DE2839504A1

DE2839504A1 - Elektronenstrahlerzeuger fuer kathodenstrahlroehren sowie verfahren zur herstellung des elektronenstrahlerzeugers

Info

Publication number: DE2839504A1
Application number: DE19782839504
Authority: DE
Inventors: Sadao Matsumoto; Yokio Takanashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1979-03-22
Also published as: ES473292A1; DE2839504C2; GB2005464B; US4259610A; GB2005464A

Description

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ELEKTRONENSTRAHLERZEUGER FÜR KATHODENSTRAHLRÖHREN SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES ELEKTRONENSTRAHL ERZEUGERS

Diese Erfindung befaßt sich mit Elektronenstrahlerzeugersystemen für Kathodenstrahl-BiIdröhren und auch für die Herstellung solcher Elektronenstrahlerzeugersysteme. Diese Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit solchen Elektronenstrahlerzeugersystemen, die eine direkt beheizte Kathode oder mehre direkt beheizte Kathoden haben.

Neuerdings ist eine geringe Leistungsaufnahme eine wünschenswerte Eigenschaft für eine Kathodenstrahl Bildröhre eines Fernsehempfängers. Um die Leistungsaufnahme verringern zu können, ist es notwendig auch einen schwächeren Ablenkstrom oder einen schwächeren Strom für das Aufheizen der Kathodenstrahl-BiIdröhre zu verwenden.

Für Kathodenstrahl-FarbbiIdröhren mit einer aus drei Elektronenstrahlerzeugern bestehenden Elektronenstrahl erzeugereinheit gilt ganz besonders, daß der Halsteil des Röhrenkolbens - in diesem Halsteil ist die Elektronenstrahlerzeugereinheit untergebracht - eng und schmal sein muß, um den Ablenkstrom zu senken. Das hat zur Folge, daß die Einheit der Elektronenstrahlerzeuger eine geringe Dicke haben muß, daß weiterhin auch noch die Abstände zwischen den einzelnen Elektronenstrahlerzeugern klein werden. Die aus drei Elektronenstrahlerzeugern bestehende Elektronenabstrahleinheit setzt sich zusammen aus einer ersten Gitterelektrode, einer zweiten Gitterelektrode, einer dritten

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Gitterelektrode und einer vierten Gitterelektrode sowie aus drei Kathoden, die alle in vorgegebenen Abständen zueinander an Glasstäben befestigt sind, von denen sie gehalten werden. Eine derartige Elektronenabstrahleinheit, die aus drei Elektronenstrahl erzeugern besteht und ziemlich klein in den Abmessungen ist, wird als Einheits-Elektronenstrahlerzeugersystem bezeichnet. Die Elektroden der drei Elektronenstrahlerzeuger weisen aus diesem Grunde auch das gleiche Potential auf. Dementsprechend werden die Eingangssignale, die den drei Elektronenstrahlerzeugern aufgeschaltet werden, den jeweils zutreffenden Kathoden zugeführt. Das aber bedeutet, daß der Abstand zwischen der Kathode un der ersten Gitterelektrode genau eingehalten werden muß.

Ein Beispiel einer direkt beheizten Kathodenvorrichtung, die in einem Elektronenstrahlerzeuger einer Kathodenstrahl-Farbbi1dröhre verwendet wird, ist in Fig. 1 dargestellt. Die Hinweiszahl 1 steht für ein plattenförmiges Stützelement aus Keramikwerkstoff, in dessen Mittelteil eine Öffnung 2 eingearbeitet ist. Der Rand der Öffnung 2 - und zwar in einem Stück mit diesem gearbeitet - weist einen Ring 3 auf, der sich nach oben erstreckt. In gleichmäßigem Abstand zueinder sind auf dem Rand 3 drei Heizfäden 7 gespannt. Im Mittelteil eines jeden Heizfadens 7 ist eine Elektronenabstrahlvorrichtung 9 befestigt. Die beiden Enden eines jeden Heizfadens 7 werden von den beiden elastischen Bändern 8 gehalten, welche ihrerseits wiederum an den vom Stützelement 1 gehaltenen Anschluß-

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klemmen 6 befestigt sind. Diese bilden drei direkt beheizte Kathoden. Darüber hinaus steht die direkt beheizte Kathodenvorrichtung über Glasstäbe derart mit (nicht dargestellten) mehreren Gitterelektroden in Verbindung, daß sich eine Elektronenabstrahlvorrichtung ergibt, die aus drei Elektronenstrahlerzeugern besteht.

Werden diese Elektroden eingebaut und montiert, dann ist es schwierig, den Abstand zwischen der Kathode und den jeweiligen Elektroden genau einzuhalten. So muß ganz besonders in dem Fall, in dem bei einem Elektronenstrahlerzeuger den drei Kathoden jeweils drei Eingangssignale aufgeschaltet werden, der Abstand zwischen der Elektronenabstrahlvorrichtung und dem ersten Gitter bei jedem Elektronenstrahl erzeuger genau auf den vorgegebenen Wert justiert und eingestellt werden, wobei es schwierig ist, diesen Abstand genau einzustellen.

