DE3102183A1

DE3102183A1 - "federbelastete widerstandslinsenanordnung fuer ein elektronenstrahlsystem"

Info

Publication number: DE3102183A1
Application number: DE3102183A
Authority: DE
Inventors: Vincent Michael Mercerville N.J. Cannuli; Leon Joseph Princeton N.J. Vieland
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1981-12-03
Also published as: GB2068165A; FR2474239A1; DE3102183C2; FI810119L; JPS56109438A; GB2068165B; PL229300A1; IT8119097A0; IT1135007B; PL133061B1; FR2474239B1; DD157131A5; CA1159876A; US4323813A

Description

RCA 74,243

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Federbelastete Widerstands!insenanordnung für ein Elektronenstrahl system

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenstrahl systeme, insbesondere für die Verwendung bei Fernsehbildröhren. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit elektronischen Linsen für solche Strahl systeme.

Es ist bekannt, daß die sphärische Aberration bei einer Elektronenlinse dadurch erwünschterweise verringert werden kann, daß man das Feld der Linse schwächer macht und über eine größere Länge entlang dem Strahlweg ausdehnt. Es ist ferner bekannt, daß ein Linsentyp für diesen Zweck die Widerstandslinse ist, bei der eine Mehrzahl metallischer Elektrodenplatten in einer Reihenanordnung vorgesehen ist und ein Spannungsgradient entlang der Linse ausgebildet wird, indem unterschiedliche Spannungen an die verschiedenen Platten mit Hilfe eines Widerstandsspannungsteilers angelegt werden, der innerhalb des Vakuumkolbens der Elektronenröhre selbst angeordnet ist.

°" Zum Stand der Technik, in welchem verschiedene Bauformen von MehrplatteWidt'irstalnlsllMSr'ti Ii^hHi-IiPn liiu!, t|c|iiii r>n die ÜS-hS ? ΙΉ vom 10. Januar 1939 (Erfinder Schroter), die US-PS 3 93? 786 vom

130049/0576

BAD ORIGINAL

13. Januar 1976 (Erfinder Campbell) und die US-PS 4 091 144 vom 23. Mai 1978 (Erfinder Dresner u.a.). Während in der US-PS 2 143 390 ein Spannungsteilerwiderstand nur schematisch gezeigt ist, läßt die US-PS 3 932 786 eine praktische Ausführungsform eines Spannungsteiler-Widerstandes erkennen, der auf einer gläsernen Tragstange des Elektronenstrahl systemaufbaus angeordnet ist, und in der US-PS 4 091 144 ist schließlich eine praktische AusfUhrungsform eines Stapels abwechselnder Metallelektroden und Isolierblocks gezeigt, bei dem entlang einer Kante des Stapels eine Widerstandsspannungsteilerschicht aufgebracht ist. In der Praxis benötigt der Aufbau nach der US-PS 3 932 viele Anschlüsse für die Kontaktherstellung zwischen der Reihe mit Öffnungen versehener Elektroden und dem Spannungsteilerwiderstand, und außerdem erhält sich dabei die Wahrscheinlichkeit von Brüchen der Tragstäbe bei der Herstellung wegen der großen Anzahl der in die gläsernen Tragstäbe eingebetteten Elektroden. Schließlich hängt bei den Linsenanordnungen gemäß den US-PSen 3 932 786 und 4 091 144 die Feldgenauigkeit von der Gleichförmigkeit der Widerstandsspannungsteilerschicht ab, die in ihrer Herstellung sehr schwierig kontrollierbar ist. Eine Verbesserung gegenüber der US-PS 4 091 144 ist in der US-Patentanmeldung Ser. No. 51400 (DE-OS 30 23 853) vom 25. Juni 1979 (Erfinder B. Abeles) beschrieben. Danach weist der Linsenaufbau eine Mehrzahl mit Öffnung versehener Elektroden und Widerstandsabstandsblocks auf, die abwechselnd gestapelt sind und zur Bildung einer elektrisch kontinuierlichen Struktur verlötet sind. Die Widerstandsblocks weisen Isolatorblocks auf, die vor der Vereinigung zu einem einheitlichen Stapel mit den Öffnungen aufweisenden Platten jeweils längs mindestens eines Teils einer Oberfläche mit einem geeigneten Widerstandsmaterial überzogen sind. Ein solches vorheriges Oberziehen (also ein überziehen vor dem Zusammenbau) der Blocks erlaubt es, daß sie vor dem Zusammenbau getestet und nach ihren Widerstandseigenschaften sortiert werden können. Diese Konstruktion hat sich als elektrisch und mechanisch befriedigend erwiesen, jedoch ist sie mit relativ hohen Kosten verbunden, die aus dem Zusammenlöten der Blocks und Platten resultieren.

