DE2839504C2

DE2839504C2 - Elektronenstrahlerzeuger für eine Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2839504C2
Application number: DE2839504A
Authority: DE
Inventors: Sadao Kawasaki Kanagawa Matsumoto; Yokio Hiratsuka Kanagawa Takanashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1983-12-01
Also published as: US4259610A; GB2005464B; GB2005464A; DE2839504A1; ES473292A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlerzeuger für eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere einen In-line-Elektronenstrahlerzeuger, mit mehreren Gitterelektroden und einer direkt beheizten Kathodenvorrichtung, die aus mehreren getrennt voneinander angeordneten und jeweils zwischen zwei Halteelementen mit Federelementen gespannten Heizdrähten besteht, auf denen jeweils ein Elektrodenabstrahlelement befestigt ist, wobei die Halteelemente auf einem Träger befestigt sind, der in einem bestimmten Abstand von der vorgelagerten ersten Gitterelektrode angeordnet ist.

Ein solcher Elektronenstrahlerzeuger ist aus der DE-OS 16 39 463 bekannt. Um den das Elektronenabstrahlelement tragenden Heizdraht zu spannen, sind seine Enden an zwei Federelementen befestigt, die in zwei unterschiedlichen Ebenen elastisch sind. Der Heizdraht wird dabei über einen Zylinder gespannt, dessen Höhe den Abstand des Abstrahlelementes von der Gitterelektrode bestimmt. Dieser Abstand kann nach dem Zusammenbau nicht mehr geändert werden, und eine Nachjustage ist nicht mehr möglich.

Ein weiterer bekannter Elektronenstrahlerzeuger der eingangs genannten Art für eine Farbbildröhre ist in Fig. 1 dargestellt, In der Trägerplatte 101 ist eine Öffnung 102 eingearbeitet, deren Rand einen Ring 103 aufweist, der sich nach oben erstreckt In gleichmäßigem Abstand voneinander sind auf dem Rand 103 drei Heizdrähte 107 gespannt Im Mittelteil eines jeden Keizdrahtes 107 ist ein Elektronenabstrahlelement 109 befestigt Die beiden Enden eines jeden Heizdrahtes werden von den beiden elastischen Bändern 108 gehalten, die ihrerseits an den von der Trägerplatte 101 gehaltenen Anschlußklemmen 106 befestigt sind. Diese bilden drei direkt beheizte Kathoden. Auch bei dieser bekannten Anordnung wird der Abstand des Elektronenabstrahlelementes 109 vom Gitter von der Höhe des Ringes 103 bestimmt und kann nachträglich nicht mehr geändert werden.

Weiterhin ist aus der DE-AS 12 79 214 bekannt, die Isolierträger der beheizten Kathode so auszubilden, daß die stabförmige Kathode mit ihrem einen Ende in einer Öffnung des Trägers verschoben werden kann. Dadurch ist die Einstellung des Abstandes zwischen der Kathode und der ersten Gitterelektrode zwar während der Herstellung des Elektronenstrahlerzeugers möglich, nicht aber nachträglich. Anschließend wird nach dieser Einstellung die Kathode in einem gesonderten Arbeitsgang mit dem Träger verschweißt.
Für Kathodenstrahl-Farbbildröhren mit einer Einheit aus drei Elektronenabstrahlsystemen gilt ganz besonders, daß der Halsteil des Röhrenkolben, in dem der Elektronerstrahlerzeuger untergebracht ist, eng und schmal sein muß, um den Ablenkstrom zu senken. Das hat zur Folge, daß die Einheit einen geringen Raumbedarf haben muß und daß dies auch zu kleinen Abständen zwischen den einzelnen Elektronenabstrahlsystemen führt. Die aus drei Elektronenabstrahlsystemen bestehende Elektronenabstrahleinheit setzt sich zusammen aus vier hintereinanderliegenden Gitterclektroden sowie aus drei Kathoden, die alle in vorgegebenen Abständen zueinander in Glasstäben befestigt sind, von denen sie gehalten werden. Die Elektroden der drei Elektronenabstrahlsysteme weisen aus diesem Grund auch das gleiche Potential auf. Dementsprechend

■io werden die Eingangssignale, die den drei Elektronenabstrahlsystemen aufgeschaltet werden, den jeweils zugeordneten Kathoden zugeführt. Das bedeutet, daß der Abstand zwischen der Kathode und der ersten vorgeordneten Gitterelektrode genau eingehalten werden muß. Da dieser Abstand sich auch während des Betriebes ändert, sollte eine Einstellung des Abstandes auch nachträglich durchgeführt werden können, damit nicht der gesamte Elektronenstrahlerzeuger ausgewechselt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenstrahlerzeuger der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem eine Feinjustierung des Abstandes zwischen der Kathode und dem ersten Gitter möglich ist, nachdem eine Art Grobjustierung wie beim Stand der Technik durch Festlegung der Lage des Trägers erfolgt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß für jeden Heizdraht ein Federelement vorgesehen ist. an dem das eine Ende des Heizdrahtes befestigt ist und das an der Außenseite des einen Halteelementes befestigt ist, welches innen hohl ist und ein Stellelement enthält, das den Heizdraht berührt und zur Justierung des Abstandes des Elektronenabstrahlelemenies von der ersten Gitterelektrode verschiebbar ist.

