DE2504375C3

DE2504375C3 - Verfahren zum Belüften einer evakuierten Elektronenröhre

Info

Publication number: DE2504375C3
Application number: DE2504375A
Authority: DE
Inventors: George Ernest Lancaster Pa. Eiwen
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1984-06-20
Also published as: FR2260184B1; DE2504375B2; CA1022995A; JPS5619947B2; US4010991A; FR2260184A1; DE2504375A1; JPS50110763A; IT1028479B; GB1487272A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift »RCA Engineer« Bd. 15 (1970), Seiten 52-57T3ekarnt. Dort ist beschrieben, wie eine Kathodenstrahlröhre dadurch belüftet werden kann, daß mit 15 langen Impulsen eines Laserstrahlbündels mit 3 Joule Energie pro Impuls ein kleines Loch in eine Glaswand des Röhrenkolbens gebohrt wird. /

Aus der GB-PS 12 63 774 ist es bekannt, das Eindringen von Teilchen wie Glassplitter in den Kolben einer Röhre beim Austausch des Strahlerzeugers dadurch zu verhindern, daß zwischen dem schirmseitigen Ende des Strahlerzeugers und der Kolbenwand eine Abschirmung vorgesehen ist. Bei dem bekannten Verfahren wird aber der Halsteil der Röhre so abgebrochen, daß zwangsläufig Glaspulver in einer beträchtlichen Menge erzeugt wird. to

Es sind noch weitere Methoden zum Belüften (womit das Eindringen von Luft oder auch von anderen Gasen oder Dämpfen gemeint sein kann) einer Vakuumröhre durch kontrolliertes Aufbrechen des Röhrenhalses oder^ des Pumpstutzens der Röhre bekannt (US-PS 30 63 777, 34 04 933^Jund 36 79 284). Obwohl jedes dieser bekannten Verfahren darauf abgestellt ist, die Menge an dabei erzeugten losen Teilchen möglichst klein zu halten, werden gleichwohl lose Glasteilchen erzeugt und in denjenigen Teil der Röhre hineingerissen, der erhalten und wiederverwendet werden soll. Wenn das öffnen der Röhre durch Aufbrechen erfolgt, werden die Teilchen großenteils beim Brechen des Glases erzeugt. Wenn gemäß dem bekannten Verfahren mittels eines Laserstrahlbündels ein Loch durch eine Glaswand gebohrt wird, entstehen Teilchen während des Brechens sowie dann, wenn verdampftes Glasmaterial in den Röhrenkolben hineingerissen wird und dort kondensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszugestalten, daß das beim Aufschmelzen des Röhrenhalses eindringende Gas möglichst wenige lose Glasteilchen in das Innere der Röhre bringt. Die Erfindung löst diese Aufgabe bei dem bekannten Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Maßnahmen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das in den Kolben hineingerissene verdampfte Material auf dem Flächenteil der Einbauvorrichtung kondensiert und fest haftet und infolgedessen weniger lose Teilchen entstehen. Der die Durchbohrung und die Einbauvorrichtung mit dem kondensierten Material enthaltende Teil des Röhrenhalses wird dann weggeschnitten und zum Abfall gegeben. Die Erfindung ist besonders dann von Vorteil, wenn man mit relativ schwachen Impulsen arbeitet, um die Wandung zu durchbohren. Aufgrund der geringeren Energiekonzentration entsteht weniger Bruch an der Durchbohrungsstelle. Außerdem wird weniger verdampftes Glasmaterial in die Röhre hineingerissen. Aufgrund dieser beiden Merkmale verringert sich die Menge an erzeugten losen Teilchen noch mehr.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt.

F i g. 1 eine teilweise weggebrochene und im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Laserstrahlvorrichtung in der zum Belüften einer Kathodenstrahlröhre geeigneten Lage; und

Fig.2 bis 4 vergrößerte fragmentarische SeitenschnitidarsteUungen des Kolbens der Röhre nach F i g. 1 in verschiedenen Stadien der Durchbohrung mittels eines Laserstrahlbündels.