*" Das neue Strahlsystem gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung benutzt separate vorbeschichtete Widerstandsblocks, die abwechselnd mit Öffnungen aufweisenden Elektroden zusammengestapelt werden, wie im

130049/0576

Falle der vorerwähnten US-Patentanmeldung. Anstatt daß die Widerstandsblocks und Platten jedoch zusaniniengelötet werden, werden sie in gegenseitigem elektrischen Kontakt zwischen zwei festen Endelektroden durch Federn zusammengedrückt, die axial längs des Stapels wirken. Um sicherzustellen, daß die Ausrichtung in den Betriebszyklen aufrechterhalten bleibt, werden die Elektrodenplatten sehr leicht von einem Paar gläserner Tragstangen berührt, in welchen die Anschlußelektroden befestigt sind, um jegliche seitliche Bewegung der Elektrodenplatten auszuschließen. Diese Berührung sollte nicht so stark sein, daß die Elektrodenplatten so weit in die Glasstäbe eingebettet sind, daß die Platten gegen das axiale Zusammendrücken durch die Federn starr festgelegt wären. Das würde nämlich die Aufrechterhaltung der elektrischen Kontinuität entlang des Linsenstapels beeinträchtigen.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 und 2 Seitenansichten eines Beispiels des neuen Elektronenstrahl systems aus zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Ebenen gesehen, wobei in Fig. 2 Teile zum Einblick in innere Details weggebrochen sind;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Elektrodenplatte für das Strahlsystem gemäß den Fig. 1 und 2 zur Veranschaulichung von Details zweier alternativer AusfUhrungsformen eines typischen Elektrodenkontaktes mit gläsernen Tragstäben und Fig. 4 einen vergrößerten Teil schnitt durch einen Teil der Elektronenlinse des Strahlsystems gemäß den Fig. 1 und 2 zur Veranschaulichung von Details der Feder und der Elektrodenplatten und Widerstandsblocks des Elektronenlinsenaufbaus.

Die Erfindung wird hier anhand eines Dreistrahl-Inline-Elektronenstrahlsystems erläutert, welches ähnlich dem in der US-PS 3 772 554 (vom 12. November 1973, Erfinder Hughes) beschriebenen ist, jedoch eint zusätzliche Lin§§n§l§ktrod§ für einen 6§tiißh mit dr§i Potentialen enthält. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen Strahlsystem-

3«-» typen Anwendung finden.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen* enthält das Elektronenstrahl system 10

130049/0576

BAD ORIGINAL

zwei parallele gläserne Tragstäbe 12, an denen verschiedene Elemente des Strahlsystems montiert sind. An einem Ende der Tragstäbe 12 sind drei becherförmige Kathoden 14 montiert, die auf ihren Endwänden emittierende Oberflächen haben. Im Abstand von den Kathoden 14 ist eine Steuergitterelektrode 16 montiert, ferner eine Schirmgitterelektrode 18 und eine erste, zweite und dritte Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 20, 22 bzw. 23. Die drei Elektronenstrahlen werden von den drei Kathoden 14 längs dreier in einer Ebene liegender Strahlwege 24 durch öffnungen in den Elektroden projiziert. Am jenseitigen Ende der dritten Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 23 ist ein Abschirmbecher 26 befestigt.

