DE2422811A1 - Elektrische entladungsroehre und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Elektrische entladungsroehre und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
PHN 6950 Goot/Va/JV
GÜNTHER M. DAVID .
Γ-Jiin::-- " ■-■>■
Anmelder: O. PH1LIKi'' GLüLiLAitfPENF
Akte: PHNf 6950
Akte: PHNf 6950
Anmeldung vom ι 9. Mai 1974
"Elektrische Entladungsröhre und Verfahren zu deren Herstellung
". · .
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die eine vakuumdichte Umhüllung, mindestens
eine in dieser Umhüllung angebrachte, elektrisch leitende
Durchführung und eine mit dieser Durchführung elektrisch
leitend verbundene Elektrode enthält, wobei die genannte Durchführung aus einer in der Umhüllung vorgesehenen Öffnung
besteht, die vakuumdicht von einem indiumhaltigen Material verschlossen ist.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Befestigung und elektrischen Durchführung einer
Elektrode in einer derartigen Entladungsröhre.
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PHN 6950
Eine derartige Entladungsröhre ist aus der deutschen Patentschrift I.9I7.674 bekannt. In dieser Patentschrift
ist eine Fernsehaufnahmeröhre beschrieben, in der eine als Wandelektrode auf der Frontplatte angebrachte Signalelektrode
über eine in dieser Frontplatte angebrachte elektrische Durchführung nach aussen geführt wird. Das elektrisch
leitende Material dieser Durchführung besteht aus einem Indiumpfropfen, der in eine Öffnung in der Frontplatte
gedrückt ist und mit der Signalelektrode in elektrischem Kontakt steht. Mehr als ein elektrischer Kontakt zwischen der
Durchführung und der Elektrode wird dabei nicht benötigt', da diese Elektrode selber gut auf der Wand der Frontplatte haftet.
Die Anwendungsmöglichkeit von Wandelektroden ist aber beschränkt und in vielen Fällen ist es notwendig, Elektroden
zu verwenden, die wenigstens teilweise in einen gewissen Abstand von der Wand der Umhüllung der Röhre liegen.
Derartige Elektroden sind z.B. Kathoden, Steuerelektroden und die bei einer Fernsehaufnahmeröhre vom Vidikontyp übliche
Gazeelektrode. Jede Elektrode bringt dann ihre eigenen Probleme in bezug auf ihre Befestigung in der Röhre und ihre
elektrische Durchführung durch die Umhüllung der Röhre mit sich. Es sind elektrische. Entladungsröhren bekannt, in denen
die Aufhängung und die elektrische Durchführung einer. Elektrode völlig voneinander getrennt sind. Dies ist u.a. meistens
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bei der genannten Gazeelektrode einer FernsehaufnahmerÖhre
der Fall. Auch sind elektrische Entladungsröhren bekannt, in denen die in der Umhüllung vorgesehene elektrische Durchführung
zugleich zur Aufhängung der zugehörigen Elektrode dient. Eine derartige Bauart kommt z.B. vielfach in Sende—
röhren vor. Weiter sind noch elektrische Entladungsröhren bekannt, in denen eine Kombination dieser Methoden Anwendung
findet. Dabei ist an die übliche Aufhängung eines Elektronenstrahlerzeugungssystems
an den Durchführungsstiften in dem
Sockel einer Elektronenstrahlröhre zu denkten.
Bei den bekannten Bauarten besteht die elektrische Durchführung aus einem metallenen Durchführungsglied, das in
die Umhüllung der Röhre eingeschmolzen oder darin mit einem
glasartigen Material als Befestigungsmittel befestigt ist.
Die Elektrode wird vorher oder nachher an ihrer Durchführung
befestigt. Die notwendigen Schritte, durch die endgültig das fertige Erzeugnis erhalten wird, sind nicht nur aufwendig,
sondern können häufig nur mit grosser Mühe durchgeführt. werden.