Diese Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, ein Elektronenerzeugersystem zu schaffen, bei dem zwischen dem Elektronenabstrahlsystem oder zwischen jedem Elektronenabstrahlsystem und einer ersten Gitterelektrode ein ganuer Abstand eingehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung ein Elektronenstrahlerzeugersystem für eine Kathodenstrahl-Bildröhre vor, das aus mehreren Gitterelektroden und einem direkt beheizten Kathodensystem besteht, die im Hinblick zueinander in einem bestimmten Abstand montiert und befestigt sind. Das System besteht aus mindestens einem Heizfaden, der

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zwischen zwei Halteelementen sich erstreckt, wobei auf dem Heizfaden oder auf jedem Heizfaden eine Elektronenabstrahlvorrichtung angeordnet ist, wobei weiterhin eines der beiden Halteelemente für den Heizfaden oder für jeden Heizfaden eine Justiervorrichtung aufweist, mit der die Position der Elektronenabstrahl-Vorrichtung im Hinblick auf die benachbarte Gitterelektrode eingestellt und justiert werden kann.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit ein Eiektronenerzeugersystem, das aus einer oder mehreren direkt beheizten Kathoden besteht, bei denen jeweils ein Heizfaden zwischen zwei einander gegenüber angeordneten zwei Haltelementen gespannt ist, und zwar auf einer Trägerschicht einander gegenüber angeordneten Halteelementen - und zu dem mehrere Gitterelektroden gehören. Die zuvor angeführten Kathoden und die zuvor angeführten Gitterelektroden sind in einem vorgegebenen Abstand zueinander an Stäben aus Isolierwerkstoff befestigt. Der Heizfaden oder die Heizfäden sind mit Elektronenstrahlvorrichtungen versehen. Eine jede der Kathoden weist eine Vorrichtung auf, mit der der Abstand zwischen deren Elektronenabstrahl-Vorrichtung und einer der benachbarten Gitterelektroden eingestellt werden kann.

Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) nähererläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. la Eine Draufsicht und einen Vertikaischnitt auf und durch ein bereits bekanntes direkt

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beheiztes Kathodensystem für das Elektronenstrahlerzeugersystem einer Kathodenstrahl Bi1dröhre.

Fig. 2a Jeweils eine zum Teil im Schnitt wiedergege^un . bene Ansicht und eine Seitenansicht eines Elektronenstrahlsystemes dieser Erfindung.

Fig. 3 Einen Teil des Elektronenstrahlerzeugersystem es im Schnitt.

Fig. 4 Eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahl erzeugersystemes betrachtet von oberhalb des mit Fig. 3 dargestellten direkt beheizten Kathodensystemes.

Fig. 5 Eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahl erzeugersystemes betrachtet von unterhalb des mit Fig. 3 wiedergegebenen direkt beheizten Kathodensystemes.

Fig. 6 Einen FertigungsVorgang oder Montagevorgang im Hinblick auf das Elektronenstrahlerzeugersystem dieser Erfindung.

Fig. 7a Jeweils eine zum Teil im Schnitt wiedergegebene Darstellung und eine Seitenansicht des Elektronenstrahlerzeugersystemes einer geänderten und modifizierten Ausführung des Erfindungsgegenstandes..

Fig. 8a Jeweils eine Draufsicht (Fig. 8a), eine zum Teil im Schnitt wiedergegebene Ansicht (Fig. 8b), ein Vertikaischnitt (Fig. 8c) und eine Bodenansicht (Fig. 8d) eines Teiles des mit Fig. 7 dargestellten Elektronenstrahlerzeugersystemes.

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Fig. 9 Eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahl erzeugersystemes betrachtet von oberhalb des mit Fig. 8 wiedergegebenen direkt beheizten Käthodensystemes.

Fig. 10 Eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahl erzeugersystemes betrachtet von unterhalb des mit Fig. 8 wiedergegebenen direkt beheizten Käthodensystemes.

Fig. 11a Sind jeweils eine Draufsicht auf eine Halterung (Fig. lla), eine Ansicht einer Halterung (Fig. lib) und eine Seitenansicht einer Halterung (Fig. lic).

Fig. 12a Sind jeweils eine Draufsicht auf eine Ab^{bls 12c} standshalterung (Fig. 12a), eine Ansicht

einer Abstandshalterung (Fig. 12b) und eine Seitenansicht einer Abstandshalterung ( Fig. 12c).

Fig. 13 Einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugersystem einer anderen und modifizierten Ausführung des Erfindungsgegenstandes .

Fig. 14 Jeweils andere Ansführungsbeispiele für ^1S die beweglichen oder verstellbaren Konstruktionselemente aus Fig. 4 und Fig. 9.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ein Elektronenstrahlerzeugersystem der sogenannten In-Line-Ausführung, bei dem die drei Elektronenabstrahlsysteme in einer Reihe angeordnet sind.

Bei diesem In-Line-Elektronenstrahlerzeugersystem

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sind jeweils eine direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 sowie erste, zweite, dritte und vierte Gittersysteme 13 bis 16 an Haltestäben aus Isolierwerkstoff befestigt, die mit der allgemeinen Hinweiszahl 17 gekennzeichnet sind. Bei diesem Elektronenstrahlerzeugersystem handelt es sich bei den Gittersystemen drei und vier 15 und 16 um Elektroden, die dem gesamten Elektronenstrahlerzeugersystem gemeinsam sind, und zwar um kastenförmige Elektroden mit Öffnungen oder Löcher für den Elektronenstrahl. Das zweite Gittersystem 14 und das erste Gittersystem 13 sind jeweils plattenförmige Elektroden, die jeweils drei Elektronenstrahlöffnungen haben. Die direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 weist mehrere Heizfäden 5 auf, die jeweils zwischen den beiden Halteelementen 2 und ; 3 gespannt sind, welche ihrerseits wiederum einander :- gegenüber auf einer Trägerschicht 1 angeordnet sind. J Zur direkt beheizten Kathodenvorrichtung 20 gehören auch noch die Elektronenabstrahlvorrichtungen 7, von denen jeweils eine jeweils auf einem Heizfaden 5 angeordnet ist. Das Halteelement 3 ist hohl. In diesem Halteelement 3 eingesetzt ist ein bewegliches Konstruktionselement 8 und an seiner Außenseite befestigt ist eine elastische Halterung-4.

Nachstehend soll nun die Konstruktion der Kathodenvorrichtung anhand von Fig. 4 und Fig. 5 noch ausführlicher beschrieben werden.

