DE2100245B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Llathodenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Beispiel einer solchen Kathodenstrahlröhre ist die bekannte Lochmasken-Farbbüdröhr \ bei der im Frontplattenteil nahe dem Schirmträger eine Lochmaske befestigt ist. Der Farbleuchtschirm wird auf dem Schirmträger auf photographischem Wege unter Verwendung der Lochmaske als Schablone hergestellt. Das vollständige Frontplattenteil wird dann mit einem getrennten Trichterteil zum fertigen Röhrenkolben verbunden, wobei gewöhnlich auf den Rand des einen der beiden Teile eine Masse aus entglasbarer Glasfrittc in Form einer Aufschlämmung oder Suspension aus mit einem organischen Bindemittel und Träger vermischtem Spezialglaspulver aufgetragen wird. Die beiden Kolbenteile werden dann zusammengefügt und in einen Ofen mit einer Maximaltemperatur zwischen 400 und 500⁰C gegeben. Bei dieser Temperatur wird die Fritte entglast und gehärtet (vgl. /um Beispiel US-PS 28 89 952). Nach dem Fritten werden mit dem Kolben verschiedene Bearbeitungsschritte vorgenommen. Dazu gehören das Einsetzen und Montieren des Strahlsystems und des Getters im Trichterteil, eine Kathcdenaktivierung, ein Ausbrennen und Evakuieren zum Austreiben des größten Teiles des Gases und anderer Verunreinigungen, das Abschmelzen des Pumpstutzens, das Zünden des Getters und eine Alterungsbehandlung der Elektroden des Strahlsystems.

Das derzeit bei der Herstellung von Kathodenstrahlröhren verwendete Gettermalerial ist eine Legierung aus einem chemisch aktiven Metall mit Aluminium, beispielsweise ein Aluminium-Barium-Gemisch. Beim Zünden und Abbrennen des Getters wird die Legierung auf oberhalb der Verdampfungstemperatur des Bariums erhitzt. Dies geschieht nach dem Evakuieren und Abschmelzen des Röhrenkolbens. Das verdampfte Barium kondensiert auf den beachbarten Innenflächen tejlen des Kolbens und ist damit der Atmosphäre im Röhrenkolben ausgesetzt. Die Aufgabe des Getters besteht darin. Restgase, die im Röhrenkolben vorhanden sind oder während der Lebensdauer der Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, chemisch oder physikalisch zu binden. Von dem Bindungsvermögen des Getters hängt weitgehend die Lebensdauer der Röhre ab. Dabei sind zwei wichtige Faktoren das anfängliche Bindungsvermögen des Getters und die Abnahme des Bjndungs-Vermögens (z. B. pro Stunde) während der Lebensdauer der Röhre.

Fertige Muster- oder Testfarbbildröhren werden ständig getestet, um die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf die Lebensdauer der Röhre zu ermitteln.

Der normale Zeitraum zwischen dem Fritten und dem Lvakuieren beträgt ungefähr zwei Stunden, davon ungefähr eine Stunde zwischen dem Fritten und dem Einbau des Strahlsystems. Es ist seit mehreren Jahren bekannt, daß Farbbildröhren, deren Kolben über einen erheblich längeren Zeitraum, beispielsweise mehr als acht Stunden nach dem Fritten und vordem Evakuieren aufbewahrt wurden, eine stärkere Abnahme des Getterbindevermögens während der Lebensdauer aufweisen als Röhren, deren Kolben bald nach der Frittverbindung und ohne nennenswerte Aufbewahrungszeit vor dem Evakuieren bearbeitet wurden. Der Grund für diese Abnahme der Getterlesstung war nicht bekannt. Da das Absinken des Getterbindevermögens sowohl bei mit einer Kappe verschlossenen als auch bei unverschlossenen Röhrenkolben auftritt, ist es anscheinend nicht durch den Eintritt von Luft in den Kolben nach der Frittverbindung bedingt. Wenn dafür die Restatmosphäre im Kolben bei dem Fritten verantwortlich wäre, hätten das nachträgliche Evakuieren und Ausbrennen Abhilfe schaffen müssen. Offenbar handelt es sich vielmehr um Verunreinigungsstoffe, die durch das Fritten entstehen.

Es ist bekannt, daß man Glühlampen bei ihrer Herstellung mehrmals mit einem Gas, wie z. B. reinem Stickstoff, spülen muß, damit vor einer endgültigen Gasfüllung Verunreinigungen entfernt werden (DE-PS 10 88 611). Bei Glühlampen triu aber das oben erläuterte Problem nicht auf, weil keine Frittverbindung erforderlich ist.

