DE3216041A1 - Elektronenstrahlerzeugungssystem mit sich selbst ausrichtenden isolierenden haltestaeben - Google Patents

Description

RCA 76259 MvB/Ri
US-S.N. 258,740
AT: 29. April 1981

RCA Corporation
New York, N,Y. 10020, V.St.Ä.

Elektronenstrahlerzeugungssystem mit sich selbst ausrichtenden isolierenden Haltestäben

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeugungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere sich selbst orientierende, gepreßte, verschiedenartig geformte Haltestäbe für solche Strahlerzeugungssysteme.

Die elektrostatischen Linsenelemente eines Elektronenstrahlerzeugungssystems sind hintereinander angeordnet, um mindestens einen Elektronenstrahl entlang eines im wesentliehen longitudinal (in Längsrichtung) verlaufenden Elektronenstrahlwegs zu beschleunigen und zu fokussieren. Die Linsenelemente des Elektronenstrahlerzeugungssystems sind an mindestens zwei, im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden, isolierenden Haltestäben mit Hilfe von Haltelaschen mechanisch gehaltert, die von den Linsenelementen vorspringen und in die Haltestäbe eingebettet sind. Die Haltestäbe werden durch Pressen eines Glaspulvers in einer Form gebildet. Anschließend werden die Haltestäbe erhitzt, um sie zu verfestigen, um die Abmessungen der Haltestäbe zu fixieren und flucht-'ge Materie aus den gepreßten Haltestäben zu entfernen.

Die Haltelaschen bestehen entweder aus einem Stück mit den Linsenelementen oder sie können auch am Körper der Linsenelemente, z.B. durch Schweißen, befestigt sein. In beiden Fällen enthalten die Teile der Haltelaschen, die in die Haltestäbe eingebettet sind, geformte Vorsprünge oder Klauen, die in das Ende der Haltelaschen geformt sind, um die Laschen fest in den Haltestäben
zu verankern. Die Befestigung der Haltelaschen an den Haltestäben wird in einem Arbeitsgang, der als Ein-

schmelzen oder Einbetten bezeichnet wird, ausgeführt. Manchmal werden während des Einschmelzens einer oder
mehrere Haltestäbe dejustiert, was zu falschen Abständen zwischen den Linsenelementen oder einer unvollständigen Bedeckung der Klaue einer Haltelasche durch den isolierenden Haltestab führt. Beide Fälle sind unerwünscht, da sie zu einer Verzerrung des elektrostatischen Feldes im Elektronenstrahlerzeugungssystem führen, die den Elektronenstrahl stört.

Ein typisches Beispiel einer zur Herstellung eines

Elektronenstrahlerzeugungssystems einer Bildaufnahmeröhre verwendeten Geräts ist in Figur 8 der ÜS-PS
4,169,239 (Ehata et al) vom 25. September 1979 dargestellt. In der Figur sind die isolierenden Haltestäbe auf Einschmelzsupporten gelagert dargestellt, die
, auf die hintereinander angeordneten Linsenelemente

zubewegt werden. Es wird dabei erwähnt, daß die Genauigkeit, mit der die Elektroden montiert werden, wegen des thermischen und mechanischen Schocks, der bei der Berührung der geschmolzenen Haltestäbe mit den Haltelaschen der Linsenelemente entsteht, leidet, wenn die ' Viskosität des verschmolzenen Glashaltestabes niedrig ist.

Es ist bekannt, daß eine sichere, wenn auch etwas willkürliche Positionierung der isolierenden Haltestäbe auf dem EinschmeIzsupport dadurch erreicht werden kann, daß man den Einschmelzsupport mit einer Vakuumhalterungsvorrichtung versieht. Wegen der Wechselwirkung der Breitentoleranzen des Haltestabes und des Einschmelzsupportes kann jedoch eine seitliche Versetzung des Haltestabes beim anfäny.. ^chen Aufsetzen auf den Einschmelzsupport stattfinden.

