht unbedingt aus Glas, bestehen. Dieser wird dann später mit einer dünnen leitenden Schicht überzogen, und diese Schicht, muß einen den Wert Eins überschreitenden Sekundäremissionsfaktor aufweisen.

Die sogenannte Matrix muß in ihrem Endzustand einen Durchmesser von 3 bis 10 cm aufweisen. Dabei müssen aber etwa 10⁵ Kanäle-Röhrchen von etwa 10 μΐη Durchmesser je Quadratzentimeter vorhanden sein. Die Dicke der Matrix, also die Stärke in Richtung der Elektronenbahn kann 1 bis 25 mm betragen. Die Röhrchen müssen möglichst gleichmäßig über den Querschnitt verteilt sein, und zwar entweder nach einem bestimmten Muster oder in der Weise, daß die Querschnittsdichte überall nahezu gleich ist. Gleichmäßige Querschnittsverteilung ist nahezu gleichwertig mit gleichmäßiger Oberflächenverteilung, und gleichmäßige Querschnittsdichte ist nahezu gleichwertig mit gleichmäßiger Oberflächendichte. Weiterhin wird gefordert, daß die Röhrchen-Kanäle eine glatte Innenoberfläche und einen gleichbleibenden Durchmesser in Längsrichtung der Röhrchen bzw. Kanäle aufweisen, damit Unterschiede in den Sekundäremissionsleistungen der einzelnen Kanäle weitgehend vermieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der obengenannten Matrix aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff anzugeben, welches diese genannten Forderungen weitgehend erfüllt. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung eine entsprechende Anzahl Röhrchen in einer Lehre zusammengefaßt und erhitzt und durch Zusammenziehen der Lehre eine Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Röhrchen mit zusammenfließendem Werkstoff bewirkt. In an sich bekannter Weise können Röhrchen mit einem Mantel aus Glas verwendet werden, dessen Schmelzpunkt niedriger als der des Röhrchenwerkstoffes ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Erfindung mit einem Metallkern versehene Röhrchen verwendet werden, deren Metallkern nach der Herstellung entfernt wird. Dabei kann ein Metallkern verwendet werden, dessen Schmelzpunkt niedriger als der des Röhrchenwerkstoffes ist. Auch können Röhrchen in Form eines an einem Metalldraht haftenden Belages verwendet werden, deren Belag durch Führung des Metalldrahtes durch eine Schmelze des Überzugswerkstoffes aufgebracht wurde.

Nach der Erfindung werden in einer ersten Lehre bzw. Vorrichtung ein Teil der erforderlichen Röhrchen jeweils zu Bündeln zusammengefügt und miteinander verbunden und daraufhin in einer zweiten Lehre bzw. Vorrichtung eine Anzahl dieser Bündel zu dem gewünschten Körper zusammengefügt. Dabei können in der ersten Lehre Bündel erhalten werden, deren Querschnitte vieleckig sind und nahezu ohne Zwischenraum aneinanderpassen.

Nach der Erfindung wird weiterhin als zweite Lehre ein Glasrohr verwendet, dessen Enden während der Herstellung des aus den einzelnen Bündeln bestehenden Körpers verschlossen werden und dessen derart verschlossener Raum evakuiert wird. Danach werden durch senkrecht oder schräg zur Achsenrichtung der Röhrchen geführte Schnitte dünne Platten hergestellt. Dann wird aus den dünnen Platten das Kernmaterial entfernt. Schließlich werden die dünnen Platten auf ihren Stirnseiten mit elektrisch leitenden Schichten überzogen.

