DE2325245A1

DE2325245A1 - Mikrokanalplatte fuer sekundaerelektronenemission und verfahren zur herstellung einer derartigen platte

Info

Publication number: DE2325245A1
Application number: DE2325245A
Authority: DE
Inventors: Remy Henri Francois Polaert
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-05-19
Filing date: 1973-05-18
Publication date: 1973-11-29
Also published as: FR2184516B1; FR2184516A1; DE2325245B2; DE2325245C3; US3883335A; JPS4943560A; GB1423543A

Description

FPHN 66.13

OMTS:"." Al DAVID \

Anmelder: Η.ϊ. Hx-^■ uLJciLA^FlA'FAuniiiXEM . ■ 2325245

ALf=: PHN- 6613
Anmeldung vom: 17. Mai 1973

"Mikrokanalplatte für Sekundärelektronenemission und Verfahren zur Herstellung einer derartigeil Platte"*

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sekundäremissiönselektrode für Elektronenröhren und auf ein Verfaliren zur Herstellung einer derartigen Elektrode» Diese Elektrode enthält sich zwischen einer Eingangsgfenzflache und einer Ausgangsgrenzfläche erstreckende Mikrokanale, an deren Innenoberfläche, infolge der Anlegung einer Potentialdifferenz zwischen dem erwähnten Grenzflächen eine Sekundärelektronenemission mit einem Emissionskoeffizienten von mehr als 1 auftritt» Die Erfindung betrifft insbesondere eine Elektrode» deren Kanäle

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eine gekrümmte Linie verfolgen. Die Krümmung der Kanäle verursacht eine Herabsetzung einerseits der Streuelektrönenemissioii und der auf den bekannten, als Ionenrückkopplung bezeichneten Effekt ^Hurückzuführenden Strahlungen und andererseits der Durchlässigkeit der Mikrokanäle für Streulicht. » '

Elektroden mit gekrümmten Mikrokanälexi- wurden bereits in mehreren Patentschriften, z.B. der amerikanischen Patentschrift 3 461 332_s beschrieben. In dieser Patentschrift wird zwar eine Elektrode der erwähnten Art, jedoch kein Verfahren zum Erhalten der Krümmung der Mikrokanäle beschrieben.

Verfahren zur Herstellung derartiger Elektroden wurden in den französischen Patentanmeldungen 7 044 663 vom 11. Dezember 1970 und 7 202 226 vom 24. Januar 1972 im Nahmen der Anmelderin beschrieben. In der Anmeldung 7 o44 663 besteht das angewandte Verfahren in der Bildung eines bestimmten Bündels von Fasern vom Typ, aus dem Mikrokanalplatten hergestellt wenden, wobei das Bündel mit den beiden Enden in zwei Klammern festgeklemmt wird, deren eine feststeht und deren andere vertikal und horizontal verschiebbar ist oder eine Drehbewegung um die Achse des Bündels durchführen kann. Dann wird das Bündel zwischen den zwei Klammern bis auf die Erweichungstemperatur des Glases erhitzt. Aus dem verformten Teil des so erhaltenen Faserbündels wird

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die erwünschte gekrümmte Kanalplatte geschnitten. Ein Nachteil eines derartigen Verfahren ist, dass eine verhältnismässig grosse Materialmenge in Form eines Faserbündels erforderlich ist, von der ein Teil nach dem Biegen und Schneiden verloren geht. Ein weiterer Nachteil der erwähnten Verfahrens ist, dass die Krümmung der Kanäle in der erhaltenen Platte nicht überall die gleiche ist; dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Verformung in der Mitte des Bündels nicht die gleiche wie die am Umfang des Bündels ist.

Beim in der Anmeldung 7 202 226 beschriebenen Verfahren erfolgen die Behandlungen an einer vorgeformten Mikrokanalplatte. Infolgedessen ist die Ausschussquote erheblich verringert» Die Kanalplatte wird einer mechanischen Vorspannung ausgesetzt, die schräg in bezug auf die Stirnflächen der Platte angreift ₉ Im Innern der Platte sind die zu den Stirnflächen parallelen Ebe-. nen isotherme Ebenen, während wenigstens in einem Teil der Platte, längs der Normalen auf den '"Stirnflächen der Platte gemessen, die Temperaturverteilung ungleichmassig ist und zwar derart, dass das Glas in diesem Teil sich zwischen dem plastischen und elastischen " Zustand befindet,

Das Verfahren erfordert die Herstellung eines besonderen Halters zur Erzeugung der erwähnten mechanischen Vorspannung. Dieser Halter besteht z.B. aus