Fig. 1 zeigt eine evakuierte Kathodenstrahlröhre 21 mit einem Kolben 23 mit Trichter- oder Konusteil 25 und gläsernem Halsteil 27. Im Halsteil 27, der im allgemeinen einen Durchmesser von ungefähr 2,5 bis 5 cm hat, ist eine Einbauvorrichtung 29 untergebracht, die auf einem gläsernen Röhrenfuß 31 durch ins Innere hineingeführte metallene ZuleitungsMifte 33 gehaltert ist. Die Einbauvorrichtung 29 kann die Bauteile eines oder mehrerer Elektronenstrahlsysteme sowie verschiedene Gitter und sonstige Organe zum Formen und Richten des oder der erzeugten Elektronenstrahlen enthalten. Diese Bauteile sind hauptsächlich aus Metall und weisen Flächenteile auf, die in ihrer kleinsten Abmessung mindestens 6,35 mm messen und im dichten Abstand (ungefähr 0,5 bis 2,5 mm) von der Innenfläche des Halsteils 27 des Röhrenkolben:. 23 angeordnet sind. Ein solches Flächenteil 35 ist in Fig.2 bis 4 in der Nachbarschaft des Halsteils 27 gezeigt. Das Gewicht der Röhre 21 wird von einem C-förmigen Jochhalter 37, auf dem der Konusteil 25 aufsitzt, getragen. Der Halsteil wird durch eine mit Kunststcffauflage versehene Einspannvorrichtung, bestehend aus einer V-förmigen Backe 39 und einer Flachbacke 41, festgehalten.

Die Bestrahlungsvorrichtung 51 enthält eine in einem Gehäuse 53 untergebrachte Lichtquelle (nicht gezeigt), eine in einem Linsengehäuse 55 untergebrachte wassergekühlte Linse (nicht gezeigt) und eine Kammer 57 für die Reinhaltung der Linsenoberfläche von Staub und anderem absorbierenden Material durch Beaufschlagung mit zirkulierender Luft oder anderem Gas. Das durch die gestrichelte Linie 59 angedeutete Strahlenbündel führt Impulse aus Strahlungsenergie (vorzugsweise Infrarotlicht) hoher Energiekonzentration.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Lichtquelle ein bekanntes Kohlendioxyd-Laserrohr verwendet, das ungefähr 50 Watt Dauerstrahlungsenergie mit einer Wellenlänge von ungefähr 10,6 μπι erzeugen kann. Diese Strahlung wird nahezu vollständig von der Glaswandung (die eine Dicke von ungefähr 2,3 mm hat) des Halsteils 27 absorbiert. Man kann auch andere Lichtquellen verwenden. Beispielsweise kann ein Yltrium/Aluminium/Granat-Laser verwendet werden, der Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge von ungefähr 1,06 μιη emittiert.

Der Strahlerzeuger enthält eine Einrichtung zum Erzeugen von Strahlungsenergieimpulsen mit kontrolliertem Energieinhalt, kontrollierter Dauer und kontrolliertem Zeitabstand. Dabei kann es sich um einen mechanischen Q-Schalter-Zerhacker oder einen Q-Schalter-Drehspiegel handeln. Vorzugsweise sieht man jedoch als Impulserzeugereinrichtung im Energiestrahlerzeuger eine elektronische Schaltungsanordnung vor, die durch Ein- und Ausschalten des Strahls -die gewünschten Impulse erzeugt.

Mittels der Linse wird der Strahl auf eine gewünschte Größe am Halsteil 27 der Röhre fokussiert Bei Verwendung des bevorzugten Kohlendioxyd-Lasers kann mit Hilfe einer Germaniumlinse mit einer Brennweite von 63,5 mm und einer Öffnungszahl 1 (d. h. /Xl) der Strahl auf einen Durchmesser von ungefähr 0,25 mm mit 2 mm Tiefenschärfe gebündelt werden. Ste'tdessen kann man auch eine Germaniumliuse mit 127,0 mm Brennweite und der Öffnungszah¹ 1 verwenden, die den Strahl auf einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm mit ungefähr 8,3 mm Tiefenschärfe bündelt.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird eine Kathodenstrahlröhre 21 in den Halter 37 eingesetzt und festgespannt, wie in Fig. 1 gezeigt, und mit dem Laserstrahler ein Energiestrahl erzeugt, der in die Kolbenwand des Halsteils ein Loch bohrt. Dann wird der Strahl abgeschaltet und die Röhre 21 aus dem Halter herausgenommen. Wenn ein Loch durch die gläserne Halswand gebohrt ist, strömt das umgebende Gas, das Luft oder irgendeine kontrollierte Atmosphäre sein kann, durch das Bohrloch ein und füllt die Röhre 21. Danach wird ein Teil des Halses 27 mit dem Bohrloch und der Einbauvorrichtung abgeschnitten und weggeworfen.