Die Steuergitterelektrode 16 und die Schirmgitterelektrode 18 weisen praktisch flache Metallteile auf, die je drei in einer Linie angeordnete öffnungen enthalten, die mit den Strahlwegen 24 ausgerichtet sind.

Die erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 20 hat zwei etwas rechteckig geformte Becher 30 und 32, die an ihren offenen Enden zusammengefügt sind. Die geschlossenen Enden der Becher 30 und 32 sind mit drei in einer Ebene liegenden öffnungen ausgebildet, von denen jede mit einem gesonderten Strahlweg 24 ausgerichtet ist. Die zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 22 weist zwei etwas rechteckige Becher 34 und 36 auf, die ebenfalls an ihren offenen Enden zusammengefügt sind. Die Becher 34 und 36 sind ähnlich mit öffnungen versehen wie die Becher 30 und 32 der ersten Elektrode. Die dritte Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 23 weist einen einzigen, in ähnlicher Weise mit öffnungen versehenen, rechteckigen Becher auf, der mit seinem offenen Ende den Kathoden gegenüberliegt. Der Abschirmbecher 26 ist kreisförmig und mit seiner Grundfläche an dem geschlossenen Ende der dritten Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 23 befestigt. Der Abschirmbecher 26 hat in seiner Grundfläche auch drei in einer Linie liegende öffnungen, deren jede mit einem der Strahlwege 24 ausgerichtet ist.

Für den Betrieb ist das Elektronenstrahl system 10 so entworfen, daß sein Hauptfokussierfeld zwischen der zweiten und dritten Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 22 und 23 ausgebildet wird. Zu diesem Zweck ist zwischen diesen Elektroden, und diese enthaltend, eine neu-

130049/0576

artige Widerstandslinsenstruktur 42 angeordnet.

Die zweite und dritte Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 22 und 23, die als Endelektroden der Widerstandslinsenstruktur 42 dienen, sind fest mit den Tragstäben 12 verbunden. Diese Befestigung erfolgt durch Umfangsvorsprünge 44 und 46 an den Endelektroden 22 bzw. 23, die tief in die gläsernen isolierenden Tragstäbe 12 eingebettet sind. Für die Endelektrode 23 sind die Umfangsvorsprünge 26 Teil einer mit öffnungen versehenen Platte 48, die am offenen Ende des rechteckförmigen Bechers angebracht ist. Die Widerstandslinsenstruktur 42 enthält auch ein Paar öffnungen aufweisende Elektrodenplatten 50 (siehe Fig. 3), die abwechselnd gestapelt sind mit einer Mehrzahl rechteckiger, parallelepipedförmiger Abstandsblocks 52. Ein Paar der Abstandsblocks 52 ist jeweils zwischen zwei benachbarten Elektrodenplatten 50 angeordnet.

Die Abstandsblocks 52 liegen auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren der drei in einer Linie liegenden öffnungen 53, die in der Elektrodenplatte 50 vorgesehen sind, und neben einer Außenkante der Elektrodenplatten. Mindestens ein Block jedes Paares von·Abstandsblöcken 52 weist einen Widerstandsblock 54 der nachbeschriebenen Art auf. Der andere Block des Paares von Abstandsblöcken 52 kann entweder ein Widerstandsblock 54 oder ein Isolatorblock 56 sein. Wenn nur ein Widerstandsblock zwischen einem Paar von Elektrodenplatten 50 gewünscht wird, dann kann noch ein Isolatorabstandsblock 56 für die mechanische Festlegung eingefügt werden.

In den Zeichnungen sind die Widerstandsblocks 54 zum Unterschied von den Isolatorblocks 56 gepunktet dargestellt. Die Isolatorblocks 56 können aus irgendeinem Isolationsmaterial bestehen, das sich zum Zusammenbau mit den Elektrodenplatten eignet und die thermische und Vakuumbehandlung, die für Elektronenröhren üblich ist, verträgt, übliche Keramikmaterialien, wie hochreines Aluminiumoxid, sind zu bevorzugen.