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einem Gesenk, das aus zwei Teilen aufgebaut ist, deren Form derjenigen der Kanalplatte entspricht, während zwischen ihnen ein gewisser Spielraum besteht, um sie in bezug aufeinander verschieben zu können. Eine Schwierigkeit bei diesem Verfahren ist die Erzielung der glei-: chen Krümmung in sämtlichen Mikrokanälen der Platte. Das

. Verfahren erfordert eine Einstellung der Geometrie der Seitenränder des Gesenkes, um zu verhindern, dass die Platte infolge einer Biegung der am Umfang liegenden Mikrokanäle unter der Einwirkung der mechanischen Vorspannung tonnenförmig verformt wird. Der zur Erzeugung der mechanischen Vorspannung benutzte Halter kann auch aus zwei Einsatzstücken bestehen, die durch Schweissen je auf einer der Stirnflächen der Platte angebracht sind. Eine Schwierigkeit dabei ist, dass die mechanischen und thermischen Eigenschaften des für diese Einsatzstücke verwendeten Materials dem thermischen Zustand angepasst sein müssen, in dem die mechanische Vorspannung aufgedrückt wird.

Die bei der Durchführung dieses Verfahrens auftretenden Schwierigkeiten finden ihre Ursache in der Tatsache, dass das Ausgangsmaterial bereits die Abmessungen einer Kanalplatte hat und das somit einer Vielzahl von aneinander anschliessenden Mikrokanälen eine bestimmte Krümmung erteilt' werden muss. Infolge-

._ dessen ist es schwierig, sämtlichen Mikrokanälen die

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gleiche Krümmung zu erteilen. Gemäss dem Verfahren nach, der Erfindung lässt sich die Gleichmässigkeit der Krümmung auf eine gewissere und einfachere Weise dadurch erhalten, dass diese Krümmung auf einheitliche Weise einer Vielzahl von Teilelementen erteilt wird, die darin erst zu einer kompakten Form zusammengefügt werden, zur Erhaltung eines Kanalbündels mit grossem Querschnitt, aus dem die Mikrokanalplatten geschnitten werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere für Mikrokanäle mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt. Diese Kanäle werden mit einer gemeinsamen Seite nebeneinander angeordnet. Die Krümmung der Kanäle wird dadurch erhalten, dass dann eine Material verschiebung in einer- Richtung quer zur Längsrichtung der Kanäle durchgeführt wird,

Gemäss der Erfindung wird eine Sekundäremissionselektrode vom Mxkrokanalplattentyp durch eine Stapelung von Mikrokanalschichten gebildet, deren Krümmung in der Achsenrichtung der nebeneinander liegenden Kanäle die gleiche ist, wobei die Lage jedes Kanals von der !Lage eines anderen Kanals durch eine Translation in einer festen Richtung abgeleitet wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Elektrode, Gemäss diesem Verfahren werden gerade Mikrokanäle mit gleichem Querschnitt so nebeneinander angeordnet _t. dass sich eine Schicht ergibt, die zwischen zwei Spannbacken

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mit komplementären Profilen, deren Rippen sich senkrecht zur Achsen der Mikrokanälen erstrecken, angeordnet wird und unter Einwirkung einer auf die Spannbacken ausgeübten Druckkraft in einer Richtung quer zur Mikrokanalschicht verformt wird, wonach die erzeugten profilierten · Schichten aufeinander gestapelt und unter der Einwirkung * einer Wärmebehandlung zu einem kompakten Ganzen gebildet werden und schliesslich die gekrümmten Mikrokanalplatten aus dem erhaltenen Stab gemäss Ebenen, die nicht parallel zu den Achsen der Mikrokanälen verlaufen, geschnitten werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für Mikrokanäle mit unter anderem kreisförmigen, quadratischem, rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt, wobei z.B. in Falle eines rechteckigen, dreieckigen oder sechseckigen Querschnitts der Füllfaktor der Mikrokanäle einen Höchstwert aufweisen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liefert ein Verfahren, das eich zur Massenherstellung eignet. Dabei werden mehrere Mikrokanalschichten gleichzeitig mit dem Wellenprofil versehen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schicht aus nebeneinander angeordneten Mikrokanälen (Einlagenschicht).

Fig. ,2 eine bevorzugte Ausführungsform einer

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Spannbacke zur Einklemmung der Einlagenschicht während des Profiliervorganges,

Fig. 3 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung zur Profilierung einer derartigen Schicht unter der Ein* wirkung einer Druckkraft,

Fig. h mehrere aufeinander gestapelte profilierte Einlagenschichten,

Fig. 5 schematisch ein Verfahren zur gleichzeitigen Profilierung mehrere derartiger Einlagenschichten von Mikrokanälen.