Die Kathodenvorrichtung, direkt beheizt, besteht aus drei direkt beheizten Kathoden 30, zu denen gehören:- jeweils die beiden Halteelemente 2 und 3, welche durch eine Trägerschicht 1 aus isolierendem Keramikmaterial

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geführt sind und von dieser Trägerschicht auch gehalten werden; ein Federelement 4, das an einem der beiden Halteelemente befestigt ist; ein Heizfaden 5, der sich zwischen den beiden Haiteelementen erstreckt und von diesen gehalten wird;eine Elektronabstrahlvorrichtung 7, die mit dem Heizfaden 5 fest verbunden ist; schließlich auch noch ein bewegliches Stellelement 8, mit dem der Abstand zwischen der Elektronenabstrahlvorrichtung und der ersten Gitterelektrode eingestellt werden kann. In die Trägerschicht eingearbeitet sind mehrere Durchgangsbohrungen 22 und Ausnehmungen 23, die einen Abstand zueinander haben, der für das Aufnehmen von Klebemasse oder Glasmasse/Porzellanmasse geeignet ist,um damit die Halteelemente 2 und 3 an der Trägerschicht 1 zu befestigen. (Aufnahmestellen für Klebemasse oder Glasmasse/Prozel1anmasse auf der Durchgangsbohrungsseite sind nicht dargestellt). Die Durchgangsbohrungen 21 befinden sich in der Mitte der Trägerschicht 1, und zwar zwischen den Durchgangsbohrungen 22 und den Ausnehmungen 23. Die Durchgangsbohrungen 21 sind jeweils auf die Elektronenabstrah1vorrichtungen ausgerichtet. Die Trenn-Ausnehmungen 50 sind in die Oberfläche, und zwar in die obere Fläche, der Grundplatte eingearbeitet; sie isolieren und trennen die Halteelemente. In die untere Fläche oder Bodenfläche der Trägerschicht 1 sind zum Aufnehmen der Stützplatten 11 die Schlitze 25 eingearbeitet. Der Mittelteil eines jeden Schlitzes 25 weist eine Vertiefung 26 auf, die Glasmasse/ Porzellanmasse aufzunehmen hat.

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Mit dem Halteelement 2 der beiden Halteelemente 2, 3, das in der zuvor beschriebenen Weise in der Trägerschicht 1 befestigt ist, ist ein Ende des Heizfadens 5 fest verbunden, während das andere Ende des die Elektronenabstrahlvorrichtung haltenden Heizfadens 5 von dem anderen Stützelement 3 federnd und elastisch gehalten wird. Dieses andere Ende des Heizfadens erstreckt sich zur Außenseite des Halteelementes 3 hin und ist dann an dem Federelement 4 befestigt, das mit der Außenseite des Halteelementes 3 verbunden ist. Das Halteelement 3 ist in der Form eines rechteckigen Hohlkörpers derart ausgeführt, daß es ein bewegliches Einstelleelement 8 führen kann, welches zum Nachstellen der Höhe der Elektronenabstrahlvorrichtung dient, indem es den Heizfaden berührt und dann den Abstand zwischen Kathode und dem ersten Gitter (abgekürzt den Abstand "G-,Κ") auf den vorgeschriebenen und vorgegebenen Wert bringt. Das Halteelement 2 ist in die Durchgangsbohrung 22 der Trägerschicht 1 eingesetzt und dort befestigt, während das Haiteelement 3 in die Ausnehmung 23 eingesetzt und dort mit Klebemasse befestigt ist. Das federnde Konstruktionselement 4, das an dem einstellbaren Halteelement 3 befestigt ist, dient zur Aufnahme und Absorption thermischer Dehnung, wenn der Heizfaden durch den elektrischen Strom erwärmt wird, es überträgt aber auch eine Federkraft auf den Heizfaden, damit dieser Heizfaden dann bewegt werden kann, wenn seine Lage justiert werden muß. Die Elektronenabstrahlvorrichtung 7 besteht aus einem Kathoden-Grundmetall, das sich aus

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Nickel im wesentlichen zusammensetzt, desgleichen auch noch aus einem kleinen und geringfügigen Anteil von Magnesium, Silizium oder dergleichen mehr. Dieses Grundmetall wird dann mit einer Elektronen-Emissionsschicht beschichtet, beispielsweise mit (Ba, Sr Ca)Co-,. Das bewegliche Einstel 1 el ement 8 hat die Aufgabe, den Abstand zwischen der Elektronenabstrahlvorrichtung 7 und dem ersten Gitter nachzustellen und einzuhalten. Nach dem Verbinden der Vielzahl der Gitterelektroden und der Trägerschicht mit den Haltestäben aus Isolierwerkstoff wird das bewegliche Einstel1 element 8 in das Halteelement 3 eingesteckt und dann zum Einhalten und Nachführen der Lage der Elektronenabstrahlvorrichtung von diesem Halteelement geführt.

Wie aus Fig. 6 zu erkennen ist, ist die Lage der Oberkante eines jeden der Halteelemente 2 und 3

zur oberen Fläche, der Trägerschicht 1. , „ , _ .. derart vorgegeben und festgelegt, daß der Teil, wo der Heizfaden 5 mit dem Federelement 4 verbunden und am einstellbaren Halteelement 3 befestigt ist tiefer liegt als der Teil, wo der Heizfaden 5 am Haltelement 2 befestigt ist, und zwar um rund 0.1 mm bis 0.15 mm. Das aber bedeutet, daß der zwischen dem Halteelement 2 und dem Federelement 4 gespannte Heizfaden zur Trägerschicht 1 oder zur ersten Gitterelektrode 13 nicht parallel angeordnet ist.