Wie Fig. 4 zeigt, enthalten die Widerstandsblocks 54 vorzugsweise Isolatorblocks mit einem Paar gegenüberliegender Oberflächen, die mit zweien der Elektrodenplatten 50 in Berührung stehen und mit elektrisch voneinander getrennten metallischen leitenden Filmen 57 beschichtet sind. Eine Oberfläche, welche die beiden filmbeschichteten Oberflächen

130049/0676

miteinander verbindet, ist mit einer Schicht 58 eines geeigneten Materials hohen Widerstandes überzogen, welche Teile der Oberflächen der beiden Metallfilme 57 überlappt, um einen guten elektrischen Kontakt mit ihnen zu bilden.

Die Elektrodenplatten 50 und die Abstandsblocks 52 (die Widerstandsblocks 54 und Isolatorblocks 56) sind abwechselnd lose gestapelt und befinden sich zwischen den Endelektroden 22 und 23. Die Elektrodenplatten 50 und die Blocks 52 werden durch zwei Paare von Federn 60 in ihre Stellung und in elektrischem Kontakt miteinander gehalten, die an den Endelektroden 22 und 23 im wesentlichen in Ausrichtung mit den gestapelten Reihen der Abstandsblocks 52 befestigt sind und den Stapel der Elektrodenplatte 50 und Blocks 52 in einer zu den Strahlwegen 24 parallelen axialen Richtung zusammendrücken.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, haben die Elektrodenplatten 50 auf gegenüberliegenden Seiten ihrer Mittel öffnungen 53 ein Paar rechteckig geprägterVertiefungen 52, in welchen die Widerstandsblocks 54 lose sitzen. In der Platte ist an der Stelle der eingeprägten Vertiefung eine rechteckige öffnung 64 vorgesehen, damit das Metall der Elektrodenplatten 50 bei dem Einprägevorgang besser fließen kann. Die genaue Ausrichtung der Elektrodenplatten erfolgt mit Dornen, die beim Festlegen, also beim Einbetten der Strahl systeme!ektroden in die gläsernen Tragstäbe 12, durch die öffnungen 53 ragen.

Auch Fig. 4 läßt am besten die Anordnung und Funktionsweise der Federn 60 erkennen. Die in Fig. 4 gezeigte Feder 60 ist eine von zweien, die an ihrer Mitte an die Endelektrode 22 angeschweißt sind. Die Feder 60 umfaßt einen Blattstreifen aus Federmaterial, beispielsweise Inconel-Legierung, und ragt mit ihren beiden Enden von der Elektrode 22 weg und drückt gegen die erste Elektrodenplatte 50. Die Federn 60 drücken somit die Elektrodenplatten 50 und die Widerstandsblocks 54 in guten elektrischen Kontakt in Richtung der Achse A-A in Fig. 4, die parallel zu den Strahlwegen 24 gemäß Fig. 2 verlaufen. Jede der Federn 60

*" kann ein Band von 5*08 mm ta'np (von link? neeh rechts in Fiq» 4), 1,27 mm Breite (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 4) und 0,254 mm Dicke sein. Typischerweise haben die Enden der Feder 60 von der Elektrode 22 einen Abstand von etwa 0,508 mm.