Die Verwendung einer nach diesem Verfahren hergestellten Sekundäremissionselektrode in einer Elektronenröhre ist dadurch gekennzeichnet, daß die derart gebildete Sekundäremissionselektrode in einem evakuierten Raum angeordnet ist, in dem gegenüber der einen Seite der Elektrode eine fotoleitende Kathode und gegenüber der anderen Seite der Elektrode ein Leuchtschirm angeordnet sind und die elektrisch leitenden Flächen der Sekundäremission-, elektroden sowie der Leuchtschirm und die Kathode mit den entsprechenden Polen einer Spannungsquelle verbunden sind.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die einzelnen Röhrchen bei der Erwärmung auch auf eine ausreichend hohe Temperatur zu bringen, damit die einzelnen Wandungen — auch der innenliegenden Röhrchen — sicher miteinander verschmelzen. Sind die geforderten Durchmesser der Matrix sehr groß, so empfiehlt sich immer die Verwendung der obengenannten Kerne. Diese Kerne können aus leichtschmelzendem Material, wie Indium, Blei, Zink, Zinn, Aluminium, Kupfer, Gold oder Wolfram bestehen. Es ist aber auch möglich, ein eingesperrtes Gasvolumen als Kern zu benutzen. Es können lange dünne Glasröhrchen in Form eines Mantels um einen festen Kern hergestellt werden, indem ein dünner Metalldraht durch ein Bad mit flüssigem Glas gezogen wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß ein Glaspfropfen am Drahtende angebracht wird, worauf mittels Ziehsteine das Glas in einer Reihe von Arbeitsvorgängen längs des Drahtes verbreitet wird. Dann haben die Röhrchen bereits ihren endgültigen Innendurchmesser.

Andererseits können in einer Reihenfolge von Arbeitsvorgängen die Röhrchen immer dünner gemacht werden. Dies ist dann erforderlich, wenn die hergestellten einzelnen Röhrchen zu große Innendurchmesser als die endgültig erwünschten aufweisen. Bei einem derartigen Verfahren wird dann das ursprüngliche Röhrchen mit Metall ausgefüllt, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als die beim Ziehen erforderliche Glastemperatur. Diese Metallfüllung bleibt nach, Verschluß der Rohrenden, als Kern bis nach der Beendigung der Arbeitsvorgänge zurück. Das Ziehen dieser, einzelnen Röhrchen endet, nachdem sie bis zu einem Durchmesser verengt sind, der einige Male, z.B. zehnmal, größer ist als der endgültig erforderliche Durchmesser. Eine Anzahl solcher Röhrchen wird dann in einem Bündel zusammengefaßt und miteinander verbunden, worauf das Ziehen fortgesetzt wird, bis die Durchlässe die gewünschte Abmessung aufweisen.

Ein Bündel auf diese Weise gezogener Röhrchen hat einen kleinen Querschnitt im Vergleich zu der

Größe der gewünschten Matrix, so daß noch viele solcher Bündel zusammengefügt werden müssen. Ein runder Querschnitt der Röhrchenbündel eignet sich nicht zum Ausfüllen des Matrixquerschnittes, so daß es erforderlich ist, jeweils eine Anzahl von Röhrchen zu einem Bündel zu vereinigen, dessen Querschnitt ein vollständig ausgefülltes Vieleck bildet, wobei dafür gesorgt wird, daß diese Form beim Ziehen aufrechterhalten wird. Brauchbare Vielecke müssen eine derartige Gestalt haben, daß viele Bündel gemeinsam ein ununterbrochenes Ganzes, d. h. die Matrix, bilden können. Nur die dreieckigen, viereckigen und sechseckigen Formen sind dazu geeignet.

Um die zusammengesetzte Form, d. h. die Matrix, zu erhalten, kann ein Glasrohr hinreichend großen Durchmessers mit einzelnen Röhrchen oder mit Röhrchenbündeln ausgefüllt werden, die eine bestimmte Länge aufweisen. Das Rohr, also diese Lehre bzw. Vorrichtung, wird an beiden Enden mit Ausnahme einer Öffnung verschlossen, die mit einer Vakuumleitung in Verbindung steht. Während der Erwärmung wird Luft aus dem Rohr gepumpt, so daß sich die Wand beim Erweichen nach innen verzieht und die Röhrchen fest aneinanderrückt, wobei sie zusammenschmelzen. Es werden danach durch senkrecht oder schräg zur Achsenrichtung der Öffnungen angebrachte Schnitte von dem nach der Abkühlung erhaltenen Block dünne Platten abgetrennt, die eine Dicke von 1 bis 2,5 mm aufweisen. Daraufhin wird das Kernmaterial entfernt.

