DE69606017T2

DE69606017T2 - Elektronenkanone-Montageeinrichtung und Montageverfahren der Elektronenkanone

Info

Publication number: DE69606017T2
Application number: DE69606017T
Authority: DE
Inventors: Yasuki Kimura; Shuichi Maezono; Masamitsu Okamura; Takashi Shirase
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2016-07-27
Also published as: KR970063324A; EP0793250A1; CN1073270C; JP3338275B2; KR100207166B1; EP0793250B1; CN1158488A; JPH09237574A; US5749760A; DE69606017D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenkanonen-Montagevorrichtung und ein Verfahren zum Montieren einer Elektronenkanone zur Positionierung und Sicherung einer Kathode an einer Elektronenkanonenvorrichtung, in welcher mehrere Elektroden durch ein isolierendes Glas gestützt sind, wenn die Elektronenkanone zusammengesetzt wird, um in einer Kathodenstrahlröhre montiert zu werden.

Beschreibung des Standes der Technik

Eine Elektronenkanone, dient als eine Hauptkomponente einer Kathodenstrahlröhre und hat eine Kathode sowie eine Struktur, in welcher mehrere Elektroden zum Beschleunigen und Konvergieren eines von der Kathode abgestrahlten Kathodenstrahls durch ein isolierendes Glas in vorbestimmten Abständen gestützt werden. Bei der Montage der Elektronenkanone ist ein Abstand (G1K-Abstand) zwischen der Kathode und einer ersten Elektrode wichtig wegen seiner Wirkung auf eine Grenzspannungscharakteristik. Insbesondere im Falle einer Farbröhre mit drei Kathoden R, G und B in einer Elektronenkanone ist eine hochgenaue Montage erforderlich, da ein Unterschied in der Grenzspannung eine Verschlechterung hinsichtlich des Weißausgleichs und der Farbreinheit bewirkt. Daher ist es bei einer Elektronenkanonen-Montagevorrichtung zum Positionieren und Sichern der Kathode an der Elektronenkanonenvorrichtung, in welcher die Elektroden mit Ausnahme der Kathode montiert sind, erforderlich, die Kathode genau zu positionieren und zu fixieren.
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, welche eine herkömmliche Elektronenkanonen-Montagevorrichtung und ein herkömmliches Verfahren zum Montieren einer Elektronenkanone zeigt, welche beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2- 27635 offenbart sind und Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Kathode an einer Elektronenkanonenanordnung befestigt wird.
In Fig. 14 bedeutet die Bezugszahl 1 eine Kathode, 2 ist eine Kathodenstütze, 3 ist eine erste Elektrode, 4 ist eine zweite Elektrode, 5 ist eine dritte Elektrode, 6 ist eine vierte Elektrode, und 3a bis 6a sind Elektronendurchgangslöcher in den Elektroden 3 bis 6. Die jeweiligen Elektroden 3 bis 6 und die Kathodenstütze 2 werden von einem isolierenden Glas 7 in vorbestimmten Abständen gehalten, wodurch eine Elektronenkanonenanordnung 24 bilden.
In Fig. 13 bedeutet die Bezugszahl 30 ein Elektronenkanonenanordnungs-Halteglied enthaltend eine zylindrische Positionierungswelle 30A, welche in die Elektronenkanonenanordung 24 eingeführt ist, um eine Mitte der Kathode 1 gegenüber den Mitten der Elektronendurchgangslöcher 3a bis 6a in den Elektroden 3 bis 6 zu positionieren und auszurichten, und einen Flanschbereich 30B, der zur Befestigung eines nachfolgend beschriebenen Mikrometers 34 verwendet wird. Die Bezugszahl 31 bedeutet eine in die Positionierungswelle 30A eingeführte Düse, und sie ist durch eine Düsenantriebsvorrichtung 37 in den Richtungen der Pfeile (x1, y1) bewegbar montiert, derart, daß ein distales Ende 31a von ihr in das Elektronendurchgangsloch 4a in der zweiten Elektrode 4 und das Elektronendurchgangsloch 3a in der ersten Elektrode 3 eingeführt oder aus diesem entfernt werden kann. Die Bezugszahl 32 bedeutet ein Kathodenhalteglied, und 33 ist eine Kathodenantriebseinheit, um das Kathodenhalteglied 32 anzutreiben, wenn die Kathode 1 positioniert und fixiert wird. Die Bezugszahl 34 bedeutet daß an dem Flanschbereich 30b des Elektronenkanonenanordnungs- Halteglieds 30 befestigte Mikrometer, das mit einer arithmetischen Einheit 35 verbunden ist, und 36 ist ein mit der Düse 31 verbundenes Luftmikrometer.
Es wird nun eine Beschreibung der Arbeitsweise gegeben.
Anfänglich wird die Positionierungswelle 30A in die Elektronenkanonenanordung 24 eingeführt, wodurch die Elektronenkanonenanordnung 24 an dem Elektronenkanonenanordnungs-Halteglied 30 positioniert und fixiert wird. In diesem Zustand wird die Düse 31 durch die Düsenantriebseinheit 37 in der Richtung des Pfeils (x1) bewegt, um das distale Ende 31a der Düse 31 in das Elektronendurchgangsloch 4a in der zweiten Elektrode 4 und das Elektronendurchgangsloch 3a in der ersten Elektrode 3 einzuführen.
An der Seite des Elektronenkanonenanordung 24 ist eine Lichtquelle 38 vorgesehen, um einen Spalt zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 zu beleuchten, sowie eine Bildverarbeitungsvorrichtung 39 zum Aufnehmen eines Bildes des von der Lichtquelle 38 beleuchteten Spaltes. Wenn die Düse 31 durch das Elektronendurchgangsloch 4a hindurchgeht, ist es möglich, den Augenblick zu erkennen, in welchem das distale Ende 31a der Düse 31 aus dem Elektronendurchgangsloch 4a in der zweiten Elektrode 4 heraustritt, sowie den Augenblick, in welchem das distale Ende 31a in das Elektronendurchgangsloch 3a in der ersten Elektrode 3 eintritt, durch das Schattenbild des distalen Endes 31a gegenüber der Lichtquelle 38, welches von der Bildverarbeitungsvorrichtung 39 erhalten wird. In diesem Fall wandelt das Mikrometer 34 einen Betrag der Bewegung der Düse 31 in eine elektrische Information um, die zu der arithmetischen Einheit 35 zu liefern ist, was zu einer Beendigung der Messung des Abstands (Abstand G12) zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 führt. Nachfolgend berechnet die arithmetische Einheit einen optimalen Wert L des Abstands (Abstand G1K) zwischen der ersten Elektrode 3 und der Kathode 1 in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand G12 und den Abmessungen anderer Komponenten. Andererseits wird die Kathode 1 in das Kathodenhalteglied 32 gesetzt und durch die Kathodenantriebseinheit 33 in die Kathodenstütze 2 eingeführt. Das mit der Düse 31 verbundene Luftmikrometer 36 mißt einen Abstand L&sub1; zu der Kathode 1 auf berührungslose Weise. Wenn das distale Ende 31a der Düse 31 an einer durch die Düsenantriebseinheit 37 eingestellten Position von der ersten Elektrode 3 um L&sub2; entfernt ist, wird die Kathode 1 in die Kathodenstütze 2 durch die Kathodenantriebsvorrichtung 33 eingeführt, um eine Position zu erreichen, in der der gemessene Wert L&sub1; des Luftmikrometers 36 gleich (L- L&sub2;) wird. Schließlich wird die Kathode 1 an der Kathodenstütze 2 durch Verfahren wie Schweißen befestigt, wodurch sich die Beendigung der Montage ergibt.
Die herkömmliche Elektronenkanonen-Montagevorrichtung und das Verfahren zum Montieren der Elektronenkanone sind wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Folglich besteht, da die Bildverarbeitung verwendet wird, um das Schattenbild des distalen Endes der Düse, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gesehen wird, zu erkennen, das Problem, daß die erste Elektrode nur auf der Seite der zweiten Elektrode erkannt werden kann. Die Faktoren, welche einen bemerkenswerten Einfluß auf die Grenzspannungscharakteristik der Elektronenkanone ausüben, sind der Abstand (Abstand G1K) zwischen der Oberfläche der ersten Elektrode auf der Seite der Kathode und der Kathodenoberfläche, und der Abstand (Abstand G12) zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Da unter diesen Faktoren der Abstand G1K einen besonders großen Einfluß hat, ist es erforderlich, den Abstand G1K während der Montage genauer als den Abstand G12 zu messen. Wenn jedoch die erste Elektrode nur auf der Seite der zweiten Elektrode erkannt werden kann, kann der Abstand zwischen der Oberfläche der ersten Elektrode auf der Seite der Kathode und der Kathodenoberfläche nicht als ein genauer Abstand G1K eingestellt werden durch Eliminieren einer Beeinträchtigung aufgrund einer Veränderung der Dicke der ersten Elektrode. Somit besteht ein Problem dahinge hend, daß es schwierig ist, eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik stabil zu montieren.
Weiterhin bestehen bei dem Verfahren zum Erkennen des Schattenbildes der Düse durch die Bildverarbeitung dahingehend, daß ein Meßfehler leicht bewirkt wird aufgrund beispielsweise von einer Änderung der Helligkeit der Lichtquelle, die durch eine Veränderung der Leistungsquellenspannung oder die Lebensdauer einer Lampe bewirkt wird, und durch das Anhaften von Staub gebildeten Schatten, und es wird mehr Zeit für die Messung benötigt.
Weiterhin ist es in Beziehung zu der Messung der Kathodenoberflächenposition, da die Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode so ausgebildet sind, daß sie eine extrem kleine Größe von einigen hundert Mikrometern im Vergleich mit einem Elektronendurchgangsloch in einer anderen Elektrode haben, schwierig, eine Düse herzustellen mit einem engeren distalen Ende, welches durch die Elektronendurchgangslöcher hindurchgehen kann. Darüber hinaus ist es bei der engeren Düse schwierig, eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Luft für das Luftmikrometer zu erhalten. Somit bestehen Probleme dahingehend, daß ein Meßbereich sehr eng wird, die Verantwortlichkeit und die Stabilität des Luftmikrometers extrem reduziert sind und ein Meßfehler leicht bewirkt werden kann.
