DE2028949B2

DE2028949B2 - Gettervorrichtung für Elektronenröhren

Info

Publication number: DE2028949B2
Application number: DE2028949A
Authority: DE
Inventors: Paolo Della Porta; Elio Rabusin
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1969-06-14
Filing date: 1970-06-12
Publication date: 1979-04-12
Also published as: JPS5426869B1; NL172284C; NL172284B; GB1322757A; CA920639A; US3669567A; DE2028949A1; NL7008526A; FR2051155A5; SU513652A3; DE2028949C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Gettervorrichtung für Elektronenröhrchen der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Gattung.

Es sind Gettervorrichtungen bekannt, die ein verdampfbares Gettermetall, wie beispielsweise Barium, in einem evakuierten Raum freisetzen. Dieses freigesetzte Gettermetall lagert sich als dünne Schicht auf der Innenseite der Wände des Vakuumbehälters ab.

Solche Gettervorrichtungen werden allgemein für Elektronenröhren und insbesondere für Katodenstrahlröhren, wie beispielsweise Fernsehröhren, eingesetzt

Nachteilig ist bei solchen Gettervorrichtungen, daß sich die Dicke der erzeugten Gettermetall-Schicht nicht einstellen läßt. Deshalb sind mechanische Ablenkeinrichtungen, wie beispielsweise Prallbleche, entwickelt worden, um das verdampfte Gettermetall auf bestimmte Bereiche der Elektronenröhre zu richten. Nachteilig ist hierbei, daß solche Prallbleche gleichzeitig als Hindernis für die Verdampfung des Gettermetalls wirken und damit die Effektivität einer solchen Gettervorrichtung negativ beeinflussen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils sind aus den US-PS 3388 955 und 33 89 288 Gettervorrichtungen der angegebenen Gattung bekannt, bei denen das Gettermetall in Anwesenheit eines Gases in der Elektronenröhre freigesetzt, also verdampft wird. Dieses Gas verringert die freie Weglänge der verdampften Gettermetallatome, so daß sich eine gewisse Richtwirkung für die Ablagerung des verdampften Gettermetalls ergibt Dies bedeutet wiederum, daß unter dem Einfluß dieses Gases das Gettermetall nur auf bestimmten to Bereichen der Elektronenröhre abgelagert wird.

Ein Nachteil einer solchen Gettervorrichtung ist daß das Gesamtabsorptionsvermögen des hierdurch gebildeten Gettermetall-Films relativ gering ist, das Gettermetall also nicht den angestrebten Wirkungsgrad hat Es ist zwar bekannt, das Absorptionsvermögen von Barium-Schichten durch Verdampfung des Bariums in Anwesenheit eines Gases zu erhöhen (GB-PS 4 96 856). Eine zu starke Vergrößerung der Gasmenge führt jedoch im allgemeinen zu einer unerwünschten Abnahme des Absorptionsvermögens der Schicht so daß auch diese Lösung nicht zweckmäßig ist

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Gettervorrichtung für Elektronenröhren der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die erzeugte Gettermetall-Schicht ein größeres Absorptionsvermögen hat als es bisher erreicht werden konnte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen

insbesondere darauf, daß durch die Freisetzung eines Gases während des letzten Abschnittes der Getterme-

Y) tall-Verdampfung die erzeugte Gettermetall-Schicht ein wesentlich höheres Absorptionsvermögen hat als bei bekannten Gettervorrichtungen, wie im folgenden anhand von Vergleichsversuchen noch nachgewiesen werden soll. Dies wird ohne großen konstruktiven Aufwand erreicht da die zweite Gasquelle ohne Schwierigkeiten noch bei einer herkömmlichen Gettervorrichtisng vorgesehen werden kann. Auch die Absorptionsgeschwindigkeit der Gettermetallschicht ist höher, so daß die bis zum Erreichen des Gleichgewichtsdrucks in der Elektronenröhre verstrichene Zeitspanne äußerst gering ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Gettervorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1,
F i g. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Gettervorrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von F i g. 3,
F i g. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Gettervorrichtung,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von F i g. 5,
F i g. 7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Gettervorrichtung, die der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform gleicht,