Um die Zeichnung möglichst anschaulich zu machen, sind in den Figuren Mikrokanäle mit quadratischem Querschnitt dargestellt.

Die Erfindung umfasst jedoch auch Mikrokanäle mit einem beliebigen anderen Querschnitt_o

In Fig. 1 bezeichnet P eine Fläche, auf der identische Mikrokanäle 11 mit Querschnitten 12 nebeneinander zu einer Einlagenschicht 1 angeordnet sind. Jeder Mikrokanal 1 kann durch einige zu einem kompakten Bündel vereinigte Kanäle mit ebenfalls quadratischem Querschnitt ersetzt werden.

Fig. 2 zeigt eine Spannbacke 20, die z.B. aus nichtrostendem Stahl besteht. Eine der Flächen dieser Backe weist eine Folge paralleler Streifen auf, die abwechselnd in einer von zwei Ebenen liegen. Die. Streifen 21, 23 und 25 z.B. liegen in einer gemeinsamen

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Ebene, während die Streifen 22, 24 und 26 in einer anderen gemeinsamen Ebene liegen. Die Verbindung zwischen zwei aufeinander folgenden in verschiedenen Ebenen liegenden Streifen besteht aus einer schiefen Ebene, z.B. der Ebene 27» wobei unter Berücksichtigung der Symmetrie'der Ebenen 27 in bezug auf die Streifen der Winkel zwischen jeder Ebene 27 und der Senkrechten auf den erwähnten Streifen der gleiche ist.

Beim erfindungsgemässen Verfahren werden die mit den Streifen versehenen Flächen der Spannbacken auf die in Fig. 3 dargestellte leise einander gegenüber angeordnet. Die Spannbacken 30 und 31 haben einen bestimmten Abstand voneinander, wobei die Streifen sämtlich parallel zueinander verlaufen und ineinander greifen können, wenn eine der Backen in einer Richtung quer zur Ebene der Streifen verschoben wird.

Zwischen die Backen wird eine Mikrokanalschicht nach Fig. 1 gelegt.

Unter der Einwirkung der Druckkraft C in einer Richtung quer zu den Aussenflachen 32 und 33 der Backen 31 und 32 wird der Einlagenschicht 1 eine gewisse Verformung erteilt.

Der Zusammenpressvorgang erfolgt vorzugsweise unter den nachstehenden Bedingungen: - durch nicht dargestellte Heizmittel wird die Einlagenschicht 1 auf eine derartige Temperatur gebracht,

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dass sich ihr Material (Glas) in einem Zustand zwischen dem plastischen und dem elastischen Zustand befindet;

- die Spannbacken bestehen aus einem während des Verfahrens wenig oxydierenden Material, z»B. aus nichtrostendem Stahl; der mit einer Wolframcarbidschicht überzogen ist, wodurch das Kanalmaterial nicht an den Backen haftet;

- der Pressvorgang wird in einem Vakuum oder einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt, um mit hoch grosser Gewissheit eine Oxydation des Metalles während des Verfahrens zu verhindern;

- die erwähnten Heizmittel bestehen vorzugsweise aus den Backen selber, die zu diesem Zweck mit elektrischen Heizelementen versehen sind.

Bei Verwendung üblicher Glasarten für die Mikrokanalwände ist die Temperatur, bei der die er- ' wähnte Behandlung erfolgt, beispielsweise etwa 500⁰C.

Die Profilbildung kann gegebenenfalls gleichzeitig mit der Zusammenbringung und Verkittung der Glasfasern der Einlagenschicht erfolgen. Zu diesem Zweck wird einer der Ränder der Mxkrokanalschicht, z.B. der Rand 33, mit Hilfe eines Anschlages 34., der einen flachen Rand aufweist und seitlich in den Punkten 35, 36;und 37 an der Backe 31 befestigt ist, mit der Seitenfläche der Backen in eine Ebene gebracht. Indem überdies die Druckkraft C in einer von 90° abweichenden

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Richtung in bezug auf die Ebene der Einlagenschicht ausgeübt wird, ergibt sich eine Komponente in der Ebene der Einlagenschicht. Durch diese Komponente werden die Elemente der "Einlagenschicht gegen den Anschlag 34 gedrückt .

Nach der Profilierung einer gewissen Schien- tenzahl werden die erhaltenen Schichten, z.B. 41, hZ und 43, auf die Fig. 4 dargestellte Weise gestapelt.

Die Schichten werden durch ein Wärmedruckverfahren zwischen zwei Spannbacken vom Typ der Backen 30 und 31 in Fig. 3 miteinander verkittet.

