DE2846796A1

DE2846796A1 - Verfahren zum befestigen der kathode eines elektronenstrahlerzeugungssystems

Info

Publication number: DE2846796A1
Application number: DE19782846796
Authority: DE
Inventors: Hartmut Gaenzle; Gunther Haenchen; Hermann Noller; Hans Dr Rer Nat Reule; Siegfried Ing Grad Spieth; Horst Vogel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1980-04-30
Also published as: US4263701A; DE2846796C2; EP0010793A1; FI62739C; JPS5826770B2; JPS5588236A; FI62739B; FI793275A

Description

H.Gänzle et. al, 2-1-1-3-1-3

Verfahren zum Befestigen der Kathode eines Elektronenstrahlerzeugungssystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen des Halters einer Pilzkathode in einer Bohrung eines Isolierteils, an dessen einer Seite der Halter mit einem Wulst anliegt. Derartige Kathodenaufbauten werden z.B. in Elektronenstrahlerzeugungssystemen von Bildröhren verwendet. Eine solche Kathode, wie sie auch in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt z.B. die Figur der DE-AS 23 13 911 und ist in dem Aufsatz von M. Tischer: „Die Oxidkathode in der Bildröhre", Funkschau I967, Heft 21 auf den Seiten 675-677 im Prinzip beschrieben.

Die Befestigung des Kathodenhalters in der Bohrung des Isolierteils, normalerweise einem Keramikmaterial, erfolgt in den bisher bekannten Ausführungsformen durch Kaltnieten. Dabei wird der über die Aussparung überstehende Teil des Kathodenhalters mittels eines Stempels umgebogen und gleichzeitig der Kathodenhalter stauchend etwas verformt, so daß er fest in der Aussparung sitzt.

Dieses Verfahren läßt aber nur das Nieten von Kathodenhaltern mit einer Wandstärke bis minimal etwa 0,1 mm zu. Bei Wandstärken von<0,l mm und/oder bei Verwendung eines schlecht verformbaren Materials wie Ni 80 Cr 20 treten jedoch Längsrisse im Biegebereich auf, die die Stabilität der Befestigung erheblich herabsetzen. Bei der Formung des Wulstes, mit dem der Kathodenhalter an das Isolierteil angelegt wird, ergeben sich zwar ähnliche Probleme, jedoch ist es bei der Fertigung dieses Halbzeugs ohne weiteres möglich, spezielle Maßnahmen zu ergreifen, die eine Rißbildung verhindern, z.B. sehr hohe Temperaturen an der Stelle, an der der Wulst geformt wird.

-H-

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Kathodenhalter mit derart kleinen Wandstärken und aus schlecht verformbaren Materialien, wie das erwähnte Ni 80 Cr 20, werden zunehmend in sogenannten Schnellheizkathoden verwendet, bei denen der Kathodenhalter geringe Wärmeleitfähigkeit und geringe Wärmekapazität besitzen soll.

Auch führen nicht fest in dem Keramikteil sitzende Kathodenhalter infolge der schwankenden Wärmeübertragung zu unstabilen Kathodentemperaturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das ein Befestigen von Kathodenhaltern mit sehr geringen Wandstärken, auch aus schlecht verformbarem Material, zuläßt, ohne daß Risse in der Umbördelung auftreten und das gleichzeitig einen festen Halt des Kathodenhalters in der Aussparung der Keramikscheibe gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist den Ansprüchen zu entnehmen.

Neben dem Vorteil, daß durch das beanspruchte Verfahren Materialien, die mechanisch schwierig zu bearbeiten sind, oder solche mit geringer Wandstärke verwendet werden können, bietet sich der weitere Vorteil einer erheblichen Stabilisierung der Kathodentemperatur durch einen gut reproduzierbaren Wärmeübergang Kathodenhalter-Keramik. Auch bei den hohen Betriebstemperaturen lockert sich der Kathodenhalter nicht mehr.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1-3 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Kathodenaufbau gemäß dem Stand der Technik Fig. 2: Taumelverfahren
Fig. 3: Heißpressen

In dem in Fig. 1 dargestellten Kathodenaufbau bezeichnet 1

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eine Pilzkathode, 2 den Kathodenhalter und 3 eine Keramikscheibe. Die Bildung des Randes 4 ist Gegenstand des ersten Teilschritts der Erfindung, der in Fig. 2 dargestellt ist. Unter den Rand 4 ist oft, unabhängig vom Befestigungsverfahren eine Metallscheibe untergelegt, die ein Ausbrechen des Randes der Bohrung der Keramikscheibe sowie eine Bedampfung des Keramikscheibe durch Kathodenmaterial verhindern soll. Diese Scheibe ist jedoch nicht erfindungswesentlich und daher in allen Figuren weggelassen.

Das Taumelverfahren nach Fig. 2 ist geeignet, auch Kathodenhalter aus schwer ziehbarem Material, wie Ni 80 Ci 20, oder mit sehr geringer Wandstärke ohne Rißbildung umzubördeln.

Fig. 2a zeigt den Beginn, Fig. 2b das Ende des Umrollens durch das Taumelverfahren. Der Kathodenhalter 2 wird wieder mit dem Wulst 5 auf eine Unterlage 6 aufgelegt, welche dem Kathodenhalter festen Halt gibt. Der Stempel 7 übt gleich zeitig zwei Bewegungen aus:

Eine kegelige Bewegung um die Achse A unter dem Winkel * .

Eine Vorschubbewegung in Richtung der Achse A.

