DE1564462C3

DE1564462C3 - Elektronenstrahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlröhren

Info

Publication number: DE1564462C3
Application number: DE1564462A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hermann Raymund Almer; Adrianus Kuiper; Alphonsus Petrus Van Rooy; Gerardus Servaas Marie Schrijnemakers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1966-10-19
Publication date: 1978-10-05
Also published as: AT261691B; DE1564462A1; FR1504694A; BE688801A; US3354340A; GB1113748A; ES332473A1; NL6513665A; CH458549A; DE1564462B2

Description

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Elektronenstrahlerzeugungssystems nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig.3 eine Verbindung zwischen dem isolierenden Zylinderring und dem Tragzylinder,

Fig. 4 ein Stanzteil, aus dem die Steuerelektrode ι ο gebildet wird.

In Fig. 1 ist 1 die Kathode, die über drei dünne an einem Flansch 14 eines Tragzylinders 4 geschweißte Tragstreifen 3 in einer kappenförmigen Steuerelektrode 2 befestigt ist. Der Tragzylinder 4 ist in einem isolierenden Zylinderring 5 eingeschmolzen, dessen zylindrische Außenfläche durch Festschmelzen oder durch eine sogenannte Preßschweißung mit dem Metallring 6 verbunden ist, der nach der Einstellung des richtigen Abstandes der Kathode 1 gegenüber der Steuerelektrode 2 an die Laschen 7 geschweißt ist, die in der zylindrischen Seitenwand 18 der Steuerelektrode 2 ausgespart sind. Die Einstellung dieses Kathode-Steuerelektrodenabstandes erfolgt, wie an sich bekannt, vorzugsweise durch die Einstellung der Kapazität zwischen der Kathode 1 und einer ersten Anode 21.

Dadurch, daß die Laschen 7 während des Schweißens etwas durchfedern können wird verhindert, daß der Abstand zwischen der Kathode 1 und der Steuerelektrode 2 beeinflußt wird.

Die Kathode 1 ist zur Erhaltung einer größeren Festigkeit am offenen Ende mit einem Flansch versehen. Daher können die Tragstreifen 3 der Kathode 1 an diesem Kathodenflansch festgeschweißt werden. Es hat sich herausgestellt, daß wenn der Winkel a, den diese Tragstreifen 3 mit der Fläche des Flansches 14 des Tragzylinders 4 einschließen, geeignet gewählt wird, auch in Zusammenhang mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kathode 1, der Steuerelektrode 2, der Tragstreifen 3 und des Tragzylinders 4, die Verschiebung der Emissionsfläche in bezug auf die Steuerelektrode 2 nicht nur in einem großen Bereich verschiedener Temperaturen sehr gering gehalten werden kann, sondern daß auch der Einfluß der mechanischen Toleranzen bei der Herstellung dieser verschiedenen Teile auf den Kathode-Steuerelektrodenabstand nahezu auf Null herabgesetzt werden kann. Der günstigste Winkel wird im allgemeinen zwischen 35 und 60° liegen. Dabei müssen die Tragstreifen 3 derart konstruiert sein, daß sie nur in den Biegepunkten in der Nähe der so Flansche, an denen sie befestigt sind, bei der Aufwärmung der Kathode 1 und bei starken Temperaturschwankungen biegen können. Die Tragstreifen 3 werden deswegen zwischen diesen Biegepunkten durch eingepreßte Rillen und dergleichen verstärkt.

Die Tragstreifen 3 können auch aus dünnen Stäben bestehen, die an den Biegepunkten etwas eingedrückt sind, um die Steifigkeit dort zu verringern, so daß ein Verbiegen bei der Ausdehnung der unterschiedlichen Teile an diesen Stellen auftreten kann. «ο

Um die Wärmeableitung von der Kathode 1 über Tragstreifen 3 möglicht klein zu halten, werden diese aus hartem Werkstoff, wie Nickeleisen oder Nickeleisen-Moiybdänverbindungen, hergestellt, so daß sie trotz der erforderlichen Stärke dünn ausgebildet sein können. ^&Γ) Da der Kathode-Steuerelektrodenabstand bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem dieser Zusammensetzung nahezu konstant bleibt, kann dieser Abstand sehr klein gemacht werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kathode bei dem schnellen und starken Erhitzen beim Entgasen der Elektroden in der Elektronenstrahlröhre die Steuerelektrode berührt.