Nach der Stapelung und dem Wärmedruckvorgang ergeben sich dadurch gekrümmte Mikrokanalplatten, dass vom erhaltenen Gebilde Teile abgeschnitten werden, vorzugsweise in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Mikrokanäle, z.B. gemäss den Ebenen 40 und 50 der Fig. 4. .

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schafft die Möglichkeit der Massenherstellung gekrümmter Mikrokanalplatten durch gleichzeitige Profilierung mehrerer Einlagenschichten.-

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, werden zu diesem Zweck mehrere Einlagenschichten aufeinander gestapelt, während jeweils zwischen zwei Schichten ein Trennstück 51 angebracht wird, das z.B. aus nichtrostendem Stahl mit einem Wolframcarbidüberzug, um ein

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Haften am Glas zu vermeiden, besteht. Das so erhaltene Gebilde wird zwischen den beschriebenen Spannbacken zusammengepresst.

Das Trennstück 51 hat auf den Hauptflächen die gleichen Streifen und Verbindungsebenen wie die ihm gegenüber liegende Backe. Dabei erfolgt die Prof üLierung auf die gleiche Weise und mit den gleichen Mitteln wie bei einer Einlagenschicht und zwar mittels einer Wärmebehandlung in einem Vakuum. '

Im vorstehenden wurde eine Verfahren beschrieben, bei dem Spannbacken benutzt werden, die je auf einer Hauptfläche eine Folge abwechselnder Streifen aufweisen. Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch den Fall, in dem eine der Hauptflächen jeder Backe ein beliebiges anderes Wellenmuster aufweist, wobei das Muster einer ersten Backe in das Muster einer zweiten Backe eingreift.

Zur gleichzeitigen Profilierung mehrere Schich-.ten kann dieses Wellenmuster der zwischen den Schichten anzuordnenden Trennstücke dem Wellenmuster der Backen entsprechen.

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Claims

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Patentansprüche;

1 .) Sekundärelektronenemissionserlektrode vom Typ der Mikrokanalplatte, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Stapel von Mikrokanalschichten aufgebaut ist, wobei die Krümmung in der Achsenrichtung der Kanäle bei nebeneinander liegenden Kanälen die gleiche ist und die Lage jedes Kanals von der Lage eines anderen¹ Kanals durch eine Translation in einer festen Richtung hergeleitet wird.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Mikrokanäle quadratisch oder rechteckig ist.
3· Verfahren zur Profilierung von Mikfokanälen zur Bildung einer Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus geraden Mikrokanälen mit gleichem Querschnitt eine Schicht dadurch gebildet wird, dass die Mikrokanäle nebeneinander angeordnet werden, wonach diese Schicht zwischen zwei Spannbacken angeordnet wird, die je auf einer Hauptfläche das gleiche regelmäasige-> Wellenmuster aufweisen, wobei die Wellenmuster derart einander gegenüber angeordnet sind, dass eine Backe infolge einer Bewegung in einer Richtung senkrecht zu den erwähnten Hauptflächen in die andere Backe eingreifen kann, während die erwähnten Wellenmuster im übrigen senkrecht zu den Kanalachsen verlaufen, dass das aus den Backen

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und der Mikrokanalschicht gebildete Ganze einer Druckkraft ausgesetzt wird, die schräg an den Flächen der
Backen in einer Ebene senkrecht zu den Mikrokanalachsen angreift, wobei das Gebilde in einem Vakuum derart erhitzt wird, dass das Kanalmaterial sich in einem Zustand zwischen dem plastischen Zustand und dem elastischen Zustand befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapel aus Mikrokanalschichten zwischen den mit dem Wellenmuster versehenen Backen angeordnet wird, wobei jeweils zwischen zwei Schichten ein Trennelement angebracht wird, dessen Wellenmuster demjenigen der Backen entspricht, wobei jede Ebene eines Trennelementes von einer anderen Ebene durch Translation in einer festen Richtung hergeleitet wird, während die Lage der Trennelemente in bezug auf die Backen derartig ist, dass eine beliebige Wellenfläche einer der
Backen einer Translation in der gleichen Richtung entspricht, und dass so erzeugte Gebilde unter geeigneten thermischen und atmosphärischen Bedingungen mittels der Backen einer Druckkraft unterworfen wird.
5· Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
aus nach dem Verfahren gemäss Anspruch 3 oder 4 profilierten Mikrokanalschichten ein Stapel gebildet wird,

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wonach, eine Wärmedruckbehandlung durchgeführt wird, wonach der so erhaltene Stapel liemäss mehreren zueinander parallelen Ebenen, die einen ¥inkel mit der Kanalrichtung einschliessen, durchgeschnitten wird.

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