F i g. 8 einen Teilschnitt durch eine Katodenstrahlröhre mit einer Gettervorrichtung,

F i g. 9 einen Teilschnitt durch eine Katodenstrahlröhre mit einer anderen Ausführungsform einer Gettervorrichtung,

Fig. 10 ein für eine bekannte Gettervorrichtung erhaltenes Diagramm, in dem der Druck in einer Katodenstrahlröhre sowie die Freisetzung von Barium

in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen sind,

Fig. 11 ein Fig. 10 entsprechendes Diagramm, das mit einer Gettervorrichtung nach der Erfindung erhalten wurde, und

Fig. 12 ein Diagramm, in dem die Aosorptionsgeschwindigkeit anhand der Menge von absorbiertem Kohlenmonoxid für eine Gettervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit herkömmlichen Vergleichs-Gettervorrichtungen aufgetragen ist

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsfonn einer Gettervorrichtung 20. Diese Gettervorrichtung 20 besteht aus einem Ring 21 und aus einem Gemisch aus gepreßten Partikeln 22 aus einer Barium/Aluminium-Legierung, Nickel und Fe«N, das den Ring 21 berührt An dem Ring 21 ist ein scheibenförmiger Schirm 23 aus wärmeleitendem Material befestigt Der Schirm 23 verschließt im wesentlichen die von dem Ring 21 umgebene Fläche. Der Schirm 23 weist in seiner Mitte eine Vertiefung 24 auf, die als Halterung dient und gleichzeitig eine bestimmte Menge eines ein Gas freisetzenden Materials 25 enthält

Der Ring 21 weist einen nach oben ragenden Teil 26 sowie einen waagerechten Teil 27 auf. An dem Ring 21 ist mit mehreren Laschen 28 ein wärmeisolierendes Unterteil 29 befestigt Weiterhin ist die Gettervorrichtung 20 mit einer zweiten Lasche 30 versehen, welche die Montage der Gettervorrichtung 20 in der Elektronenröhre auf weiter unten noch ausführlicher zu beschreibende Weise erleichtert Um den Wärmeübergang zwischen dem Schirm 23 und dem Unterteil 29 möglichst klein zu halten, ist der Ring mit zahlreichen Warzen 31 versehen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform einer Gettervorrichtung 40, die in vielen Merkmalen der Gettervorrichtung 20 gleicht Die wesentliche Ausnahme besteht darin, daß ein Halter 41 in Form einer konischen Schale mittig auf dem Schirm 42 angeordnet ist und sich ein Gas freisetzendes Materials 43 in diesem Halter 41 befindet. Die übrigen Einzelteile dieser Gettervorrichtung ähneln den entsprechenden Teilen der Gettervorrichtung 20.

In den F i g. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Gettervorrichtung 50 dargestellt, die einen Ring 51 aus induktiv erhitzbarem Material aufweist. In dem Ring 51 befindet sich ein verdampfbares Gettermetall 52. An dem Ring 51 ist ein nach oben ragender Tragarm 53 befestigt, dessen oberes Ende 54 waagerecht abgebogen ist. An diesem waagerechten Ende 54 ist ein zylindrischer Halter 55 befestigt, der ein Gas freisetzendes Material 56 enthält.

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Gattervorrichtung 60 mit einem Ring 61 aus induktiv erhitzbarem Material, in dem sich ein Gemisch 62 aus einem Gas freisetzendem Material und einem verdampfbaren Gettermetall befindet Die Gettervorrichtung 60 weist weiterhin einen Träger 63 mit einem oberen, waagerechten Schenkel 64 und mit einem unteren, waagerechten Schenkel 65 auf, die durch einen senkrechten Steg 66 miteinander verbunden sind. Der obere Schenkel 64 ist an dem Ring 61, beispielsweise durch Punktschweißen, befestigt An dem senkrechten Steg 66 ist ein Halter 67 angebracht, der dem Halter 55 nach Fig.6 gleicht. Der Halter 67 enthält ein nicht dargestelltes. Gas freisetzendes Material.