Nachstehend wird nun das Fertigungs-und Herstellungs verfahren für die Herstellung des vorerwähnten Elektronenstrahlerzeugersystemes beschrieben. Zunächst einmal werden mehrere Gitterelektroden, darin einge-

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schlossen auch die ersten und zweiten Gitterelektrodensysteme 13 und 14 und die direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20,montiert und dadurch mit den aus Isolierwerkstoff bestehenden Haltestäben verbunden, daß die Elektroden darin eingebettet werden, und zwar unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen ihnen. Dann wird das untere Ende des Heizfadens 5 mit dem oberen Ende des beweglichen Stellelementes 8 in Berührung gebracht, woraufhin dann das bewegliche Einstellelement 8 nach oben verschoben wird, um den Heizfaden parallel zum Gittersystem auszurichten. In diesem Falle wird zur Herbeiführung der Justierung der Abstand G-,Κ unter Verwendung eines optischen oder eines elektrostatischen Verfahrens gemessen, wobei die erste Gitterelektrode oder die zweite Gitterelektrode als Bezugsfläche genommen wird. Nach dem Einstellen des G-jK-Abstandes durch Verschieben des beweglichen Einstellelementes 8 und durch Verstellen der Position der Elektronenabstrahlvorrichtung im Hinblick auf die erste Gitterkonstruktion, wird das bewegliche Einstellelement 8 durch Punktschweißen an dem einstellbaren Halteelement befestigt, wobei dann ein Ende des Heizfadens 5 von dem oberen Ende des beweglichen Einstel1elementes 8 gehalten wird. Theoretisch die beste Konstruktionform ist die, wenn Kathode und Gitter so konstruiert sind, daß sie parallel zueinander ausgerichtet sind. Praktisch aber wird nach Einstellung des G-,K-Abstandes eine im wesentlichen Parralelzuordnung zwischen Kathode und erster Gitterelektrode deswegen nicht notwendigerweise erzielt,

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und zwar wegen der Federkräfte in jedem Heizfaden 5 oder wegen Maßabweichungen im Hinblick auf die Befestigungshöhe des Halteelementes. Parallelitätsabweichungen wirken sich praktisch deshalb nicht auf das Betriebsverhalten des Elektronenstrahlerzeugersystemes aus, weil der Durchmesser der ersten Gitteröffnung 28, der die Emission der Elektronen beeinflußt, 0.5 mm bis 0.8 mm klein ist, so daß ein korrekter G-jK-Abstand dadurch erzielt werden kann, daß man ihn durch die Öffnung mißt.

Sollte die obere Fläche des Endteiles des Heizfadens δ, der mit dem Halteelement verbunden ist, von der Grundebene oder Bezugsebene 41 abweichen - diese Ebene 41 liegt in dem Teil, der vom ersten Gitter um den Abstand G-,Κ entfernt ist, dann kann der Heizfaden 5 etwas schräg gezogen werden, weil in dem gerade unter der Öffnung des ersten Gitters gelegenen Teildie Elektronenabstrahlvorrichtung durch Messung im Abstand G,K gehalten wird. Konstruktionsziel für die Beweglichkeit des Heizfadens am Berührungspunkt mit dem beweglichen Einstellelement ist ein Abstand vo n+0.1 mm, wobei der Einstellbereich für das Nachjustieren des G,K-Abstandes praktisch gleich der Hälfte dieses Wertes wird, weil ja die Elektronenabstrahlvorrichtung im Mittelteil des Heizfadens angeordnet ist. Mit dem zuvor beschriebenen Einstellbereich für den G-|K-Abstand ist es möglich, den G,K-Abstand auf einen vorgegebenen Wert zu halten, und zwar unabhängig von Abweichung in der durch die Montage sich ergebenden Position des festen Haltelementes 2 auf der Trägerschicht oder unabhängig von Parallelitätsab-

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weichungen zwischen den Öffnungen für die Elektronenstrahlen oder unabhängig von den Höhenabweichungen in der Position der Elektronenabstrahlvorrichtung, die während der Montage der direkt beheizten Kathode aufkommen können. Damit aber kann bei dem Elektronenstrahlerzeugersystem dieser Erfindung der G-jK-Abstand nach dem Einbau von mehreren Gitterelektrodensystemen und nach dem Einbau der direkt beheizten Kathodenvorrichtung und deren Befestigung an Haltestäben aus Isolierwerkstoff nachgestellt werden, so daß dieses Elektronenstrahle.rzeugersystem immer den richtigen und genauen G-iK-Abstand haben wird.

Nachstehend soll nun ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindunggegenstandes anhand von Fig. 7 beschrieben werden. Die direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 gehören die drei Elektronenabstrahlvorrichtungen 7, die jeweils auf den Heizfäden 5 montiert sind. Diese Kathodenvorrichtung ist fest mit den ersten, zweiten, dritten und vierten Gitterelektroden 13,14, 15 und 16, und zwar in einer vorgegebenen geometrischen Zuordnung durch ein Paar von Haltestäben aus Isolierwerkstoff, die einander gegenüber angeordnet sind. Die vorerwähnte vierte Gitterelektrode 16 und die vorerwähnte dritte Gitterelektrode 15 sind allen drei Elektronenstrahlerzeugern gemeinsam und haben kastenförmige Elektroden mit drei Elektronenstrahl-Öffnungen oder Elektronenstrahl löchern , und die ersten und zweiten Gitterelektroden 13 und 14 sind flache und ebene Elektroden mit drei Elektrodenstrahl

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öffnungen.