130049/0676

FIg₀ 3 läßt erkennen» daß die Elektrodenplatten 50 an ihren langen Seiten Befestigungsklauen 66 haben_s weiche die gläsernen Tragstäbe leicht berühren oder leicht in sie eingebettet sind. Der Zweck der Berührung zwischen den Klauen 66 und den gläsernen Tragstangen 12 liegt in der Verhinderung seitlicher Bewegungen (in der Zeichenebene der Fig. 3) der Elektrodenplatte, ohne jedoch das Zusammendrücken der Elektrodenplatten 50 und Widerstandsblocks 54 in guten elektrischen Kontakt durch die Federn in Axialrichtung senkrecht zur Plattenrichtung zu behindern. Deshalb sollte diese Berührung nicht zu kräftig sein. Speziell sollten die Klauen 66 nicht so tief in den Tragstab 12 eingebettet sein, wie die Vorsprünge 44 und 46 der Endelektroden 22 und 26_S wo eine starre Befestigung erwünscht ist. Im Optimalfall sind die Klauen 66 genügend weit in die Glasstäbe eingebettet₅ um sicherzustellen, daß bei den gegebenen Herstellungstoleranzen die Spitzen der Klauen in allen Fällen in genügendem Kontakt mit den Stäben stehen., um eine seitliche Bewegung irgendwelcher Elektroden 50 beim Herstellungsprozess der Strahl systeme zu verhindern.'

Typischerweise ragen die Klauen 66 etwa .1,27 mm von der Kante 68 der Elektrodenplatte 50 weg. Bei üblichen Fabrikationstechniken kann ein optimaler Kontakt bzw. Einbettung etwa 0₀508 mm betragen, wie dies auf der rechten Seite der Elektrodenplatte 50 gemäß Fig. 3 für den Stab 12 gezeigt ist. Eine typische Toleranz von plus oder minus 0_s318 mm stellt dann einen Einbettungskontakt von"0₉127 mm sicher.

Im Maximum sollte die Einbettung 1_a27 mm nicht übersteigen, also die gesamte Länge der Klauen 66₉ wie dies auf der linken Seite der Elektrodenplatte 50 in Fig. 3 beim Tragstab 12 gezeigt ist. Wird dieses Maximum nennenswert überschritten₀ dann kann der axiale Federdruck auf die Elektrodenplatte 50 gestört werden. Weiterhin kann der Ausschuß infolge gebrochener Stäbe 12 und gebrochener Widerstandsblocks 54 zu groß werden. Das Auftreten gebrochener Tragstäbe, wobei das ganze Strahlsystem zu Ausschuß wird, ist fast direkt proportional zur Zahl der Einbettungen im Tragstab und nimmt auch mit zunehmender Einbettungstiefe ab. Weil das neue Strahlsystem mehrere Elektrodenplatten

3^r' 50 enthält, könnte das Auftreten gebrochener Tragstäbe untragbar groß werden, wenn jede dieser Elektroden tief in den Tragstab eingebettet wäre., um fest mit ihm verbunden zu sein. Wegen des nur leichten Kontaktes zwischen den Elektrodenplatten 50 und den Glasstäben 12 wird

130049/0S78

-ίο- 3101183

bei dem neuen Strahlsystem das andernfalls hohe Auftreten gebrochener Stäbe vermieden, ohne daß die Stabilität der seitlichen Ausrichtung beeinträchtigt würde.

Erfahrungen bei der Herstellung der neuen Elektronenstrahlsysteme zeigen auch, daß die Widerstandsblocks 54 leicht brechen können und die elektrische Kontinuität dadurch gestört wird, wenn geschmolzenes Glas vom tiefen Einbetten in Berührung mit den Blocks kommt.

Als Variante der Widerstandslinsenstruktur. 42 könnte man daran denken, die Elektrodenplatten 50 tiefer in die Tragstäbe 12 einzubetten und die Federn 60 stärker zu machen, um den gewünschten Axial kontakt zwischen den Elektrodenplatten 50 und den Widerstandsblocks 54 sicherzustellen, jedoch ist dies nicht zu bevorzugen, weil dabei das Problem gebrochener Tragstäbe gravierender wird, welches durch das neue Strahlsystem verringert werden soll. Außerdem machen stärkere Federn 60 den Zusammenbau schwieriger.