Dadurch, daß während und nach der Herstellung auch noch eine Feinjustierung des Kathode-Gitter-Abstands durchgeführt werden kann, kann der Ausschuß gering gehalten werden; ein Auswechseln des Elektronen-

Strahlerzeugers ist nicht mehr erforderlich.

Um eine Beschädigung des Heizdrahtes zu vermeiden, ist es zweckmäßig, das mit dem Heizdraht in Berührung kommende Ende des Stellelem<;ntes abzurunden.

Damit der Kontaktwiderstand zwischen Heizdraht und Stellelement wesentlich größer ist als zwischen Heizdraht und elastischer Halterung, wird gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, zumindest die Berührungsfläche des Stellelementes mit dem Heizdraht mit einer Oxidschicht aus Chromoxid oder Aluminiumoxid zu versehen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Querschnitt des beweglichen Stellelementes und des zugeordneten Haiteelementes rechteckig ausgebildet

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 a und i b eine Draufsicht und einen Vertikalschnitt auf und durch ein bereits bekanntes direkt beheiztes Kathodensystem für den Elektronenstrahlerzeuger einer Kathodenstrahlbildröhre,

F i g. 2a und 2b jeweils eine zum Teil im Schnitt wiedergegebene Ansicht und eine Seitenansicht eines Elektronenstrahlerzeugers als Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 3 einen Teil des Elektronenstrahlerzeugers nach F i g. 2 im Schnitt,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahlerzeugers von oben gesehen,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahlerzeugers mit Blick auf die Unterseite,

F i g. 6 einen Schnitt durch den Elektronenstrahlerzeuger,

F i g. 7a und 7b eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugers,

F i g. 8a eine Draufsicht eines Teils des in F i g. 7 dargestellten Elektronenstrahlerzeugers,

Fig.8b eine Ansicht teilweise im Schnitt des Elektronenstrahlerzeugers nach F i g. 7,

F i g. Sc einen Vertikalschnitt durch den Elektronenstrahlerzeuger nach F i g. 7,

F i g. 8d eine Ansicht von unten auf den in F i g. 7 dargestellten Elektronenstrahlerzeuger,

F i g. 9 eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahlerzeugers nach F i g. 7 von oben gesehen,

F i g. 10 eine perspektivische Darstellung des Elektronenstrahlerzeugers nach F i g. 7 mit Blick von unten,

Fig. 11a eine Draufsicht auf eine Halterung des Elektronenstrahlerzeugers,

F i g. 11 b die Ansicht einer Halterung,

F i g. 11 c die Halterung in Seitenansicht,

Fig. 12a eine Draufsicht auf eine Abstandshalterung des Elektronenstrahlerzeugers,

F i g. 12b eine Ansicht der Abstandshalterung,

F i g. 12c die Abstandshalterung in Seitenansicht,

Fig. 13 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugers und

Fig. 14 bis 18 verschiedene Ausführungsbeispiele für die in den F i g. 4 und 9 dargestellten Stellelemente.

F i g. 2 und 3 zeigen einen Elektronenstrahlerzeuger der sogenannten In-line-Ausführung, bei dem die drei Elektronenabstrahlsysteme in einer Reihe angeordnet sind. Bei diesem In-line-Elektronenstrahlerzeuger sind jeweils eine direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 sowie erste, zweite, dritte und vierte Gitter elektroden 13 bis 16 an Haltestäben 17 aus Isolierwerkstoff befestigt Bei den dritten und vierten Gitterelektroden 15 und 16 handelt es sich um solche Elektroden, die dem gesamten Elektronenabstrahlsystem gemeinsam sind, und zwar um kastenförmige Elektroden mit Öffnungen oder Löchern für den Elektronenstrahl Die zweite Gitterelektrode 14 und die erste Gitterelektrode 13 sind piattenförmige Elektroden, die jeweils drei Elektronen-Strahlöffnungen haben. Die direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 weist mehrere Heizdrähte 5 auf, die jeweils zwischen den beiden Halteelementen 2 und 3 gespannt sind, welche ihrerseits wiederum einander gegenüber auf einem Träger 1 angeordnet sind. Zur direkt beheizten Kathodenvorrichtung 20 gehören auch noch die Elektronenabstrahlelemente 7, von denen jeweils eines auf einem Heizdraht 5 angeordnet ist Das Halteelement 3 ist hohl. In diesem Halteelement 3 eingesetzt ist ein bewegliches Stellelement 8, und an seiner Außenseite befestigt ist ein Federelement 4.