Aus der US-PS 30 63 777 ist ein Verfahren zum Erneuern oder Reparieren einer an sich fertigen Röhre bekannt, bei dem die Röhre durch ein zunächst erfolgtes Loch nur mit einem nicht verunreinigenden Gas belüftet und mit diesem Gas gefüllt gehalten wird, bis ein Teil des

so Halsteils in der Nähe des Röhrenfußes abgebrochen und ein neues Halsteil sowie ein neues Strahlerzeugungssystem angebracht worden sind, worauf die Röhre evakuiert wird. Der Zweck der Schutzgasfüllung besteht im wesentlichen darin, auf das sonst erforderliche Ausheizen verzichten zu können^ind das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern. Bei dem Erneuerungsverfahren wird keine Frittverbindung zwischen Frontplatte und Trichterteil hergestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem der Kolben eine wesentlich längere Zeit zwischen dem Fritten und der Evakuierung aufbewahrt werden kann als bisher, ohne daß dadurch die Wirksamkeit des Getters während der Lebensdauer der Röhre beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher

beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig.2 eine Seitenansicht eines Kathodenstrahlröhrenkolbens mit einer Gasspülvorrichtung,

Fig.3 die vergrößerte Darstellung eines Teils eines Spülrohres nach F i g. 2,

F i g. 4 einen vergrößerten Axialschnitt eines Teils des Röhrenhalses nach F i g. 2 und

Fig.5 eine Seitenansicht eines Röhrenkolbens, der für die Aufbewahrung mit einer Kappe angeschlossen ist.

Fig. I veranschaulicht die Schritte A bis F des Verfahrens. Im Schritt A kann das gläserne Frontplattenteil mit dem gläsernen Trichterteil in an sich !5 bekannter Weise durch Fritten verbunden werden, so daß der Röhrenkolben entsteht. Vor dem Fritten sind die Lochmaskenanordnung im Frontplatienteil montiert, die Frontplatte mit dem Leuchtschirm versehen, aluminisiert und gebrannt sowie das Trichterteil mit seinem leitenden Innenbeiag (Graphit) versehen worden. Das Trichteneii besteht aus einem an seinem größeren Ende mit dem Frontplattenteil verbundenen Trichterteil und einem an das kleinere Ende des Trichterteils anschließenden zylindrischen Halsteil mit offenem Ende für die Aufnahme des Röhrenfußes und des Strahlsystems.

Der Röhrenkolben wird kurz nach dem Verlassen des Ofens, in welchem die Frittverbindung vorgenommen wird, einer Spülbehandlung unterzogen, bei der die Restatmosphäre ausgetrieben und der Kolben mit einem nicht verunreinigenden Gas gefüllt wird (Schritt B). Dies kann, wie in F i g. 2 bis 4 veranschaulicht, in der Weise geschehen, daß ein langgestrecktes Rohr 1 mit einem darauf aufgesetzten elastischen Stöpsel 3 in das offene Ende des Kolbenhalses 5 eines Farbbildröhrenkolbens 7 eingeführt und das Gas von einer Gasquelle über ein Ventil 10 und das Rohr 1 eingelassen wird. Am oberen Ende des Rohres I können Öffnungen Il vorgesehen sein, mit deren Hilfe das Gas in einer -to gewünschten f/eise, z. B. nach außen, gerichtet werden kann. Der Außenumfang des Stöpsels 3 ist entweder unrund oder mit Längsrillen 13 versehen, damit die im Kolben befindlichen Restgase durch das Gas von der Gasquelle 9 aus dem Kolben hinausgespült werden können. Statt daß das Rohr 1, wie in Fig.4 gezeigt, konzentrisch zum Stöpsel 3 angeordnet ist, kann es auch exzentrisch zum Stöpsel angeordnet sein, um die Spülwirkiing zu verbessern. Die Abmessungen des Rohres 1, der Öffnungen 11 und der Rillen 13 sowie der Gasdruck der Gasquelle Ί sollten so gewählt werden, daß sich die gewünschte Spülzeit ergibt. Bei einer in der Herstellung von öS.S-cm-Rechteckfarbbildröhren erfolgreich erprobten Vorrichtung wird der Kolben ungefähr eine Minute lang gespült und das Gasvolumen mindestens dreimal ausgetauscht.

