DE2028949C3 - Gettervorrichtung für Elektronenröhren - Google Patents
Gettervorrichtung für ElektronenröhrenInfo
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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 Gettermetalis wirken und damit die Effektivität einer solchen Gettervorrichtung
negativ beeinflussen.
33 88 955 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 Gettermetalis ergibt Dies bedeutet wiederum, daß unter dem Einfluß
dieses Gases das Getiermetall nur auf bestimmten ίο 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 is -at 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 Gettermetail-Schicht ein größeres Absorptionsvermögen hat als es bisher erreicht werden konnte.
Diese Aufgabe wi;d erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst
in 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-(O 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 Gettervorrichtung
vorgesehen werden kann. Auch die Absorptionsgeschwindigkeit der Gettermetallschicht ist
höher, so daß die bis zum Erreichen des Gleichgewichts-Ί5
drucks in der Elektronenröhre verstrichene Zeitspanne äußerst gering ist
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
so F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Gettervorrichtung,
so F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Gettervorrichtung,
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. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Gettervorrichtung,
F i g. 7 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Gettervorrichtung, die der in den F i g. 5 und
Μ 6 dargestellten Ausführungsform gleicht
F i g. 8 einen TeÜschnitt 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 Absorptionsgeschwindigkeit
anhand der Menge von absorbiertem Kohlenmonoxid flür eine Gettervorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung im Vergleich mit herkömmlichen Vergleich-T-Gettervomchtungen aufgetragen ist
Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform 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 Fe4N, 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 weiist 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 denn 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 Gettervorricatung ähneln den entsprechenden Teilen
der Gettervorrichtung 20.
In den F i g. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform
einer Gettervorricllitung 50 dargestellt die einen Ring
51 aus induktiv erhitzbarem Material aufweist In dem
Ring 51 befindet sich ein verdampfbares Gettermetail
52 An dem Ring 51 ist ein nach oben tagender Tragarm
53 befestigt des.'ien oberes Ende 54 waagerecht abgebogen ist An diesem waagerechten Ende 54 irt ein
zylindrischer Halter 55 befestigt, der ein Gas freisetzendes Material 56 enthält
Fig.7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
Gattervorrkhtung 60 mit einem Ring 61 aus induktiv
erhitzbarem Material, in dem sich ein Gemisch 62 aus einem Gas freisetzendem Material und einem verdampfbaren
Gettermetail 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 Haitier 67 angebracht, der dem Halter 55
nach Fig.6 gleicht. Der Halter 67 enthält ein nicht dargestelltes. Gas freisetzendes Material.
Fig.8 zeigt einen Teilschnitt durch eine Katodenstrahlröhre
70 mit einem nicht dargestellten Schirm und einem Strahlerzeuger 71. Λη dem Strahlerzeuger 71 ist
ein biegsamer Metallstreifen 72 befestigt, dessen anderes Ende an der Lasche 30 der Gettervorrichtung
20 angebracht ist Der Streifen 72 druckt den Unterteil der Gettervorrichtung 20 federn gegen die Wand 73 der
Röhre 70.
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 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
is 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 Gettermetail. Anschließend
wird Gas von dem Material in dem H,· Uer 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
erläutert werden. Dabei sind Teile und Prozentsätze, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, auf das
Gewicht bezogen.
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 F i g. 8 in einer Katodenstrahlröhre angeordnet. Bei der Gettervorrichtung
A besteht das Partikelgemisch 22 aus 460 mgr einer
Legierung aus 56% Barium und 44% Aluminium, 516 mg Nickel und 24 mg Fe4N. Bei vollständiger
Zersetzung des Fe4N wurden 1,13cmJ-Bar N2 freigesetzt
Durch die Spule wird Strom geschickt, so daß die Gettervorrichtung erwärmt wird, während dir Druck in
der Röhre und die Menge Gettermetail. im vorliegenden
■fi Fall Barium, gemessen wird, das von der Vorrichtung A
freigesetzt wird. Diese Variablen sind in Abhängigkeit von der Zeit in Fig. 10 aufgetragen. Fig. 10 kann man
entnehmen, daß in Abwesenheit von Gas weniger als die Hälfte des Bariums verdampft wird.
„ . . , _
Der im Beispiel 1 angegebene Versuch wurde unter Verwendung der gleichen Zeiten, Temperaturen, Bedingungen
und Gettervorrichtungen wiederholt, wobei
Ά jedoch die mit B bezeichnete Gettervorrichtung 20
verwendet wird, 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 Jer Freisetzung des Gases aus dem
μ) Material 25 ein zweites Maximum hat. Diese zweite
Freisetzung von Gas erfolgt in der zweiten Hä'fte der Freisetzung des Gettermetalls, also des Bariums.
Ί5 Dieses Beispiel ,ieigt die höhere Absorptionsgeschwindigkeit
und das höhere Absorptionsvermögen der Gettervorrichtung nach der Erfindung. Eine mit C
bezeichnete Gettervorrichtung entspricht der Vorrich-
tung A des Beispiels 1 mit folgender Ausnahme: Dem
Nickel und der Barium/Aluminium-Legierung werden 48 mg Fe4N zugemischt. Diese Gettervorrichtung wird
in einer Katodenstrahlröhre angeordnet und induktiv erwärmt, wie es unter Bezugnahme auf Fig.8 oben ί
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 Gesamtmen- ι ί
ge an Fe«N (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 Fig. 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 Absorptionsgfschwindigkeit 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 0,0XM I-Bar CO abzunehmen, während die Vorrichtung D(Kurve 92) ihre anfängliche
Absorptionsgeschwindigkeit beibehält., bis sie etwa G,üO53 I-Bar CO absorbiert hat. Ferner absorbiert der
von der Vorrichtung ("(Kurve 91) erzeugte Film nuch der Absorption von 0.0106 I-Bar CO mit einer
Absorptionsgeschwindigkeit von 10scni'/s, während
der von der Vorrichtung D (Kurve 92) erzeugte Film
nach eine Absorptionsgeschwindigkeit von 7 χ 105CmVs hat. also eine sieben mal so große
Absorptionsgeschwindigkeit. Diese Werte wurden gemessen, obwohl beide Vorrichtungen zu Beginn genau
die gleiche Menge an Gettermetall (240 n;p Barium) und genau die gleiche Menge an Gas freisetzendem Material
(48 mg F-C4N) enthielten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Gettervorrichtung für Elektronenröhren zum Freisetzen eines verdampfbaren Gettermetalis mit
einer Gasquelle zum Freisetzen eines Gases vor der Verdampfung des Gettermetalis, gekennzeichnet
durch eine zweite Gasquelle (25; 41; 5i6) 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 erwärmbaren Ring für die Verdampfung
des Gettermetalis 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 Jajgsamer 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, didurch
gekennzeichnet, daß ab Material Metali-Hydride verwendet werden.
9. Gettervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bis
zu 4000CsUbH ist
10. Gettervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Druck des
freigesetzten Gases im Bereich von 0,133 bis 6^ Pa liegt
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