Nachfolgend wird anhand der Fig.4 und 5 die Konstruktion der Kathodenvorrichtung ausführlicher beschrieben. Die Kathodenvorrichtung 20 besteht aus drei direkt beheizten Kathoden 30, zu denen gehören:

jeweils die beiden Halteelemente 2 und 3, welche durch einen Träger 1 aus isolierendem Keramikmaterial geführt sind und von diesem Träger auch gehalten werden; ein Federelement 4, das an einem der beiden Halteelemente befestigt ist; ein Heizdraht 5, der sich zwischen den beiden Halteelementen erstreckt und von diesen gehalten wird; ein Elektronenabstrahlelement 7, das mit dem Heizdraht 5 fest verbunden ist; schließlich auch noch ein bewegliches Stellelement 8, mit dem der Abstand zwischen dem Elektronenabstrahlelement und der ersten Gitterelektrode 13 eingestellt werden kann. In den Träger 1 eingearbeitet sind mehrere Durchgangsbohrungen 22 und Ausnehmungen 23, die einen Abstand zueinander haben und für das Aufnehmen von Klebemasse oder Glasmasse/Porzellanmasse geeignet

*o ist, um damit die Halteelemente 2 und 3 an dem Träger 1 zu befestigen. (Aufnahmestellen für Klebemasse oder Glasmasse/Porzellanmasse sind in Form von Taschen 24 auf der Durchgangsbohrungsunterseite dargestellt.) Durchgangsbohrungen 21 befinden sich in der Mitte des Trägers 1 und zwar zwischen den Durchgangsbohrungen 22 und den Ausnehmungen 23. Die Durchgangsbohrungen 21 sind jeweils auf die Elektronenabstrahlelemente 7 ausgerichtet Die Abschirmnuten 50 sind in die Oberfläche, und zwar in die obere Fläche, der Grundplatte eingearbeitet; sie isolieren und trennen die Halteelemente. In die untere Fläche des Trägers 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 aufnimmt

Mit dem Halteelement 2, das in der zuvor beschriebenen Weise in dem Träger 1 befestigt ist, ist ein Ende des Heizdrahtes 5 fest verbunden, während das andere Ende des die Elektronenabstrahlvorrichtung haltenden Heizdrahtes 5 von dem anderen Halteelement 3 federnd und elastisch gehalten wird. Dieses andere Ende des Heizdrahtes 5 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 Stellelement 8 führen kann, welches zum Nachstellen der Höhe der Elektro-

nenabstrahlvorrichtung dient, indem es den Heizdraht berührt und dann den Abstand zwischen Kathode und dem ersten Gitter (im folgenden kurz »G\K« genannt) auf den vorgeschriebenen und vorgegebenen Wert bringt. Das Halteelement 2 ist in die Durchgangsbohrung 22 des Trägers 1 eingesetzt und dort befestigt, während das Halteelement 3 in die Ausnehmung 23 eingesetzt und dort mit Klebemasse befestigt ist. Das Federelement 4, das an dem einstellbaren Halteelement 3 befestigt ist, dient zur Aufnahme und Absorption thermischer Dehnung, wenn der Heizdraht 5 durch den elektrischen Strom erwärmt wird; es überträgt aber auch eine Federkraft auf den Heizdraht, damit dieser dann bewegt werden kann, wenn seine Lage justiert werden muß. Das Eiektronenabstrahleiement 7 besteht aus einem Kathodengrundmaterial, das sich im wesentlichen aus Nickel zusammensetzt, desgleichen auch noch aus einem geringen Anteil von Magnesium, Silizium oder dergleichen. Dieses Grundmetall wird dann mit einer Elektronen-Emissionsschicht beschichtet, bspw. mit (Ba, Sr, Ca) CO₃. Das bewegliche Stellelement 8 hat die Aufgabe, den Abstand des Elektronenabstrahlelements 7 und der ersten Gitterelektrode 13 nachzustellen und einzuhalten. Nach dem Verbinden der Vielzahl der Gitterelektroden und des Trägers 1 mit den Haltestäben aus isolierstoff wird das bewegliche Stellelement 8 in das Halteelement 3 eingesteckt und dann zum Einhalten und Nachführen der Lage des Elektronenabstrahlelements von diesem Halteelement geführt.