Die Erfindung bezweckt, eine elektrische Entladungsröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, in der sowohl
die Befestigung als auch die elektrische Durchführung einer nicht auf der Wand der Umhüllung angebrachten Elektrode
auf schnelle und einfache Weise erhalten werden. Die genannte elektrische Entladungsröhre nach der Erfindung ist dadurch
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gekennzeichnet, dass eine im Inneren der Röhre liegende Elektrode
oder ein mit dieser Elektrode verbundener Teil an oder in dem indiumhaltigen Material einer zu dieser Elektrode gehörigen
Durchführung festgeschmolzen ist.
Alle sich bei der Anwendung einer aus indiumhaltigern Material bestehenden Durchführung ergebenden Vorteile,
"wie z.B. die schnelle und insbesondere kostenherabsetzende Weise, in der eine derartige Durchführung hergestellt werden
kann, werden auch hier erhalten. Der Einfluss von Störsignalen und Übersprechen ist wegen der besonders kurzen elektrischen
Leitungen zwischen einer Elektrode und ihrer Durchführung auf ein Mindestmass beschränkt. Ein wichtiger Vorteil besteht
weiter darin, dass die dennocht notwendigen Temperaturbehandlungen der Röhre, wie z.B. die Entgasung der Elektroden und
der Umhüllung, auch zum Verschmelzen einer Elektrode mii
ihrer Durchführung benutzt werden können. Die Entgasung, die Befestigung einer Elektrode und die Herstellung ihrer elektrischen
Durchführung erfolgen dann durch nur eine einzige Bearbeitung.
Insbesondere im letzteren Falle ist es unvermeidlich, dass beim Festschmelzen der Elektrode das indiumhaltige
Material der Durchführung völlig schmilzt. ¥enn das genannte Material bei der Abkühlung wieder in die feste Phase zurückkehrt,
ist die Möglichkeit sehr gross, dass die elektrische Durchführung nicht mehr vakuumdicht ist. Um dieses Problem zu
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lösen wird das indiumhaltige Material in einer Öffnung angebracht,
von der mindestens die !fand mit einer Schicht aus Metall, vorzugsweise Nickel, überzogen ist. Die elektrische
Durchführung, die nach Abkühlung erhalten wird, weist dann
sogar eine bessere Abdichtung als die Durchführung auf, bei der das indiumhaltige Material ohne weiteres in die Durchführungsöffnung
gedrückt ist.
Beispiele indiumhaltiger Materialien, die nach
der Erfindung angewendet werden können, sind Indium und Legierungen von Indium und mindestens eines der Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, Gallium und Nickel.
Diese Materialien weisen im allgemeinen die Eigenschaft auf, dass sie in der flüssigen Phase andere Metalle benetzen.
Diese Eigenschaft ist eine notwendige Bedingung, um eine gute Haftung einer Elektrode an ihrer Durchführung zu erhalten.
Ein zu starkes Ausfliessen des indiumhaltigen Materials über die mit ihm in Kontakt gebrachte Oberfläche einer Elektrode
ist jedoch nicht erwünscht, weil sonst zu wenig Material in der DurchführungsÖffnung verbleibt, um eine vakuumdichte
Durchführung sicherzustellen. Dieses Problem kann sowohl durch physikalische als auch durch chemische Mittel gelöst
werden. So kann ein zu starkes Ausfliessen des indiumhaltigen Materials über den festzuschmelzenden Teil der Elektrode
durch Beschränkung der direkt dazu verfügbaren Oberfläche verhindert werden. Auf einfache Weise lässt sich dies er-
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reichen, wenn nach der Erfindung eine Elektrode zur Befestigung mindestens einen Ansatz aufweist, der an oder nahe bei
seinem freien Ende in oder an dem indiumhaltigen Material
der Durchführung festgeschmolzen ist. Es hat sich herausgestellt,
dass das indiumhaltige Material dann im wesentlichen
nur über die Oberfläche des genannten Ansatzes ausflieset.