Weiterhin hat die Kathodenoberfläche eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 20 um für Rmax. Daher wird, obgleich eine im Wesentlichen mittlere Kathodenoberflächenposition im Falle eines großen Düsendurchmessers gemessen werden kann, eine als Meßziel dienende Fläche mehr reduziert, wenn der Düsendurchmesser kleiner wird, was zu dem Auftreten einer Veränderung des gemessenen Wertes führt. Folglich besteht das Problem dahingehend, daß eine genaue Messung der Kathodenoberflächenposition schwierig wird.
Da weiterhin zunehmend eine Hochauflösungs- Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokussiercharakteristik gewünscht wird, haben die Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode die Tendenz, zunehmend kleiner zu werden. Somit wurde eine Elektronenkanonen-Montagevorrichtung gewünscht, welche ein anderes Verfahren verwendet als da Verfahren zum Hindurchführen einer extra feinen Luftdüse durch Löcher in Elektroden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu überwinden, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Elektronenkanonen- Montagevorrichtung sowie ein Verfahren zum Montieren einer Elektronenkanone anzugeben, durch welche es möglich ist, eine Elektronenkanone rasch herzustellen mit einer stabilen Grenzspannungscharakteristik bei der Montage einer Elektronenkanone zur Verwendung in einer Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokussiercharakteristik, welche kleinere Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode hat, sowie herkömmlichen Elektronenkanonen für Kathodenstrahlröhren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Elektronenkanonen-Montagevorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen, welche aufweist: einen Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus zum Halten ei ner Elektronenkanonenanordnung enthaltend wenigstens eine erste und eine zweite Elektrode, welche von einem isolierenden Glas gestützt werden und vertikal in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind; einen Kathodenhaltemechanismus zum Halten einer in die Elektronenkanonenanordnung einzubauenden Kathode; einen Kathodenantriebsmechanismus zum Bewegen des Kathodenhaltemechanismus, um die Kathode zu transportieren, bis die Kathode in die Elektronenkanonenanordnung eingebaut ist; eine Kathodenoberflächen- Meßvorrichtung zum Messen einer Position einer Oberfläche der Kathode, welche von dem Kathodenhaltemechanismus gehalten wird und sich außerhalb der Elektronenkanonenanordnung befindet; eine erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung zum Messen einer Position einer oberen Oberfläche der ersten Elektrode in der von dem Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus gehaltenen Elektronenkanonenanordnung; eine zweite Elektrodenmeßvorrichtung zum Messen einer Position der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung, die von dem Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus gehalten wird; eine Kathodenpositions-Meßvorrichtung zum Messen einer Veränderung der Position der von dem Kathodenhaltemechanismus gehaltenen Kathode, welcher von dem Kathodenantriebsmechanismus getragen wird; eine arithmetische Vorrichtung zum Bestimmen eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung auf der Grundlage wenigstens von Positionsinformationen, die durch die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung und die zweiten Elektrodenmeßvorrichtung erhalten wurden, und einer gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode, und zum Berechnen eines optimalen Wertes eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode und der Kathode, welcher von dem Abstand zwischen der ersten Elek trode und der zweiten Elektrode abhängt; und eine Steuervorrichtung zum Bestimmen einer gegenwärtigen Position der Oberfläche der Kathode anhand der Position der Oberfläche der Kathode, die von der Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung gemessen wurde, und einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode, die durch die Kathodenpositions-Meßvorrichtung erhalten wurde und zum Steuern des Kathodenantriebsmechanismus, um die Kathode in die Elektronenkanonenanordnung einzusetzen, bis eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Position der Kathodenoberfläche und der Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode den von der arithmetischen Vorrichtung berechneten optimalen Wert erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die zweite Elektrodenmeßvorrichtung geeignet, eine Position einer unteren Oberfläche der zweiten Elektrode zu messen, und die arithmetische Vorrichtung bestimmt den Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung auf der Grundlage von Positionsinformationen, die durch die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung und die zweite Elektrodenmeßvorrichtung erhalten wurden, und gemessenen und bekannten Dicken der ersten und der zweiten Elektrode.
Die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung kann einen Stützkörper aufweisen, welcher durch den Kathodenantriebsmechanismus angetrieben wird, um die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung und den Kathodenhaltemechanismus zu stützen.
Vorzugsweise ist die Kathodenpositions-Meßvorrichtung geeignet, eine Position des Stützkörpers zu messen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Elektronenkanonen- Montagevorrichtung weiterhin einen Bezugslehrenmechanismus auf zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der ersten Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung, der zweiten Elektrodenmeßvorrichtung, der Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung und der Kathodenpositions-Meßvorrichtung erhalten wurden, um diese Meßvorrichtungen zu kalibrieren, sowie einen Bezugslehren-Antriebsmechanismus zum Bewegen des Bezugslehrenmechanismus zwischen Meßpositionen in denen der Bezugslehrenmechanismus durch die mehreren Meßvorrichtungen gemessen wird, und Bereitschaftspositionen, in denen der Bezugslehrenmechanismus abseits der mehreren Meßvorrichtungen ist. Vorzugsweise enthält der Bezugslehrenmechanismus eine erste Bezugslehre mit einer vorbestimmten Dicke zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der ersten Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung, der zweiten Elektrodenmeßvorrichtung und der Kathodenpositions-Meßvorrichtung erhalten wurden, und eine zweite Bezugslehre mit einer vorbestimmten Dicke zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung und der Kathodenpositions-Meßvorrichtung erhalten wurden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind sowohl die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung als auch die zweite Elektrodenmeßvorrichtung ein elektrisches Mikrometer mit einer Sonde, von der ein distales Ende so gebildet ist, daß es eine konvex gekrümmte Oberfläche hat. Vorzugsweise hat das distale Ende der Sonde von jedem der elektrischen Mikrometer einen Krümmungsradius von 20 mm oder mehr sowie eine Kontaktkraft von 20 g oder weniger während der Messung.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus eine Positionierungswelle, welche in Elektronendurchgangslöcher in der Elektronenkanonenanordnung eingeführt ist, und in welche die Sonde des elektrischen Mikrometers, das als die zweite Elektrodenmeßvorrichtung dient, eingeführt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Kathodenoberflächen- Meßvorrichtung einer Laserversetzungs-Meßgerät. Weiterhin kann der Kathodenantriebsmechanismus geeignet sein, den Kathodenhaltemechanismus zu bewegen, um eine Abtastung einer Meßposition auf der Kathodenoberfläche zu ermöglichen, wenn die Position der Oberfläche der Kathode durch das Laserversetzungs-Meßgerät gemessen wird. Alternativ kann das Laserversetzungs- Meßgerät geeignet sein, eine Meßposition auf der Oberfläche der Kathode abzutasten, wenn die Position der Oberfläche der Kathode gemessen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 13 vorgesehen, zum Positionieren und Fixieren einer Kathode an einer Elektronenkanonenanordnung, in welcher zumindest eine erste und eine zweite Elektrode durch ein isolierendes Glas gehalten und in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, welches Verfahren die Schritt aufweist: Messen einer Position einer Oberfläche der Kathode an einer Kathodenoberflächen-Meßposition außerhalb der Elektronenkanonenanordnung; Messen einer Position einer oberen Oberfläche der ersten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung; Messen einer Position der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordung; Bestimmen eines Abstands zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung auf der Grundlage zumindest der gemessenen Positionen der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und einer gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode; Berechnen eines optimalen Wertes eines Abstands zwischen der ersten Elektrode und der Kathode, welcher von dem Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode abhängt; Bewegen der Kathode von der Kathodenoberflächen- Meßposition zu einer Kathodenmontageposition, in der die Kathode in die Elektronenkanonenanordnung eingesetzt wird; Bestimmen einer gegenwärtigen Position der Oberfläche der Kathode aus der Position der Oberfläche der Kathode in der Kathodenoberflächen- Meßposition und einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode, welche durch eine Bewegung der Kathode zu der Kathodenmontageposition bewirkt wird; und Positionieren und Fixieren der Kathode durch Einführen der Kathode in die Elektronenkanonenanordnung, bis eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Position der Kathodenoberfläche und der Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode den berechneten optimalen Wert erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Messung der Position der zweiten Elektrode durchgeführt durch Messen einer unteren Oberfläche der zweiten Elektrode, und der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung wird bestimmt auf der Grundlage der Positionen der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode sowie von gemessenen und bekannten Dicken der ersten und der zweiten Elektro de.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird periodisch eine Kalibrierung durchgeführt, um eine Beziehung zwischen gemessenen Werten in den Schritten zum Messen der Positionen der oberen Oberfläche der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und der Oberfläche der Kathode in der Kathodenoberflächen-Meßposition zu erhalten.