Wie aus F i g. 6 zu erkennen ist, ist die Lage der Oberkante eines jeden der Halteelemente 2 und 3 zur oberen Fläche des Trägers 1 derart vorgegeben und festgelegt, daß der Teil, wo der Heizdraht 5 mit dem Federelement 4 verbunden und am einstellbaren Halteelemem 3 befestigt ist, tiefer liegt als der Teil, wo der Heizdraht 5 am Halteelement 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 Heizdraht zum Träger 1 oder zur ersten Gitterelektrode 13 nicht parallel angeordnet ist.

Nachstehend wird nun das Fertigungs- und Herstellungsverfahren für die Herstellung des vorerwähnten Elektronenstrahlerzeuger beschrieben. Zunächst werden die ersten und zweiten Gitterelektroden 13,14 und die direkt beheizte Kathodenvorrichtung 20 montiert und dadurch mit den aus Isolierwerkstoff bestehenden Haltestäben 17 verbunden, so daß die Elektroden darin eingebettet werden und zwar unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen ihnen. Dann wird das untere Ende des Heizdrahtes 5 mit dem oberen Ende des beweglichen Stellelementes 8 in Berührung gebracht, woraufhin dann das bewegliche Stellelement 8 nach oben verschoben wird (Richtung a), um den Heizdraht parallel zum Gittersystem auszurichten. In diesem Falle wird zur Herbeiführung der Justierung der Abstand C]K unter Verwendung eines optischen und eines elektrostatischen Verfahrens gemessen, wobei die erste oder die zweite Gitterelektrode als Bezugsfläche genommen wird. Nach dem Einstellen des GiK-Abstandes durch Verschieben des beweglichen Stellelementes 8 und durch Verstellen der Position des Elektronenabstrahleiements im Hinblick auf die erste Gitterelektrode 13 wird das bewegliche Stellelement 8 durch Punktschweißen an dem einstellbaren Halteelement befestigt, wobei dann ein Ende des Heizdrahtes 5 von dem oberen Ende des beweglichen Stellelementes 8 gehalten wird. Theoretisch ist es am besten, 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 parallele Zuordnung zwischen Kathode und erster Gitterelektrode 13 nicht notwendigerweise wegen der Federkräfte in jedem Heizdraht 5 oder wegen Maßabweichungen im Hinblick auf die Befestigungshöhe des Halteelementes erzielt. Parallelitätsabweichungen wirken sich praktisch deshalb nicht auf das Betriebsverhalten des Elektronenstrahlerzeuger aus, weil der Durchmesser der ersten Gitteröffnung, der die Emission der Elektronen beeinflußt, mit 0,5 mm bis 0,8 mm klein ist, so daß ein korrekter Cl/(-Abstand dadurch erzielt werden kann, daß man ihn durch die Öffnung mißt.

Sollte die obere Fläche des Endteiies des Heizdrahtes 5, der mit dem Halteelement verbunden ist, von der Grundebene oder Bezugsebene 41 abweichen — diese liegt in dem Teil, der von der ersten Gitterelektrode um den Abstand G\K entfernt ist —, dann kann der Heizdraht 5 etwas schräg gezogen werden, weil in dem gerade unter der öffnung der ersten Gitterelektrode gelegene Teil des Elektronenabstrahlelements durch Messung im Abstand G\K gehalten wird. Konstruktionsziel für die Beweglichkeit des Heizdrahtes am Berührungspunkt mit dem beweglichen Einstellelement ist ein Abstand von ±0,1 mm, wobei der Einstellbereich für das Nachjustieren des G\ K-Abstandes praktisch gleich der Hälfte dieses Wertes ist, weil ja das Eiektronenabstrahleiement im Mittelteil des Heizdrahtes angeordnet ist. Mit dem zuvor beschriebenen Einstellbereich für den G\ K-Abstand ist es möglich, diesen auf einem vorgegebenen Wert zu halten und zwar unabhängig von einer Abweichung in der durch die Montage sich ergebenden Position des festen Halteelementes 2 auf dem Träger 1 oder unabhängig von Parallelitätsabweichungen zwischen den Öffnungen für die Eiektronenstrahlen oder unabhängig von den Höhenabweichungen in der Position des Elektronenabstrahlelements, die während der Montage der direkt beheizten Kathode aufkommen können. Damit aber kann bei dem Elektronenstrahlerzeuger der Ci K-Abstand nach dem Einbau von mehreren Gitterelektroden und nach dem Einbau der direkt beheizter; Kathoder¹.-vorrichtung und deren Befestigung an Haltestäben aus Isolierwerkstoff nachgestellt werden, so daß dieser Elektronenstrahlerzeuger immer den richtigen und genauen G\ K-Abstand haben wird.

