DE2029486A1 - - Google Patents
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Description
7O15-7O/Kö/S
RCA 57823
Convention Date:
June 16, 19697O15-7O / Kö / S
RCA 57823
Convention Date:
June 16, 1969
RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A,RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A,
Kathodenstrahlröhre und Verfahren zum Herstellen derselbenCathode ray tube and method of making the same
Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre und ein Verfahren zum Herstellen derselben, bei welchem der Abstand zwischen Kathode und Steuergitter eines in der Röhre angeordneten Strahlsystems so festgelegt wird, daß sich ein vorbestimmter Strahlaustastzustand ergibt, wobei das Steuergitter innerhalb der Röhre befestigt istund die Kathode innerhalb der Röhre in Ausrichtung mit dem Steuergitter gehaltert ist·The invention relates to a cathode ray tube and a method for making the same, in which the distance between The cathode and control grid of a beam system arranged in the tube is determined in such a way that a predetermined beam blanking state is established with the control grid secured within the tube and the cathode within the tube in alignment with is attached to the control grid
Eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre hat eine Strahlerzeuger^ anordnung mit mindestens einem Strahlsystem zum Erzeugen eines Elektronenstrahls. Ein typisches Strahlsystem besteht aus einem Kathodenröhrchen oder -zylinder, dessen abgeschlossenes Ende mit einem elektronenemittierenden Belag beschichtet ist, sowie einer Anzahl von axial ausgerichteten Elektroden mit einem ersten oder Steuergitter und einem zweiten oder Schirmgitter, die in dieser Reihenfolge im Abstand vom Kathodenzylinder angeordnet sind« Die Gitter und die Kathode können innerhalb des Strahlsystems durch Isolierstäbe gehaltert sein«A conventional cathode ray tube has a beam generator ^ arrangement with at least one beam system for generating an electron beam. A typical jet system consists of one Cathode tubes or cylinders, the closed end of which is coated with an electron-emitting coating, as well as one Number of axially aligned electrodes with a first or Control grid and a second or screen grid included in this Order at a distance from the cathode cylinder are arranged «The The grid and the cathode can pass through within the beam system Insulating rods to be held "
Bei der Herstellung von Kathodenstrahlröhren, deren Betriebskenngröften innerhalb bestimmter Grenzen liegen sollen, müssen die Austastspannungen der Strahlsysteme genau kontrolliert werden· Die Austast- oder Einsatzspannung des Strahlsysteme einer Kathoden-In the manufacture of cathode ray tubes, their operating parameters should be within certain limits, the Blanking voltages of the beam systems are precisely controlled · The Blanking or threshold voltage of the beam systems of a cathode
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strahlröhre ist normalerweise diejenige Spannung, die bei Anliegen bestimmter Spannungen an den übrigen Elektroden des Strahlsystems dem Steuergitter zugeführt ΐι/erden raiuß, um entweder den unabgelenkten, fokussierten Leuchtfleck auf dem Bildschirm soeben auszulöschen oder den Kathodenstrom des Strahlsystems soeben auf einen bestimmten niedrigen Wert, gewöhnlich ungefähr 1 Mikroampere oder weniger, herunterzudrücken. Stattdessen kann der Austast- oder Einsatzzustand auch dadurch hergestellt werden, daß bei Anliegen bestimmter Spannungen an den übrigen Elektroden des Strahlsystems die Spannung am Schirmgitter verändert wird.Radiation tube is usually the one tension that is applied when certain voltages on the other electrodes of the beam system are fed to the control grid ΐι / earth raiuss in order to either focused light spot on the screen just to extinguish or the cathode current of the beam system just to a certain one low value, usually about 1 microamp or less. Instead, the blanking or deployment state can also be produced in that when certain voltages are applied to the remaining electrodes of the beam system, the voltage is changed on the screen grid.
^ Gewöhnlich wird die Einsatzspannung des Strahlsystems einer Kathodenstrahlröhre dadurch vorherbestimmt, daß die Abstände zwischen den verschiedenen Elektroden des Strahlsystems vor dessen Einbau in die Röhre eingestellt werden (siehe z.B# DAS 1 219 133 und deutsche Patentschrift 1 279 214), Normalerweise wird dabei zuerst der theoretische Abstand zwischen Steuergitter und Kathode für einen bestimmten Abstand zwischen Steuergitter und Schirmgitter im Strahlsystem errechnet, der Strahlaustastung für einen gegebenen Bereich von diesen Elektroden zugeführten Betriebsspannungen ergibt. ^ The threshold voltage of the beam system of a cathode ray tube is usually predetermined by setting the distances between the various electrodes of the beam system before it is installed in the tube (see e.g. # DAS 1 219 133 and German patent specification 1 279 214) theoretical distance between control grid and cathode calculated for a certain distance between control grid and screen grid in the beam system, which results in the beam blanking for a given range of operating voltages supplied by these electrodes.