Die Vorschubbewegung muß ca. 0,5 mn überbrücken, während der ca. 100 Umdrehungen erfolgen. Zum Schmieren wird Alkohol verwendet. Der Vorgang ist in ca. 1 see. abgeschlossen.

Es ist zweckmäßig, den Stempel so zu konstruieren, daß das dünnwandige Rohr auf einer Seite gestützt wird, während es auf der anderen umgebogen wird.

In Fig. 2a, b wird der Kathodenhalter jeweils auf der linken

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Seite durch den Stempel gestützt, während rechts umgebogen wird. Bei der kegeligen Bewegung des Stempels wandern Stützfläche und Umbiegepunkt um den Kathodenhalter herum.

Wie aus Fig. 2a) ersichtlich, wird die& Stützfunktion gerade dann erreicht, wenn der untere, kegelige Teil des Stempels im Durchmesser geeignet gewählt ist und wenn er unter einem Winkel<* gegenüber der Stempelachse berandet ist, wobei oi der Winkel ist, um den die Stempelachse gegen die Achse A des Kathodenhalters gekippt ist. <x liegt beim praktischen Anwendungsbeispiel zwischen 2° und 10°.

Nachdem mittels dieses Taumelverfahrens das Umrollen auch unter den beschriebenen erschwerten Umständen, die ein bekanntes Kaltnietverfahren ausschließen, erfolgt ist, wird ein zweiter Verfahrenschritt durchgeführt, der die spielfreie Befestigung des Kathodenhalters auch bei erhöhten Betriebstemperaturen gewährleistet.

Diese Befestigung erfolgt Heißpressen, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Zahlenangaben im folgenden beziehen sich auf ein praktisches Ausführungsbeispiel.

Zunächst wird der Kathodenhalter 2 mit dem Wulst 5 auf den metallischen Gegenhalter 8 aufgesetzt. Dann drückt die metallische Spitze 9 auf den Rand k mit einer Kraft K von 4-10 kp. Die Spitze ist ein Kegel von 90° öffnungswinkel. Gleichzeitig beginnt das Spülen mit einem Schutzgas, vorzugsweise Np, um beim anschließenden Erhitzen des Kathodenhalters dessen Oxidation zu vermeiden.

Anlegen einer Spannung von 1-5 V an die Spitze 9 und den Gegenhalter 8. Einstellen der Spannung so, daß der Kathodenhalter auf dunkle Rotglut erhitzt wird. Dabei versucht sich

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der Kathodenhalter auszudehnen, wird jedoch durch Gegenhalter 8 und Spitze 9 daran gehindert, wodurch der Kathodenhalter in der Keramikscheibe verspannt wird.
Die Heizspannung wird ausgeschaltet.

Nach Zeitverzögerung, nach erheblicher Abkühlung des Kathodenhalters, unter 200° C, wird die Stickstoffspülung ausgeschaltet und die Kraft K abgebaut.

Das Heißpressen ist in ca. 1 see. durchgeführt. Das Erwärmen des Kathodenhalters kann statt durch ohmsehe Heizung auch durch induktives Erhitzen oder jede andere Heizart durchgeführt werden. Bei den schwer verformbaren, dünnwandigen Metallteilen, wie sie für Kathodenhalter vorzugsweise verwendet werden, genügt es nicht, das Metallteil durch Strom zu erwärmen und dann nur durch ein Preßverfahren zu verformen, da dabei das Kathodenhalt errohr so stark verformt werden würde, daß der beim nächsten Arbeitsgang zu verwendende. Aufnahmedorn nicht mehr in den Kathodenhalter eingeschoben werden könnte. Das vorhergehende Umrollen durch das beschriebene Taumelverfahren ist unbedingt erforderlich.

Das Uinrollen durch das Taumelverfahren und das anschließende Heißpressen führen zu einem einwandfreien, festen Sitz des Kathodenhalters im Isolierteil auch bei den späteren hohen Betriebstemperaturen.

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Leerseite

ORIGINAL INSPECTED

Claims

STANDARD ELEKTRIK LORENZ 2 8 4 6 7 9 6

AKTIENGESELLSCHAFT

Stuttgart

H.Gänzle-G.Hänchen-H.Noller-H.Reule-S.Spieth-H.Vogel 2-1-1-3-1-3

Verfahren zum Befestigen der Kathode eines Elektronenstrahlerzeugungssystems

Patentansprüche:

(l)) Verfahren zum Verbinden einer Pilzkathode mit einem Isolierteil durch Befestigen eines zylindrischen Kathodenhalters in einer Bohrung des Isolierteils, an dessen einer Seite der Kathodenhalter mit einem Wulst anliegt; dadurch gekennzeichnet_s daß zum Befestigen hierzu zunächst der in die Bohrung des Isolierteils (3) gesteckte Kathodenhalter (2) durch Umrollen des hervorstehenden Randes mittels eines Taumelverfahrens mit dem isolierteil verbunden wird und daß darauf diese Verbindung durch Heißpressen verspannt wird, wozu der Kathodenhalter auf die notwendige Temperatur erwärmt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Heißpressen notwendige Temperatur beginnender Rotglut entspricht.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenhalter durch ohmsche Erwärmung erhitzt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenhalter induktiv erhitzt wird.

■17.7.78.

Dr. J/Sam - 2 -

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ORIGINAL INSPECTED

H.Gänzle et. al, 2-1-1-3-1-3
5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenhalter während des Heißpressens mit Schutzgas gespült wird.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas Np ist.

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