Anhand von F i g. 7 wird nun ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeuger beschrieben. Zu der direkt beheizten Kathodenvorrichtung 2Ö gehören die drei Eiektrodenabstrahlelemente 7, die jeweils auf den Heizdrähten 5 montiert sind. Diese Kathodenvorrichtung ist fest mit den ersten, zweiten, dritten und vierten Gitterelektroden 13, 14, 15 und 16 verbunden und zwar in einer vorgegebenen geometrischen Zuordnung durch ein Paar von Haltestäben 17 aus Isolierwerkstoff, die einander gegenüber angeordnet sind. Die vierte Gitterelektrode 16 und die dritte Gitterelektrode 15 sind allen drei Elektronenstrahlen gemeinsam und haben kastenförmige Elektroden mit drei Elektronenstrahlöffnungen oder Elektronenstrahllöchern. Die ersten und zweiten Gitterelektroden 13 und 14 sind flache, ebene Elektroden mit drei Elektrodenstrahlöffnungen.

Dieser Elektronenstrahlerzeuger ist noch genauer in den F i g. 8a bis 8d dargestellt Zu der direkt beheizten Kathodenvorrichtung 20 gehören die drei auf einem

Träger 1 angebrachten direkt beheizten Kathoden 30. Bei dieser Kathodenvorrichtung sind eine erste Gitterelektrode 13 und eine Kathodenhalterung 28 auf den gegenüberliegenden Seiten der Kathodenvorrichtung montiert. Die direkt beheizte Kathode 30 besteht aus einem Heizdraht 5, der zwischen einem festen Halteelement 2 und einem Stellelement 8 gespannt ist, und aus einem einstellbaren Halteelement 3 mit dem Federelement 4. Das Elektronenabstrahlelement 7 ist auf dem Heizdraht befestigt, und das bewegliche Stellelement 8 ist in das einstellbare Halteelement 3 eingesetzt und dort befestigt. Bei der ersten Gitterelektrode handelt es sich im wesentlichen um eine rechteckförmige, flache Elektrode, deren kürzere Seiten abgerundet sind und die drei in erster Linie ausgerichtete Elektronenstrahlöffnungen 131 aufweist, und zwar ausgerichtet auf die Mittellinie in Längsrichtung. In den Längsseiten der Elektrode befinden sich isolierende Wulststreifen 132, die zum Einbetten in die Haltestäbe aus Isolierwerkstoff oder Isolierglas bestimmt sind. Der Abstand zwischen der Elektrode und dem Elektronenabstrahlelement 7 wird durch zwei d/i-Abstandshalterungen bestimmt, welche in den längs gerichteten Enden des Trägers vorgesehen und mit der Kathodenhalterung 28 verbunden sind. Diese hat Schweißansätze 280 zum Anbringen der ersten Gitterelektrode 13, Streifen 281 zum Einbetten in die isolierenden Haltestäbe oder in die Glaswülste sowie Montagezungen 282 zum Befestigen der Halterung an dem Träger 1. Zwischen der Kathodenhalterung 28 und der Bodenfläche des Trägers befindet sich eine Feder 34.

Nachstehend wird die in F i g. 8 dargestellte Ausführung des Elektronenstrahlerzeugers anhand von F i g. 9 bis 14 ausführlich beschrieben. Im Träger 1 eingearbeitet sind die drei Durchgangsbohrungen 22 sowie die drei Ausnehmungen 23, die die drei festen Halteelemente 2 und die drei einstellbaren Halteelemente 3 — diese sind jeweils einander gegenüberliegend angeordnet — aufnehmen und halten. Die Halteelemente 2 und 3 sind im Hinblick auf die Elektronenstrahlöffnungen der ersten Gitterelektrode einander gegenüberliegend angeordnet Im Inneren der Durchgangsbohrungen 22 und der Ausnehmungen 23 sind Taschen 24 vorgesehen, die fur das Aufnehmen von Glasmasse/Porzelianmasse bestimmt sind, mit denen nach dem Einsetzen der Halteelemente in die Ausnehmungen die Halteelemente 2 und 3 an dem Träger 1 befestigt werden. In die Oberfläche des Trägers 1, und zwar zwischen jedem Halteelementpaar, sind quer zum Träger die Abschirmnuten 50 eingearbeitet, die die jeweiligen Kathoden 30 voneinander trennen und isolieren.