Die Erfindung zeigt also die Anwendung von zwei verschiedenen Lehren bzw. Vorrichtungen, und zwar einmal eine Lehre um zweckmäßige Bündel zu schaffen und zum anderen eine Lehre um diese geschaffenen Bündel zu der gewünschten Matrix, die schließlich die Sekundäremissionselektrode darstellt, zusammenzusetzen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen ;

Fig. 1,2,3 und 4 verschiedene Formen von Bündeln, '

Fig. 5, 6, 7 und 8 verschiedene Matrixformen,

Fig.9 ein Anwendungsbeispiel für die Matrix nach der Erfindung,

Fig. 10 eine Elektronenröhre mit. einer Matrix nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Bündel mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Röhrchen mit einem Außendurchmesser von z.B. etwa 6mm in Form eines Sechseckes. -

Fig.2 zeigt ein derartiges Bündel aus neunzehn Röhrchen ebenfalls als Sechseck.

F i g. 3 zeigt ein aus sechs Röhrchen gebildetes Dreieck.

F i g. 4 zeigt eine aus neun Röhrchen gebildete Rautenform.

Diese Bündel werden nach dem obengenannten Verfahren zusammengeschmolzen, also in der erwähnten ersten Lehre bzw. Vorrichtung nach der Erfindung.

In einer zweiten Lehre bzw. Vorrichtung nach der Erfindung werden die in den Fig. 1,2,3 und4 gezeigten Bündel wiederum zusammengeschmolzen, und zwar unter Aufrechterhaltung der dargestellten Form, so daß Matrixformen entstehen, wie in den F i g. 5,6,7 und 8 dargestellt.

Die Verwendung einer solchen Matrix als Sekundäremissionselektrode wird an Hand einiger Figuren der Zeichnung erläutert, wobei Fig.9 die Anwendung und die erforderlichen elektrischen Mittel veranschaulicht und Fig. 10 die Anordnung der Elektrode in einer Elektronenröhre erläutert.

Die Matrix 1 mit den Kanälen 2 bildet die Sekundäremissionselektrode und ist in den Wegen von Elektronen angeordnet, deren Bahnen mit 3 bezeichnet sind. Auf beiden Seiten ist der aus Glas bestehende Matrixwerkstoff mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen, welche die Kanäle 2 freiläßt. Die Schicht 4 liegt auf der Auftreffseite der Elektronen und die Schicht 5 liegt auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. auf der Austrittseite. In kurzem Abstand von dieser befindet sich der Auffangschirm 6 für die Elektronen. Eine elektische Spannung zwischen den leitenden Schichten 4 und 5, welche von der Spanas nungsquelle7 geliefert wird, und eine elektrische Spannung von einer Spannungsquelle 8 zwischen der Schicht 5 und dem Auffangschirm 6 beschleunigen die Elektronen in Richtung auf den Schirm. Die Elektronenbahnen sind einfachheitshalber parallel zu den Achsen der Kanäle dargestellt, aber viele Bahnen weichen etwas von dieser Richtung ab. Infolgedessen berühren die Elektronen dieser Bahnen irgendwo die Wand eines Kanals. Auch die sich längs den angedeuteten Bahnen bewegenden Elektronen ändern ihre Richtung an den Eingängen der Kanäle, wenn die elektrische Feldstärke am Anfang des Kanals von der in dem vorliegenden Raum verschieden ist, wodurch die äquipotentialen Flächen in der Eintrittsebene gekrümmt sind. Diese Elektronen werden dann auf die in der Zeichnung dargestellten Weise abgebogen. An den Wänden der Kanäle 2 werden die Elektronen durch Sekundäremission vermehrt, und die aus den Kanälen 2 heraustretenden Elektronen treffen den Auffangschirm 6.