Das nicht verunreinigende Gas ist vorzugsweise trockene, warme Luft mit einem Taupunkt von ungefähr -30⁰C, damit die Anwesenheit von Wasserdampf weitgehend ausgeschlossen wird. Jedoch scheint Wasserdampf allein, ohne Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid, keine Verunreinigung hervorzurufen, so daß die Kohlenwasserstoffe und das Kohlendioxid sowie andere Verunreinigungen, falls vorhanden, zufriedenstellend mit Luft (oder Stickstoff) von Zimmertemperatur mit einem Taupunkt von sogar 0⁰C ausgespült werden können. Zufriedenstellende Röhren wurden experimentell unter Verwendung voi. Luft mit Zimmertemperatur und einem Taupunkt von - 16° C hergestellt.

Vorzugsweise spült man den Kolben innerhalb 10 Minuten nach dem Verlassen des Fritten-Ofens, um die Verunreinigung so gering wie möglich zu halten. Da jedoch die Verunreinigung ein langsamer Vorgang ist, ist diese Zeit nicht kritisch und kann bis zu einigen Stunden dauern. Es scheint, daß innerhalb der ersten Stunde nach dem Fritten eine nur sehr geringe Verunreinigung auftritt.

Nach beendetem Spülen wird die Spülvorrichtung entfernt und kann durch einen zeitweiligen Verschluß, beispielsweise die in F i g. 5 gezeigte elastische Kappe 15 ersetzt werden, so daß der Kolben 7 mit dein nicht verunreinigenden Gas unter atmosphärischem Druck über eine verhältnismäßig lange Aufbewahrungsdauer vor dem nächsten Herstellungsschritt, der gewöhnlich im Einsetzen des Strahlsystems und Anschmelzen des Röhrenfußes besieht (Schritt C), gefüüt bleibt. Es wurde gefunden, daß derartig gespülte und mit der Kappe verschlossene Röhrenkolben bis zu drei Wochen, falls erforderlich oder gewünscht, aufbewahrt werden können, ohne daß die normale Abnahm= des Getterbindevermögens während der Lebensdauer der Röhre nach der Herstellung sich wesentlich vergrößert.

Wenn der Röhrenkolben bald zur Vorrichtung für das Einsetzen des Strahlsystems und das Anschmelzen des Röhrenfußes gebracht werden soll, kann das Verschließen des gespülten Kolbens mit Kappe entfallen, da die Diffusionsgeschwindigkeit von Gasen in den offenen Kolbenhals und aus diesem heraus klein ist.

Obwohl das Ausspülen des Röhrenkolbens dann nicht wichtig ist, wenn dieser nicht wesentlich langer als die normalen zwei Stunden zwischen dem Fritten und dem Evakuieren aufbewahrt wird, ist das Ausspulen bei sämtlichen hergestellten Farbbildröhren zweckmäßig, damit ein angemessenes Getterungsvermögen aller Röhren während ihrer Lebensdauer unabhängig davon sichergestellt wird, ob sie während der Herstellung über längere Dauer aufbewahrt werden oder nicht

Im Schritt D können das Strahlsystem und das Getter in den Kolbenhals 5 eingesetzt und der gläserne Röhrenfuß (auf dem das Strahlsystem montiert ist) an das offene Ende des Kolbenhalses angeschmolzen werden. Das Getter ist normalerweise auf dem Strahlsystem angeordnet, und zwar entweder bei dessen Ende oder im Konusteil des Trichters.

Im Schritt E kann der Röhrenkolben in an sich bekannter Weise evakuiert und ausgebrannt werden, so daß die im Schritt B eingebrachte Gasfüllung entfernt und die verschiedenen Elektroden sowie anderweitigen Innenflächen entgast werden.

Nach dem Evakuieren folgen die üblichen Verfahrensschritte des Aktivierens der Kathoden, des Abschme^.rns des Pumpstulzens. des Zündens und Abbrennens des Getters unter Erzeugung eines gasabsorbierenden Belages aus Gettermalerial (z. B. Barium) auf den Innenflächen der Röhre, des Alterns der Elektroden des Strahlsystems sowie des Testens (zusammengefaßt unter Schritt Fin F i g. 1).

Eine Reihe von Lcoensdauerprüfungen mit

(1) fünf Farbbildröhren, die nach dem Fritten gespült und 1, 2 und 3 Tage vor dem Evakuieren aufbewahrt wurden, und

(2) fünf Farbbildröhren, die ohne Spülen nach dem Fritten und vor dem Evakuieren über entsprechende Zeiträume aufcewahi t wurden,

hatten folgende Ergebnisse: Das mittlere Sauerstoffbindevermögen der Getter bei den fünf Röhren der

Gruppe (I) am Ende einer Periode von elf Wochen betrug 53521 μ, dagegen bei den fünf Röhren der Gruppe (2) nach elf Wochen im Mittel 2704 I μ. Durch das Spülen der aufbewahrten Röhren der ersten Gruppe wurde somit das mittlere Sorptions- oder Bindevermögen der Getter nach elf Wochen verdoppelt, so daß sich die mögliche Lebensdauer dieser Röhren stark verlangen. Ferner war das mittlere Gasbindevermögen der Getter bei der Gruppe (I) nicht wesentlich geringer als bei einer Standard-Farbbildröhre, deren Herstellung ohne Spülen oder Aufbewahren erfolgte.