Diese Art Elektronenstrahlerzeugersystem ist noch klarer und genauer in Fig. 8a, Fig. 8b, Fig. 8c und Fig. 8d dargestellt. Die allgemeine Hinweiszahl 20 in Fig. 8 steht für eine direkt beheizte Kathodenvorrichtung, zu der die drei auf einer Trägerschicht 1 angebrachten direkt beheizten Kathoden 30 gehören. Bei dieser Kathodenvorrichtung sind eine erste Gitterelektrode 13 und eine Kathodenhaiterung 28 auf den gegenüberliegenden Seiten der Kathodenvorrichtung montiert. Die direkt beheizte Kathode 30 besteht aus einem Heizfaden 5, der zwischen zwei festen Halteelementen 2 gespannt ist und aus einem einstellbaren Halteelement 3 mit dem Federelement 4. Die Elektronenabstrahlvorrichtung 7 ist auf dem Heizfaden befestigt und ein bewegliches Einstellelement 8 ist in das einstellbare Halteelement 3 eingesetzt und dort befestigt. Bei äer ersten Gitterelektrode handelt es sich im wesentlichen um eine rechteckförmige und flache Elektrode, deren kürzere Seiten abgerundet sind und die drei in einer Linie ausgerichtete Elektronenstrahlöffnungen hat, und zwar ausgerichtet auf die Mittellinie in Längsrichtung. In den Längssei tender Elektrode befinden sich isolierende Wulststreifen 132, die zum Einbetten in die Haltestäbe aus Isolierwerkstoff oder Isolierglas bestimmt sind. Das erste Gitter dieser Art bestimmt den Abstand zwischen der Elektrode und der Elektronenabstrahl vorrichtung 7 durch zwei G-,K-Abstandhal terungen, welche in den längsgerichteten Enden der Trägerschichtvorgesehen sind und mit der Halterung 28 verbunden sind. Diese Halterung 28 hat Schweißansätze

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zum Anbringen der ersten Gitterelektrode, Streifen 281 zum Einbetten in die isolierenden Haltestäbe oder in die Glaswülste sowie Befestigungsösen 281 zum Befestigen der Halterung an die Trägerschicht 1. Zwischen der Halterung 28 und der Bodenfläche der Trägerschicht befindet sich eine Feder 34.

Nachstehend soll nun die mit Fig 8 dargestellte Ausführung des Elektronenstrahlerzeugersystemes anhand von Fig. 9 bis Fig. 14 ausführlich beschrieben werden.

Wie aus Fig. 9 und aus Fig. 10 zu erkennen ist, steht die allgemeine Hinweiszahl 1 für eine Trägerschicht aus Isolierwerkstoff. In diese Trägerschicht 1 eingearbeitet sind die drei Öffnungen 22 sowie die drei Schlitze oder Ausnehmungen 23, die die drei festen Halteelemente 2 und die drei einstellbaren Halteelemente 3 - diese sind jeweils einander gegenüber angeordnet - aufzunehmen und zu halten haben. Die Halteelemente 2 und 3 sind im Hinblick auf die Elektronenstrahlöffnungen der ersten Gitterelektrode einander gegenüber angeordnet. Im Inneren der Durchgangsbohrungen22 und der Schlitze oder der Ausnehmungen 23 sind Taschen 24 vorgesehen, die für das Aufnehmen von Glasmasse/Prozellanmasse bestimmt sind, mit denen nach dem Einsetzen der Halteelemente in die Löcher oder Schlitze die Halteelemente 2 und 3 an der Trägerschicht 1 befestigt werden. (Die Plätze und Stellen für die fest montierten Halteelemente sind nicht dargestellt). In die Oberfläche der Trägerschicht 1, und zwar zwischen jedem Haiteelementpaar, sind quer zur Trägerschicht die Ausnehmungen ,50 eingearbeitet, die die jeweiligen Kathoden 30 voneinander trennen und isolieren.

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Die Trägerschicht 1 hat eine Anschrägung 51, die sich über deren Längsseiten erstreckt, sie hat auch noch einen abgesetzten Teil 52 nahe dem Ende in Längsrichtung sowie weiterhin eine Schrägfläche 53 zwischen den abgesetzten Teilen und der oberen Fläche der Trägerschicht. Die Ausnehmungen 50, die Schrägflächen und die Schrägflächen 53 bilden eine Abschirmfläche für Material, das bei hoher Temperatur durch Verdampfen aus der Elektronenabstrahlvorrichtung austritt. Die Neigungswinkel und die Lager dieser Flächen gewährleisten eine gute für den Zweck bestimmte Abschirmung. Anders ausgedrückt: diese Ausnehmungen und Schrägflächenteile dienen dazu, den Film aus verdampften Material der Kathodenstrahl vorrichtung auf der Trägerschicht zu unterbrechen, d.h. zu verhindern, daß keine durchlaufende Fläche dieses Materials auf der Trägerschicht entsteht. In den abgesetzten Teil 52 der Trägerschicht 1 ist eine Durchgangsbohrung 55 eingearbeitet, die die mit Fig. 12 dargestellte Abstandhalterung G-K aufzunehmen hat, damit der Abstand zwischen der Elektronenabstrahlvorrichtung und der ersten Gitterelektrode bestimmt werden kann. In die untere Fläche der Trägerschicht eingearbeitet ist eine Vertiefung zum Aufnehmen und Befestigen der Halterung. Von dem festen Halteelement 2, das in die Trägerschicht eingesetzt ist, wird ein Ende des Heizdrahtes 5 gehalten, der in seinem Mittelteil die Elektronenabstrahlvorrichtung aufweist. Das Federelement 4 hält den Heizdraht 5 in elatischer Weise und ist seinerseits wiederum am Halteelement 3 befestigt. Bei dem Halteelement 3 handelt es

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um eine als Rechteck-Hohlkörper ausgeführte Metallbuchse und um Führungen, die das bewegliche Einstellelement 8 dann führen, wenn es zur Einstellung der Höhenlage des Heizfadens mit den Heizfaden in Berührung kommt. Das Halteelement 2 ist in der Durchgangsbohrung 22 montiert und dort auch befestigt, während das einstellbare Halteelement 3 in die Ausnehmung 23 eingesetzt und dort auch befestigt ist. Die vorerwähnte Ausnehmung 23 ist in die Trägerschicht eingearbeitet. Die Elektronenabstrahlvorrichtung 7 besteht aus einem Kathodenmetall, d.h. einem Metall,das aus Nickel besteht und Magnesium und Silizium enthält. Dieses Metall ist mit einer Schicht aus elektronenemittierenden Material (Ba Sr Ca)Co^ oder einem ähnlichen Material auf seiner Oberfläche beschichtet.