Die von dem Kathodenzylinder 8 ausgewählte Wärme wird durch den Tragzylinder 4, der eine ziemlich hohe Temperatur erhält, aufgefangen und reflektiert. Dieser Tragzylinder 4 kann aus einer in Glas einschmelzbaren Legierung mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, die außerdem ein verhältnismäßig schlechter Wärmeleiter ist, wie z. B. Fernico. Da der Tragzylinder 4 nur zu einem kleinen Teil seiner Länge den isolierenden Zylinderring 5 berührt, kann die Wärmeleitung zum Isoliermaterial hin gering sein. Nötigenfalls kann die Wärmeableitung noch durch Aussparungen 25 in der Innenringfläche des Zylinderringes 5 verringert werden, so daß dieser nicht am ganzen Umfang mit dem Tragzylinder 4 verbunden ist, wie in den Fig.2 und 3 dargestellt ist. Durch die schlechte Wärmeleitung des Werkstoffes des Tragzylinders 4 nimmt dessen aus dem Zylinderring 5 hinausragendes Ende 15 infolge der Wärmestrahlung von der Kathode 1 her eine hohe Temperatur an, wodurch die Tragstreifen 3 einen geringen Wärmeverlust verursachen.

Der Tragzylinder 4 wirkt außerdem als Schirm gegen Metalldampf, der sich von der Kathode 1 und dem Kathodenzylinder 8 her auf den Zylinderring 5 absetzen könnte. Außerdem sorgt der Tragzylinder 4 dafür, daß der Kathodenzylinder 8 bei der Fertigmontage, das sind alle noch übrigbleibende Montagevorgänge am Elektronenstrahlerzeugungssystem, nachdem der Ring 6 an der Steuerelektrode 2 befestigt worden ist, nicht berührt wird, weil sonst die Gefahr besteht, daß die Kathodeneinstellung geändert wird.

Da der isolierende Zylinderring 5 durch eine Schmelzverbindung mit dem Tragzylinder 4 verbunden ist, wird ein gut reproduzierbarer Wärmekontakt erhalten, so daß nur geringe Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Kathoden gleichen Typs bei der Herstellung auftreten. Dies ist auch der Fall, wenn der Zylinderring 5 aus keramischem Material besteht, da in diesem Fall die Verbindung mit dem metallenen Tragzylinder 4 durch Löten erfolgt. Auch die Wärmeableitung vom isolierenden Zylinderring 5 über eine Preßschweißung mit dem Metallring 6 ist gut reproduzierbar.

Die Steuerelektrode 2 läßt sich sehr einfach aus einer Metallplatte der in F i g. 4 dargestellten Gestalt herstellen. Wird diese Platte durch eine zylindrische Lehre gedrückt, so wird eine kappenförmige Elektrode erhalten, deren zylindrische Seitenwand von den späteren Seitenwänden 18 und den Laschen 7 gebildet wird.

Durch die Erfindung wird also eine Elektronenquelle für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem erhalten, die einen sehr kleinen Arbeitsabstand zwischen Kathode 1 und Steuerelektrode 2 zuläßt, die eine sehr stabile Wirkungsweise zeigt, die unabhängig von Temperaturschwankungen ist, die starr und gut stoßbeständig ist, die eine sehr geringe Mikrofonieneigung zeigt und die sehr einfach und preiswert herstellbar ist, weil mechanische Toleranzen nur einen geringen Einfluß auf die Einstellung ausüben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlröhren mit einer zylinderförmigen, an einer Stirnfläche emittierenden Kathode, mit einem die Kathode in Abstand umgebenden, beiderseitig offenen metallischen Tragzylinder, der mit der Kathode über dünne Metallstreifen verbunden ist die einerseits an der Kathode und andererseits an ι ο einem an einem Tragzylinderende angeformten Flansch befestigt sind, mit einem isolierenden Zylinderring, der den Tragzylinder umgibt und hält und aus dem der Tragzylinder zu beiden Seiten hervorragt, und mit einer kappenförmigen Steuerelektrode mit zentraler öffnung, deren zylindrischer Kappenrand mit dem isolierenden Zylinderring verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallring (6) zwischen dem isolierenden Zylinderring (5) und dem Rand der Steuerelektrode (2) angeordnet ist, der an mehreren in der Seitenwand der Steuerelektrode ausgesparten Laschen (7) einerseits und an dem isolierenden Ring (5) andererseits befestigt ist, daß der isolierende Ring (5) mit seiner inneren Zylinderfläche durch eine Schmelzverbindung am Tragzylinder (4) befestigt ist und daß der Flansch (14), der die Streifen (3) trägt, an dem der emittierenden Kathodenfläche benachbarten Ende des Tragzylinders angeformt ist.

2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Zylinderring (5) aus Glas besteht mit dem Tragzylinder (4) verschmolzen und mit dem Metallring (6) durch Preßschweißen verbunden ist.

3. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring (5) aus kristallisiertem Glas besteht.

4. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderring (5) aus schmelzbarem, keramischem Werkstoff besteht.

5. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zylinderfläche des Zylinderringes (5) metallisiert und mit dem Tragzylinder (4) verlötet ist.

6. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zylinderfläche des Zylinderringes (5) mit Aussparungen versehen ist, so daß nur Teile dieser Zylinderfläche mit dem Tragzylinder (4) verbunden sind.

7. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifen (3) zwischen der Kathode (1) und dem Flansch (14) an letzterem festgeschweißt sind.

8. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (3) an einem am der eo emittierenden Fläche fernen Ende der Kathode (1) vorgesehenen Flansch befestigt sind.

9. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) der zylindrischen h-s Seitenwand (18) der kappenförmigen Steuerelektrode (2) an dem Metallring (6) festgeschweißt sind.

Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeu gungssystem für Elektronenstrahlröhren mit eine zylinderförmigen, an einer Stirnfläche emittierende: Kathode, mit einem die Kathode in Abstand umgeber, den, beiderseitig offenen, metallischen Tragzylinder, de mit der Kathode über dünne Metallstreifen verbünde: ist, die einerseits an der Kathode und andererseits ai einem an einem Tragzylinderende angeformten Flanscl befestigt sind, mit einem Zylinderring, der der Tragzylinder umgibt und hält und aus dem Tragzylinder zu beiden Seiten hervorragt, und mit einer kappenförmigen Steuerelektrode mit zentraler öffnung, derer, zylindrischer Kappenrand mit dem isolierenden Zylinderring verbunden ist.

Ein solches Elektronenstrahlerzeugungssystem ist z. B. aus der DT-AS 10 05 201 bekannt.

Neben dieser sind viele andere Konstruktionen von Elektronenstrahlerzeugungssystemen bekannt, bei denen eine Kathode über eine Anzahl dünnwandiger Tragelemente in Form schmaler Streifen und einen Tragzylinder in einem Isolierkörper gehalten ist, der in einer lcappenförmigen Steuerelektrode befestigt ist — ggf. unter Benutzung eines Tragringes, der zur richtigen Einstellung des Kathode-Steuerelektrodenabstandes in der Steuerelektrode verschiebbar ist und der bei der Montage später an der Steuerelektrode befestigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das für eine geforderte Elektronenemission eine möglichst geringe Heizleistung erfordert, trotzdem stabil aufgebaut ist und einen sehr kleinen Arbeitsabstand zwischen Kathode und Steuerelektrode zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Metallring zwischen dem isolierenden Zylinderring und dem Rand der Steuerelektrode angeordnet ist, der an mehreren in der Seitenwand der Steuerelektrode ausgesparten Laschen einerseits und an dem isolierenden Ring andererseits befestigt ist, daß der isolierende Ring mit seiner inneren Zylinderfläche durch eine Schmelzverbindung am Tragzylinder befestigt ist und daß der Flansch, der die Streifen trägt, an dem der emittierenden Kathodenfläche benachbarten Ende des Tragzylinders angeformt ist.

Ein so aufgebautes Elektronenstrahlerzeugungssystem ist besonders als Schnellheizkathode geeignet.

Der Zylinerring kann dabei mit Vorteil aus einem vorgepreßten Glaskörper bestehen, der ggf. sowohl mit dem Tragzylinder als auch mit dem Metallring verschmolzen ist. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung mit dem Metallring jedoch durch Preßschweißen. Dasselbe kann der Fall sein bei einem isolierenden Zylindrring aus kristallisiertem Glas oder aus schmelzbarem, keramischem Werkstoff, z. B. bestehend aus einem Gemisch von 50 Gew.-°/o AI2O3 mit 50 Gew.-% eines Gemisches gleicher Gewichtsteile CaO und B2O3.

Falls das Elektronenstrahlerzeugungssystem jedoch hohen Entgasungstemperaturen gewachen sein muß, wird der isolierende Zylinderring aus kristallisiertem Glas oder Keramikstoff bestehen müssen. Der Vorteil der genannten Konstruktion besteht darin, daß nur die zylindrischen Flächen des Keramikisolators, also nicht ein Teil der oberen und/oder unteren Fläche, zum Verbinden dieser Zylinderflächen mit dem Tragzylinder bzw. dem Metallring metallisiert zu werden brauchen. Die Endflächen des isolierenden Zylinderringes können durch einfaches Planschleifen von etwaigem darauf gelangtem Metallniederschlag befreit werden.