DE2503499A1

DE2503499A1 - Electron transparent window for cathode ray tubes - with support grid for metal foil and sputtered light metal film

Info

Publication number: DE2503499A1
Application number: DE19752503499
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ing Grad Buettner; Josef Dipl Chem Dr Rer Jostan; Rolf Dipl Phys Dr R Lotthammer; Harald Ing Grad Mitz; Walter Ing Grad Mussinger; Josef Dipl Phys Ruf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1976-08-05

Abstract

A window for a cathode ray tube which is transparent to electrons consists of a thin metal foil, carried by a supporting grid which covers an aperture in the vacuum envelope of the cathode ray tube. The metal foil consists of metal layers which are applied by vacuum deposition or sputtering; one of them has a smaller specific density than the material of the supporting grid. The latter is pref. made of metal (nickel). Such a window combines a food transparency for electrons at low electron acceleration voltages with a satisfactory mechanical strength. The window effects an excellent vacuum seal.

Description

1,Elektronendurchlässiges Fenster" Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronendurchlässiges Fenster für eine gathodenstrahlröhre, bestehend aus einer dünnen metallischen Folie, die von einem Stützgitter getragen wird, das eine Öffnung in der Vakuumhülle der Kathodenstrahlröhre abdeckt. 1, Electron Permeable Window "The present invention relates to an electron-permeable window for a cathode ray tube, consisting of a thin metallic foil, which is carried by a support grid, the one Opening in the vacuum envelope of the cathode ray tube.

Technisch günstige Elektronenbeschleunigungsspannungen für Kathodenstrahlröhren liegen bei 20 bis 30 kV. Für eine Elektronendurchlässigkeit von 50 % kommen als Lenardfenster Folien in Frage, deren Dicke je nach Materialdichte in der Großenord--4 nung von 10 5 bis 10 ' cm liegt. Die Folie muß so angeordnet sein und eine solche Zugfestigkeit besitzen, daß sie der Druckdifferenz von etwa 105 N/m2 zwischen dem äußeren Atmosphärendruck und dem Vakuum im tnneren der Elektronenstrahlröhre standhält. Eine Lenardfensteranordnung soll weiter einer Temperaturbeanspruchung von ca. 4OO0Cstandhalten, da bei der Herstellung der Röhre ein Ausheizvorgang durchlaufen werden muß.Technically favorable electron acceleration voltages for cathode ray tubes are between 20 and 30 kV. For an electron permeability of 50% come as Lenard window foils in question, the thickness of which depends on the material density in the Großord - 4 The range is from 10 5 to 10 'cm. The foil must be arranged and such Have tensile strength that they can withstand the pressure difference of about 105 N / m2 between the Withstands external atmospheric pressure and the vacuum inside the cathode ray tube. A Lenard window arrangement should also withstand a temperature load of approx. 4OO0C, since a heating process must be carried out during the manufacture of the tube.

Lenardfenster aus 10-4 cm dicker Nickelfolie, die nahtlos mit einem ebenfalls aus Nickel bestehenden Stützgitter verbunden ist, sind bekannt. Obwohl ein solches, nur aus Nickel bestehendes Lenardfenster einige Anforderungen erfüllt, hat es zwei Nachteile: Für technisch mehr in Betracht kommende Elektronen mit einer Energie von 20 KeV dürfte bei 50 % Durchlässigkeit die Folie nur 3 # 10-5 cm dick sein. Die Stabilität einer so dünnen Nickelfolie ist aber sehr gering. Weiter ist die Ausbeute an löcherfreien und damit dichten Fenstgnvon dieser geringen Dicke bei der Herstellung klein, da die Herstellung verhältnismäßig kompliziert ist.Lenard window made of 10-4 cm thick nickel foil, seamlessly with a Also made of nickel support grid is connected, are known. Even though such a Lenard window, consisting only of nickel, fulfills some requirements, it has two disadvantages: For technically more relevant electrons with one With an energy of 20 KeV at 50% permeability, the film should only be 3 × 10-5 cm thick be. The stability of such a thin nickel foil is very poor. Next is the yield of hole-free and therefore tight windows of this small thickness small in manufacture because manufacture is relatively complicated.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Lenardfenster anzugeben, das bei guter Elektronendurchlässigkeit und verhältnismäßig geringer Elektronenbeschleunigungsspannung eine gute mechanische Festigkeit und eine gute Vakuumdichtigkeit aufweist.The present invention is based on the object of a novel Lenard window to indicate that with good electron permeability and proportionate low electron acceleration voltage good mechanical Has strength and good vacuum tightness.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die metallische Folie aus einer oder mehreren Metallschichten besteht,von denen zumindest eine Schicht aus im Vakuum aufgedampften oder aufgesputterten Metall besteht. According to the invention it is proposed that the metallic foil consists of one or more metal layers, of which at least one layer consists of metal vapor deposited or sputtered on in a vacuum.