Der Abstand zwischen der Kathode und dem nächstbenachbarten Ä Steuergitter ist klein und kritisch. Eine Methode der FestlegungThe distance between the cathode and the next neighboring Ä control grid is small and critical. A method of fixing
des Abstandes des abgeschlossenen Endes der Kathode vom Steuergitter und Schirmgitter besteht darin, daß zuerst die Gitter an den halternden Glasstäben in genau vorherbestimmtem Abstand und in axialer Ausrichtung mit einem Kathodentragzylinder angeordnet werden. Die Kathode wird zusammen mit dem Tragzylinder eingesetzt und in eine Lage gebracht, wo das geschlossene Kathodenende sich in dichtem Abstand von der Steuergitteröffnung, befindet. Durch die Steuergitteröffnung wird Druckluft gegen das geschlossene Ende des Kathodenzylinders geblasen* Die Wirkung des Gegendrucks des Luffestromes infolge des geringen Abstands zwischen Kathode und Gitter wird mit einem Meßinstrument gemessen, das in Steuergitter-Kathoden abständen geeicht ist. Beginnend mit einem geringfügig überdimensionierten Abstand, wird der Katfaodenaylimder immer näfrier an dasthe distance of the closed end of the cathode from the control grid and screen grid consists in that first the grids are arranged on the holding glass rods at a precisely predetermined distance and in axial alignment with a cathode support cylinder. The cathode is inserted together with the support cylinder and brought into a position where the closed end of the cathode is at a close distance from the control grid opening. Compressed air is blown through the control grid opening against the closed end of the cathode cylinder. Starting with a slightly oversized gap, the Katfaodenaylimder is always closer to the
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Steuergitter herangebracht, bis die richtige Gegendruckanzeige entsprechend dem zuvor errechneten Abstand erhalten wird. Der Kathodenzylinder wird dann in dieser Lage am Tragzylinder festger schweißt.Control grid brought up until the correct back pressure indication is obtained according to the previously calculated distance. The cathode cylinder is then fastened to the support cylinder in this position welds.
Eine andere Methode der Justierung des Kathodenzylinders im .St rahlsystem einer Kathodenstrahlröhre besteht darin, daß die Durchgriffskapazität zwischen Schirmgitter und Kathode errechnet und dann mittels einer Kapazitätsbrücke gemessen wird. Diese Methode ist jedoch gewöhnlich weniger genau als die mit Druckluftablesung arbeitende Methode.Another method of adjusting the cathode cylinder in the .St rahlsystem a cathode ray tube is that the Penetration capacity between screen grid and cathode calculated and then measured by means of a capacitance bridge. This method however, it is usually less accurate than the compressed air reading working method.
Bei jeder dieser Methoden wird darauf geachtet, daß in die Berechnung des erforderlichen Abstands oder der erforderlichen Kapazität die beim Betrieb des Strahlsystems in der Kathodenstrahlrohre auftretenden Wirkungen oder Effekte einbezogen werden. Beispielsweise ergibt sich beim Erhitzen der Kathode eine mechanische Bewegung und Verformung der Strahlsystemelemente. Trotzdem treten große Änderungen in den Austast- oder Einsatzeigenschaften von nach diesen Methoden gefertigten Kathodenstrahlröhren auf. Typischerweise kann die Steuergittereinsatzspannung des Strahlsystems einer Kathodenstrahlröhre zwischen -50 und -150 Volt schwanken. Andererseits "cann bei gegebener Steuergitterspannung die Spannung am Schirmgitter bei Strahleinsatz zwischen 155 und 3-85 Volt schwanken.In each of these methods, care is taken to take account of the effects or effects occurring in the operation of the beam system in the cathode ray tubes in the calculation of the required distance or the required capacity. For example, when the cathode is heated, there is mechanical movement and deformation of the beam system elements. Nevertheless, there are large changes in the blanking or in-use properties of cathode ray tubes made by these methods. Typically, the control grid onset voltage of the beam system of a cathode ray tube can vary between -50 and -150 volts. On the other hand, with a given control grid voltage, the voltage on the screen grid when the beam is used can fluctuate between 155 and 3-85 volts.
Erfindungsgemäß wird die Röhre mit im Röhrenhals angeordnetem Strahlsystem vollständig zusammengebaut. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäüen Verfahrens wird die Kathode beweglich innerhalb der Röhre gehaltert, wird dann die Röhre evakuiert und werden an die Elektroden des Strahlsystems Betriebsspannungen mit einer vorbestimmten Einsatzspannung zwischen Kathode und Steuergitter gelegt, wird der Abstand zwischen Kathode und Steuergitter solange verändert, bis der Strahleinsatzzustand erreichbist, und wird die Lage" der Kathode bei diesem Strahleinsatzzustand fixiert. Die Kathode wird mit einem wärmedehnbaren Bauteil gekoppelt, und durch Erwärmen dieses Bauteils wird die Kathode an das Gitter heranbe-According to the invention, the tube is completely assembled with the jet system arranged in the tube neck. In one embodiment of the method according to the invention, the cathode becomes movable within the tube is held, the tube is then evacuated and the electrodes of the beam system are supplied with operating voltages with a If a predetermined threshold voltage is placed between the cathode and the control grid, the distance between the cathode and the control grid is maintained for as long is changed until the jet deployment state is reached, and the Position "of the cathode fixed in this state of use of the beam. The cathode is coupled to a thermally expandable component, and by heating this component, the cathode is brought up to the grid.