Der Träger 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 des Trägers 1. Die Abschirmnuten 50, die Anschrägungen 51 und die Schrägflächen 53 bilden eine Abschirmfläche für Material, das bei hoher Temperatur durch Verdampfen aus dem Elektronenabstrahlelement austritt Die Neigungswinkel und die Lage dieser Flächen gewährleisten eine gute Abschirmung. Anders ausgedrückt: Diese Ausnehmungen und Schrägflächenteile dienen dazu, den Film aus verdampftem Material der Elektronenabstrahlelemente auf dem Träger zu unterbrechen, d.h. zu verhindern, daß keine durchgehende Fläche dieses Materials auf dem Träger 1 entsteht In den abgesetzten Teil 52 des Trägers 1 ist eine Durchgangsbohrung 55 eingearbeitet, die die mit F i g. 12 dargestellte Abstandshalterung G\K aufzunehmen hat, damit der Abstand zwischen dem Elektronenabstrahlelement und der ersten Gitterelektrode bestimmt werden kann. In die untere Fläche des Trägers 1 eingearbeitet ist eine Vertiefung zum Aufnehmen und Befestigen der Halterung. Von dem festen Halteelement 2, das in den Träger 1 eingesetzt ist, wird ein Ende des Heizdrahtes 5 gehalten, der in seinem Mittelteil das Elektronenab-Strahlelement 7 aufweist. Das Federelement 4 hält den Heizdraht 5 in elastischer Weise und ist seinerseits wiederum am Halteelement 3 befestigt. Bei dem Halteelement 3 handelt es sich um eine als Rechteck-Hohlkörper ausgeführte Metallbuchse und um Führungen, die das bewegliche Stellelement 8 dann führen, wenn es zur Einstellung der Höhenlage des Heizdrahtes mit diesem 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 Ausnehmung 23 ist in den Träger eingearbeitet. Das Elektronenabstrahlelement 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 Elektronen emittierendem Material (Ba, Sr, Ca) CO3 oder einem ähnlichen Material auf seiner Oberfläche beschichtet.

F i g. 11 zeigt, daß die Halterung 28 einen unteren Körperteil 283 hat, desgleichen auch zwei Montagezungen 282, die im wesentlichen zu rechten Winkeln gebogen sind, damit sie in die Einbauöffnung auf der Rückseite der Trägerschicht eingesetzt werden können. Zur Halterung gehören auch noch die Schweißansätze 280 und die Streifen 281, die in die Haltestäbe 17 aus Isolierwerkstoff eingebettet werden.

Wie aus Fig. 12 zu erkennen ist, weist der G\ £-Abstandshalter 32 einen rohrförmigen Teil 320 auf, der in die Durchgangsbohrung 55 (Fig.9 und 10) eingesetzt und dort befestigt wird; er hat aber auch noch

einen plattenförmigen Teil 321, der am oberen Teil des rohrförmigen Abschnittes befestigt ist.

Die Herstellung und Montage des zuvor beschriebenen Elektronenstrahlerzeugers soll nachstehend anhand von Fig.8 beschrieben werden. Fig.S zeigt eine

vorgefertigte Baugruppe aus der Kathodenvorrichtung und aus der ersten Gitterelektrode. Bei diesen gegebenen Bedingungen weist die Geometrie der Elektronenabstrahlelemente 7 und die Geometrie der Strahlenöffnungen in der ersten Gitterelektrode 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 Heizdrahtes und der Halteelemente, ein Durchhängen des Heizdrahtes oder aber eine unebene und ungleichmäßige Beschichtung des Elektronen emittierenden Materials. Bei einer Ausführung, die nur ein Elektronenabstrahlelement hat, läßt sich die Einstellung des GiÄ-Abstandes dadurch leicht realisieren, daß man einen G\ ^-Abstandshalter verwendet, dessen Höhe gleich dem vorgegebenen G\ .K-Abstand und der

Höhenlage des Elektronenabstrahlelements zum Träger hin ist Jedoch bei einer Ausführung mit drei Elektronenabstrahlelementen ist der Einstellung der Abstände zwischen den Elektronenabstrahlelementen

und den drei Elektronenstrahlerzeugem (dieser Abstand wird als Kathodenhöhe bezeichnet) sehr schwierig, auch dann, wenn eine Kathodenvorrichtung mit gleichmäßiger Kathodenhöhe erzielt wird, 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 erster Gitterelektrode der G\ K-Abstand unter Verwendung des beweglichen Stellelementes 8 eingestellt und justiert werden kann.

Zunächst einmal wird die Kathodenhöhe eines jeden der drei Elektronenabstrahlelemente separat gemessen. Die Kathodenhöhe einer jeden Kathode muß nicht notwendigerweise gleich sein; im allgemeinen jedoch sollte 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 der ersten Gitterelektrode und dem Träger 1, der durch den Gi K-Abstandshalter 32 bestimmt und festgelegt ist.