Ein Beispiel einer Anordnung zur Verringerung der seitlichen Bewegung eines Haltestabes ist aus der US-PS 3,609,400 (Marks et al) vom 28. September 1971 bekannt. Bei dieser E'nrichtung ist ein Einschmelzblock vorgesehen, der einen Bettungs-Trog enthält, in den der isolierende Haltestab paßt. Die Genauigkeit der Ausrichtung des Haltestabes hängt dabei von der Genauigkeit ab, mit der die Breite der Haltestäbe kontrolliert werden kann. Die gegenwärtig industriell zulässige Breitentoleranz für gepreßte, vielgestaltige Haltestäbe mit Längen bis zu 49 mm beträgt +_ 0,254 mm. Eine sekundäre Bearbeitungsoperation nach dem Ausglühen der Einschmelzung zu deren Entgasen und Einstellung der physikalischen Abmessungen ist zeitraubend, teuer und damit unzweckmäßig., Es ist daher wünschenswert, einen selbst ausrichtenden, iso-• lierenden Haltestab zu schaffen, der im wesentlichen unabhängig von den oben erwähnten industriellen Breitentoleranzen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Durch die vorliegende Erfindung wird also ein Elektronenstrahlerzeugungssys+'em geschaffen, das mindestens einen 35

sich im wesentlichen in einer Längsrichtung erstreckenden Elektronenstrahlweg aufweist und eine Mehrzahl von Elektroden enthält, die an mindestens zwei elektrisch isolierenden Haltestäben angebracht sind. Jeder der Haltestäbe hat eine Fläche mit mindestens zwei in ihr gebildeten Orientierungsausnehmungen zum Ausrichten der Haltestäbe längs des Strahlweges.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der Vorderseite eines Elektronenstrahlerzeugungssystems mit zwei bekannten Haltestäben;

Figur 2 eine teilweise geschnittene, in Richtung der Pfeile 2-2 der Figur 1 von der Seite gesehene Ansicht des Elektronenstrahlerzeugungssystems gemäß Figur 1;

Figur 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Elektronenstrahlerzeugungssystems mit einer Ausführungsform der selbst ausrichtenden Haltestäbe gemäß der Erfindung;

Figur 4 eine geschnittene Seitenansicht gesehen in

Richtung der Pfeile 4-4 der Figur 3; 30

Figur 5 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines sich selbst ausrichtenden Haltestabei; gemäß der Erfindung und

Figur 6 eine Stirnansicht in Richtung der Pfeile 6-6 der Figur 5.

—. *7 mm

Die Figuren 1 und 2 zeigen die strukturellen Details eines bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystems, das im Hals einer Kathodenstrahlröhre angeordnet ist. Der Aufbau dieses Elektronenstrahlerzeugungssystems ist ähnlieh wie der in der US-PS 3,772,554 (Hughes) vom 13. November 1973 Beschriebene. Die isolierenden Haltestäbe dieser Konstruktion sind konventionell.

Ein verbessertes ElektroneiBtrahlerzeugungssystem, das in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, enthält einen evakuierten Glaskolben 11, der bei einer vollständigen Kathodenstrahlröhre eine rechteckige Frontglaswanne (nicht dargestellt) und einen trichterförmigen Kolbenteil mit einstückig an eformtem Hals 13 enthält. Das Ende des Halses 13 wird durch einen angeschmolzenen Glasfuß 15 verschlossen, der von einer Mehrzahl von Leitungen oder Stiften 17 durchsetzt wird. An den Stiften 17 ist außen am Kolben ein Sockel 19 angebracht.

Im Hals 13 ist mittig ein durch Verschmelzungen gehaltertes Zweipotential-in-line-Elektronenstrahlerzeugungssystem 21 angeordnet, das für die Erzeugung von drei Elektronenstrahlen ausgelegt ist, die entlang in einer Ebene liegenden, konvergierenden Wegen in einer gemeinsamen, im wesentliehen longitudinalen Richtung zu einem nicht dargestellten Bildschirm verlaufen. Das Strahlerzeugungssystem enthält zwei Haltestäbe oder Einbettungen 23a und 23b aus Glas, an denen die verschiedenen Elektroden gehaltert sind, so daß eine zusammenhängende Einheit gebildet wird, wie sie in der Technik üblicherweise verwendet wird. Die Elektroden enthalten drei in Querrichtung im wesentlichen gleich beabstandete, in einer Ebene liegende Kathoden (je eine zur Erzeugung eines Elektronenstrahls), eine Steuergitterelektro^"· 27 (auch als G1 bezeichnet) , eine Schirmgitterelektrode 29 (auch als G2 bezeichnet), eine erste Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode 31

S": Ό.-.:. 321 6OA1

— β —

(auch als G3 bezeichnet) und eine zweite Beschleunigungsund Fokussierugselektrode 31 (auch als G4 bezeichnet), auf die ein Abschirmbecher 35 folgt; die Elektroden sind in Längsrichtung in der angegebenen Reihenfolge mit Abständen längs der Stäbe 23a und 2 3b angeordnet. Die verschiedenen Elektroden des Strahlerzeugungssystems 21 sind mit den Stiften 17 entweder direkt oder über Metallstreifen 37 elektrisch verbunden. Das Strahlerzeugungssystem 21 wird auf den Stiften 17 und mit Federfingern 39 am

•j Q Abschirmbecher 35, welche gegen eine elektrisch leitende innere Beschichtung 41 auf der Innenseite des Halses drücken und mit dieser Kontakt machen, in der gewünschten Lage im Hals 13 gehalten. Die innere Beschichtung 41 erstreckt sich über die Innenfläche des trichterförmigen Kolbenteils und ist an einem Anodenanschluß (nicht dargestellt) angeschlossen.