Vorzugsweise wird ein elektrisches Mikrometer vom Kontakttyp verwendet, um die Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und die Position der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung zu messen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Laserversetzungs-Meßgerät verwendet, um die Position der Oberfläche der Kathode in der Kathodenoberflächen-Meßposition zu messen. Weiterhin kann die Oberfläche der Kathode abgetastet werden zu der Zeit der Messung durch das Laserversetzungs-Meßgerät, und ein aus einer Aggregation von gemessenen Werten, die durch die Abtastung erhalten wurden, statistisch gefundener Wert kann definiert werden als die Position der Oberfläche der Kathode. Vorzugsweise kann ein Mittelwert verwendet werden als der statistisch aus der Aggregation der gemessenen Werte erhaltener Wert.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden augenscheinlich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur einer Elektronenkanonen- Montagevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung sowie einen Haltezustand einer Elektronenkanonenanordnung zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, welches Messungen von Bezugswerten von elektrischen Mikrometern gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, welches Messungen von Bezugswerten des elektrischen Mikrometers und eines Laserversetzungs- Meßgerätes gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch eine Beziehung zwischen den in Fig. 2 gezeigten Bezugswerten zeigt;
Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch eine Beziehung zwischen den in Fig. 3 gezeigten Bezugswerten zeigt;
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, welches den Vorgang des Messens einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines A- Bereichs in Fig. 6;
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, welches den Vorgang des Messens einer Kathodenoberflächenposition gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch eine Beziehung zwischen in Fig. 6 gezeigten gemessenen Werten und tG12 zeigt;
Fig. 10 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch eine Beziehung zwischen in den Fig. 6 und 8 gemessenen Werten und G1K' zeigt;
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm, welches den Vorgang des Einführens einer Kathode gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines B- Bereichs in Fig. 11;
Fig. 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine herkömmliche Elektronenkanonen-Montagevorrichtung sowie ein Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone zeigt, welche in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2- 27635 offenbart sind; und
Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Kathode an einer Elektronenkanonenanordnung in der herkömmlichen Elektronenkanonen-Montagevorrichtung befestigt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Es wird nun eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur einer Elektronenkanonen-Montagevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie einen Zustand, in welchem eine Elektronenkanonenanordnung gestützt wird, zeigt. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Kathode, 2 ist eine Kathodenstütze, 3 ist eine erste Elektrode, 4 ist eine zweite Elektrode und 5 ist eine dritte Elektrode, welche alle mit Ausnahme der Kathode 1 in einer Elektronenkanonenanordnung 24 zusammengesetzt sind, wobei die jeweiligen Elektroden 3 bis 5 und die Kathodenstütze 2 durch ein nicht gezeigtes Glas in vorbestimmten Abständen gehalten und an der Elektronenkanonen-Montagevorrichtung befestigt sind.
Die Bezugszahl 8 bezeichnet ein elektrisches Mikrometer (zweite Elektrodenmeßvorrichtung) zum Messen einer Position der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode 4, 8a ist eine Sonde des elektrischen Mikrometers 8, 9 ist einen Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus zum Halten der Elektronenkanonenanordnung 24, 9a ist eine Positionierungswelle, die an dem Elektronenkanonenanordungs-Haltemechanismus 9 befestigt ist, 10 ist ein Kathodenhaltemechanismus zum Halten der Kathode 1, und 11 ist ein elektrisches Mikrometer (erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung) enthaltend eine Sonde 11a an einem distalen Ende hiervon, um eine Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 zu messen. Der Kathodenhaltemechanismus 10 und das elektrische Mikrometer 11 sind von einem gemeinsamen Stützkörper 15 gehalten. Die Bezugszahl 12 bezeichnet einen vertikalen Antriebsmechanismus (Kathodenantriebsmechanismus) zum vertikalen Antrieb des Stützkörpers 15, und 13 ist ein XY- Antriebsmechanismus (Kathodenantriebsmechanismus) zum Antrieb des vertikalen Antriebsmechanismus 12 in X- und Y-Richtung. Der Kathodenhaltemechanismus 10 und das elektrische Mikrometer 11 sind geeignet, sich in X-, Y- und Z-Richtung zu bewegen. Die Bezugszahl 14 bezeichnet ein Laserversetzungs-Meßgerät (Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung) zum Messen der Position einer Oberfläche der Kathode 1, die in die Elektronenkanonenanordnung 24 eingesetzt werden soll, an einer Kathodenoberflächen-Meßposition in berührungsloser Weise um eine Beschädigung der Oberfläche der Kathode 1 zu vermeiden. Die Bezugszahl 15 bezeichnet einen Stützkörper, um den Kathodenhaltemechanismus 10 und das elektrische Mikrometer 11 zu halten, und 15a ist eine an dem Stützkörper 15 befestigte Führung. Der Stützkörper 15 wird durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 durch eine Gleitführung der Führung 15a angetrieben. Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Stützkörperhöhen-Meßvorrichtung (Kathodenpositions-Meßvorrichtung) zum Messen der Höhe des Stützkörpers 15, welcher von dem vertikalen Antriebsmechanismus 12 angetrieben wird, 42 bezeichnet eine arithmetische Vorrichtung zum Bestimmen eines Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 3 und 4 auf der Grundlage der Positionsinformationen, die durch die elektrischen Mikrometer 8 und 11 erhalten wurden, und der gemessenen und bekannten Dicken der ersten und zweiten Elektrode 3 und 4, und zum Berechnen eines optimalen Wertes eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode 3 und der Kathode 1, welche von dem Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 3 und 4 abhängt, und 43 bezeichnet eine Steuervorrichtung zum Bestimmen einer gegenwärtigen Position der Oberfläche der Kathode 1 aus der Position der Oberfläche der Kathode an der Kathodenoberflächen-Meßposition, die von dem Laserversetzungs-Meßgerät 14 gemessen wurde, und einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode 1, die durch die Stützkörperhöhen-Meßvorrichtung 41 erhalten wurde, und zum Steuern des Kathodenantriebsmechanismus 12, um die Kathode in die Elektronenkanonenanordnung 24 einzuführen, bis eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Position der Kathodenoberfläche und der Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode, die durch das elektrische Mikrometer 8 erhalten wurde, den von der arithmetischen Vorrichtung 42 berechneten optimalen Wert erreicht.
In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 16 eine erste Bezugslehre mit einer bekannten Dicke T&sub0;. Zurückkommend auf Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 17 eine zweite Bezugslehre mit einer bekannten Dicke t&sub0;, und 18 ist ein Antriebsmechanismus (Bezugslehren-Antriebsmechanismus) zum Stützen der zweiten Bezugslehre 17 und zum horizontalen Bewegen der Bezugslehre 17 zwischen einer Meßposition, in welcher die Bezugslehre 17 durch das Laserversetzungs-Meßgerät 14 gemessen wird, und einer Bereitschaftsposition, in der die Bezugslehre 17 von dem Laserversetzungs-Meßgerät 14 entfernt ist.
In der durch Zusammensetzen der Elektroden mit Ausnahme der Kathode 1 gebildeten Elektronenkanonenanordnung 24 sind die Elektroden so angeordnet, daß die Mittelpositionen der Elektronendurchgangslöcher zueinander ausgerichtet sind. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, wird die Elektronenkanonenanordnung 24 durch den Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus 9 fixiert, wobei die Positionierungswelle 9a in die Elektronendurchgangslöcher in den Elektroden mit Ausnahme der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 eingeführt ist. Die Sonde 8a des elektrischen Mikrometers 8 befindet sich innerhalb der Positionierungswelle 9a, so daß die Position der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode 4 durch das elektrische Mikrometer 8 gemessen wird, und die Position der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 wird durch das elektrische Mikrometer 11 gemessen. Die Sonde 8a des elektrischen Mikrometers 8 und die Sonde 11a des elektrischen Mikrometers 11 sind mit distalen Enden versehen, welche einen Krümmungsradius von 20 mm oder mehr haben, beispielsweise kugelförmige distale Enden mit einem Radius von 30 mm. Weiterhin wird die Messung mit einer Kontaktkraft von 20 Gramm oder weniger durchgeführt, welche während der Messung auf die Elektroden wirkt. Die Einstellung des Krümmungsradius und der Kontaktkraft der distalen Enden der Sonden in den oben genannten Bereichen ermöglicht es, die Position der Elektroden mittels Berührung zu messen, wobei der Oberflächendruck in einem solchen Bereich eingestellt ist, daß die distalen Enden der Proben die Oberflächen der Elektroden nicht zerkratzen und daher die Positionsmessung mittels Berührung ohne Beschädigung der Elektroden durchführen.