Veiter kann das genannte Problem durch passende Wahl des Materials, aus dem der festzuschmelzende Teil der
Elektrode besteht, gelöst werden. Dazu soll ein Material gewählt werden, an dem das indiumhaltige Material zwar gut
haftet, aber über das es in der flüssigen Phase kaum ausfliesst. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn nach der Erfindung
der festzuschmelzende Teil der Elektrode mindestens an der Oberfläche aus Chrom-Nickel-Stahl besteht. ' '
Eine weitere Möglichkeit besteht noch darin, dass
der festsuschmelzende Teil der Elektrode in der Nähe der
Schmelzverbindung Mittel enthält, die ein zu starkes Ausfliessen des indiumhaltigen Materials verhindern. Vorzugsweise
bestehen diese Mittel aus einer auf dem genannten festzuschmelzenden Teil angebrachten Chromschicht. Eine derartige
Schicht weist im allgemeinen eine Oxidhaut auf, die sich nur in beschränktem Masse von dem indiumhaltigen Material benetzen
lässt.
Einige Ausführungsformen der .Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be-
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schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 nichtmasstäblich eine perspektivische Ansicht
einer teilweise aufgebrochenen elektrischen Entladungsröhre nach der Erfindung,
Fig. 2 einen. Axialschnitt durch einen Teil der Röhre nach Fig. 1, und
Figuren 3 und k andere Ausführungsformen einer
Elektrodenaufhängung nach der Erfindung.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte elektrische Entladungsröhre ist eine Fernsehaufnahraeröhre, deren
Umhüllung aus einem Glasröhr 1 besteht, das von einem Röhrensockel
2 und einem Fenster 3 verschlossen ist. Auf dem Fenster, das mittels eines Indiumringes 16 auf dem Rohr befestigt
ist, ist eine lichtempfindliche Schicht 17 angebracht. Innerhalb der Umhüllung befindet sich ingeringer Entfernung
von dem Fenster eine zu diesem parallele kupferne Gazeelektrode h. Diese Gazeelektrode ist zwischen zwei durch Punkt—
schweissen miteinander verbundenen Ringen 5 und 6 aus Chrom-Nickel-Stahl
befestigt. Aus dem Ring 5 sind, regelmässig über den Umfang verteilt, drei federnde Zungen herausgeschnitten,
die an den Stellen, an denen sie mit dem indiumhaltigen
Material verschmolzen sind, mit mit den Öffnungen 8 zusammenwirkenden Ansätzen 18 versehen sind. Auf der Aussenwand des
Rohres 1 ist zur Vergrösserung der Kontaktoberfläche rings um
die Offnungen 8 eine Metallschicht 9 angebracht. Vorzugsweise
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vird diese Schicht angebracht, ehe das Indium dn die Öffnungen.
8 gedrückt wird, so dass dann ausserdem die Wand der Öffnungen
mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden kann. Auf ähnliche Weise wie bei der Gazeelektrode k ist die Elektrode
10 in dem Rohr 1 mittels aus der Wand dieser Elektrode herausgeschnittener Zungen 11 befestigt, deren freie Enden wieder
mit sich in den öffnungen 12 befindendem Indium verschmolzen sind. Die Elektrode 10 bildet, zusammen mit der mit einer
elektrischen Durchführung 15 versehenen Wandelektrode 13»
einen Teil eines Linsensystems zur Fokussierung der Elektronenstrahlen, die von einem in den Figuren nicht dargestellten
Elektronenstrahlerzeugungssystems erzeugt werden. Dieses Elektronenstrahlerzeugungssystems
kann auf obenbeschriebene .Weise in dem Rohr oder auf übliche Weise an den in den Röhrensockel
eingeschmolzenen Durchführungsstiften 14 befestigt sein.
Bei der Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre nach der Erfindung wird auf folgende Weise verfahren.