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wegt, bis der Einsatzzustand erreicht ist. Das' Erwärmen des wärmedehnbaren Bauteils erfolgt mittels Laserstrahlung, die von einer außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Laserstrahlquelle auf das Bauteil gerichtet wird, wobei der Röhrenkolben für die Laserstrahlung durchlässig ist.until the operational status is reached. The 'heating of the heat expandable Component takes place by means of laser radiation, which is applied from a laser beam source arranged outside the tube bulb the component is directed, the tubular bulb being permeable to the laser radiation.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is explained in detail below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 die teilweise im Axialschnitt wiedergegebene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre mit mindestens einem Strahlsystemj FIG. 1 shows the side view partially reproduced in axial section a cathode ray tube with at least one beam systemj
Figur 2 einen vergrößerten Axialschnitt des Strahlsystems der Röhre nach Figur 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; undFIG. 2 shows an enlarged axial section of the jet system of the tube according to FIG. 1 according to an embodiment of the invention; and
Figur .3 und 4 Schnittdarstellungen anderer Ausführungsformen der Erfindung.Figure .3 and 4 sectional views of other embodiments the invention.
Figur 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre, die als Farbbildröhre verwendet werden kann und einen Glaskolben 1 hat» Der Kolben 1 ist am einen Ende durch eine gewölbte Frontplatte 3 abgeschlossen, auf deren Innenfläche der Leuchtschirm angebracht ist und die an ihrem Rand mit dem größeren Ende des Trichter- oder Konusteils 5 verbunden ist. Das kleinere Ende des Konusteils 5 ist als hohlzylindrischer Hals 7 ausgebildet, in dem die Strahlerzeugeranordnung 9 untergebracht ist. Die Strahlerzeugeranordnung 9 kann aus drei Strahlsystemen 11 bestehen (von denen in Figur 1 nur eines gezeigt ist) . Die Strahl systeme 11 köjinen· in Dreiecks- oder Deltagruppierung so angeordnet sein, daß sämtliche Strahlsystemachsen parallel zur Röhrenlängsachse verlaufen.Figure 1 shows a cathode ray tube that can be used as a color picture tube and has a glass bulb 1 »The bulb 1 is closed at one end by a curved front plate 3 , on the inner surface of which the fluorescent screen is attached and which at its edge with the larger end of the funnel - Or conical part 5 is connected. The smaller end of the conical part 5 is designed as a hollow cylindrical neck 7 in which the jet generator arrangement 9 is accommodated. The jet generator arrangement 9 can consist of three jet systems 11 (only one of which is shown in FIG. 1). The jet systems 11 can be arranged in a triangular or delta grouping in such a way that all the jet system axes run parallel to the longitudinal axis of the tube.
Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Teil des Strahlsystems 11 in Figur 1. Das Strahlsystem 11 begeht aus mehreren isoliert gekoppelten Elektroden, darunter einem Schirmgitter 13 und einem Steuergitter 15. Die beiden Gitter 13 und 15 sind an einer Anzahl von Isolierstäben 17 befestigt (von denen in Figur 2 nur einer gezeigt ist). Die Isolierstäbe 17 haltern außerdem einen Flansch 18 einer metallischen Kathodentraghülse 19, innerhalb derFIG. 2 shows, in an enlarged representation, part of the jet system 11 in FIG. 1. The jet system 11 is made up of several isolated coupled electrodes, including a screen grid 13 and a control grid 15. The two grids 13 and 15 are on a number of insulating rods 17 attached (only one of which is shown in Figure 2). The insulating rods 17 also hold one Flange 18 of a metallic cathode support sleeve 19, within the
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in elektrischem Schleifkontakt mit ihr ein Kathodenzylinder 21 gehaltert ist. Der Kathodenzylinder 21 hat ein abgeschlossenes Ende 22, das außen mit einem elektronenemittierenden Material 23 beschichtet ist, sowie ein offenes Ende 24, das beispielsweise durch Anschweißen am einen Ende eines Dehnungsteils 2 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung befestigt ist. Das Dehnungsteil kann, wie gezeigt, ein hohlzylindrischer Metallbalg aus hochdehnbarem Metall wie Chromnickel sein. Das andere Ende des Dehnungsteils 25 ist an eine Tragplatte 27 angeschweißt, die ihrerseits an den Isolierstäben 17 befestigt ist. Die Lage der Platte 27 ist so festgelegt, daß der anfängliche Abstand zwischen dem Steuergitter 15 und dem Kathodenzylinderbeiag 23 gegenüber dem gewünschten endgültigen Abstand etwas überbemessen ist. Und zwar kann der anfängliche Abstand zwischen Steuergitter und Kathode mehrere Tausendstel Zoll (l Zoll = 2,54 cm) größer als gewünscht sein. Innerhalb des Kathodenzylinders 21 ist mittels an den Isolierstäben 17 befestigter Haltebügel 30 eine Heizfadenwendel 29 gehaltert. a cathode cylinder 21 in electrical sliding contact with it is held. The cathode cylinder 21 has a closed end 22 which is coated on the outside with an electron-emitting material 23 is coated, and an open end 24, for example by welding to one end of an expansion part 2 5 according to a Embodiment of the invention is attached. The expansion part can, as shown, a hollow cylindrical metal bellows made of highly expandable metal such as chrome-nickel. The other end of the expansion part 25 is welded to a support plate 27, which in turn is attached to the Isolierstäben 17 is attached. The position of the plate 27 is determined so that the initial distance between the control grid 15 and the cathode cylinder attachment 23 compared to the desired final Distance is a little overdimensioned. The initial distance between control grid and cathode can be several thousandths Inches (1 inch = 2.54 cm) taller than desired. Within of the cathode cylinder 21, a filament coil 29 is held by means of holding brackets 30 fastened to the insulating rods 17.