Es ist festzustellen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel Berechnungen durch die arithmetische Vorrichtung 22 durchgeführt werden, welche z. B. einen CPU, einen Speicher usw. enthält, und der vertikale Antriebsmechanismus der XY-Antriebsmechanismus usw. durch die Steuervorrichtung 43 angetrieben werden, welche beispielsweise die CPU, einen Speicher usw. enthält. Es ist festzustellen, daß die arithmetische Vorrichtung 42 und die Steuervorrichtung 43 nicht getrennt ausgebildet sein sollten und in einer Einheit gebildet sein können. Weiterhin ist festzustellen, daß die "obere Oberfläche" der Elektrode eine Oberfläche jeder Elektrode auf der Seite der Kathode bedeutet, und die "untere Oberfläche" bedeutet eine Oberfläche entgegengesetzt zu der oberen Oberfläche.
Es wird nun eine Beschreibung der Arbeitsweise gegeben. Anfänglich wird, vor einer Beschreibung eines tatsächlichen Montagevorgangs, eine Beschreibung des Vorgangs der Speicherung von Bezugswerten für Messungen des elektrischen Mikrometers 8, des elektrischen Mikrometers 11, des Laserversetzungs-Meßgerät 14 und er Stützkörperhöhen-Meßvorrichtung 41, um die relative Abweichung in der Position zwischen den Meßvorrichtungen 8, 11, 14 und 41, d. h. eine Beziehung zwischen Meßwerten, die durch diese Meßvorrichtungen erhalten wurden, um die Meßvorrichtungen zu kalibrieren, gegeben.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Messungen der Bezugswerte des elektrischen Mikrometers 8 und des elektrischen Mikrometers 11 unter Verwendung der ersten Bezugslehre 16 zeigt. Die Bezugslehre 16 mit der bekannten Dicke T&sub0; wird in die Position des Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus 9 bewegt, d. h. eine Meßposition, durch eine nicht gezeigte Antriebsvorrichtung (Bezugslehren- Antriebsmechanismus), und wird durch den Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus 9 gehalten. Zu dieser Zeit wird die Sonde 8a des innerhalb der Positionierungswelle 9a angeordneten elektrischen Mikrometers 8 in Kontakt mit einer unteren Oberfläche der Bezugslehre 16 gebracht. Nachfolgend wird das elektrische Mikrometer 11 in eine Position oberhalb der Bezugslehre 16 durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 und den XY-Antriebsmechanismus 13 bewegt, wodurch die Sonde 11a in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Bezugslehre 16 gebracht wird. Dann werden ein gemessener Wert L&sub0; des elektrischen Mikrometers 8, ein gemessener Wert H&sub0; des elektrischen Mikrometers 11 und eine Position Z&sub0; des durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 angetriebenen Stützkörpers 15 in diesem Moment jeweils in der arithmetischen Vorrichtung 42 gespeichert.
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, welches Messungen von Bezugswerten des elektrischen Mikrometers 11 und des Laserversetzungs-Meßgerätes 14 unter Verwendung der zweiten Bezugslehre 17 zeigt. Die Bezugslehre 17 mit der bekannten Dicke t&sub0; wird durch den in horizontaler Richtung bewegbar angebrachten Antriebsmechanismus 18 gestützt und durch den Antriebsmechanismus 18 zu der Meßposition unmittelbar über dem Laserversetzungs-Meßgerät 14 bewegt. Als Nächstes wird das elektrische Mikrometer 11 durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 und den XY-Antriebsmechanismus 13 in eine Position oberhalb der Bezugslehre 17 bewegt, wodurch die Probe 11a in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Bezugslehre 17 gebracht wird. Dann werden ein gemessener Wert L&sub0;' des elektrischen Mikrometers 11, ein gemessener Wert h&sub0; des Laserversetzungs-Meßgeräts 14 und eine Position Z&sub0;' des von dem vertikalen Antriebsmechanismus 12 angetriebenen Stützkörpers 15 in diesem Moment jeweils in der arithmetischen Vorrichtung 42 gespeichert.
Nachdem die Speicherung der durch Verwendung der Bezugslehren wie vorbeschrieben erhaltenen Bezugspositionen beendet ist, bestimmt die arithmetische Vorrichtung 42 Beziehungen zwischen den gemessenen Wer ten der Meßvorrichtungen, d. h. des elektrischen Mikrometers 8, des elektrischen Mikrometers 11, des Laserversetzungs-Meßgerätes 14 und der Stützkörperhöhen-Meßvorrichtung 41. Die Beziehungen werden durch die folgenden Ausdrücke gegeben:
Z&sub0; = H&sub0; + L&sub0; + T&sub0; + α (1)
Z&sub0;'= h&sub0; + L&sub0;' + t&sub0; + β (2)
Die Fig. 4 und 5 sind erläuternde Ansichten, welche schematisch Beziehungen zwischen den in den Fig. 2 und 3 gezeigten gemessenen Werten zeigen. Hier sind α und β Konstanten, welche eine relative Abweichung der Position zwischen den Meßvorrichtungen 8, 11, 14 und 41 darstellen, die von thermischer Ausdehnung der Meßvorrichtungen und anderer Komponenten, die die Vorrichtungen stützen, welche durch eine Wärmeentwicklung in der Vorrichtung selbst und durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur bewirkt werden, abhängt. Diese Konstanten, welche die Beziehungen zwischen Meßwerten durch die Meßvorrichtungen zeigen, werden gemäß der sogenannten Temperaturdrift verändert. Daher wird, selbst wenn die Elektronenkanonen- Montagevorrichtung aufeinander folgend betätigt wird, um die Montage tatsächlich durchzuführen, der Vorgang des Speicherns der Bezugswerte der Meßinstrumente vorzugsweise periodisch durchgeführt (z. B. in jeder Stunde), um α und β zu aktualisieren, damit die Montagegenauigkeit erhalten bleibt.
Es wird nun eine Beschreibung des tatsächlichen Montagevorgangs gegeben.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, das den Vorgang der Messung der Positionen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 zeigt, und Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Bereichs hiervon. Anfänglich wird die Elektronenkanonenanordnung 24 durch eine nicht gezeigte Zuführvorrichtung zu dem Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus 9 geführt und durch den Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus 9 fixiert. Zu dieser Zeit wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, die Sonde 8a des elektrischen Mikrometers 8, das innerhalb der Positionierungswelle 9a angeordnet ist, in Kontakt mit der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode 4 gebracht. Nachfolgend wird das elektrische Mikrometer 11 durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 und den XY- Antriebsmechanismus 13 so bewegt, daß die Sonde 11a durch ein Loch in der Kathodenstütze 2 hindurchgeht, um die obere Oberfläche der ersten Elektrode 3 zu berühren. Dann werden ein gemessener Wert H des elektrischen Mikrometers 8, ein gemessener Wert L des elektrischen Mikrometers 11 und eine Position Z&sub1; des vertikalen Antriebsmechanismus 12 in diesem Moment in der arithmetischen Vorrichtung 42 gespeichert.
Fig. 8 ist schematisches Diagramm, das den Vorgang der Messung der Position einer Oberfläche der Kathode zeigt. Anfänglich wird der Kathodenhaltemechanismus 10 durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 und den XY-Antriebsmechanismus 13 in eine nicht dargestellte Kathodenzuführungsposition bewegt, und dann wird die Kathode 1 an dem Kathodenhaltemechanismus 10 fixiert. Nachfolgend wird der die Kathode 1 haltende Kathodenhaltemechanismus 10 in eine Position oberhalb des Laserversetzungs-Meßgerätes 14 bewegt. Zu dieser Zeit wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Bezugslehre 17 in die Bereitschaftsposition bewegt, in welcher sie von dem Kathodenhaltemechanismus 10 und er Kathode 1 entfernt ist. Danach wird eine Messung wiederholt durch das Laserversetzungs-Meßgerät 14 durchge führt, und die Kathode 1 wird wiederholt durch den Antrieb des XY-Antriebsmechanismus 13 über einen mikroskopischen Abstand bewegt, wodurch die Oberfläche der Kathode 1 an einer Position hiervon, die durch das Laserversetzungs-Meßgerät 14 gemessen wird, abgetastet wird. Es ist hierdurch möglich, viele gemessene Werte der Höhe in einem weiten Bereich der Oberfläche der Kathode 1 zu erhalten. Ein mittlerer Wert der vielen gemessenen Wert wird definiert als eine Oberflächenposition h der Kathode 1, welche in der arithmetischen Vorrichtung 41 zusammen mit einer Position 22 des vertikalen Antriebsmechanismus 12 gespeichert wird.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der Messungen (H, L, 21), wie in Fig. 6 gezeigt, und des Ausdrucks (1) kann ein Abstand tG12 von der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 zu der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode 4 gemäß dem folgenden Ausdruck (3) gefunden werden. Fig. 9 ist erläuternde Ansicht, welche schematisch Beziehungen zwischen den in Fig. 6 gezeigten Werten und tG12 zeigt.
tG12 = (Z&sub1; - Z&sub0;) - (L - L&sub0;) - (H - H&sub0;) + T&sub0; (3)