Ils wird angenommen, daß das ohne die hier beschriebenen Maßnahmen beobachtete Absinken des Geltcrbindcvcrmögcns von Farbbildröhren, deren Kolben nach dem Verbinden des Fiontplattcntcils mit dem Trichterteil verhältnismäßig lange aufbewahrt werden, möglicherweise einem Verunreinigungsstoff als Bestandteil der im Kolben nach dem Fritten zuriickblci-Knnfl^n ßpU'jtmncnhüm hni aiiErpirhpnH lanar»r l^lxiwr .......*·... ..·...... ,^...... .. ..... ....... ............. .... .ς. - . _ .. _ _ .

zuzuschreiben ist. Dieser Bestandteil hat eine permanente Verunreinigung des Kolbens und/oder Kolbcninhalts zur Folge, so daß diesem Übel durch das anschließende Ausbrennen und F.vakuieren nicht abgeholfen werden kann. Die obenerwähnten Lebensdauer-Vergleichsprüfungen haben gezeigt, daß bei den gespülten und aufbewahrten Röhren die Abnahme des Getterbindcvermögens während der Lebensdauer nahezu so gering war wie bei Röhren, die überhaupt nicht aufbewahrt wurden, und ungefähr halb so groß wie bei Röhren, die ihne Spülen aufbewahr: wurden.

Es ist nicht genau bekannt, wie die Restatmosphäre im Kolben beim Fritten den Kolben so verunreinigt, daß die genannte nachteilige Wirkung auftritt. Die Verunreinigungsstoffe scheinen organische und/oder anorganische Stoffe, darunter Kohlenwasserstoffe. Kohlendioxid und Wasserdampf, zu sein, die beim Fritten selbst erzeugt werden. Ks scheint, daß bei Aufbewahrung des Kolbens über einen verhältnismäßig langen Zeitraum nach dem Fritten diese Stoffe sich mit den Innenflächen der Lochmaske oder des Leuchlschirms in einem

to solchen Maße verbinden, daß sie beim normalen Evakuieren und Ausbrennen nicht (vollständig) entfernt werden können. Der Wasserdampf kann das Silikatbindemittel für den Graphitbelag des Trichterteils hydrolysieren, wobei Stoffe entstehen, die sich mit Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlendioxid, die vom (rillen herrühren, zu stabilen satierstoffhaltigen Verbindungen verbinden. Diese Verbindungen können im Betrieb der Röhre durch Elektronenbeschuß und/oder anderweitige Vorgänge abgebrochen werden, so daß Gase entstehen die ein¹? erheblich stärkere Abnahme des Gctlcrbindcvermögens zur Folge haben, so daß sich die Betriebslebensdaucrder Röhre stark verringert.

Zum Spülen des Röhrenkolbens kann ein beliebiges trockenes, nicht verunreinigendes Gas. wie Stickstofl oder warme Luft, verwendet werden. Nach dem Spülen kann der Kolben vorübergehend mit einer Kappe oder einem Stöpsel abgeschlossen werden, so daß die Füllung aus nie¹*! verunreinigendem Gas während der anschließenden Aufbewahrung vor dem Einsetzen des Strahlsy-

JO stems erhalten bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zciehnuneen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen einer Kathodenstrahlröhre, deren Kolben eine mit einem Trichterteil verbundene Frontplatte aufweist und ein Strahlerzeugungssystem sowie ein während der Lebensdauer der Röhre Gase absorbierendes Getter enthält, wobei die Frontplatte mit dem Trichterteil durch Fritten verbunden und nach Einsetzen und Montieren des Strahlerzeugungssystems und des Getters in den Kolben dieser zur Fertigstellung der Röhre evakuiert und verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bald nach dem Fritten und vor dem Evakuieren der Kolben zur Entfernung von Verunreinigungsstoffen mit einem nicht verunreinigenden Gas gespült und mit diesem Gas gefüllt wird, und daß dieses Gas bis zur Evakuierung im Kolben gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <5a8 der Röhrenkolben innerhalb einer Stunde nach dem Verschmelzen des Frontpiattenteils mit dem Trichterteil gespült wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht verunreinigende Gas einen Taupunkt von höchstens 0°C hat.