Fig. 11 zeigt nun besser und klarer, daß die Halterung 28 einen unteren Körperteil 283 hat, desgleichen auch zwei Montageansätze 282, die im wesentlichen zu rechten Winkeln gebogen sind, damit sie in die Einbauöffnung auf der Rückseite der Trägerschicht eingesetzt und eingesetzt werden können. Zur Halterung gehören auch noch die Schweißansätze 280 und die Streifen 281, die in die Halterungen aus Isolierwerkstoff eingebettet werden.

Wie aus Fig. 12 zu erkennen ist, weist der G-,K-Abstandshalter 32 einen rohrförmigen Teil 320 auf, der in die Durchgangsbohrung 55 eingesetzt und dort befestigt wird, er hat aber auch noch einen plattenförmigen Teil 321, der am oberen Teil des rohrförmigen Abschnittes befestigt ist.

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Die Herstellung und Montage des zuvor beschriebenen Elektronenstrahlerzeugersystemes soll nachstehend anahnd von Fig. 8 beschrieben werden. Fig. 8 zeigt eine vorgefertigte Baugruppe aus der Kathodenvorrichtung und aus dem ersten Gitter. Bei diesen gegebenen Bedingungen weist die Geometrie der Elektronenstrahlvorrichtungen 7 und die Geometrie der Strahlenöffnungen im ersten Gitter einige Abweichungen von der vorgegebenen Geometrie oder von der idealen Geometrie auf, und zwar aufgrund von Verwerfungen oder unebener Ausführung während der Fertigung. Gegeben sind auch Maßabweichungen bei den Halteelementen, die durch die Verfestigung des als Klebemasse verwendeten Glases verursacht werden, sowie Deformationen der geschweißten Teile des Heizfadens und der Halteelemente, ein Durchhängen des Heizfadens, oder aber eine unebene und ungleichmäßige Beschichtung des elektronenemittierenden Materials. Bei einer Ausführung, die nur eine Elektronenstrahl-Erzeugervorrichtung hat, läßt sich die Einstellung des G-,K-Abstandes dadurch leicht realisieren, daß man einen G-,K-Abstandshalter verwendet, dessen Höhe gleich dem vorgegebenen G-,K-Abstand und der Höhelage der Elektronenabstrahlvorrichtung zur Trägerschicht hin ist. Jedoch bei einer Ausführung mit drei Elektronenstrahlerzeugern ist die Einstellung der Abstände zwischen der Elektronenabstrahl vorrichtung und den drei Elektronenstrahlerzeugern - (dieser Abstand wird als Kathodenhöhe bezeichnet) sehr schwierig. Auch dann, wenn eine Kathodenvorrichtung mit gleichmäßiger Kathodenhöhe erzielt wird,

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ist es fast unmöglich,jede Kathodenhöhe kombiniert auf jede Öffnung des ersten Gitters dann einzustellen und zu justieren, wenn die erste Elektrode zwischen den drei Öffnungen einige Unebenheiten aufweist, Mit Fig„ 8 wird ein Verfahren demonstriert, mit dem nach der Vormontage von Kathode und erstem Gitter der G-jK-Abstand unter Verwendung des beweglichen Einstellelementes 8 eingestellt und justiert werden kann.

Zunächst einmal wird die Kathodenhöhe eines jeden der drei Elektronenstrahlerzeugersysteme jeweils separat gemessen. Die Kathodenhöhe einer jeden Kathode muß nicht notwendigerweise gleich sein, im allgemeinen jedochsollte die Abweichung vom Vorgabewert der Kathodenhöhe einen geringeren Wert haben als der Einstellwert, der zuvor beschrieben worden ist. Der geeignete Wert für die Kathodenhöhe ist abhängig von dem Konstruktionswert für den G-.K-Abstand und dem Abstand zwischen der G-,-Elektrode und der Trägerschicht 1, der durch den G-|K-Abstandshalter 32 bestimmt und festgelegt ist.

Sodann wird der G-tK-Abstandshalter 32 an der Trägerschicht 1 befestigt, wobei die direkt beheizten Kathoden montiert werden, und zwar unter Verwendung der Buchsen-Elemente 320, die in die Durchgangsbohrungen 55 eingesetzt und am Ende gequetscht werden. Weil die Schräge 53 am abgesetzten Teil 52 der Trägerschicht 1 vorhanden ist, berührt der G-.K-Abstandshalter 32 die obere Fläche der Trägerschicht 1 nicht. Auch dann, wenn sich ein Film aus Verdampfungsmaterialder Elektronenabstrahlvorrichtung auf der Ober-

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fläche der Trägerschicht bildet, kommt der G-.K-Abstandshalter 32 niemals elektrisch mit dem Heizfaden 5 in Kontakt. In ähnlicher Weise gewährleisten die Ausnehmung 50 und die Schräge 51 eine starke Isolierung zwischen G-,-Elektrode und den jeweils zugehörigen Kathoden.

Die Streifen 132 der G-|-Elektrode 13 auf dem G-₍K-Abstandshalter 32 sowie die Schweißteile 280 der KathodenhaTterung 28, die auf gegenüberliegenden Seiten der Trägerschicht 1 angordnet sind, werden miteinander verschweißt. Die zwischen der Trägerschicht 1 und der Halterung 28 angeordnet Feder 34 sorgt dafür daß die G^-Elektrode fest mit der Trägerschicht 1 verbunden ist. Bei dem Schweißprozeß wird die Po.sition der Halterung 29 derart angelegt, daß deren Befestigungsstreifen 282 in die Bohrung 54 eingesetzt wird, damit auch die jeweils zutreffenden Elektronenstrahlöffnungen der G-]-Elektrode den jeweils zutreffenden Elektronenabstrahlvorrichtungen gegenüber angeordnet sind.

