DE2135889C3 - Gasentladungsfeld - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsiipeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, und mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind.

Eine solche Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 48 476 bekannt. Hier befindet sich ein ionisierbares Gasgemisch, gewöhnlich ein Gemisch von mindestens zwei Gasen bei geeignetem Druck, in einer schmalen Kammer zwischen zwei sich gegenüberstehenden Ladungsspeicherflächen. Diese sind mit Elektroden hinterlegt, die transversal zueinander angeordnet sind und so eine Vielzahl von diskreten Entladungsvolumina bilden. Zur Ionisierung des Gases in einer bestimmten Entladungseinheit werden geeignete Wechselspannungen an die Elektroden angelegt. Dabei werden Ladungen (Elektronen, Ionen) erzeugt und auf den Oberflächen der Ladungsspeicherflächen an bestimmten Orten gesammelt. Dabei bauen sie ein elektrisches Feld auf, das dem elektrischen Feld entgegengesetzt ist, welches sie geschaffen hat. Auf diese Weise wird die Entladung für die restliche Halbpenode beendet. Die Ladungen tragen zum Zünden einer Entladung bei der folgenden entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Spannung bei. Solche gespeicherte Ladungen bilden also ein elektrisches Gedächtnis. Die dielektrischen Ladungsspeicherflächen verhindern dabei die direkte Stromleitung von den Elektroden zum gasförmigen Medium.

Aus dem »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 12, 1970, Seiten 1552, 1553, sind Gasentladungsfelder bekannt, bei denen die Elektroden zur Erhöhung der Resistenz in sehr hohen Feldern mit einer dünnen Aluminiumoxydschicht überzogen sind. Die besondere, erhabene Leiteranordnung sorgt dabei für eine Fokussierung und Lokalisierung der Gasentladung,

Es befindet sich ein zusammenhängendes G_as. volumen zwischen zwei Ladungsspeicherflächen. Die hinterlegten Elektrodenanordnungen bilden eine Matrix. Die Elektroden können orthogonal zueinander angeordnet sein (aber auch jede andere Konfiguration kann verwendet werden). So wird eine Vielzahl gegen· überliegender Paare von Ladungsspeicherflächen auf den Oberflächen der das Gas einschließenden dielektrischen Körper definiert. Bei einer Elektrodenmatrix mit Η-Zeilen und C-Spalten ist die Zahl der elementaren Entladungsvolumina HxC; die Zahl der elementaren und diskreten Gebiete ist doppelt so groß.

Bei einem solchen Gasentladungsfeld sind zwei Betriebsspannungen zu unterscheiden: K/ist die Größe der angelegten Spannung, die eine Entladung in einem diskreten Gasentladungsvolumen zwischen zwei überlappenden Elektroden zündet. Aufgrund des geschilderten Speichereffekts kann danach die Spannung auf einen geringeren Wert V, abgesenkt werden, bei dem die Gasentladung gerade noch weiterbrennt.

»Weiterbrennen« bedeutet eine Folge von kurzzeitigen Entladungen, eine Entladung für jede Halteperiode der angelegten Brennspannung. Dabei wird die aufeinanderfolgende Speicherung von Ladungen an Paaren gegenüberstehender dielektrischer Gebiete auf den Ladungsspeicherflächen aufrechterhalten.

Es ist offensichtlich, daß die Dauerfunktion solcher bekannter Gasentladungsfelder nur dann befriedigend ist, wenn die zum Betrieb erforderlichen Spannungen, insbesondere also V, und V₅' zeitlich konstant bleiben. Dies ist bei bekannten Vorrichtungen nur unzulänglich der Fall.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gasentladungsfeld zu schaffen, das über die gesamte Betriebszeit hinweg möglichst hohe Stabilität und Konstanz der charakteristischen Betriebsspannungen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Ladungsspeicherfläche mit mindestens einem Oxyd von Al, Ti, Zr, Hf oder Si in einer zur Schaffung stabiler Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeitpeiiode ausreichenden Menge beschichtet ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das gewählte Metall- oder Metalloid-Oxyd oder ein Ausgangsstoff hierfür wird auf irgendeine bekannte Weise auf die Ladungsspeicherfläche aufgebracht, beispielsweise durch Abscheiden aus dem Dampf, Abscheiden im Vakuum, Aufsprühen einer Mischung oder Lösung des suspendierten Oxyds auf die Oberfläche oder Aufsprühen einer Lösung des Oxyds und Verdampfen der Flüssigkeit, Trockenaufsprühen des Oxyds auf die Oberfläche, Elektronenstrahlverdampfen, mittels Plasmabrenner und/oder Lichtbogensprühen und/oder Abscheiden und Kathodenstrahlzerstäubung oder ähnlichem.