Ein Abstand G12 zwischen einer unteren Oberfläche der ersten Elektrode 3 und einer oberen Oberfläche der zweiten Elektrode 4 kann durch den folgenden Ausdruck (4) abhängig von einer Dicke t&sub1; der ersten Elektrode 3 und der ein Dicke t&sub2; der zweiten Elektrode 4 gefunden werden. Hier ist festzustellen, daß t&sub1; und t&sub2; in der Stufe gemessen werden, in welcher die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 4 als getrennte Komponenten gelassen werden vor der Montage der Elektronenkanonenanordnung 24.
G12 = tG12 - t&sub1; - t&sub2; (4)
Als Nächstes kann auf der Grundlage der Ergebnisse von Messungen (L, Z&sub1;, h), wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt, und des Ausdrucks (2) ein Abstand G1K' zwischen der Oberfläche der Kathode 1 und der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 durch den folgenden Ausdruck (5) gefunden werden. Fig. 10 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch Beziehungen zwischen den in den Fig. 6 und 8 gezeigten Werten und G1K' zeigt.
G1K' = (Z&sub0;' - Z&sub1;) - (h&sub0; - h) - (L&sub0;' - L) - t&sub0; (5)
Nachfolgend wird ein Zielwert G1Km durch Verwendung von G12, das durch den Ausdruck (4) gefunden wurde, als den optimalen Wert eines Abstands (G1K-Abstand) zwischen der Oberfläche der Kathode 1 und der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 berechnet. Um die Grenzspannungscharakteristik einer Elektronenkanone zu optimieren, ist es erforderlich, den Abstand G1K entsprechend G12, welches der Abstand zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 in der Elektronenkanonenanordnung 24 ist, zu setzen. Folglich wird ein vorbestimmter mathematischer Ausdruck verwendet, um den optimalen Abstand G1K in Abhängigkeit von dem Wert G12 durch Verwendung von Daten über die Durchmesser der Elektronendurchgangslöcher und der Dicke der ersten Elektrode 3 zu berechnen. Die arithmetische Vorrichtung 42 berechnet den Zielwert G1Km durch Ersetzen von G12, das in dem Ausdruck (4) gefunden wurde, in dem mathematischen Ausdruck.
Um das das Kathodenhalteglied 10 haltende Stützglied 15 mit Bezug auf die vertikale Richtung zu positionieren, so daß der Abstand zwischen der Kathode 1 und der unteren Oberfläche der ersten Elektrode 3 auf den Zielwert G1Km eingestellt wird, berechnet die arithmetische Vorrichtung eine Zielposition Zm des vertikalen Antriebsmechanismus 12, der das Stützglied 15 positioniert, auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Zielwert G1Km und G1K', das durch den Ausdruck (5) gefunden wurde, und dem gemessenen Wert Z&sub2; der Position des vertikalen Antriebsmechanismus 12 unter Verwendung der folgenden Gleichung (6).
Zm = Z&sub2; + (G1Km - G1K') (6)
Somit kann die Kathode 1, die an dem freien Ende des Kathodenhaltemechanismus 10 befestigt ist, korrekt in ihrer Zielposition zu einer Zeit der Einführung der Kathode 1 in die Elektronenkanonenanordnung 24 positioniert werden.
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm, das den Vorgang der Einführung der Kathode zeigt, und Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines B-Bereichs hiervon. Folgend der Beendigung der Messung der Höhe der Kathode 1 steuert die Steuervorrichtung 43 den vertikalen Antriebsmechanismus 12 und den XY- Antriebsmechanismus 13 derart, daß der die Kathode 1 haltende Kathodenhaltemechanismus 10 in eine Position oberhalb der Kathodenstütze 2, in welchen die Kathode 1 einzuführen ist, bewegt wird. Dann steuert die Steuervorrichtung 43 den vertikalen Antriebsmechanismus 12 derart, daß der vertikalen Antriebsmechanismus den Kathodenhaltemechanismus 10 so weit antreibt, bis die Oberfläche der Kathode 1 sich in der wie vorbeschrieben gefundenen Zielposition Zm befindet, und dann wird die Kathode 1 in die Kathodenstütze eingeführt und in der optimalen Höhe positioniert. Schließlich wird die Kathode 1 an der Kathodenstütze 2 durch ein Verfahren wie Schweißen fixiert, wodurch der Montagevorgang beendet ist.
Wie vorstehend dargelegt ist, ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel möglich, unabhängig die Höhe der Oberfläche der Kathode 1 in einem Zustand zu messen, in welchem die Kathode 1 nicht in die Elektronenkanonenanordnung 24 eingeführt ist, und danach der Höhe der Oberfläche der Kathode 1, die von dem vertikalen Antriebsmechanismus 12 getragen wird, auf der Grundlage einer Größe der Veränderung der Höhe, die durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 gemessen wird, nachzufolgen. Weiterhin kann die Höhe der ersten Elektrode 3 auf der oberen Oberfläche der ersten Elektrode 3 gemessen werden. Folglich kann der Abstand G1K direkt bestimmt werden durch Berechnung ohne beispielsweise die Dicke der ersten Elektrode 3. Daher kann durch Bestimmung des Abstands G1K, die genauer durchgeführt werden muß als die Messung des Abstands G12 die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel die Elektronenkanone mit dem genauen Abstand G1K montieren, ohne Wirkungen aufgrund von beispielsweise einer Veränderung der Dicke der ersten Elektrode 3. Weiterhin ist es anders als beim Stand der Technik nicht erforderlich, die Düse des Luftmikrometers durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode bei der Messung der Höhe der Oberfläche der Kathode 1 hindurchzuführen. Als eine Folge ist es möglich, die Höhe der Oberfläche der Kathode 1 zu messen, ohne einen Meßfehler aufgrund des kleinen Düsendurchmessers des Luftmikrometers zu bewirken, und die Elektronenkanone mit dem genauen Abstand G1K zu montieren, selbst bei Montage einer Elektronenkanone für die Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokussiercharakteristik und enthal tend die extrem kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode.
Weiterhin wird die Höhe der Oberfläche der Kathode 1 gemessen durch Abtasten der Oberfläche an der Position hiervon, die durch das Laserversetzungs-Meßgerät 14 gemessen wird, und die Höhe der Oberfläche der Kathode 1 wird aus dem Mittelwert der mehreren gemessenen Werte bestimmt. Daher ist es möglich, die Höhe der Kathodenoberfläche zu messen, ohne einen Meßfehler zu bewirken und mit hoher Genauigkeit im Vergleich mit der Messung der Höhe der Oberfläche der Kathode 1 mit dem herkömmlichen Luftmikrometer, welches mißt, indem die Düse durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode hindurchgeführt werden. Weiterhin ist es möglich, die Einstellung des Abstands G1K mit hoher Genauigkeit durchzuführen selbst bei der Montage der Elektronenkanone für die Hochauflösungs- Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokussiercharakteristik und enthaltend die extrem kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode.
Weiterhin werden die Höhe der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 mit Berührung durch die elektrischen Mikrometer 8 und 11 gemessen, während distale Sondenenden einen Krümmungsradius von 20 mm oder mehr haben, und die Kontaktkraft auf die Elektroden während der Messung 20 g oder weniger beträgt. Daher ist es im Vergleich der herkömmlichen Messung der Höhen der ersten und der zweiten Elektrode durch Erkennen des Schattenbildes einer in die Elektronendurchgangslöcher eingeführte Düse möglich, die Höhen der Elektroden genau und schnell zu messen, ohne daß ein Meßfehler aufgrund einer Veränderung der Helligkeit der Lichtquelle, welche das Schattenbild liefert, oder eines Schattens von Staub zu bewirken, und ohne Beschädigung der Elektroden durch die distalen Sondenenden.
Weiterhin ist es möglich, die Höhe der zweiten Elektrode 4 zu messen, indem die Sonde 8a des elektrischen Mikrometers 8 durch die Positionierungswelle 9a, die in die Elektronenkanonenanordnung 24 eingeführt ist, hindurchgeht, während die Elektronenkanonenanordnung 24 positioniert und fixiert wird, und gleichzeitig die obere Oberfläche der ersten Elektrode 3 durch das elektrische Mikrometer 11 gemessen wird. Daher kann die Messung beider Elektroden gleichzeitig in kurzer Zeit erfolgen und die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung kann kleiner gemacht werden. Weiterhin werden das elektrische Mikrometer 11, welches als die erste Elektrodenoberflächen- Meßvorrichtung dient, und der Kathodenhaltemechanismus 10 durch den gemeinsamen Stützkörper 15 gehalten und gemeinsam durch den vertikalen Antriebsmechanismus 12 zum Bewegen des Stützkörpers 15 angetrieben. Zusätzlich werden die obere Oberfläche der ersten Elektrode 3 und die Oberfläche der Kathode 1 durch den Antrieb des gemeinsamen vertikalen Antriebsmechanismus 12 gemessen. D. h. der vertikale Antriebsmechanismus 12 hat einen gemeinsamen Ursprung für die Messungen. Als eine Folge ist es möglich, eine hochgenaue Messung durch einfache Kalibrierung durchzuführen und die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung kleiner auszubilden.
Weiterhin sind die Bezugslehren 16 und 17 mit den bekannten Dicken vorgesehen, um die Messvorrichtungen zu kalibrieren, d. h. das elektrische Mikrometer 8, das elektrische Mikrometer 11, das Laserversetzungs- Meßgerät 14 und die Stützkörperhöhen-Meßvorrichtung 41, sowie einen Bezugslehren-Antriebsmechanismus wie den Antriebsmechanismus 18 für die Bewegung der Bezugslehren 16 und 17 zwischen den Meßpositionen der Meßvorrichtungen und den Bereitschaftspositionen. Die Kalibrierung unter Verwendung der Bezugslehren 16 und 17 wird periodisch durchgeführt, beispielsweise stündlich. Somit ist es möglich, hochgenaue Messungen durchzuführen ohne einen Fehler zwischen den Meßvorrichtungen zu bewirken aufgrund von zeitlichen Veränderungen wie eine Veränderung der Umgebungstemperatur, wodurch der Abstand G1K mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann.