Diese Anordnung kann für eine in Fig. 10 dargestellte Elektronenröhre 9 geeignet sein, die aus einer Hülle 10 aus isolierendem Werkstoff besteht, die einen entlüfteten Raum umfaßt. Die ebenen Endwände 11 und 12 haben auf der Innenseite eine fotoleitende Kathode 13 und den Elektronenauffangschirm 6. In dem Raum zwischen den beiden Wänden ist die Matrix-Sekundäremissionselektrode 1 mit den Kanälen 2 angeordnet. Mittels einer Linse 14 wird ein Bild des Objektes 15 auf die Fotokathode 13 geworfen. Infolge der Belichtung emittiert die Fotokathode Elektronen, welche die Sekundäremissionselektrode 1 durchlaufen und den Auffangschirm 6 treffen, der aus einer fluoreszierenden Schicht besteht, auf der ein sichtbares Bild erhalten wird, das der Abbildung auf der Fotokathode entspricht. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Sekundäremissionselektrode für Elektronenröhren, insbe- . sondere für Bildwandler und Bildverstärker, die aus einer Matrix aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff mit zwei parallelen Grenzflächen besteht und Durchlässe aufweist, die von der einen zur anderen Grenzfläche durchgehende Kanäle und ein Netzwerk großer Dichte bilden, wobei die Matrix durch Zusammenschmelzen der äußeren Schichten der die einzelnen Kanäle umschließenden röhrenförmigen Wände gebildet ist, d a durch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Anzahl Röhrchen in einer Lehre zusammengefaßt und erhitzt werden und durch Zusammenziehen der Lehre eine Ausfüllung der Zwischenräume zwischen den Röhrchen mit zusammenfließendem Werkstoff bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Röhrchen mit einem Mantel aus Glas verwendet werden, dessen Schmelzpunkt niedriger als der des Röhrchenwerkstoffes ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit 'einem Metallkern versehene Röhrchen verwendet werden, deren Metallkern nach der Herstellung entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallkern verwendet wird, dessen Schmelzpunkt niedriger als der des Röhrchenwerkstoffes ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Röhrchen in Form eines an einem Metalldraht haftenden Belages verwendet werden, dessen Belag durch Führung des Metalldrahtes durch eine Schmelze des Überzugswerkstoffes aufgebracht wurde.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Lehre bzw. Vorrichtung ein Teil der erforderlichen Röhrchen jeweils zu Bündeln zusammengefügt und miteinander verbunden werden und daraufhin in einer zweiten Lehre bzw. Vorrichtung eine Anzahl dieser Bündel zu dem gewünschten Körper zusammengefügt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Lehre Bündel erhalten werden, deren Querschnitte vieleckig sind und nahezu ohne Zwischenraum aneinanderpassen. , ■ ' .

-8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Lehre ein Glasrohr verwendet wird, dessen Enden während der Herstellung des aus den einzelnen Bündeln bestehenden Körpers verschlossen werden und dessen derart verschlossener Raum evakuiert wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch senkrecht oder schräg zur Achsen richtung der Röhrchen geführte Schnitte dünne Platten hergestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus den dünnen Platten das Kernmaterial entfernt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Platten auf ihren Stirnseiten mit elektisch leitenden Schichten überzogen werden.

12. Verwendung der nach einem oder mehreren der, vorhergehenden Ansprüche hergestellten Sekundäremissionselektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die derart gebildete Sekundäremissionselektrode in einem evakuierten Raum angeordnet ist, in dem gegenüber der einen Seite der Elektrode eine fotoleitende Kathode und gegenüber der anderen Seite der Elektrode ein Leuchtschirm angeordnet sind und die elektrisch leitenden Flächen der Sekundäremissionselektrode sowie der Leuchtschirm und die Kathode mit den entsprechenden Polen einer Spannungsquelle verbunden sind.