Das ausgewählte Oxyd bildet dabei einen sehr dünnen Film. Dies reicht aus, um stabile Betriebsspannungen über die Betriebszeit hinweg zu sichern. Der Oxydfilm muß gegenüber potentiellen lonenwanderungen aus dem dielektrischen Material undurchlässig sein. Die Dicke liegt gewöhnlich zwischen 100 Ä und etwa

Bei der Herstellung eines Gasentladungsfeldes wird das dielektrische Material meist auf die Oberfläche

eines tragenden Glassubstrats oder einer Grundlage, auf welche die Elektroden vorher aufgebracht sind, aufgetragen und gehärtet Das Glassubstrat kann irgendein geeignetes Glas sein, beispielsweise ein Soda-Kalk-Glas. Zweiglassubstrate mit Elektroden und gehärtetem Dielektrikum werden dann in geeigneter Weise unter Bildung eines Feldes heiß miteinander verschmolzen.

Es hat sich gezeigt, daß je nach dem verwendeten Metalloxyd und/oder Metalloidoxyd besonders günstige Resultate über bestimmte Perioden der Betriebszeit erzielt werden. Beste Ergebnisse werden nach geeigneter Alterung des Feldes erreicht, wobei die erforderliche Dauer der Alterung eine Funktion der verwendeten Oxyde ist. Feldalterung ist definiert als die angefallene Gesamtbetriebszeit des Feldes..

Die folgenden Beispiele veranschaulichen einige besonders gute Ausführungsformen der Erfindung.

Beispiel 1

Es wurde eine Schicht Aluminiumoxyd (Al₂O₃) in verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa 600 Ä auf die entsprechenden freien Oberflächen von zwei gehärteten dielektrischen Materialschichten aufgebracht; jede dielektrische Schicht war vorher aufgebracht und auf den Elektroden enthaltenden Glassubstraten gehärtet.

Das Aluminiumoxyd war mittels der Elektronenstrahl Verdampfungstechnik aufgebracht worden. Das Dielektrikum war ein Blei-Borsilikat, bestehend aus 73,3 Gew.-% PbO, 13,4 Gew.-% B₂O₃ und 13,3 Gew.-% SiO₂. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalk-Glas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO₂, 13 Gew.-% Na₂O, 10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1 Gew.-% Al₂O₃ und kleine Mengen (weniger als 1%) Fe₂O₃, K₂O₁ As₂O₃ und Cr₂O₃. Die Elektrodenleitungen

s oder Leiteranordnungen waren aus Gold.

Die beiden Substrate waren miteinander heiß verschmolzen worden (unter Verwendung eines Standard-Verschmelzglases), so daß sie ein Gasentladungsfeld mit offenen Zellen bildeten. Nach geeignetem Eva-

kuieren wurde das Feld mit einem inerten ionisierbaren Gas, bestehend zu 99,9 Atom-% aus Neon und zu 0,1 Atom-% aus Argon, gefüllt Nach Alterung des Feldes über 50 Stunden, während der die Betriebsspannung auf etwa 18 Volt stieg, verflachte sich die

Spannung mit einer Änderung von nur -2VoIt über die nächsten 500 Stunden Feldbetriebszeit.

Beispiel 2

Die Herstellung des Feldes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, aber TiO₂ anstelle von Al₂O₃ benutzt. Nach 30 Stunden Alterung des Feldes, während der die Spannung auf etwa 8 Volt stieg, verflachte die Spannung, über die nächsten SOO Stunden

Feldbetriebazeit gemessen, mit keiner Änderung. Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß, wenn gemäß der Erfindung eine Oxydschicht auf die dielektrische Oberfläche aufgebracht wird, das resultierende fertige Gasentladungsfeld nach geeigneter

Alterung stabilere Feldbetriebsspannungen als Funktion der Betriebszeit und infolgedessen eine längere Lebensdauer hat.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gusentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, und mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ladungsspeicherfläche mit mindestens einem Oxyd von Al, Ti, Zr, Hf oder Si in einer zur Schaffung stabiler Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeitperiode ausreichenden Menge beschichtet ist.

2. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ladungsspeicherfläche mit ei ner Oxydschicht von mindestens 100 A Dicke beschichtet ist.

3. Gasentladungsfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht eine Dicke zwischen 100 und 10000Ä aufweist