Jeder der beiden neuartigen Haltestäbe 23a und 23b ist ein parallelepipedförmiges Bauteil, das etwa 11 mm breit, etwa 48 mm lang und etwa 4,25 mm dick ist. Die Stäbe 23a und 23b werden durch Einpressen eines geeigneten Glaspulvers in eine Form gebildet. Nach dem Formen werden sie geglüht oder glasiert, um das Material zu entgasen, die Abmessungen der Haltestäbe zu fixieren

-25 und die Haltestäbe zu verfestigen, so daß sie weniger anfällig gegen splittern oder springen sind. Die Haltestäbe 23a und 23b haben jeweils eine Halterungs- oder Montagefläche 45 und eine Einschmelzsupportfläche 47. In die beiden in Längsrichtung verlaufenden Kanten der Haltestäbe, die an die Einschraelzsupportflache 47 angrenzen, sind Fasen oder Abschrägungen von etwa 30° gebildet, z.B. geschliffen, um den nachfolgenden Einschmelzvorgang zu erleichtern. Jede der einzelnen Elektroden 25 bis 33 enthält Haltelaschen, die in die Halte-

flächen 45 der Haltestäbe 2 3a und 23b eingeschmolzen werden. In den Einschmelzsupportflächen 47 der Haltestäbe 23a und 23b werden während des Formungs- oder Preßvorganges mindestens zwei Indexvertiefungen oder Positionierungs- bzw. Orientierungsausnehmungen 49 und 51 gebildet. Die Positionierungsausnehmungen 49 und 51 liegen auf der Mittellinie der Längsachse der Haltestäbe. Die 1-usitionierungsausnehmungen 4 9 und 51 haben die gleiche seitliche oder Breitenabmessung, wenn jedoch eine der beiden Ausnehmungen eine andere Abmessung als die andere hat, kann eine eindeutige Orientierung erreicht werden.

Wie in Figur 3 und 4 dargestellt ist, haben die Aushöhlungen oder Orientierungsausnehmungen 49 und 51 in den Stäben 23a und 23b eine im wesentlichen rechteckige Form und reichen bis zu einer Tiefe von ungefähr 1,5 mm in den Körper der Haltestäbe. Die Ausnehmungen 49 und 51 sind typischerweise etwa 5 mm lang und etwa 3 mm breit.

Wenn die Haltestäbe beim Erhitzen mit den Orientierungsausnehmungen 49 und 51 der glasierenden Flamme ausgesetzt werden, wird die Geometrie der Orientierungsausnehmungen, die sich beim Pressen ergeben hat, nicht auf die gebrannten oder glasierten Stäbe übertragen. In diesem Falle nehmen die Orientierungsausnehmungen 49 und 51 längs der Haupt- und der Nebenachse der Haltestäbe eine leicht elliptische bzw. parabolische Form an. Während des Einschmelzvorganges sind die Haltestäbe 23a und 23b in der Längsrichtung wegen der langgestreckten Orientierungsausnehmungen 49 und 51 relativ frei beweglich, in seitlicher Richtung jedoch fixiert.

ί Eine andere Ausführungsform eines neuen, mit Ausrichtmitteln versehenen Haltestabes 147 ist in Figur 5 dargestellt. Dieser Haltestab hat eine erste Orientierungsoder Positionierungsausnehmung 149 mit einer Längsabmessung, die größer ist als die Querabmessung während eine zweite Positionierungsausnehmung 151 im wesentlichen kreisförmig ist und damit eine Konfiguration mit minimaler Oberfläche hat. Bei dieser Ausführungsform ist der Haltestab während des Einschmelzvorganges sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung fixiert. Mindestens eine der Index- oder Positionierungsausnehmungen, z.B. die Ausnehmung 149, sollte in der Längsrichtung frei beweglich sein, so daß keine Toleranzprobleme bezüglich des Abstandes zwischen den Orientierungsausnehmungen 149 und 151 auftreten. Die Orientierungsausnehmung 149 ist typischerweise etwa 5 mm lang und etwa 3 mm breit während die Ausnehmung 151 einen Durchmesser von etwa 3 mm hat. In einer früheren Ausführungsform der Haltestäbe mit zwei Orientierungsausnehmungen minimaler Fläche, d.h. zwei kreisförmigen Ausnehmungen, wurde festgestellt, daß ungefähr 10 bis 30% der Halterungsstäbe nach dem Glasieren ausgemustert werden mußten, da der Abstand zwischen den Ausnehmungen außerhalb des zulässigen Toleranzbereiches lagen. Bei der vorliegenden Konstruktion mit mindestens einer "freischwimmenden", d.h. in Längsrichtung beweg-'liehen Orientierungsausnehmung besteht dieses Problem bezüglich der Abstände der Ausnehmungen nicht.