Entsprechend ihrer Konstruktion wird die Strahlerzeugeranord nung 9 auf einem genormten Kathodenstrahlröhrenfuß 31 (Figur l) montiert. Der Röhrenfuß 31 hat einen vorstehenden Pumpstutzen (nicht gezeigt) sowie eine Anzahl von elektrischen Anschlußstiften 35> die über Zuleitungsdrähte innerhalb des Röhrenkolbens mit den entsprechenden Elektroden wie den Güstern 13 und 15, der Kathode 21 und den Enden des Heizfadens 29 jedes der Strahlsysteme 11 verbunden sind. Der Röhrenfuß 31 wird mit dem offenen Ende des Halses 7 des Röhrenkolbens 1 so verschmolzen, da8 sämtliche Strahlsysteme 11 der Anordnung 9 axial gegen die Frontplatte 3 gerichtet sind. Anschließend wird der Röhrenkolben evakuiert und die Röhre ausgebrannt und wird durch Abschmelzen des Pumpstutzens der Kolben endgültig verschlossen.According to its construction, the beam generator arrangement 9 is mounted on a standardized cathode ray tube base 31 (Figure 1) assembled. The tube foot 31 has a protruding pump nozzle (not shown) and a number of electrical connection pins 35> which is connected to the corresponding electrodes such as the girders 13 and 15, the cathode 21 and the ends of the filament 29 of each of the jet systems 11 are connected are. The tubular foot 31 is with the open end of the neck 7 of the tubular piston 1 fused in such a way that all jet systems 11 of the arrangement 9 are directed axially against the front plate 3 are. The tube piston is then evacuated and the tube is burned out and is made by melting the pump nozzle Flask finally closed.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Abstand zwischen Kathode und Steuergitter für jedes Strahlsystem 11 in folgender Weise genau festgelegt· Nach dem endgültigen Aktivieren des Kathodenbelags, und z.B. während die Röhre noch evakuiert wird, werden über die Anschlußstifte 35 typische Betriebsspannun-According to one embodiment of the invention, the distance between cathode and control grid for each beam system 11 in precisely defined as follows: After the final activation of the cathode coating, and e.g. while the tube is still being evacuated typical operating voltages are
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gen an die Elektroden des Strahlsystems 11 einschließlich der Gitter 13 und 15 und der Kathode 21 gelegt. Durch Beschicken des Kathodenfadens 29 mit Heizstrom wird die Kathode auf Betriebstemperatur aufgeheizt« Die Spannung am Steuergitter 15 wird auf die gewünschte Einsatzspannung des Strahlsystems 11 eingestellt. Bei diesen Betriebsspannungen in Verbindung mit dem überdimensionierten Steuergitter-Kathodenabstand befindet sich das Strahlsystem 11 unterhalb des Einsatzpunktes. Das heißt, entweder wird kein sichtbarer Strahlfleck auf dem Schirm der Frontplatte 3, dessen Spannung auf einen typischen hohen Betriebswert eingestellt ist, erzeugt oder der Kathodenstrom des Strahlsystems 11 liegt unter einem bestimmten Einsatzwert. Sodann wird das Dehnungsteil 2 5 des Strahlsystems 11 durch Energie erhitzt, die von einer außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Quelle 37 durch den Röhrenhals 7 geschickt wird, wodurch das Dehnungsteil 2 5 in Richtung gegen das Steuergitter 15 ausgeweitet wird. Das Dehnungsteil 2 5 wird solange erhitzt, daß der Steuergitter-Kathodenabstand sich auf denjenigen kritischen Wert verringert, bei welchem das Strahlsystem 11 sich soeben im Einsatzpunkt befindet. Das heißt, es wird entweder soeben ein sichtbarer Strahlfleck auf dem Bildschiria der Frontplatte 3 erzeugt oder der Kathodenstrom des Strahlsystems 11 hat soebenklen bestimmten Einsatzwert.gene placed on the electrodes of the beam system 11 including the grids 13 and 15 and the cathode 21. By loading the Cathode thread 29 with heating current is the cathode to operating temperature heated «The voltage on the control grid 15 is set to the desired threshold voltage of the jet system 11. at these operating voltages in connection with the oversized The control grid-cathode distance is the beam system 11 below the point of use. That is, either one won't be visible Beam spot on the screen of the front panel 3, its voltage is set to a typical high operating value, or the cathode current of the beam system 11 is below a certain one Stake value. Then the expansion part 2 5 of the beam system 11 is heated by energy from an outside of the Tube piston arranged source 37 is sent through the tube neck 7, whereby the expansion member 2 5 in the direction against the Control grid 15 is expanded. The expansion part 2 5 is as long as heated that the control grid-cathode distance decreases to the critical value at which the beam system 11 is is just at the point of use. This means that either a visible beam spot is just becoming visible on the screen of the front plate 3 generated or the cathode current of the beam system 11 has just cycles certain stake value.