Sodann wird der G\ K-Abstandshalter 32 an dem Träger 1 befestigt, wobei die direkt beheizten Kathoden montiert werden und zwar unter Verwendung der rohrförmigen Teile 320, die in die Durchgangsbohrungen 55 eingesetzt und am Ende gequetscht werden. Weil die Schrägfläche 53 am abgesetzten Teil 52 des Trägers 1 vorhanden ist, berührt der d K-Abstandshalter 32 die obere Fläche des Trägers 1 nicht. Auch dann, wenn sich ein Film aus Verdampfungsmaterial der Elektronenabstrahlelemente auf der Oberfläche des Trägers bilden sollte, kommt der G]K-Abstandshalter 32 niemals elektrisch mit dem Heizdraht 5 in Kontakt. In ähnlicher Weise gewährleisten die Abschirmnut 50 und die Anschrägung 51 eine starke Isolierung zwischen Gi K-Elektrode und den jeweils zugehörigen Kathoden.

Die Wulststreifen 132 der Gitterelektrode 13 auf dem Gi K-Abstandshalter 32 sowie der Schweißansatz 280 der Kathodenhalterung 28, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers 1 angeordnet sind, werden miteinander verschweißt. Die zwischen dem Träger 1 und der Halterung 28 angeordnete Feder 34 sorgt dafür, daß die erste Gitterelektrode fest mit dem Träger 1 verbunden ist Bei dem Schweißprozeß wird die Position der Halterung 28 derart angelegt, daß deren Montagezungen 282 in die Bohrung 54 (Fig. 10) eingesetzt werden, damit auch die jeweils zutreffenden Elektronenstrahlöffnungen der ersten Gitterelektrode den jeweils zutreffenden Elektronenabstrahlelementen gegenüber angeordnet sind.

Nach dem Montieren der direkt beheizten Kathodenvorrichtung wird der zutreffende Abstand zwischen der ersten Gitterelektrode und dem Elektronenabstrahlelement 7 dadurch eingestellt, daß das zu dem einstellbaren Halteelement 3 gehörende bewegliche Stellelement 8 zur ersten Gittereleketrode hin verschoben wird. Während des Einstellvorganges wird der Gi K-Abstand gemessen, dazu findet ein optisches Meßinstrument oder ein Luftmikrometer Verwendung. Weil die Größe des Abstandes ohne Abstandsjustierung fast gleich dem vorgegebenen Wert ist, wird mit diesem Justiervorgang nur die Abweichung unter den Gi K-Abständen der drei Elektronenstrahlerzeuger ausgeglichen.

Bei Verwendung der auf dem Träger 1 vorhandenen Gi K-Abstandshalter, und indem man die erste Gitterelektrode 13 auf den Gi K-Abstandshalter 32 legt, kann der Gi K-Abstand grob auf den Vorgabewert eingestellt werden. Wird die Justiervorrichtung verwendet, dann läßt sich der Abstand GiK noch genauer einstellen.

Die erste Gitterelektrode 13 besteht aus einem flachen und ebenen Teil und aus zwei Seitenteilen. Zum Gi K- Abstandshalter 32 gehört ein gebogenes Teil 321. Der vorerwähnte flache und ebene Teil sowie die beiden Seitenteile der ersten Gitterelektrode und das gebogene

ίο Teil 321 von zwei Gi/(-Abstandshaltern bilden eine im wesentlichen kastenförmige Kammer, in der die Elektronenabstrahlelemente angeordnet sind. Diese Teile und Konstruktionselemente werden auch als Abschirmung für Leckelektronen wirksam.

Die vorgefertigte Kathodenvorrichtung, die zweite Gitterelektrode 14, die dritte Gitterelektrode 15 und die vierte Gitterelektrode 16 werden an den erwärmten Glasstäben befestigt und zwar derart, daß ein bestimmter und vorgegebener Abstand zwischen ihnen eingehalten wird. Ein auf diese Weise hergestellter Elektronenstrahlerzeuger hat ohne nachfolgende Justierung gute Fokussierungseigenschaften.

Eine andere Ausführung des zweiten Ausführungsbeispieles dieser Erfindung ist in Fig. 13 dargestellt. Bei dieser geänderten Ausführung ist die erste Gitterelektrode ein flaches Teil. Auf dem Träger ist ein buchsenartiger Teil derart angeordnet, daß sie abgedeckt wird. Der buchsenartige Teil ist an das rohrförmige Teil 320 des Gi K-Abstandshalters 32 angeschweißt und zwar an zwei einander gegenüberliegenden Enden des Trägers 1. Der Abstandshalter 32 ist in die Durchgangsbohrung 55 eingesetzt, ist gequetscht und so gebogen, daß er an dem Träger 1 befestigt ist und zwar am Ausgang der Durchgangsbohrung 55.