Die Verwendung wenigstens einer aufgedampften oder aufgesputterten (durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten) Schicht ergibt insbesondere eine erhöhte Vakuumdichtigkeit und Festigkeit der von dem Stützgitter getragenen elektronendurchlässigen Folie. Bevorzugt besteht bzw. bestehen die aufgedampften oder aufgesputterten Schichten aus Metallegierungen oder Metallen geringer spezifischer Dichte. Damit läßt sich bei verhältnismäßig geringer Elektronenabsorption eine große mechanische Festigkeitserhöhung erreichen. The use of at least one vapor-deposited or sputtered The layer (applied by cathode sputtering) results in particular in an increased layer Vacuum tightness and strength of the electron permeable carried by the support grid Foil. The vapor-deposited or sputtered-on layers preferably exist or exist made of metal alloys or metals of low specific density. This can be with relatively low electron absorption, a large increase in mechanical strength reach.

Das erfindungsgeiäße Lenardfenster besteht bevorzugt aus einer -5 Nickelfolie (Dicke . 10 cm) oder einer Goldfolie (Dicke 2 e 10 5 cm) und einem Stützgitter aus Nickel. Die Fensterfolie aus Nickel oder Gold ist bevorzugt durch eine oder mehrere Metallschichten aus Metallen mit wesentlich geringerer Dichte verstärkt. The lenard window according to the invention preferably consists of a -5 Nickel foil (thickness. 10 cm) or a gold foil (thickness 2 e 10 5 cm) and a support grid made of nickel. The window foil made of nickel or gold is preferably by one or Reinforced several metal layers made of metals with much lower density.

Die Nickelfolie bzw. die Goldfolie mit dem Stützgitter wird zunächst durch eine Kombination galvanoplastischer, ätztechnischer und fotolacktechnischer Verfahren hergestellt. Die Verstärkung der Fenster mit den erfindungsgemäßen Schichten aus bevorzugt spezifisch leichten Metallen geschieht durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung (Aufsputtern). The nickel foil or the gold foil with the support grid is first through a combination of electroplating, etching and photoresist technology Process made. The reinforcement of the windows with the layers according to the invention from preferably specifically light metals is done by vapor deposition in a vacuum or by cathode atomization (sputtering).

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Lenardfenster ausschnittsweise schematisch im Schnitt dargestellt.In Fig. 1 a Lenard window according to the invention is a detail shown schematically in section.

Mit 1 ist beispielsweise eine etwa 1 . 10 5 cm dicke Nickelschicht mit 2 das mit 1 bevorzugt nahtlos und übergangslos verbundene ca.For example, 1 is about 1. 10 5 cm thick nickel layer with 2 the approx.

1,5 . 10-3 cm dicke Stützgitter aus Nickel bezeichnet; 1 und 2 können in an sich bekannter Weise durch Anwendung von Galvanoplastikverfahren, Ätzverfahren und Fotolacktechnik hergestellt werden. Mit 3 ist eine anschließend aufgebrachte Schicht aus einem anderen, vorzugsweise wesentlich leichteren Metall bezeichnet, beispielsweise eine etwa 7 . 10 5 cm dicke Aluminiumschicht oder eine etwa 1 . 10-4 cm dicke Berylliumschicht. Die Schicht 3 wird im Vakuum aufgedampft oder aufgesputtert. Es ist vorteilhaft, daß durch die Schicht 3 schwer vermeidliche Löcher in der Schicht 1 geschlossen oder überdeckt werden und dadurch neben einer verbesserten Festigkeit eine verbesserte Vakuumdichtigkeit erreicht wird.1.5. 10-3 cm thick nickel support grids; 1 and 2 can in a manner known per se through the use of electroplating processes, etching processes and photoresist technology. With 3 is a subsequently applied Layer made of another, preferably much lighter metal, for example about 7. 10 5 cm thick aluminum layer or an approx. 1. 10-4 cm thick beryllium layer. Layer 3 is evaporated or sputtered on in a vacuum. It is advantageous that through the layer 3 holes in the layer which are difficult to avoid 1 are closed or covered and thereby in addition to improved strength an improved vacuum tightness is achieved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann sogar die Nickelschicht 1 entfallen. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Wenn die Schicht 3 aus Aluminium besteht, kann die Dicke etwa 0,9.10 c4m und wenn Beryllium -4 verwendet wird, etwa 1,4 . 10 cm betragen. (Es sind hierbei die Tabellenwerte der Dichte der kompakten Metalle zugrundegelegt.) Vor dem Aufdampfen oder Aufsputtern der Schicht 23 sind die Lücken des Stützgitters zweckmäßig mit einem später wieder entfernbaren tSterial z. B. einem geeigneten Lack auszufüllen. Dieses Material in den Lücken dient vorübergehend als Substrat für die Schicht 23.According to a further development of the invention, even the nickel layer can 1 do not apply. This is shown in FIG. If the layer 3 is made of aluminum, the thickness can be about 0.9.10 c4m and, if beryllium -4 is used, about 1.4. 10 cm. (These are the tabular values for the density of the compact metals The gaps are before the vapor deposition or sputtering of the layer 23 of the support grid expediently with a later removable tSterial z. B. to be filled in with a suitable varnish. This material in the gaps serves temporarily as a substrate for layer 23.