Das Erhitzen des Dehnungsteils 2 5 kann mittels eines fokussierten Strahls, beispielsweise eines Laserstrahls erfolgen, der von einer geeigneten Quelle 37» beispielsweise einem außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Rubin-Impulslaser gegen das Dehhungs teil 25 gerichtet· wird und durch den Röhrenhals 7 hindurchtritts Wie in Figur 2 gezeigt, kann der Laser 37 aus einem Rubinkristall 39 bestehen, der durch ein gewöhnliches optisches Erregerrohr 41, das den Kristall wendelförmig umgibt, angeregt wird. Das Rohr 41 ist an eine geeignete Laserpumpenergiequelle 43 angeschlossen, deren Energieimpulse bewirken, daft das Rohr 41 periodisch aufleuchtet. Entsprechend der bekannten Laserwirkung hat das periodische Aufleuchten des Rohres 41 zur „Folge, daft der Kristall 39 von seinem einen Ende einen feingebündelten kohärenten Lichtstrahl 44 emittiert. Dieser Laserstrahl enthält Lichtenergie mit einer WeI-The heating of the expansion part 2, 5 can be effected by means of a focused beam such as a laser beam · directed from a suitable source 37 "for example, arranged outside of the envelope Rubin pulse laser against the Dehhungs part 25 and through the tube neck 7 s passes As shown in As shown in FIG. 2, the laser 37 can consist of a ruby crystal 39 which is excited by a conventional optical excitation tube 41 which surrounds the crystal in a helical manner. The tube 41 is connected to a suitable laser pump energy source 43, the energy pulses of which cause the tube 41 to light up periodically. Corresponding to the known laser effect, the periodic lighting up of the tube 41 has the consequence that the crystal 39 emits a finely focused, coherent light beam 44 from its one end. This laser beam contains light energy with a whiteness
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lenlänge um 6943 8, für welche Strahlung der die Strahlerzeugeranordnung 9 umgebende Glaskolben 1 in hohem Maße durchlässig ist.length around 6943 8, for which radiation the beam generator arrangement 9 surrounding glass bulb 1 is highly permeable.