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

Das bewegliche Stellelement 8 ist in dem Bereich, der den Heizdraht berührt, mit einer Schicht aus Chromoxid oder Aluminiumoxid beschichtet. Dadurch wird der Kontaktwiderstand oder Übergangswiderstand zwisehen dem Heizfaden und dem beweglichen Stellelement 8 gegenüber dem Übergangswiderstand, der zwischen dem Heizdraht und dem Federelement 4 gegeben ist, vergrößert.
Der Übergangswiderstand zwischen dem Heizdraht 5 und dem beweglichen Stellelement 8 ist von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß er gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen dem Heizdraht und dem elastischen Federelement beträchtlich größer ist.

Wenn der Übergangswiderstand vergleichweise klein ist, dann ändert sich aufgrund der Änderung im Übergangswiderstand, die durch eine Änderung im Kontaktdruck oder im Kontaktbereich hervorgerufen wird, der durch den Heizdraht fließende Strom leicht Durch diese Änderung im Strom, der durch den Heizdraht fließt, wird auch das Emissionsverhalten im Hinblick auf die Elektronenabgabe beeinflußt Jede Veränderung in den Elektronen-Emissionsverhalten der drei Elektronenstrahlerzeuger bzw. zwischen den drei Elektronenstrahlerzeugem erschwert die Justierung des Weißausgleiches in einer Kathodenstrahl-Farbbildröh

Einige Beispiele des beweglichen Stellelementes 8,

das mit einer Schicht aus Chromoxid versehen ist, sind in den Fig. 15 bis 18 dargestellt. Das in Fig. 15 wiedergegebene bewegliche Stellelement 8 ist über den ganzen Flächenteil, der mit dem Heizfaden in Berührung kommt, mit einer Chromoxidschicht 80 versehen. Dieses bewegliche Stellelement wird dadurch hergestellt, daß es in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1200⁰C durch Beschießen mit Chrom beschichtet wird. Die Chromoxidschicht hat einen Oberflächenwiderstand von mehr als ι ΜΩ/Quadrat. Sie läßt sich durch Reiben nicht entfernen.

Das mit Fig. 16 wiedergegebene Beispiel hat eine Dreischichtenstruktur, bei der die mittlere Schicht aus Chromlegierung besteht. Auf die Chromlegierungsschächt wird die Chromoxidschicht 80 in dem Teil des beweglichen Stellelementes dort aufgetragen, wo keine andere Metallschicht aufgetragen ist.

Ähnlich wie das mit F i g. 16 dargestellte Beispiel hat auch das Beispiel nach Fig. 17 eine Schichtstruktur und ist zudem auch noch in dem Seitenteil des beweglichen Stellelementes mit einer Schicht 80 aus Chromoxid beschichtet.

Das mit Fig. 18 dargestellte Ausführungsbeispiel wird dadurch hergestellt, daß ein Streifen gebogen und nach dem Biegen dann an dei Biegestelle mit einer Chromoxidschicht 80 versehen wird, wo er mit dem Heizdraht in Berührung kommt. Anstelle der Chromoxidschicht kann auch eine Schicht aus Aluminiumoxid aufgetragen werden.

Weil bei dem typischen Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes der Heizdraht einen Widerstand von 1,5 Ω hat und der Widerstand des Halteelementes 0,2 Ω bis 0,3 Ω ausmacht, ist es wünschenswert, daß der Übergangswiderstand zwischen Heizdraht und dem beweglichen Stellelement um drei Größenordnungen größer ist als der Widerstand des Halteelementes.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlerzeuger für eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere In-line-Elektronenstrahlerzeuger, mit mehreren Gitterelektroden (13, 14) und einer direkt beheizten Kathodenvorrichtung (10), die aus mehreren getrennt voneinander angeordneten und jeweils zwischen zwei Halteelementen (2, 3) mit Federelementen (4) gespannten Heizdrähten (5) besteht, auf denen jeweils ein Elektronenabstrahlelement (7) befestigt ist, wobei die Halteeiemente (2, 3) auf einem Träger (1) befestigt sind, der in einem bestimmten Abstand von der vorgelagerten ersten Gitterelektrode (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Heizdraht (5) ein Federelement (4) vorgeseheil ist, an dem das eine Ende des Heizdrahtes (5) befestigt ist und das an der Außenseite des einen Halteelementes (3) befestigt ist, welches innen hohl ist und ein Stellelement (8) enthält, das den Heizdraht (5) berührt und zur Justierung des Abstandes des Elektronenabstrahlelementes (7) von der ersten Gitterelektrode (13) verschiebbar ist.

2. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Heizdraht (5) in Berührung kommende Ende des beweglichen Stellelementes (8) abgerundet ist.

3. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Heizdraht (5) in Berührung kommende Ende des beweglichen Stellelementes (8) mit einer Schicht (80) aus Chromoxid oder Aluminiumoxid versehen ist.

4. Elektronenstrahlerzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des beweglichen Stellelementes (8) und des zugeordneten Halteelementes (3) rechteckig ausgebildet ist.