Der Strahl wird auf einen Halswandteil gerichtet, der sich im dichten Abstand gegenüber einem inneren Flächenteil 35 der Einbauvorrichtung befindet. Anfänglich trifft der gebündelte Strahl auf einen Bereich 61 der AuQenwandfläche des Halses auf, wie in F i g. 2 gezeigt.

Bei ihrer Absorption durch die gläserne Halswand wird die Energie des Strahlungsbündels in Wärme umgewandelt, durch die eine gewisse Menge des Glasmaterials unter Bildung eines Kraters 63 verdampft wird, wie in F i g. 3 gezeigt. Der Krater 63 hat eine Wand 65 aus Glasmaterial, die über die gläserne Außenfläche des Halsteils 27 vorsteht. Im letzten Stadium wird Glasmaterial am Boden des Kraters 63 verdampft und mit dem aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Innenseite und der Außenseite der Röhre 21 hineinschießenden Gas in die Röhre gerissen. Das verdampfte > Material kondensiert auf dem inneren Flächenteil 35 und haftet dort als Glasschicht 67 fest, wie in Fig.4 gezeigt Infolge der Bildung der Glasschicht 67 entstehen weniger Teilchen und erreichen weniger Teilchen den Konusteil der Röhre, der erhalten bleiben

κι soll. Die Glasschicht 67 wird dann zusammen mit dem weggeschnittenen Halsteil und der Einbauvorrichtung weggeworfen. Der größte Teil des verdampften Materials geht dann in die Glasschicht 67 ein, wenn das Flächenteil 35 in seiner kleinsten Abmessung mindestens 6,35 mm mißt und nicht weiter als 6,35 mm von der Innenfläche des Halsteils entfernt ist.

Bei dem beschriebenen Verfahren sollen die Energiestrahlimpulse eine niedrigere Energie führen als bei dem aus der eingangs erwähnten Zeitschrift »RCA Engineer« bekannten Verfahren zum Durchbohren der gläsernen Halswand. Und zwar beträgt die Energie vorzugsweise ungefähr 1,2 bis 2,2 Joule pro Impuls, d. h. weniger als 50% der Energie pro Impuls bei dem bekannten Verfahren. Bei einer Glaswanddicke von

2) ungefähr 2,3 mm ist eine Beaufschlagung mit 40 bis 50 Impulsen in ungefähr 30 Sekunden für eine Durchbohrung der Wandung ausreichend. Aufgrund der niedrigeren Energie pro Impuls und der niedrigeren Rate der Energieeingabe erfolgt im wesentlichen kein Brechen

jo des Glases an der Durchbohrungsstelle. Diese niedrigere Rate der Energieeingabe kann für verschiedene Glaswanddicken verwendet werden. Größere Wanddikken verlangen längere Beaufschlagungszeiten. Es wird angenommen, daß bei einer derartigen Rate der Energieeingabe oder Eingangsenergie durch jeden Impuls ein Teil der Glaswand verdampft wird und daß der letzte Impuls die Glaswand durchbohrt, wie beim bekannten Verfahren. Jedoch ist die Menge an in die Röhre hineingerissenem verdampften Glasmaterial kleiner als bei dem bekannten Verfahren gemäß der genannten Literaturstelle aus »RCA Engineer«. Es wird angenommen, daß aufgrund der geringeren Menge an verdampftem Material weniger Teilchen erzeugt werden. Ferner wird angenommen, daß der größte Teil

4-5 des verdampften Materials an der dicht beabstandeten Fläche, gegen die es getrieben wird, festhaftet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Belüften einer evakuierten Elektronenröhre mit einem Kolben mit gläsernem Halsteil, dessen Innenwand Teilen der Oberfläche eines Einbauteils in geringem Abstand gegenüberliegt, bei dem ein gepulster, gebündelter Lichtstrahl auf die Außenwand des Halsteils gerichtet wird, bis sich in dieser ein Krater bildet und das Glasmaterial am Boden des Kraters verdampft, in den Kolben hineingerissen wird und dort kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl auf einen Bereich (61) des Halsteils gerichtet wird, der mit seiner Innenfläche einem der Innenwand des Halsteils nahen Flächenteil (35) des Einbauteils von mindestens 635 mm Ausdehnung in seiner kleinsten Abmessung in einem Abstand von höchstens 6,35 mm gegenüberliegt