Es wird somit, wie oben beschrieben, das Dehnungsteil 2 5 des Strahlsystems 11 so erhitzt, daß der kritische Steuergitter-Kathodenabstand, welcher der gewünschten Einsatzspannung des Strahlsystems 11 entspricht, hergestellt wird. Dieser Abstand wird beibehalten, während der gleitende Kathodenzylinder 21 an die Traghülse 19 des Strahlsystems 11 mittels Energie angeschweißt wird, die ebenfalls von einer außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Ouelle durch den Röhrenhals 7 geschickt wird. Es können mindestens zwei Schweißungen notwendig sein, um den Kathodenzylin der 21 in seiner endgültigen lage zu befestigen. Das Anschweißen des kathodenzylinders 21 an die Hülse 19 kann mittels eines Lasejr Strahls erfolgen, der von einem außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Rubin-Impulslaser 25 auf die Schweißstellen gerichtet und durch den Röhrenhals 7 hindurehgeschickt wird. Wie in Figur 2 gezeigt, besteht der Laser 45 aus einem Rubinkristall 47» der durch ein an eine geeignete Energiequelle 51 angeschlossenes Erregerrohr 49 angeregt wird. In der gleichen Weise, wie oben beschrieben, emittiert der Kristall 47 von seinem einen Ende einen ϊeingehandelten kohärenten Lichtstrahl 4S, der Energie mit einer V.ellenlän.ce um c943 X enthält. Um eine sehr feine Fokussierung des Strahls auf die Schweißpunkte zu erhalten, kann im Strahlengang des I asers 45 eine Fokussierlinse 53 angeordnet werden. Beim ersten Laser 37 wird ohne Fokussierlinse gearbeitet, da für die Erhitzung des Dehnungsteils 2 5 Iceine Konzentration der Energie des Laserstrahls 44 nötig ist.It thus becomes, as described above, the expansion part 2 5 of the beam system 11 heated so that the critical control grid-cathode distance, which corresponds to the desired threshold voltage of the beam system 11 is produced. This distance is maintained, while the sliding cathode cylinder 21 is welded to the support sleeve 19 of the jet system 11 by means of energy is, which is also arranged by an outside of the tubular piston Ouelle is sent through the tube neck 7. It can At least two welds will be necessary to the cathode cylinder to fix the 21 in its final position. The welding of the cathode cylinder 21 to the sleeve 19 can by means of a Lasejr The beam is directed from a ruby pulse laser 25 arranged outside the tubular bulb onto the welds and is sent through the tube neck 7. As in figure 2, the laser 45 consists of a ruby crystal 47 »the is excited by an exciter tube 49 connected to a suitable energy source 51. In the same way as described above, the crystal 47 emits from its one end a ϊtreated coherent light beam 4S, the energy with a V.ellenlän.ce around c943 X contains. To get a very fine focus To get the beam onto the welding points, a focusing lens 53 can be arranged in the beam path of the laser 45. At the first laser 37 is worked without a focusing lens, since for the Heating the stretching part 2 5 Ice a concentration of energy of the laser beam 44 is necessary.
Der für das Anschweißen verwendete Laser 45 kann im wesentlichen der gleiche sein wie der für das Erhitzen verwendete Laser 37» außer daß die entsprechenden Energieversorgungen 57 und 43 verschieden sind. Die Laserschweißung erfolgt durch öberflächenerhitzen und Wärmeleitung durch das verschweißte Metall. Die Energie dichte an der Metalloberfläche muß so groß sein, daß die Temperatur der Oberfläche bis zum Schmelzpunkt, jedoch nicht bis zum Verdampfungspunkt angehoben wird. Ferner muß die Dauer der Ener-The laser 45 used for welding can essentially be the same as the laser 37 used for heating except that the corresponding power supplies 57 and 43 are different. The laser welding takes place by surface heating and heat conduction through the welded metal. The energy density on the metal surface must be so great that the temperature the surface is raised to the melting point, but not to the evaporation point. Furthermore, the duration of the energy
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gie-zufuhr kurz genug, um ein örtliches Erhitzen zu ermöglichen, und andererseits lang genug, um ein Eindringen der erschmolzenen Zone zu ermöglichen, sein. Der Energieversorgungsteil 51 muß dasher die Energie und die Impulsdauer des schweißenden Laserstrahls genau steuern. Andererseits sind für die Lasererhitzung die Anforderungen an den Energieversorgungsteil·43 relativ weniger kritisch. supply short enough to allow local heating, and, on the other hand, long enough to allow the molten zone to penetrate. The power supply part 51 must be precisely control the energy and pulse duration of the welding laser beam. On the other hand, for laser heating are the requirements to the power supply part 43 is relatively less critical.
Die Anwendung eines Laserstrahls für das Erhitzen und Verschweißen von Metallteilen durch eine Glaswand ist bekannt. In der Arbeit von R.D. Haun Jr.j "Laser Applications" in "IEEE Spectrum", Band 5, Nr. 5, Seiten 82 bis 92 (Mai 1968) wird beispielsweise festgestellt (in deutscher Übersetzung):The use of a laser beam for heating and welding of metal parts through a glass wall is known. In the work of R.D. Haun Jr.j "Laser Applications" in "IEEE Spectrum ", Vol. 5, No. 5, pages 82 to 92 (May 1968), for example established (in German translation):
"Das Schweiften kann in Luft, im Vakuum oder in einer kontrollierten Atmosphäre erfolgen. Der Laserstrahl kann in die Umhüllung durch ein durchlässiges Fenster eintreten.""The sweeping can be done in air, in a vacuum or in a controlled manner Atmosphere. The laser beam can enter the enclosure through a permeable window. "
Ferner wird in dieser Arbeit berichtet, daß (in deutscher Über-.setzung) Furthermore, it is reported in this work that (in German translation)
11 verschiedene fehlerhafte Elektronenröhren durch Verschweißen von Kovar-Drähten mit 0,76 mm Durchmesser" mit 0,25 cm dicken Stahlstreifen durch den evakuierten Glaskolben hindurch repariert wurden." 11 different defective electron tubes were repaired by welding 0.76 mm diameter Kovar wires "with 0.25 cm thick steel strips through the evacuated glass bulb".