Um das Elektronenstrahlerzeugungssystem unter Verwendung der neuen, sich selbst ausrichtenden Haltestäbe 2 3a und 23b zusammenzusetzen werden die System- und Linsenelemente auf einen nicht dargestellten Dorn gesteckt. Die Haltestäbe 23a und 23b werden auf eine Einschmelzvorrichtung gelegt, die mindestens zwei Einschmelzblöcke mit pyramidenstumpfförmigen Orientierungsstiften enthält, die von den Lagerungsflächen der Blöcke vorspringen. Die Index-,

Positionierungs- oder Orientierungsstifte ragen in die Orientierungsausnehmungen 49 und 51 der Haltestäbe 23a und 2 3b hinein und beschränken die seitliehe Bewegung der Haltestäbe während des Einschmelzvorganges. Dadurch, daß man die Orientierungsstifte auf die Orientierungsausnehmungen 49 und 51 bezieht, die entlang der Mittellinie der Haltestäbe 23a und 23b liegen, wird die Ausrichtung der Haltestäj- um den Faktor 2 verbessert, da die Ausrichtungstoleranz der Ausnehmungen sich gleichmäßig um die Mittellinie verteilt. Die Breitenabmessung des Haltestabes ist nicht langer ein Faktor, der die seitliche Abweichung der Stäbe bestimmt. Außerdem sichert die verbesserte Präzision, mit der die Haltestäbe in'seitlicher Richtung gehaltert werden, daß die Elektronenlinsenelemente im System die richtigen Abstände haben und daß die äußeren Kanten der Haltelaschen der Linsenelemente völlig in die isolierenden Haltestäbe 23a und 23b eingebettet und von letzteren umgeben sind, wodurch eine Störung des Elektronenstrahls des Elektronenstrahlweges verhindert wird.

Die Erfindung wurde oben anhand einer Farbfernsehröhre mit drei längs konvergierender Wege verlaufenden Elektronenstrahlen beschrieben, selbstverständlich können die sich selbst ausrichtenden isolierenden Haltestäbe auch in jedem anderen Elektronenstrahlerzeugungssystem verwendet • werden, bei dem eine genaue Ausrichtung der Haltestäbe erforderlich ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche

   Elektronenstrahlerzeugungssystem mit mindestens einem, im wesentlichen in einer Längsrichtung verlaufenden Elektronenstrahlweg, das mindestens zwei längliche, elektrisch isolierende Haltestäbe enthält, an denen durch Halterungsvorrichtungen eine Mehrzahl von Elektroden angebracht ist, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Orientierungs- oder Positionierungsausnehmungen (49, 51; 149, 151) in einer Oberfläche (47) jedes der Haltestäbe (23a, 23b; 147) gebildet sind, wodurch die Stäbe längs des Strahlweges ausgerichtet werden.
2. 2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsausnehmungen (49, 51; 149, 151) entlang der Mittellinie der Hauptachse des jeweiligen Haltestabes (23a, 23b, 147) gebildet sind.
3. 3. Elektr.onenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, daddurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Orientierungsausnehmungen (49, 51; 149) längs der Hauptachse des Haltestabes langgestreckt ist.
4. 4. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Orientierungsausnehmungen (151) eine minimale Oberflächenkonfiguration hat und die andere Orientierungsausnehmung (149) in Richtung der Hauptachse des Haltestabes (147) langgestreckt ist.
5. 5. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestäbe (23a, 23b) parallelepipedförmig sind.
6. 6. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fase entlang jeder der in Längsrichtung verlaufenden Kanten der Halte-

   ■ stäbe (23a, 23b), die der Fläche (47), in der die Orientierungsausnehmungen (49, 51) geformt sind, benachbart sind, gebildet ist.
7. 7. Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Elektronenstrahlerzeugungssystern (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.