Das Elektronenstrahlsystem 10 ist zwar mit zwei Paaren von Federn 60 dargestellt, von denen je ein Paar auf jeder Seite des Linsenstapels angeordnet ist, jedoch kann die neue Linse auch unter Verwendung nur eines Federpaares hergestellt werden. Bei zwei Federpaaren wird jedoch besser sichergestellt, daß die Elektrodenplatten und die Widerstandsblocks axial vollständig durch den Stapel in Kontakt miteinander gedrückt werden. Verwendet man nur ein Federpaar 60, dann kann es erwünscht sein, die Federn nahe der Mitte des Linsenstapels anzuordnen, um eine gleichmäßigere Federkraft entlang des gesamten Stapels zu erreichen im Vergleich zu der Anordnung des einzigen Federpaars an einem Ende des Stapels. Jedoch würde eine solche mittlere Lage der Federn das Potential profil längs des Linsenstapels stören, was unerwünscht sein kann. Dies hängt jedoch davon ab» wie die Linse und ihre elektrische Potentialverteilung entworfen werden.

Man kann zwar die Federn 60 unmittelbar auf ein Paar Abstandsblocks 3$ 52 drücken lassen, jedoch ist eine solche Anordnung nicht zu bevorzugen wegen der weniger gleichmäßigen Verteilung der Federkraft im Stapel und wegen der Möglichkeit einer schwierigeren Montterbarkeit der Teile.

130049/0576

-¹¹- 310-2Ί83

Die relativen Größen der Elektrodenplatten 50, Widerstandsblocks 54 und Glasstäbe 12 sind bei dieser Erfindung nicht kritisch. Andere Elektroden des Strahlsystenos 10 und Tragstäbe 12, welche das Einbetten dieser Elektroden in ihnen aushalten, bestimmen die maximale Größe der Elektrodenplatten 50. Da jedoch die Elektrodenplatten 50 nicht tief in die Stäbe 12 eingebettet werden, kann die Größe der Stäbe entlang des Linsenstapels 12 herabgesetzt werden, wie dies Fig.1 zeigt. Dadurch können die Elektrodenplatten 50 maximal groß gemacht werden, so daß man eine bessere Elektronenoptik und eine bessere Hochspannungs-Stabilität erhält.

Gemäß einem speziellen Beispiel erfolgt die Herstellung der Widerstandsblocks 54, indem zuerst eine Al₂O₃-Platte guter Qualität, beispielsweise Alsimag #771 oder #772, zunächst von einem etwas dickeren Rohling auf Abmessungen von 50,8 χ 50,8 χ V,016 mm geläppt wird. Die großen einander gegenüberliegenden Flächen dieser Platte werden dann mit den Metall filmen 57 überzogen, indem zuerst eine dünne Schicht Titan und dann eine Schicht aus Wolfram auf die AlpOg-Platte aufgestäubt wird (Sputter-Verfahren). Die Platte wird dann mit einer Diamantsäge in 5„08 mm breite Stücke zerschnitten» und diese Stücke werden in einen Halter eingesetzt, der eine der 50j8snm messenden freien AlpOg-Flächen und etwa ein Drittel der mit Titan und Wolfram bedeckten Flächen frei läßt. Dann wird ein W-AlgOv-Cermet auf die so freiliegenden Flächen des Teiles aufgesprüht, ur>, die Widerstandsschicht 58 auszubilden, die Fig. 4 zeigt. Die Überlappung der Widerstandsschicht über dem Metallfilm 57 sorgt für einen guten elektrischen Kontakt.

Die Stücke werden dann geglüht, um den Widerstand auf bequeme Werte

8 10
(etwa 10 bis 10 Q für die fertigen Blöcke) zu bringen. Man kann zwar durch selektives bzw. gezieltes Glühen bestimmte spezifische Widerstände erreichen, jedoch ist es nicht möglich, den spezifischen Widerstand zu überwachen, während sich die Blocks in dem Glühofen befinden, weil bei Temperaturen oberhalb 400° das Keramikmaterial eine beträchtliche Leitfähigkeit hat. Trotzdem ist es möglich, mit nur wenigen Messungen an aus dem Ofen herausgenommenen Stücken eine gewünschte Widerstandsverteilung für eine gegebene Glühcharge gut zu reproduzieren. Nach dem Glühen werden die Stücke in Blocks von 5,08 mm χ 1,016 mm χ 1₉016 mm zerschnitten, bei denen eine der 1,016 χ

130049/0B76

1,016 mm messenden Flächen mit der Widerstandschicht 58 überzogen ist.