Es wird also, wie oben beschrieben, der Kathodenzylinder 21 an die Drahthülse 19 angeschweißt, wodurch der richtige Steuergitter-Kathodenabstand fixiert wird, während das Strahlsystem 11 unter normalen Bedingungen arbeitet. Der Elektrodenabstand des Strahlsystems 11 wird dadurch genau festgelegt. Der Elektrodenabstand der anderen Strahlsysteme 11 der Strahlerzeugeranordnung 9 kann auf die gleiche Weise festgelegt werden.Thus, as described above, the cathode cylinder 21 is welded to the wire sleeve 19, whereby the correct control grid-cathode distance is fixed while the beam system 11 operates under normal conditions. The electrode gap of the The beam system 11 is thereby precisely defined. The electrode spacing of the other beam systems 11 of the beam generator arrangement 9 can be set in the same way.
Die Einstellung des Elektrodenabstands des Strahlsystems 11 kann vorgenommen werden, während die Röhre an das Vakuumpumpsystem angeschlossen ist, wie oben beschrieben. Obwohl vor dieser Einstellung die Röhre evakuiert, d.h. auf ein für das Abschmelzen der Röhre ausreichendes Hochvakuum ausgepumpt worden ist, wirdThe adjustment of the electrode spacing of the beam system 11 can be done while the tube is connected to the vacuum pumping system as described above. Although before this setting the tube is evacuated, i.e. on one for melting down Sufficient high vacuum has been pumped out of the tube
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durch die Wirkung der heizenden und schweißenden Laserstrahlen 44 bzw. 48 geringe Mengen an unerwünschten Gasen innerhalb des Röhrenkolbens 1 freigesetzt. Diese Gase werden durch das Vakuumpumpsystem entfernt, und der Evakuierungsvorgang wird damit beendet. Sodann wird der Pumpstutzen abgekniffen und abgeschmolzen und wird der übliche Sockel 55 angebracht und mit dem Röhrenfuß 31 verklebt, wie in Figur 1 gezeigt. Stattdessen kann die Röhre auch ausreichend Gettermaterial (nicht gezeigt) enthalten, um das Hochvakuum innerhalb des Kolbens aufrechtzuerhalten, und kann die Einstellung des Elektrodenabstands nach dem vollständigen Evakuieren und Abschmelzen der Röhre erfolgen. Der Ausdruck "evakuiert" soll daher hier entweder die vollständige Evakuierung und Abdichtung oder eine im wesentlichen vollständige Evakuierung bezeichnen. due to the effect of the heating and welding laser beams 44 and 48, respectively, small amounts of undesired gases inside the tube bulb 1 released. These gases are removed by the vacuum pump system and the evacuation process is thus ended. Then the pump nozzle is pinched off and melted off and the usual base 55 is attached and glued to the tubular foot 31, as shown in FIG. Instead, the tube can contain sufficient getter material (not shown) to maintain the high vacuum within the piston, and may contain the Adjustment of the electrode gap takes place after the tube has been completely evacuated and melted. The phrase "evacuated" should therefore here either the complete evacuation and Designate sealing or an essentially complete evacuation.
Wie in Figur 2 gezeigt, kann das Dehnungsteil des Strahlsystems 11 aus einem hohlzylindrischen Balg 25 bestehen, der die Tragplatte 27, an der er befestigt ist, mechanisch mit dem offenen Ende 24 des Kathodenzylinders 21 verbindet. Stattdessen kann, wie in Figur 3 gezeigt, das Dehnungsteil auch aus einem gebogenen Streifen 57 aus einem geeigneten hochdehnbaren Metall bestehen, der mit seinen Enden z.B. durch Verschweißen an der Tragplatte 27 befestigt ist und mit seinem Mittelteil am offenen Ende 24 des Kathodenzylinders 21 anliegt. Der Streifen 57 kann dann, wie oben beschrieben, z.B. mittels eines auf ihn gerichteten und durch den Röhrenhals hindurchtretenden Laserstrahls von einem außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Rubin-Impulslaser erhitzt werden, wobei der Streifen 57 sich nach oben dehnt und den Kathodenzylinder 21 dichter an das Steuergitter (nicht gezeigt in Figur 3) heranstößt. Die Methode der Bestimmung des Kathoden-Gitterabstands des Strahlsystems 11 ist dann die gleiche, wie oben beschrieben. Eine weitere mögliche Ausführungsform des Dehnungsteils iet in Figur 4 gezeigt, wobei das Dehnungsteil aus eines Bimetallstreifen 59 besteht, der typischerweise aus einer ersten Schicht £l mit geringerer Wärmedehnung und einer damit verschweißten zweiten Schicht 63 ■it größerer Wärmedehnung besteht. Der Bimetallstreifen 59 ist so angeordnet, daß die beiden Schichten 6l und 63 mit ihren einenAs shown in FIG. 2, the expansion part of the jet system 11 can consist of a hollow cylindrical bellows 25 which mechanically connects the support plate 27 to which it is attached to the open end 24 of the cathode cylinder 21. As shown in FIG. The strip 57 can then be heated, as described above, for example by means of a laser beam directed at it and passing through the tube neck from a ruby pulse laser arranged outside the tube piston, the strip 57 expanding upwards and the cathode cylinder 21 closer to the control grid (not shown in Figure 3). The method of determining the cathode-grid spacing of the beam system 11 is then the same as described above. Another possible embodiment of the expansion part is shown in FIG. 4, the expansion part consisting of a bimetallic strip 59, which typically consists of a first layer 1 with less thermal expansion and a second layer 63 with greater thermal expansion welded to it. The bimetal strip 59 is arranged so that the two layers 6l and 63 with their one