Daher kann gemäß dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung mit einer kompakten Struktur die Kathode 1 positionieren und fixieren, indem der Abstand G1K für die Elektronenkanonenanordnung 24 korrekt eingestellt wird. Es ist hierdurch möglich, die Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik rasch herzustellen, selbst wenn eine Elektronenkanone für die Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre mit ausgezeichneter Fokussiereigenschaft und kleineren Elektronendurchgangslöchern in der ersten und zweiten Elektrode sowie eine herkömmliche Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre montiert werden.
Bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel wird die Position h der Oberfläche der Kathode 1 aus dem Mittelwert vieler durch Abtastung gewonnener gemessener Werte bestimmt. Jedoch ist es anstelle des Mittelwertes auch möglich, einen statistisch erhaltenen Wert wie den Maximalwert, eine Betriebsart in einer Frequenzverteilung oder einen zentralen Wert in einer Frequenzverteilung zu verwenden. Weiterhin kann, ob gleich das Laserversetzungs-Meßgerät 14 für die Messung der Höhe der Oberfläche der Kathode 1 bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel verwendet wird, eine andere Meßvorrichtung verwendet werden als Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung, solange wie die Vorrichtung die Höhe der Oberfläche der Kathode 1 berührungslos messen kann. Weiterhin kann, obgleich die Position der unteren Oberfläche der zweiten Elektrode 4 bei der Messung der Position der zweiten Elektrode 4 gemessen wird, eine Position der oberen Oberfläche gemessen werden, wenn die möglich ist. In diesem Fall ist der gemessene Wert t&sub2; der Dicke der zweiten Elektrode 4 nicht erforderlich für die Berechnung von G12 in dem Ausdruck (4).
Wie vorstehend ausgeführt ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Elektronenkanonen- Montagevorrichtung vorgesehen, aufweisend einen Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus zum Halten einer Elektronenkanonenanordnung mit mehreren Elektroden, die durch ein isolierendes Glas in vorbestimmten Abständen mit Ausnahme einer Kathode gehalten werden, einen Kathodenhaltemechanismus zum Halten der Kathode, einen Kathodenantriebsmechanismus zum Bewegen des Kathodenhaltemechanismus und er Kathode, eine Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung zum Messen der Höhe einer Kathodenoberfläche in berührungsloser Weise an einer Kathodenoberflächen-Meßposition außerhalb der Elektronenkanonenanordnung, eine erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung zum Messen der Höhe der oberen Oberfläche einer ersten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung, die von dem Elektronenkanonenanordungs-Haltemechanismus gehalten wird, eine zweiten Elektrodenmeßvorrichtung zum Messen der Höhe einer zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung, welche von dem Elektronenkanonenanordnungs- Haltemechanismus gehalten wird, eine arithmetische Vorrichtung zum Berechnen eines Abstands zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der Elektronenkanonenanordnung durch Verwendung beispielsweise von gemessenen Werten, die von der ersten Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung und der zweiten Elektrodenmeßvorrichtung erhalten wurden, und der gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode und zum Berechnen des optimalen Wertes eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode und der Kathode, welcher von dem Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode abhängt, durch Verwendung von Daten über Elektronendurchgangsloch-Durchmessern usw., und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Kathodenantriebsmechanismus, um die Kathode in die Elektronenkanonenanordnung einzuführen, bis der optimale Wert durch eine Differenz zwischen der Höhe der Kathodenoberfläche an der Kathodenmontageposition, welche erhalten wird durch Addieren einer Größe der Veränderung der Höhe der Kathode, die durch den Kathodenantriebsmechanismus bewirkt wird, zu der Höhe der Kathodenoberfläche an der Kathodenoberflächen- Meßposition, die durch die Kathodenoberflächen- Meßvorrichtung gemessen wird, und der Höhe der oberen Oberfläche der ersten Elektrode erreicht ist. Es ist möglich, die Höhe der Kathodenoberfläche in einem Zustand unabhängig zu messen, in welchem die Kathode nicht in die Elektronenkanonenanordnung eingeführt ist, und danach der Höhe der von dem Kathodenantriebsmechanismus getragenen Kathode auf der Grundlage einer Veränderung in der Höhe des Kathodenantriebsmechanismus nachzufolgen und eine Messung der Höhe der oberen Oberfläche der ersten Elektrode durchzuführen. Somit bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß der Abstand G1K direkt bestimmt werden kann durch Berechnung ohne Verwendung beispiels weise der Dicke der ersten Elektrode. Daher können durch die Bestimmung des Abstands G1K, welcher genauer erfolgen muß als die Messung des Abstands G12, Beeinträchtigungen infolge beispielsweise einer Veränderung der Dicke der ersten Elektrode eliminiert werden, um den genauen Abstand G1K zu erhalten, und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann stabil montiert werden. Weiterhin ist es anders als beim Stand der Technik nicht erforderlich, die Düse eines Luftmikrometers durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode bei der Messung der Höhe der Kathodenoberfläche hindurchzuführen. Als ein Ergebnis liefert die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß die Höhe der Kathodenoberfläche gemessen werden kann ohne einen Meßfehler aufgrund des kleinen Düsendurchmessers des Luftmikrometers zu bewirken, der genaue G1K-Abstand kann eingestellt werden und die Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann hergestellt werden, selbst wenn eine Elektronenkanone für Hochauflösungs- Kathodenstrahlröhren mit ausgezeichneter Fokussiereigenschaft und extrem kleinen Elektronendurchgangslöchern in der ersten und der zweiten Elektrode montiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind elektrische Mikrometer vorgesehen mit jeweils einer Sonde, deren distales Ende so ausgebildet ist, daß es eine konvex gekrümmte Oberfläche hat, als die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung und die zweite Elektrodenmeßvorrichtung. Die Höhe der Elektroden können durch Berührung direkt gemessen werden. Daher bietet die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, daß im Vergleich mit der herkömmlichen Messung der Höhen der ersten und der zweiten Elektrode durch Er kennen des Schattenbildes einer in die Elektronendurchgangslöcher eingeführten Düse es möglich ist, die Höhen der Elektroden genau und rasch zu messen, ohne einen Meßfehler aufgrund einer Veränderung der Helligkeit der Lichtquelle, welche das Schattenbild liefert, oder von Schatten von Staub zu bewirken, und ohne Beschädigung der Elektroden durch die distalen Sondenenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat jedes der distalen Sondenenden der elektrischen Mikrometer einen Krümmungsradius von 20 mm oder mehr sowie eine Kontaktkraft von 20 g oder weniger während der Messung. Daher liefert die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß die erste und die zweite Elektrode nicht verformt oder beschädigt werden während der Messung, und daß der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Elektronenkanonenanordnungs-Haltemechanismus eine Positionierungswelle, die in die Elektronendurchgangslöcher in der Elektronenkanonenanordnung einzuführen ist, und die Sonde des elektrischen Mikrometers, die als die zweite Elektrodenmeßvorrichtung dient, kann in das Innere der Positionierungswelle eingeführt werden. Folglich ist es möglich die Höhe der zweiten Elektrode zu messen, indem die Sonde des elektrischen Mikrometers durch die Positionierungswelle geführt wird, wobei die Elektronenkanonenanordnung positioniert und fixiert wird durch Einführen der Positionierungswelle in die Elektronendurchgangslöcher in der Elektronenkanonenanordnung, und gleichzeitig wird die obere Oberfläche der ersten Elektrode durch das elektrische Mikrometer gemessen. Somit bietet die vorliegende Er findung Vorteile dahingehend, daß die erste Elektrode und die zweite Elektrode gleichzeitig in kurzer Zeit gemessen werden können, und daß die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung kleiner ausgebildet sein kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden das elektrische Mikrometer, das als die erste Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung dient, und der Kathodenhaltemechanismus durch einen gemeinsamen Stützkörper gehalten und gemeinsam durch den Kathodenantriebsmechanismus zum Bewegen des Stützkörpers angetrieben. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß, da die Messungen der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und der Kathodenoberfläche nur durch Antrieb des gemeinsamen Kathodenantriebsmechanismus durchgeführt werden können und daher der Antriebsmechanismus einen gemeinsamen Ursprung für die Messungen liefert, die Messungen mit hoher Genauigkeit gemacht werden können, indem eine einfache Kalibrierung für die Meßvorrichtungen durchgeführt wird, und die Elektronenkanonen-Montagevorrichtung kann kleiner ausgebildet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Laserversetzungs-Meßgerät als Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung vorgesehen. Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil dahingehend, daß, im Vergleich mit einer Messung der Höhe der Kathodenoberfläche mittels eines herkömmlichen Luftmikrometers, indem eine Düse durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode hindurchgeführt wird, die Messung der Höhe der Kathodenoberfläche extrem rasch und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, ohne daß ein Meßfehler bewirkt wird. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß, selbst wenn eine Elektronenkanone für eine Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre mit aus gezeichneter Fokussierungscharakteristik und enthaltend extreme kleine Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode montiert wird, der Abstand G1K auf einen optimalen Wert mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann, und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann rasch hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Kathodenantriebsmechanismus oder das Laserversetzungs-Meßgerät so ausgebildet, daß sie die Oberfläche der Kathode abtasten, um die Meßposition zu verändern, an der das Laserversetzungs-Meßgerät die Höhe der Kathodenoberfläche mißt. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß die Höhe der Kathode wiederholt gemessen wird an mehreren Meßpunkten, indem die Meßposition auf der Kathodenoberfläche abgetastet wird und die Höhe der Kathodenoberfläche kann genau bestimmt werden durch Verwendung der mehreren erhaltenen Meßwerte derart, daß der G1K-Abstand mit hoher Genauigkeit eingestellt wird, und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine erste und eine zweite Bezugslehre vorgesehen, die jeweils eine bestimmte Dicke haben, für die Kalibrierung zwischen der ersten Elektrodenoberflächen-Meßvorrichtung, der zweiten Elektrodenmeßvorrichtung, der Kathodenoberflächen-Meßvorrichtung und der Kathodenpositions- Meßvorrichtung, und ein Bezugslehren- Antriebsmechanismus ist vorgesehen zum Bewegen der Bezugslehren zwischen Meßpositionen der Meßvorrichtungen und Bereitschaftspositionen. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß eine hochgenaue Messung durchgeführt werden kann durch die Kalibrierung, welche wirksam und leicht die Bezugslehren verwendet ohne einen Fehler zwischen den Meßvorrichtungen zu bewirken aufgrund von Ursachen wie einer Veränderung der Umgebungstemperatur, wodurch der Abstand G1K mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik hergestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, aufweisend die Schritte der Messung der Höhe einer Kathodenoberfläche in berührungsloser Wiese an einer Kathodenoberflächen-Meßposition außerhalb einer Elektronenkanonenanordnung; Messen der Höhe der oberen Oberfläche einer ersten Elektrode der Elektronenkanonenanordnung; Messen der Höhe einer zweiten Elektrode der Elektronenkanonenanordnung; Bestimmen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung durch Verwendung beispielsweise der gemessenen Höhe der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und der gemessenen Höhe der zweiten Elektrode und der gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode; Berechnen des optimalen Wertes des Abstands zwischen der ersten Elektrode und der Kathode, welcher von dem gefundenen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode abhängt, durch Verwendung von Daten über Elektronendurchgangsloch-Durchmessern usw.; Bewegen der Kathode von der Kathodenoberflächen-Meßposition zu einer Kathodenmontageposition, an der die Kathode in die Elektronenkanonenanordung einzuführen ist; und Positionieren und Fixieren der Kathode durch Einführen der Kathode in die Elektronenkanonenanordung, bis der optimale Wert erreicht ist durch eine Differenz zwischen der Höhe der Kathodenoberfläche an der Kathodenmontageposition, welche erhalten wird durch Addie ren eines Betrages der Veränderung der Höhe der Kathode, die bewirkt wird durch die obige Bewegung der Kathode, zu der Höhe der Kathodenoberfläche in der Kathodenoberflächen-Meßposition, und der Höhe der oberen Oberfläche der ersten Elektrode. Es ist möglich, die Höhe der Kathodenoberfläche unabhängig zu messen in einem Zustand, in welchem die Kathode nicht in die Elektronenkanonenanordnung eingeführt ist, und danach der Höhe der Kathodenoberfläche auf der Grundlage eines Betrages der Veränderung der Höhe der Kathode mittels des Kathodenantriebsmechanismus nachzufolgen, und eine Messung der Höhe der ersten Elektrode auf der oberen Oberfläche durchzuführen. Folglich bietet die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, daß der Abstand G1K direkt bestimmt werden kann durch eine Berechnung ohne die Verwendung beispielsweise der Dicke der ersten Elektrode. Daher können bei der Bestimmung des Abstands G1K, welche genauer durchgeführt werden muß als die Messung des Abstands G12, Beeinträchtigungen aufgrund von beispielsweise einer Änderung der Dicke der ersten Elektrode eliminiert werden, um den Abstand G1K auf einen optimalen Wert einzustellen. Daher kann eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik stabil montiert werden. Weiterhin ist es anders als beim Stand der Technik erforderlich, die Düse eines Luftmikrometers durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode bei der Messung der Höhe der Kathodenoberfläche hindurchzuführen. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß die Höhe der Kathodenoberfläche gemessen werden kann, ohne daß ein Meßfehler aufgrund des kleinen Düsendurchmessers des Luftmikrometers bewirkt wird, selbst bei der Montage der Elektronenkanone für die Hochauflösungs- Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokus siereigenschaft und enthaltend die extrem kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode, bei der der Abstand G1K genau auf den optimalen Wert eingestellt werden kann und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Mikrometer vom Kontakttyp verwendet, um die Höhe der oberen Oberfläche der ersten Elektrode und die Höhe der zweiten Elektrode in der Elektronenkanonenanordnung zu messen. Somit bietet die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, daß, im Vergleich mit Messungen der Höhen der ersten und zweiten Elektrode durch Erkennen des Schattenbildes einer in die Elektronendurchgangslöcher eingeführten Düse es möglich ist, die Höhen der Elektroden genau und rasch zu messen, ohne einen Meßfehler aufgrund einer Veränderung der Helligkeit der Lichtquelle, welche das Schattenbild liefert, oder eines Schattens von Staub zu bewirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Laserversetzungs-Meßgerät verwendet, um die Höhe der Oberfläche der Kathode in der Kathodenoberflächen- Meßposition in berührungsloser Weise zu messen. Daher bietet die vorliegende Erfindung einen Vorteil dahingehend, daß, im Vergleich mit einer Messung der Höhe der Kathodenoberfläche durch ein herkömmliches Luftmikrometer, bei der eine Düse durch die kleinen Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode hindurchgeführt wird, die Messung der Höhe der Kathodenoberfläche extrem rasch mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, ohne einen Meßfehler zu bewirken. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß, selbst bei der Montage einer Elektronenkanone für ei ne Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre mit einer ausgezeichneten Fokussiercharakteristik und enthaltend extrem kleine Elektronendurchgangslöcher in der ersten und der zweiten Elektrode, der Abstand G1K auf einen optimalen Wert mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann, und einen Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann rasch hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kathodenoberfläche zu der Zeit der Messung durch das Laserversetzungs-Meßgerät abgetastet, und ein von einer Aggregation von erhaltenen gemessenen Werten statistisch gefundener Wert wird als die Höhe der Kathodenoberfläche definiert. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß der aus der Aggregation der erhaltenen gemessenen Werte statistisch gefundene Wert verwendet werden kann, um die Höhe der Kathodenoberfläche genau zu bestimmen, so daß der Abstand G1K auf einen optimalen Wert mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann, und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mittelwert als der aus der Aggregation von gemessenen Werten statistisch gefundene Wert verwendet. Somit bietet die vorliegende Erfindung dahingehen, daß, indem der Mittelwert der mehreren erhaltenen Meßwerte berechnet wird, die Höhe der Kathodenoberfläche genau bestimmt werden kann, um den Abstand G1K auf einen optimalen Wert mit hoher Genauigkeit einzustellen, und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik kann hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kalibrie rung periodisch durchgeführt zwischen Meßvorrichtungen, um Positionsmessungen auf der oberen Oberfläche der ersten Elektrode, zweiten Elektrode und der Oberfläche der Kathode durchzuführen. Somit bietet die vorliegende Erfindung Vorteile dahingehend, daß eine hochgenaue Messung durchgeführt werden kann ohne eine Ursache für einen Fehler in den Meßvorrichtungen und Montagemechanismen aufgrund von zeitlichen Veränderungen, der Abstand G1K hierdurch auf einen optimalen Wert mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann und eine Elektronenkanone mit einer optimalen Grenzspannungscharakteristik hergestellt werden kann.
Viele weit unterschiedliche Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können gefunden werden, ohne daß der Geist und der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen werden. Es ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele, die in der Beschreibung beschrieben sind, begrenzt ist, ausgenommen wie definiert in den angefügten Ansprüchen.