Nach dem Montieren der direkt beheizten Kathodenvorrichtung wird der zutreffende Abstand zwischen der G-j-Elektrode und der Elektronenabstrahl vorrichtung

7 dadurch eingestellt, daß das zu dem einstellbaren Halteelement 3 gehörende bewegliche Einstellelement

8 zur G-|-Elektrode hin verschoben wird. Während des Einstel !Vorganges wird der G-,K-Abstand gemessen, dazu findet ein optisches Meßinstrument oder ein Luftmikrometer Verwendung. Weil die Größe des Abstandes ohne AbstandsJustierung fast gleich dem vorge-

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Wert ist, wird mit diesem Justiervorgang nur die Abweichung unter den G-,K-Abständen der drei Elektronenstrahlerzeuger ausgeglichen.

Bei Verwendung der auf der Trägerschicht 1 vorhandenen G-]K-Abstandshalter,und indem man die G-j-Elektrode 13 auf den G-,K-Abstandshal ter 32 legt, kann der G-|K-Abstand grob auf den Vorgabewert eingestellt werden. Wird die Justeiervorrichtung verwendet, dann läßt sich der Abstand G-.K noch genauer einstellen.

Die G-i-Elektrode besteht aus einem flachen und ebenen Teil und aus zwei Seitenteilen, zum G-,K-Abstandshalter 32 gehört ein gebogenes und gekrümmtes Konstruktionselement 321. Der vorerwähnte flache und ebene Teil sowie die beiden Seitenteile der G-j-Elektrode und das gekrümmte Konstruktionselement von zwei G-.K-Abstandshaltern bilden eine im wesentlichen kastenförmige Kammer, in der die Elektronenabstrahlvorrichtungen angeordnet sind. Diese Teile und Konstruktionselemente werden auch als Abschirmung für Leckelektronen wirksam.

Die vorgefertigt Kathodenvorrichtung, die Go-Elektrode 14 ,die G^-Elektrode 15 und die G4-Elektrode 16 werden an den erwrämten Glasstäben befestigt,und zwar derart, daß ein bestimmter und vorgegebener Abstand zwischen ihnen eingehalten wird. Eine auf diese Weise hergestellte Elektronenstrahlerzeugervorrichtung hat ohne nachfolgende Justierung gute Fokussierungseigenschaften.

Eine andere Ausführung des zweiten Ausführungsbeispieles dieser Erfindung ist mit Fig. 13 dargestellt.

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Bei dieser geänderten Ausführung ist die G,-Elektrode ein flaches Teil. Auf der Trägerschicht ist ein buchsenartiger Teil derart angeordnet, daß sie abgedeckt wird. Der buchsenartige Teil ist an eine Buchse 320 des G-jK-Abstandshalters 32 angeschweißt, und zwar an zwei einander gegenüberliegenden Enden der Trägerschicht 1. Der Abstandshalter 32 ist in die Durchgangsbohrung 55 eingesetzt, ist gequetscht und so gebogenm daß er an der Trägerschicht 1 befestigt ist, und zwar am Ausgang der Durchgangsbohrung 55.

Wie aus Fig. 14 hervorgeht, ist das bewegliche Einstellelement 8 in das als Hohlkörper ausgeführte einstellbare Halteelement 3 eingesetzt. Das bewegliche Einstellelement 8 ist in seinem oberen Teil abgerundet, damit es dann, wenn es den Heizdraht 5 berührt, diesen Heizdraht 5 nicht zerschneidet.

Das bewegliche Einstellelement 8 ist in dem Bereich, der den Heizdraht berührt, mit einer Schicht aus Chromoxid oder Aluminiumoxid beschichtet. Dadurch wird der Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand zwischen dem Heizfaden und dem beweglichen Stellelement 8 gegenüber dem Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand, der zwischen dem Heizfaden und der Halterung 4 gegeben ist, vergrößert.

Der Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand zwischen dem Heizfaden 5 und dem beweglichen Einstellelement 8 ist von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß er gegenüber dem Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand zwischen dem Heizfaden und dem elastischen Federelement 4 beträchtlich größer ist.

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Wenn der Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand vergleichsweise klein ist, dann ändert sich aufgrund der Änderung im Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand, die durch eine Änderung im Kontaktdruck oder im Kontaktbereich hervorgerufen wird, der durch den Heizfaden fließende Strom leicht. Durch diese Änderung im Strom, der durch den Heizfaden fließt, wird auch das Emissionsverhalten im Hinblick auf die Elektronenabgabe beeinflußt. Jede Veränderung in den Elektronen-Emissionsverhalten der oder zwischen den drei Elektronenstrahlerzeuger/n, erschwert die Justeirung des Weißausgleiches in einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre.

Einige Beispiele des beweglichen Einstellelementes 8, das mit einer Schicht aus Chromoxid versehen ist, sind mit Fig, 15 bis Fig. 18 dargestellt. Das mit Fig. 15 wiedergegebene bewegliche Einstellelement 8 ist über den ganzen Flächenteil, der mit dem Heizfaden in Berührung kommt, mit einer Chromoxidschicht 80 versehen. Diese bewegliche Einstellelement wird dadurch hergestellt, daß es in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1200⁰C durch Beschießen m it Chrom beschichtet wird. Die Chromoxidschicht hat eine Oberflächenwiderstand von mehr als 1 Megohm/'. Sie läßt sich durch Reben nicht entfernen.

Das mit Fig. 16 wiedergegebene Beispiele hat eine Dreischichtenstruktur, bei der die mittlere Schicht aus Chromlegierung besteht. Auf die Chromlegierungsschicht wird die Chromoxidschicht in dem Teil des beweglichen Einstellementes dort aufgetragen, wo keine andere Metallschicht aufgetragen wird.

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Änlich wie das mit Fig. 16 dargestellte Beispiel hat auch das Beispiel nach Fig. 17 eine Schichtstruktur und ist zudem auch noch in dem Seitenteil des beweglichen Einstel1 elementes mit einer Schicht aus Chromoxid beschichtet.