Bei der Herstellung einer Anordnung nach Fig. 1 kann eine solche Lackschicht ggf. auch in Löchern der Fensterschicht 1 gleichsam als Substrat für die Verstärkungsschicht 3 dienen. Das Stützgitter ist mit 22 bezeichnet.When producing an arrangement according to FIG. 1, such a lacquer layer possibly also in holes in the window layer 1, as it were, as a substrate for the reinforcement layer 3 serve. The support grid is denoted by 22.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 wurde zusätzlich die Schicht 34 aufgebracht. Durch diese Schicht 34 werden die scharfen Ecken zwischen der Schicht 31 und den Stützgitterstegen 32 ausgefüllt. Es entstehen abgerundete Ecken und Kanten in der Schicht 34. Dadurch wiederum wird die mechanische Stabilität des Lenardfensters wesentlich erhöht.According to a further embodiment of the invention according to FIG. 3 the layer 34 was also applied. Through this layer 34 the sharp ones Corners between the layer 31 and the support grid webs 32 are filled. It arise rounded corners and edges in the layer 34. This, in turn, the mechanical The stability of the lenard window is significantly increased.

Auch Löcher in der Schicht 31 könnenhier mit der Schicht 34 auf die gleiche Weise noch geschlossen werden wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch die Schicht 3.Holes in the layer 31 can also be made here with the layer 34 on the be closed in the same way as in the embodiment of FIG layer 3.

Die Erfindung umfaßt auch Anordnungen, bei denen die Schicht 34 auf eine /Fensteranordnung nach Fig. 1 oder 2 aufgebracht ist. Die aufgedampften oder aufgesputterten Schichten bestehen bevorzugt aus Aluminium, Beryllium oder Magnesium oder Legierungen dieser Metaille.The invention also includes arrangements in which the layer 34 on a / window arrangement according to Fig. 1 or 2 is applied. The vaporized or Sputtered layers are preferably made of aluminum, beryllium or magnesium or alloys of these metals.

Bei der Verwendung von Magnesium für dieSchichten 3,23,31 bzw. 34 weitere die Schicht noch durch eine/- wenn auch sehr dünne Schicht - vor Oxidation durch den Sauerstoff der Luft geschützt sein. When using magnesium for layers 3, 23, 31 and 34, respectively further the layer still by a / - albeit very thin layer - before oxidation be protected by the oxygen in the air.

Claims

fk 9 Electron-permeable window for a cathode ray tube consisting of a thin metallic foil supported by a support grid which covers an opening in the vacuum envelope of the cathode ray tube, thereby characterized in that the metallic foil consists of one or more metal layers consists, of which at least one layer is vapor-deposited or sputtered-on in a vacuum Made of metal.

2. Electron-permeable window according to claim 1, characterized in that that the vapor-deposited or Aufgespuiae metal layers made of metals or metal alloys exist, which have a smaller specific density than that of the support grid material.

3. Electron-permeable window according to claim 1, characterized in that that the support grid is made of metal, in particular nickel.

4. Electron-permeable window according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vapor-deposited or sputtered-on layers consist of one or more of the metals beryllium, aluminum and magnesium.

5. Electron-permeable window according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metallic foil is made of a particularly nickel or gold foil, which is vapor-deposited with at least one layer of a metal or is sputtered, which has a lower specific density than that of the metal foil having.