F i g. 8 zeigt einen Teilschnitt durch eine Katodenstrahlröhre 70 mit einem nicht dargestellten Schirm und einem Strahlerzeuger 71. An dem Strahlerzeuger 71 ist ein biegsamer Metallstreifen 72 befestigt, dessen anderes Ende an der Lasche 30 der Gettervorrichtung 20 angebracht ist Der Streifen 72 drückt den Unterteil der Gettervorrichtung 20 federn gegen die Wand 73 der Röhre 7a

Die Spule 74 erzeugt die schematisch bei 75 und 76 angedeuteten Kraftlinien, die ein ringförmiges Feld bilden.

F i g. 9 zeigt die Montage der Gettervorrichtungen 50 und 60. Eine Katodenstrahlröhre 80 weist einen

ίο Strahlerzeuger 81 auf, an dem ein Träger 82 befestigt ist der die Gettervorrichtung 50 koaxial im Hals 83 der Röhre 80 hält Eine Ringspule 84 ist rund um den Hals 83 der Röhre 80 herum angeordnet und liegt daher koaxial zur Gettervorrichtung 50. Von einer nicht dargestellten Quelle wird Strom durch die Spule 84 geleitet so daß Kraftlinien 85 und 86 erzeugt werden, die zunächst die thermische Zersetzung des mit dem Gettermetall gemischten. Gas freisetzenden Materials bewirken. Dadurch verdampft das GettermetalL Anschließend wird Gas von dem Material in dem Halter 55 freigesetzt und zwar zu einem späteren Zeitpunkt weil dieses Material am Umfang des ringförmigen Feldes liegt

Im folgenden sollen anhand von Vergleichsbeispielen die Vorteile der erfindungsgemäßen Gettervorrichtung

2^r> erläutert werden. Dabei sind Teile und Prozentsätze, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

jo Dieses Vergleichsbeispiel betrifft die Freisetzung von Gas bei bekannten Gettervorrichtungen. Eine herkömmliche Gettervorrichtung soll mit A bezeichnet werden. Diese Gettervorrichtung entspricht im wesentlichen der Gettervorrichtung 20, enthält jedoch kein

js Gas freisetzendes Material 25. Die Gettervorrichtung A wird gemäß der Darstellung in Fig.8 in einer Katodenstrahlröhre angeordnet. Bei der Gettervorrichtung A besteht das Partikelgemisch 22 aus 460 mg einer Legierung aus 56% Barium und 44% Aluminium, 516 mg Nickel und 24 mg Fe4N. Bei vollständiger Zersetzung des Fe<N würden I,13cm³-Bar N2 freigesetzt. Durch die Spule wird Strom geschickt, so daß die Gettervorrichtung erwärmt wird, während der Druck in der Röhre und die Menge Gettermetall, im vorliegenden

4^ri Fall Barium, gemessen wird, das von der Vorrichtung A freigesetzt wird. Diese Variablen sind in Abhängigkeit von der Zeit in F i g. 10 aufgetragen. F i g. 10 kann man entnehmen, daß in Abwesenheit von Gas weniger als die Hälfte des Bariums verdampft wird.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 angegebene Versuch wurde unter Verwendung der gleichen Zeiten, Temperaturen, Bedingungen und Gettervorrichtungen wiederholt wobei

v> jedoch die mit B bezeichnete Gettervorrichtung 20 verwendet wiru, die ein Gas freisetzendes Material 25 enthält. Die Versuchsergebnisse sind in F i g. 11 aufgetragen. Aus F i g. 11 kann man erkennen, daß der Gasdruck infolge der Freisetzung des Gases aus dem

bo Material 25 ein zweites Maximum hat Diese zweite Freisetzung von Gas erfolgt in der zweiten Hälfte der Freisetzung des Gettermetälls, also des Bariums.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt die höhere Absorptionsgeschwindigkeit und das höhere Absorptionsvermögen der Gettervorrichtung nach der Erfindung. Eine mit C bezeichnete Gettervorrichtung entspricht der Vorrich-