Die folgende Tabelle gibt eine Auflistung typischer Aufstäubungswerte und Schichtdicken bei einem bevorzugten Beispiel der Herstellung von Widerstandsblocks.

Material	Zeit (Minuten)	Dicke (μ)
Ti	17	0,1
W	35	0,2
W-Al₂O₃	240	0,7

Es lassen sich verschiedene Abmessungsbeziehungen und Widerstandswerte und Materialien bei der Herstellung der Widerstandslinsenstruktur 42 verwenden. Die Wahl dieser Parameter hängt ab vom jeweiligen Aufbau des Elektronenstrahlsystems und der Apparatur, für welche es gedacht ist. üblicherweise betreibt man einen Spannungsteiler, der durch hochohmige Schichten 58 gebildet ist, mit einem Querstrom von 5 bis 10 Mikroampere und einer Verlustleistung von 0,5 Watt oder weniger. Typische Spannungsgradienten, wie sie üblicherweise entlang der Widerstandsschichten 58 auftreten, liegen im Bereich von 2,5 bis 4,0 χ 10. Volt pro Zentimeter.

Als geeignete Materialien für die Elektrodenplatten 50 haben sich Molybdän, nichtrostender Stahl und andere Metalle erwiesen, welche mit den angewandten Herstellungstechniken kompatibel sind. Für die Abstandsblocks sind Aluminiumoxidkeramikmaterialien vorzuziehen.

Aluminiumoxid-Abstandsblocks 52 werden geeigneterweise mit Molybdän metallisiert, das durch bekannte Anstreichverfahren oder durch Aufstäuben auf Titan-Wolfram-Metallisierungsüberzüge aufgebracht wird.

Die Form der Abstandsblocks 52 ist nicht kritisch. Einfache rechteckige Blocks werden bevorzugt. Auch die Positionierung der Blocks auf den Elektrodenplatten 50 ist nicht kritisch. Jedoch werden die Blocks vorzugsweise in einem Abstand von mindestens der Blockdicke von den Elektrodenöffnungen 53 gehalten, um übermäßige Störungen mit den Linsenfeldern in den Öffnungen zu vermeiden, und sie werden auch von den Kanten der Elektrodenplatten etwas zurückversetzt, beispiels-

130049/0576

"¹³~ 5102183

weise 0,381 mm, um eine Funkenbildung zwischen ihnen und anderen Teilen der Elektronenröhre zu vermeiden.

Aufgestäubte Cennet-Materialien, wie sie in der US-PS 4 010 312 vom 1. März 1977 (Erfinder Pinch et al) beschrieben sind, werden für die Verwendung der hochohmigen Schicht 58 bevorzugt. Der spezifische Widerstand kann so eingestellt werden, daß der gewünschte Gesamtwiderstand für das spezielle Eiektronenstrahlsystem erhalten wird, in welches die Widerstandslinsenstruktur eingebaut werden soll. Die Dicke solcher überzüge kann bedeutend verändert werden, und der gewünschte spezifische Widerstand kann durch geeignetes Glühen erhalten werden, wie es in der soeben erwähnten Patentschrift erläutert ist. Geeignete Schichten oder überzüge sind von 0,35 bis 0₅7 Mikron Dicke hergestellt worden, jedoch sind diese Werte nur als bevorzugter Bereich und nicht als Begrenzung schlechthin zu verstehen.

Andererseits kann man auch Widerstandstinten bzw. -farben für die überzüge 58 benutzen, wenn sie den gewünschten hohen Widerstand besitzen. Allgemein kann jegliches Widerstandsmaterial verwendet werden, das geeignet hohe Widerstandswerte ergibt und sich mit den Fabrikationsverfahren für die Linsen- und Elektronenröhrenherstellung verträgt.