Das mit Fig. 18 dargestellte Ausführungsbeispiel wird dadurch hergestellt, daß ein Streifen gebogen und nach dem Biegen dann an der Biegestelle mit einer Chromoxidschicht versehen wird, wo er mit dem Heizdraht in Berührung kommt.

An Stelle der Chromoxidschicht kann auch eine Schicht aus Aluminiumoxid aufgetragen werden.

Weil bei dem typischen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes der Heizdraht einen Widerstand von 1.5 Ohm hat und der Widerstand des Halteelementes 0.2 Ohm bis 0,3 Ohm ausmacht, ist es wünschenswert, daß der Kontaktwiderstand oder übergangswiderstand zwischen Heizdraht und dem beweglichen Einstellelement um drei Größenordnungen größer ist als der Widerstand des Halteelementes.

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Leersei-te

Claims

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Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Patentansprüche:-

Elektronenstrahlerzeuger für eine Kathodenstrahl Bildröhre. Dieser Elektronenstrahlerzeuger, der aus mehreren Gitterelektroden und aus einer direkt beheizten Kathodenvorrichtung besteht, die wechselseitig in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenvorrichtung £>us mindestens eine, Heizfaden besteht, der zwischen einem Paar von Halteelementen gespannt ist, wobei auf den Heiz- ____ fäden oder auf jedem Heizfaden eine Elektronenabstrahlvorrichtung angeordnet ist, wobei weiterhin für den Heizfaden oder für jeden Heizfaden eines der beiden Halteelemente eine Hustiervorrichtung aufweist, mit der die Position der Elek- — tronenabstrahlvorrichtungim Hinblick auf die ihr benachbarte und zugeordnete eine Gitterelektrode der Gitterelektroden eingestellt werden kann.
2. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung als ein elastisches und mit dem Heizfaden an einem seiner Enden verbundenes Halteelement ausgeführt ist; daß zur Positionsveränderung der Elektronenstrahlvorrichtung ein bewegliches Konstruktionselement mit dem Heizfaden in Kontakt steht, desgleichen auch ein Führungselement, das das bewegliche Konstruktionselement zu führen hat.
3. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß das bewegliche Konstruktionselement über den Abschnitt der den Heizfaden berührt, mit einer Oxidschicht aus Chromoxid oder Aluminiumoxid beschichtet ist, so daß dadurch im Vergleich zum Widerstand des Heizfadens und des elastischen Halteelementes der Kontaktwiderstand oder Übergangswiderstand zwischen dem Heizfaden und dem beweglichen Konstruktionseelement erhöht wird.
4. Elektronenstrahlerzeuger nach jedem der zuvor angeführten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenvorrichtung aus drei Heizfäden besteht, die nebeneinander derart in einem Abstandsverhältnis angeordnet sind, daß ein In-Li ne-El ektronenst.rahl erzeuger gebildet wird.
5. Elektronenstrahlerzeuger nach irgendeinem der zuvor angeführten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektroden und die Kathodenvorrichtung von mehreren Stäben aus Isolierwerkstoff gehalten werden.
6. Elektronenstrahlerzeuger nach irgendeinem der zuvor angeführten Patenansprüche, dadurch geke nnzeichnet, daß die beiden Halteelemente für jeden Heizfaden von einer Einzelschicht gehalten werden.
7. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizfäden gegeben sind, daß weiter-

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hin zwischen den einander benachbarten Heizfäden mindestens eine Nut in die Schichtoberfläche eingearbeitet ist.
8. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Schicht eine Abstandshalterung gehört, die den Abstand zwischen der Schicht und der ersten Gitterelektrode bestimmt.
9. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren Ende der Schicht eine Haltevorrichtung zugeordnet ist, die mit ihr Über ein elastisches Konstruktionselement in Verbindung steht.
10. Verfahren zur Herstellung eines Elektronenstrahl erzeugers für eine Kathodenstrahl-Bi1d-

röhre, die mehrere Gi tterelektrodemirrd-djrekt— ^

beheizte Kathoden aufweist, welche in einem Abstand zueinander von mehreren Glasstäben gehalten werden, die einander gegenüber angeordnet sind. Dieses Verfahren

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- das Anbringen von einem · Halteelement-Paar bis drei Halteelement-Paaren auf einer Trägerschicht, desgleichen auch das Anbringen einer Abstandshalterung zum Einstellen des Abstandes zwischen Trägerschicht und einer ersten Gitterelektrode; das Befestigen eines Heizfadenendes an einem der Halteelemente

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eines jeden Halteelement-Paares sowie das Befestigen des anderen Heizfadenendes an dem seitlichen Ende des zum Haiteeelement-Paares gehörenden anderen Halteelementes, und zwar derart, daß eine elastische Aufhängung gewährleistet ist; das Einhalten des Abstandes zwischen Trägerschicht und der ersten Gittereelektrode auf einen vorgegebenen Wert unter Verwendung der Abstandshalterung; das Anbringen der Halterung an die Unterseite der Trägerschicht; das Befestigen der ersten Gitterelektrode an dieser Halterung; das Justieren und Einstellen des Heizfadens in einer vorgegebenen Position, und zwar nach dem Bewegen des Heizelementes unter Führung des anderen Halteelementes zum Justieren des Abstandes zwischen dem ersten Gitter und einer auf dem Heizfaden angebrachten Elektronenabstrahlvorrichtung;nach dem Justieren des Abstandes zwischen dem ersten Gitter und der Kathode auf der Basis das Befestigen der Elektronenabstrahlvorrichtung an der Basis des Durchgangsloches des ersten Gitters; schließlich auch noch das Anbringen und Befestigen der Gittereleektroden und der Kathode an den Glasstäben unter Wahrung eines vorgegebenen Abstandes zwischen ihnen.
11. Elektronenstrahlerzeuger,

dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen der Beschreibung anhand von Fig. 2 bis Fig. 18 der Zeichnung entspricht.

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