Hing A des Beispiels 1 mit folgender Ausnahme: Dem Nickel und der Barium/Aluminium-Legierung werden 48 mg Fe«N zugemischt. Diese Gettervorrichtung wird in einer Katodenstrahlröhre angeordnet und induktiv erwärmt, wie es unter Bezugnahme auf Fig.8 oben erläutert wurde. Dadurch wird das Barium verdampft. Anschließend wird Kohlenmonoxid genau gesteuert mit der gleichen Geschwindigkeit in die Katodenstrahlröhre eingeführt, wie dieses Kohlenmonoxid vom Bariumfilm absorbiert wird. Die Linie 91 in Fig. 12 zeigt die Absorptionsgeschwindigkeit in cmVs als Funktion der Menge des absorbierten Kohlenmonoxids in I-Bar, und zwar in halblogarithmischer Auftragung. Dieser Versuchsablauf wurde wiederholt, wobei die Vorrichtung C durch eine Vorrichtung D mit der gleichen Gesamtmenge an Fe4N (49 mg) ersetzt wurde. Dabei wurden jedoch 24 mg mit dem Gemisch aus Nickel und der Barium/Aluminium-Legierung gemischt, während 24 mg in der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vertiefung 24 angeordnet wurden. Die Versuchsergebnisse zeigen die Linie 92 in Fig. 12. Aus Fig. 12 kann man erkennen, daß die Gettervorrichtung nach der Erfindung deren Kennlinie die Kurve 92 zeigt, ein größeres Aufnahmevermögen für Kohlenmonoxid hat und ihre Absorptionsgeschwindigkeit über eine längere Zeitspanne als die bekannten Gettervorrichtungen (siehe Kurve 91) erhält. Beispielsweise beginnt die Absorptionsfähigkeit des von der Vorrichtung C(Kurve 91) erzeugten Barium-Films nach der Aufnahme von etwa 0,004 I-Bar CO abzunehmen, während die Vorrichtung D (Kurve 92) ihre anfängliche Absorptionsgeschwindigkeit beibehält., bis sie etwa 0,0053 I-Bar CO absorbiert hat. Ferner absorbiert der von der Vorrichtung C (Kurve 91) erzeugte Film nach der Absorption von 0,0106 I-Bar CO mit einer Absorptionsgeschwindigkeit von 10⁵CmVs, während der von der Vorrichtung D (Kurve 92) erzeugte Film nach eine Absorptionsgeschwindigkeit von 7 χ 10⁵cm³/s hat, aiso eine sieben mal so große Absorptionsgeschwindigkeit. Diese Werte wurden gemessen, obwohl beide Vorrichtungen zu Beginn genau die gleiche Menge an Gettermetall (240 mg Barium) und genau die gleiche Menge an Gas freisetzendem Material (48 mg Fe₄N) enthielten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gettervorrichtung für Elektronenröhren zum Freisetzen eines verdampfbaren Gettermetalls mit einer Gasquelle zum Freisetzen eines Gases vor der Verdampfung des Gettermetalls, gekennzeichnet durch eine zweite Gasquelle(25;41;56) zum Freisetzen eines Gases während des letzten Abschnittes der Gettermetallverdampfung.

2. Gettervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasquelle (25; 41; 56) durch ein bei Erwärmung Gas freisetzendes Material gebildet wird.

3. Gettervorrichtung nach Anspruch 2 mit einem induktiv srwärmbaren Ring für die Verdampfung des Gettermetalls und die Freisetzung des ersten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasquelle (25; 41; 56) in einem solchen Abstand von dem Ring (21) angeordnet ist, daß die zweite Gasquelle langsamer erwärmt wird als das Gettermetall und die erste Gasquelle.

4. Gettervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein aktives, Gas erzeugendes Material handelt.

5. Gettervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Stickstoff erzeugt

6. Gettervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Wasserstoff erzeugt

7. Gettervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Material Fe4N verwendet wird.

8. Gettervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß als Material Metall-Hydride verwendet werden.

9. Gettervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bis zu 400° C stabil ist

10. Gettervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß &er Druck des freigesetzten Gases im Bereich von 0,133 bis 6,66 Pa liegt.