In einem Beispiel der neuen Widerstanaslinsenstruktur 42 sind die Elektrodenplatten 50 aus 0„254 mm dickem nichtrostenden Stahl hergestellt worden. Es wurden drei in einer Linie liegende öffnungen 53 mit Durchmessern von 4,064 mm und einem gegenseitigen Abstand von 5,08 mm vorgesehen. Die Abstandsblocks 52 bestanden aus Aluminiumoxid und waren 1,016 mm dick und 5₃08 mm lang und mit Titan-Wolfram-Metallisierungsfilmen 57 überzogen. Sieben Elektrodenplatten 50 und sechs Paare von Abstandsblocks 52 wurden verwendet. Die Abstandsblocks bestanden aus zwei Widerstandsblocks 54 in jeder der ersten beiden Stufen der Linse,, einem Widerstandsblock 54 und einem Isolatorblock 56 in jeder der letzten vier Stufen der Linse. Die Widerstandsschichten oder überzüge 58 für diese Linsenstruktur wurden durch Aufstäuben mittels eines Sputter-Prozesses einer 0,7 Mikron dicken Cermet-Schicht mit einem Widerstand von Platte zu Platte von etwa 10 0hm abgelagert.

130049/0S76

Die Linse wurde mit einer Fokusspannung von 5300 Volt an der zweiten Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 22 und einer Endanodenspannung von 25000 Volt an der dritten Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 23 betrieben. Die erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 20 war an die mittlere Elektrodenplatte 50 angeschlossen und lag damit an einem Potential von 13180 Volt.

130049/0576

Leerseite

Claims

Patentansprüche

/1)/Elektronenstrahlsystem mit einer Kathode und zwei Öffnungen aufweisenden Endlinsenelektroden, die in fester Beziehung axial entlang einer Mehrzahl von Glastragstäben montiert sind, ferner mit einem Widerstandslinsenstapel, der zwischen den Endelektroden angeordnet und mechanisch und elektrisch mit ihnen verbunden ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisenden Elektrodenplatten umfaßt, die abwechselnd mit einer Mehrzahl von Wiaerstandsabstandsblocks gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (60) den Stapel berühren und die Elektrodenplatten (50) und die Widerstandsblocks (54) axial in gegenseitigen elektrischem Kontakt miteinander und mit den Endelektroden (22,23) drücken, derart, daß der Stapel von einer der Endelektroden zur anderen Endelektrode eine hochohmige Widerstandskontinuität aufweist.
2) Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten von den Glastragstäben (12) leicht berührt werden, jedoch nicht tief in diese eingebettet sind, derart, daß die Elektrodenplatten gegen seitliche Bewegung festgelegt sind, jedoch axial relativ frei durch die Federn in guten elektrischen Kontakt mit den benachbarten Widerstandsblocks gedrückt werden können.

130049/0576
3) Elektronenstrahl system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine jeden Block berührende Platte mit einer Ausnehmung (62) zur Aufnahme und Positionierung der Blocks ausgebildet ist.
4) Elektronenstrahl system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel zwei Abstandsblocks zwischen jedem benachbarten Elektrodenplattenpaar enthält, wobei mindestens einer der Abstandsblocks zwischen je zwei benachbarten Platten ein Widerstandsblock ist und die Abstandsblocks in zwei parallelen Axialstapeln angeordnet sind, und daß die Feder ein Paar Blattfedern enthält, von denen eine mit jedem der Axialstapel der Blocks im wesentlichen ausgerichtet angeordnet ist.
5) Elektronenstrahl system nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Blattfedern im wesentlichen in der Mitte zwischen den Enden des Widerstandslinsenstapels angeordnet ist.
6) Elektronenstrahl system nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zwei Paare von Blattfedern aufweist, von denen eines an jedem Ende des Widerstandslinsenstapels angeordnet ist.

130OA9/0576