In dem Rohr 1 werden an den dazu bestimmten Stellen durch Sandstrahlen öffnungen angebracht. Die Wände dieser Öffnungen
werden mit einer dünnen Schicht aus Metall, vorzugsweise Nickel, überzogen· Etwaige Wandelektroden sowie die vergrösserten
Kontaktoberflächen 9 werden zu gleiclier Zeit angebracht. In der gewünschten Reihenordnung werden die Elektroden
von den offenen Enden des Rohres her in axialer Richtung hineingeschoben und an den dazu bestimmten Stellen mittels
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federnder,. in die öffnungen schnappender Zungen fixiert. Die
freien Enden der Zungen stehen mittels sich darauf befindender Ansätze mit. dem anschliessend in den öffnungen anzubringenden
oder sich bereits darin befindenden indiumhaltigen Material in Kontakt. Die genannten freien Enden der mit der '
Elektrode verbundenen Zungen werden dann an oder in dem indiumhaltigen Material der Durchführung dadurch festgeschmolzen,
dass die Röhre in einem Vakuumraum entgast wird. Während dieser Temperaturbehandlung schmilzt das indiumhaltige
Material in der Durchführungsöffnung, löst sich die auf
der Wand der öffnung liegende Metallschicht und haftet.an
den mit der Elektrode verbundenen Zungen. Nach Abkühlung der Röhre ist dann eine vakuumdichte Durchführung erhalten^ an
der über die genannten Zungen die Elektrode festgeschmolzen
t t
ist. '
Für eine genau definierte Lage der Elektrode sind mindestens drei Aufhängpunkte erforderlich. Diese brauchen
jedoch nicht alle drei eine elektrische Durchführung zu bilden. Es genügt schon, dass einer dieser Aufhängepunkte
zugleich eine elektrische Durchführung bildet, während die Fixierung der anderen Punkte durch die Zusammenarbeit zwischen
mit der Elektrode verbundenen federnden Zungen und in der Röhrenwand ausgesparten Hohlräumen erhalten wird. Erwünschtenfalls
können diese Hohlräume mit einem indiumhaltigen Material ausgefüllt werden, in oder an dem auf ähnliche ¥eise wie oben
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beschrieben, mit einer Elektrode verbundene Teile festgeschmolzen
werden. Andere Ausführungsformen einer elektrischen
Entladungsröhre nach der Erfindung sind weiter noch in den Figuren 3 und 4 dargestellt. In Fig. 3 weist das Glasrohr 20
an einem Ende einen erweiterten Teil 21 auf, auf den mittels eines Indiumringes 22 das mit einer lichtempfindlichen
Schicht Zh versehene Fenster 23 befestigt ist. Die Gazeelektrode 25 ist auf bekannte Weise zwischen den aus Kupfer-Nickel
hergestellten Ringen 26 und 27 befestigt. Der Ring 26
ruht auf dem an der Stelle des erweiterten Teiles auf "der Innenseite gebildeten Ansatz 28 und ist mit einer Legierung
von 95 $ Indium und 5 $ Zinn verschmolzen, mit der die öffnung
29 ausgefüllt ist. Diese Indiumlegierung bildet weiter einen
elektrischen Kontakt mit einer aus dem vorerwähnten Grunde auf der Aussenseite auf der Röhrenwand angebrachten Nickelschicht
30. Ausser an der Stelle der öffnung 29 ist der Ring 26 weiter noch auf ähnliche Weise an einer Stelle befestigt,
die der öffnung 29 diametral gegenüber liegt. In der Nähe
dieser Befestigungsstellen weist der Ring eine Chromschicht
auf, die ein zu starkes Ausfliessen des Indiums während des Festschmelzens des Ringes 26 verhindert.
Die in Fig. k gezeigte Ausführungsform nach der
Erfindung unterscheidet sich darin von der Ausführungsform
nach Fig. 3» dass der ringförmige Ansatz 48 sich infolge einer örtlichen Einschnürung des Rohres 40 gebildet hat. Die
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zwischen den Ringen h6 und 47 befestigte Gazeelektrode 45
ist auf analoge Weise vie in Fig. 3 befestigt und elektrisch herausgeführt.