Claims

1. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung, welche aufweist:

eine Elektronenkanonenanordnungs- Haltevorrichtung zum Halten einer Elektronenkanonenanordnung (24) enthaltend wenigstens eine erste und eine zweite Elektrode (3, 4), welche von einem isolierenden Glas gestützt werden und vertikal in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind;

eine Kathodenhaltevorrichtung (10) zum Halten einer in die Elektronenkanonenanordnung einzubauenden Kathode (1);

eine Kathodenantriebsvorrichtung (12, 13) zum Bewegen der Kathodenhaltevorrichtung (10), um die Kathode (1) zu transportieren, bis die Kathode (1) in die Elektronenkanonenanordnung eingebaut ist;

eine Kathodenoberflächen-Messvorrichtung (14) zum Messen einer Position einer Oberfläche der Kathode (1), welche von der Kathodenhaltevorrichtung (10) gehalten wird und sich außerhalb der Elektronenkanonenanordnung befindet;

eine erste Elektrodenoberflächen-Messvorrichtung (11) zum Messen einer Position einer Oberfläche der ersten Elektrode (3), welche der Kathode in der von der Elektronenkanonenanordnungs- Haltevorrichtung gehaltenen Elektronenkanonenanordnung (24) zugewandt ist;

eine zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) zum Messen einer Position der zweiten Elektrode (4) in der von der Elektronenkanonenanordnungs- Haltevorrichtung gehaltenen Elektronenkanonenanordnung (24);

eine Kathodenpositions-Messvorrichtung (41) zum Messen einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode (1), die durch die von der Kathodenantriebsvorrichtung (12, 13) gehaltene Kathode gehalten wird;

eine arithmetische Vorrichtung (42) zum Bestimmen eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24) auf der Grundlage zumindest von Positionsinformationen, die durch die erste Elektrodenoberflächen- Messvorrichtung (11) und die zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) erhalten wurden, und einer gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode (3), und zum Berechnen eines optimalen Wertes eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode (3) und der Kathode (1), welcher von dem Abstand zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4) abhängt; und

eine Steuervorrichtung (43) zum Bestimmen einer gegenwärtigen Position auf der Oberfläche der Kathode (1) anhand der Position der Oberfläche der Kathode (1), die von der Kathodenoberflächen-Messvorrichtung (14) gemessen wurde, und einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode (1), die durch die Kathodenpositions-Messvorrichtung (41) erhalten wurde, und zum Steuern der Kathodenantriebsvorrichtung (12, 13), um die Kathode (1) in die Elektronenkanonenanordnung (24) einzusetzen, bis eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Position der Kathodenoberfläche und der Position der der Kathode (1) zugewandten Oberfläche der ersten Elek trode den von der arithmetischen Vorrichtung (42) berechneten optimalen Wert erreicht.

2. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) eine Vorrichtung zum Messen einer Position einer Oberfläche der zweiten Elektrode (4) entgegengesetzt zur Kathode (1) ist und die arithmetische Vorrichtung (42) den Abstand zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektroden (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24) auf der Grundlage von Positionsinformationen, die durch die erste Elektrodenoberflächen-Messvorrichtung (11) und die zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) erhalten wurden, und der gemessenen und bekannten Dicken der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) bestimmt.

3. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin einen Stützkörper (15) aufweist, welcher von der Kathodenantriebsvorrichtung (12, 13) angetrieben wird, um die erste Elektrodenoberflächen-Messvorrichtung (11) und die Kathodenhaltevorrichtung (10) zu stützen.

4. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenpositions-Messvorrichtung (41) eine Vorrichtung zum Messen einer Position des Stützkörpers (15) ist.

5. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Bezugslehre (16, 17) aufweist zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der ersten Elektrodenoberflächen-Messvorrichtung (11), der zweiten Elektrodenmessvorrichtung (8), der Kathodenoberflächen-Messvorrichtung (14) und der Kathodenpositions-Messvorrichtung (41) erhalten wurden, um diese Messvorrichtungen zu kalibrieren, sowie eine Bezugslehren-Antriebsvorrichtung (18) zum Bewegen der Bezugslehre (16, 17) zwischen Messpositionen, in denen die Bezugslehre (16, 17) durch die mehreren Messvorrichtungen gemessen wird, und Bereitschaftspositionen, in denen die Bezugslehre (16, 17) abseits der mehreren Messvorrichtungen ist.

6. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugslehre (16, 17) eine erste Bezugslehre (16) mit einer vorbestimmten Dicke zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der ersten Elektrodenoberflächen- Messvorrichtung (11), der zweiten Elektrodenmessvorrichtung (8) und der Kathodenpositions- Messvorrichtung (41) erhalten wurden, und eine zweite Bezugslehre (17) mit einer vorbestimmten Dicke zum Bestimmen einer Beziehung zwischen gemessenen Werten, die von der Kathodenoberflächen-Messvorrichtung (14) und der Kathodenpositions-Messvorrichtung (41) erhalten wurden, enthält.

7. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste Elektrodenoberflächen- Messvorrichtung (11) als auch die zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) ein elektrisches Mikrometer mit einer Sonde sind, von der ein di stales Ende so gebildet ist, daß es eine konvex gekrümmte Oberfläche hat.

8. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Sondenende von jedem der elektrischen Mikrometer einen Krümmungsradius von 20 mm oder mehr hat sowie während der Messung eine Kontaktkraft von 20 g oder weniger.

9. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanonenanordnungs-Haltevorrichtung eine Positionierungswelle (9a) hat, welche in Elektronendurchgangslöcher in der Elektronenkanonenanordnung (24) eingesetzt ist und in welche die Sonde des elektrischen Mikrometers, das als die zweite Elektrodenmessvorrichtung (8) dient, eingesetzt werden kann.

10. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenoberflächen-Messvorrichtung (14) ein Laserversetzungs-Messgerät ist.

11. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenantriebsvorrichtung (12, 13) eine Vorrichtung zum Bewegen der Kathodenhaltevorrichtung (10) enthält, um ein Abtasten einer Messposition auf der Oberfläche der Kathode (1) zu ermöglichen, wenn die Position der Oberfläche der Kathode (1) durch das Laserversetzungs-Messgerät (14) gemessen wird.

12. Elektronenkanonen-Montagevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserversetzungs-Messgerät (14) eine Vorrichtung zum Abtasten einer Messposition auf der Oberfläche der Kathode (1) enthält, wenn das Laserversetzungs-Messgerät (14) die Position auf der Oberfläche der Kathode (1) misst.

13. Verfahren zum Montieren einer Elektronenkanone, zum Positionieren und Fixieren einer Kathode (1) an einer Elektronenkanonenanordnung (24), in welcher zumindest eine erste und eine zweite Elektrode (3, 4) durch ein isolierendes Glas gestützt und in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, welches Verfahren die Schritte aufweist:

Messen einer Position einer Oberfläche der Kathode (1) an einer Kathodenoberflächen- Messposition außerhalb der Elektronenkanonenanordnung (24);

Messen einer Position einer Oberfläche der ersten Elektrode (3), welche der Kathode (1) zugewandt ist, in der Elektronenkanonenanordnung (24);

Messen einer Position der zweiten Elektrode (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24);

Bestimmen eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24) auf der Grundlage zumindest der gemessenen Positionen der Oberfläche der ersten Elektrode (3), welche der Kathode (1) zugewandt ist, und der zweiten Elektrode (4), und einer gemessenen und bekannten Dicke der ersten Elektrode (3);

Berechnen eines optimalen Wertes eines Abstandes zwischen der ersten Elektrode (3) und der Kathode (1), welcher von dem Abstand zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4) abhängt;

Bewegen der Kathode (1) von der Kathodenoberflächen-Messposition zu einer Kathodenmontageposition, an der die Kathode (1) in die Elektronenkanonenanordnung (24) eingesetzt wird;

Bestimmen einer gegenwärtigen Position auf der Oberfläche der Kathode (1) aus der Position der Oberfläche der Kathode (1) an der Kathodenoberflächen-Messposition und einer Veränderung der Position der Oberfläche der Kathode (1) welche bewirkt wird durch eine Bewegung der Kathode (1) zu der Kathodenmontageposition; und

Positionieren und Fixieren der Kathode (1) durch Einsetzen der Kathode (1) in die Elektronenkanonenanordnung (24), bis eine Differenz zwischen der gegenwärtigen Position und der Kathodenoberfläche und der Position der Oberfläche der ersten Elektrode, welche der Kathode (1) zugewandt ist, den berechneten optimalen Wert erreicht.

14. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der Position der zweiten Elektrode durch Messen einer Oberfläche der zweiten Elektrode (4) entgegengesetzt zu der Kathode (1) durchgeführt wird und der Abstand zwischen der ersten Elektrode (3) und der zweiten Elektrode (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24) auf der Grundlage der Positionen der der Kathode (1) zugewandten Oberfläche der ersten Elektrode (3) und der der Kathode (1) entgegengesetzten Oberfläche der zweiten Elektrode (4) sowie der gemessenen und bekannten Dicken der ersten und der zweiten Elektrode (3, 4) bestimmt wird.

15. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalibrierung periodisch durchgeführt wird, um eine Beziehung zwischen gemessenen Werten in den Schritten des Messens der Positionen der der Kathode (1) zugewandten Oberfläche der ersten Elektrode (3), der zweiten Elektrode (4) und der Oberfläche der Kathode (1) an der Kathodenoberflächen-Messposition zu erhalten.

16. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Mikrometer vom Kontakttyp verwendet wird, um die Position der der Kathode (1) zugewandten Oberfläche der ersten Elektrode (3) und die Position der zweiten Elektrode (4) in der Elektronenkanonenanordnung (24) zu messen.

17. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserversetzungs-Messgerät (14) verwendet wird zur Messung der Position der Oberfläche der Kathode (1) an der Kathodenoberflächen-Messposition.

18. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kathode (1) zu der Zeit der Messung durch das Laserversetzungs-Messgerät (14) abgetastet wird, und daß ein aus einer Aggregation von durch die Abtastung erhaltenen gemessenen Werten statistisch gefundener Wert definiert wird als die Position der Oberfläche der Kathode (1).

19. Verfahren zur Montage einer Elektronenkanone gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwert als der aus der Aggregation der ge messenen Werte statistisch erhaltene Wert verwendet wird.