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Enden an einem festen Ilalteteil, beispielsweise einem der elektrischen Zuleitungsdrähte 35 befestigt sind und die erste Schicht i; 1 am offenen Ende 24 des Kathodenzylinders 21 anliegt« Beim erhitzen des Dehnungsteils in der oben beschriebenen Weise biegt sich dann der Bimetallstreifen 59 nach oben, wobei er den tvathoderi zylinder 21 dichter an das Steuergitter (nicht gezeigt in Figur 4) heranstößt. Der Ausdruck "gekoppelt" soll daher hier entweder eine Befestigung oder ein Anliegen des Dehnungsteils am offenen Ende des Kathodenzylinders bezeichnen.Ends are attached to a fixed Ilalteil, for example one of the electrical lead wires 35 and the first layer i; 1 rests against the open end 24 of the cathode cylinder 21. When the expansion part is heated in the manner described above, the bimetallic strip 59 then bends upwards, pushing the cathode cylinder 21 closer to the control grid (not shown in FIG. 4). The term “coupled” is therefore intended to denote either a fastening or a contact of the expansion part at the open end of the cathode cylinder.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Rubin- oder anderweitigen Laserstrahlen für das Erhitzen des Dehnungsteils und das Verschweißen der Kathode mit dem Kathodenhalter beschränkt. Beispielsweise kann stattdessen das Dehnungsteil innerhalb des Röhrenkolbens von einer Heizspule aus geeignetem schwer schmelzbaren Metall umgeben sein, die mit ihren Enden an elektrische Zuleitungen, die aus dem Röhrenkolben herausgeführt sind, angeschweißt sein kann. Die Zuleitungen können an eine geeignete äußere Energiequelle angeschlossen werden, durch welche die Heizspule erhitzt wird. Das Dehnungsteil wird in diesem Fall durch die Heizspule beheizt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Dehnungsteil direkt an elektrische Zuleitungen, die aus dem Röhrenkolben herausgeführt sind, anzuschließen, so daß es direkt durch die Energie einer äußeren Energiequelle beheizt wird.The invention does not cover the use of ruby or other laser beams for heating the expansion member and restricts welding of the cathode to the cathode holder. For example, the expansion part within the tubular piston can instead be surrounded by a heating coil made of suitable refractory metal, the ends of which are connected to electrical supply lines, which are led out of the tubular piston, can be welded. The feed lines can be connected to a suitable external energy source through which the heating coil is heated. In this case, the expansion part is heated by the heating coil. Another possibility is to connect the expansion part directly to electrical leads that lead out of the tubular piston are to connect so that it goes straight through the energy an external energy source is heated.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Claims (12)
gekoppelten metallischen Wärmedehnungstexl (25> 27) besteht, wobei die Halter in fester Lage im Strahlsystem angeordnet sind und das
Dehnungsteil auf Strahlungssystem von einer äußeren Quelle (45) in der Weise anspricht, daß es sich dehnt und dabei die Kathode relativ zum Gitter bewegt, derart, daß der Kathoden-Gitterabstand auf
den genannten Wert eingestellt wird. ·hollow cylindrical metal holder (19) in which the cathode can slide, a second holder (27) at the other end of the cathode and one between the other end of the cathode and the holder at the side
coupled metallic thermal expansion texl (25> 27), the holders are arranged in a fixed position in the beam system and the
Expansion part responds to radiation system from an external source (45) in such a way that it expands and thereby moves the cathode relative to the grid, such that the cathode-grid spacing is
the specified value is set. ·
gekennzeichnet , daß das Dehnungsteil ein am zweiten Halter und am anderen Ende der Kathode befestigter hohlzylindrischer Balg ist. 11, cathode ray tube according to claim 10, characterized
characterized in that the expansion part is a hollow cylindrical bellows attached to the second holder and to the other end of the cathode.
gekenn ζ eichnet , daß das Dehnungsteil ein am zweiten Halter befestigter und am anderen Ende der Kathode anliegender Metallstreifen (57) ist.12. Cathode ray tube according to claim 10, characterized
It is known that the expansion part is a metal strip (57) fastened to the second holder and resting on the other end of the cathode.
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