Obgleich die Erfindung vorzugsweise bei Fernsehaufnahmeröhren angewandt wird, beschränkt sie sich darauf
jedoch keineswegs* Die Erfindung kann sehr allgemein und insbesondere in Elektronenstrahlröhren vorteilhaft Anwendung
finden. Aus den Beschriebenen Ausführungsformen geht weiter
hervor, dass im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind.
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Claims (8)
1.J ■ Elektrische Entladungsröhre, die eine vakuumdichte
Umhüllung, mindestens eine in dieser Umhüllung angebrachte, elektrisch, leitende Durchführung und eine mit dieser
Durchführung elektrisch leitend verbundene Elektrode enthält, wobei die genannte Durchführung aus einer in der Umhüllung
angebrachten Öffnung besteht, die vakuumdicht mit einem indiumhaltigen Material verschlossen ist, dadurch gekennzeich-
1 "I
net, dags die genannte Elektrode aus einer mindestens teilweise
in einem gewissen Abstand von der Wand der Umhüllung liegenden Elektrode besteht, die direkt oder an der freien
Oberfläche eines mit dieser Elektrode verbundenen Teiles an oder in dem indiumhaltigen Material der Durchführung festgeschmolzen
ist. " ' '
2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das indiumhaltige Material aus Indium oder einer Legierung von Indium und mindestens eines
der Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, Gallium.
und Nickel besteht*
3· Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Elektrode mit
mindestens einem Ansatz versehen ist, der an oder nahe bei seinem freien Ende in oder an dem indiumhaltigen Material der
Durchführung festgeschmolzen ist.
4. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, 2
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oder 3> dadurch, gekennzeichnet, dass der festgeschmolzene
Teil der Elektrode wenigstens an seiner Oberfläche aus Chrom-Nickel-Stahl besteht.
5. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, 2
oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der festgeschmolzene
Teil der Elektrode wenigstens an seiner Oberfläche in der Nähe der Schmelzverbindung Mittel enthält, die ein in der
flüssigen Phase zu starkes Ausfliessen des indiumhaltigen
Materials über die genannte Oberfläche verhindern.
6. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel aus einer auf der genannten Oberfläche angebrachten Chromschicht bestehen.
7· Elektrische Entladungsröhre nach einem oder '
mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens die Aussenwand der Umhüllung teilweise mit einer mit der Durchführung in Kontakt stehenden Metallschicht
überzogen ist.
8. - Elektrische Entladungsröhre nach einem oder '·
mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Röhre eine Elektronenstrahlröhre oder eine Fernsehaufnahmeröhre
ist.
9· Verfahren zur Befestigung und elektrischen Durchführung einer Elektrode in einer elektrischen Entladungsröhre
nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
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242ZHT1
PHN 6950
-W-
gekennzeichnet, dass in der Umhüllung der Röhre mindestens
eine Öffnung angebracht wird; mindestens die Wand dieser Öffnung mit einer Metallschicht,überzogen wird; die genannte
Öffnung mit einem Pfropfen aus indiumhaltigen Material verschlossen
wird; in der Röhre eine Elektrode angeordnet wird, die direkt oder mittels eines mit ihr verbundenen Teiles mit
dem genannten indiumhaltigen Material in Kontakt gebracht
wird; die Röhre in einem Vakuuraraum auf eine derart hohe
Temperatur gebracht wird, dass das indiumhaltige Material schmilzt, sich mit dem auf der ¥and der Öffnung angebrachten
Metall legiert und an der Elektrode oder dem mit ihr verbundenen Teil haftet, in der Weise, dass nach Abkühlung der
Röhre eine vakuumdichte Durchführung erhalten ist, an oder in der die genannte Elektrode oder der genannte mit der Elektrode
verbundene Teil festgeschmolzen ist.
tO. · Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet,
dass während des Festschmelzens einer Elektrode an ihrer Durchführung die Röhre und die sich darin befindenden Teil
zugleich entgast werden.
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