DE704562C - Gluehschirm fuer Braunsche Roehren aus Draehten hochschmelzbarer Metalle, wie Wolfram - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Leuchtschirme für Braunsche Röhren und bezieht sich auf Schirme, bei denen das Licht dadurch erzeugt wird, daß der auftreffende Kathodenstrahl das Schirmmaterial erhitzt <und zum Glühen bringt, im Gegensatz zu den bekannten Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzschirmen,

Ein derartiger Glühschirm kann z. B. aus einem Gewebe oder aus einer außerordentlich dünnen Folie eines hitzebeständigen Materials bestehen, das durch die auftreffenden Elektronen bis auf Weißglut erhitzt wird. Es ist bereits bekannt, einen auf den Kolbenboden aufgebrachten fein verteilten Metallnieder-

t$ schlag durch auftreffende Elektronen zu erhitzen. Das Haupterfordernis für einen solchen Glühschirm ist die Möglichkeit weitgehender Herabsetzung der Wärmeleitung. Wenn nämlich, die Wärmeabgabe soweit wie

ίο möglich auf Strahlung beschränkt werden kann, wird der Leuchtfleck heller und die Wärmewirkung enger auf das getroffene Flächenelement begrenzt. Weiter ergibt sich bei der Anwendung von Folienschirmen eine Schwierigkeit, die darin liegt, daß die hitze-

beständigen Materialien eich während der Er- ' wärmung bzw. Abkühlung ausdehnen und zusammenziehen, so daß der Schirm beschädigt wird.

Es ist außerdem bekannt, Glühschirme aus Drähten oder Gittern aus hochschmelzenden Metallen, wie Wolfram oder Molybdän, herzustellen. Auch bei diesen Schirmen besteht die Gefahr der Verwerfung durch die punktförmige Erhitzung.

Gemäß der Erfindung besteht der Glühschirm aus dünnen Drähten aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram von z. B. 0,025 mm Dicke, die ein elastisches Gewebe bilden. Mit einein solchen Glühschirm werden die obenbezeichneten Schwierigkeiten überwunden, und man erhält gleichzeitig einen Schirm, dessen Masse weit geringer ist als die der bisherigen Schirme und der daher mit verhältnismäßig kleiner Energie auf maximale Helligkeit gebracht werden kann.

Ein solches elastisches Gewebe entsteht vorzugsweise dadurch, daß die Drähte in Schlingen, Maschen oder Windungen geführt werden. Unter einem !elastischen Gewebe sollen alle Web- und Wirkwaren verstanden werden, die aus verhältnismäßig unelastischen Fäden aufgebaut sind, wobei diese Fäden in mindestens einer Richtung wesentlich länger sind als die kürzeste Entfernung zwischen ihren Endpunkten. Auf diese Weise können die Fäden sich ausdehnen und zusammenziehen, ohne zu zerreissen. Der Schirm kann also

ζ. B. gewebt sein, wie Gaze, Netzgewebe u. dgl. Er kann auch gewirkt oder durch Stricken oder Häkeln hergestellt sein. Die Gewebe haben dann vorzugsweise eine Maschenzahl pro Flächeneinheit, die größer als die Bildpunktzahl der betreffenden Flächenelemente ist.

Zweckmäßig ist der Schirm in allen Hauptrichtungen elastisch. Es liegt jedoch im Bereich .der Erfindung einen Schirm zu verwenden, der nur in einer Richtung elastisch ist. Es können also auch schräge Ausschnitte aus Geweben mit· Schuß- und Kettenfäden verwendet werden, die dann an zwei einander »5 gegenüberliegenden Rändern befestigt sind, ohne daß die beiden Enden eines Fadens festliegen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, bei dem die durch die offenen Maschen des Schirmes hindurchgehenden Elektronen ausgenutzt werden, der Schirm also einer Elektronenbeschießung von zwei Seiten ausgesetzt wird. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad der Anordnung heraufgesetzt, das Grundprinzip der Erfindung jedoch, nämlich die Elektronenbeschießung und die daraus folgende Erwärmung des Schirmes, nicht geändert.

Ist der Schirm in allen Richtungen elastisch, so kann er an allen Rändern ohne weitere Versteifung befestigt werden. Ist er jedoch nur in einer Richtung elastisch, so wird er zweckmäßig an den zu dieser Richtung senkrechten Rändern befestigt, während er in der anderen Richtung frei bleibt. Beim Beschießen des Schirmes mit Elektronen wird nur ein Bruchteil dieser Elektronen vom Schirm aufgefangen, während die übrigen durch den Schirm hindurchgehen. Um nun den Wirkungsgrad zu erhöhen, können die Elektronen, die durch den Schirm hindurchfliegen, auch noch zur Erhitzung ausgenutzt, werden. Dies geschieht dadurch, daß sie entweder zurückgelenkt werden oder aber auf eine Fläche auffallen, die Sekundärelektronen emittiert. In diesem Falle werden die ausgelösten Elektronen zur Erhitzung des Schirmes mit herangezogen. Zu diesem Zweck wird zusätzlich eine Flächenelektrode auf der Rückseite des Schirmes angeordnet, die zweckmäßig als dünne, durchsichtige Schicht ausgebildet und auf einem durchsichtigen Material, wie z. B. Glas oder Quarz, befestigt wird. Diese Elektrode wird auf der der Elektronenquelle abgewandten Seite des Schirmes in geringem Abstand von diesem angebracht. Wenn Schicht und Träger durchsichtig sind, kann der Schirm durch ein optisches System außerhalb der Röhre abgebildet werden; denn das gemäß der Erfindung auf dem Schirm erzeugte Leuchtbild ist außerordentlich heil, und es lassen sich dementsprechend große Projektionsbilder hoher Flächehelligkeit erzielen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist

Fig. ι ein Längsschnitt durch eine Braunsche Röhre,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i,

Fig. 3 eine Teilansicht eines Schirmes in stark vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 ein- Querschnitt durch eine durchsichtige Platte mit darauf befindlicher Elektrode und

Fig. 5, 6, 7 und 8 je eine Darstellung eines Schirmes in stark vergrößertem Maßstab.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schirm dargestellt, der sich zusammen mit der Flächenelektrode in einer Röhrenhülle 1 befindet. In dem engen Teil der Röhre befindet sich ein Strahlerzeugungssystem, das eine Kathode mit den Zuführungen 2 enthält, wobei der erhitzte Teil der Kathode in der Figur nicht sichtbar ist, da er von einer kappenförmigen Elektrode 4 umgeben ist. Diese Elektrode hat eine Öffnung gegenüber der Kathode, so daß die Elektronen auf eine Anode 5 zu beschleunigt werden. Das ganze Strahlerzeugungssystem ist lediglich schematisch angedeutet.

Ein Elektronenstrahl hoher Geschwindigkeit bewegt sich von der Anode 5 auf das Ende der Röhre zu. Die Intensität des Strahles wird mit Hilfe der Elektrode 4 gesteuert. An dem Ende der Röhre befindet sich ein Schirm aus einem Maschehgewebe, das an einem vorzugsweise rechtwinkligen Rahmen 7 befestigt ist. der von dem Fuß 9 getragen wird.

Eine derartige Anordnung genügt zur Aus- 10· führung der Erfindung. Es ist jedoch zweckmäßig, eine zusätzliche Vorrichtung anzubringen, die die Elektronen, welche durch den Schirm hindurchgehen, zu Erhitzung des Schirmes mit ausnutzt. Es wird daher zweckmäßig eine Elektrode 10, die z. B. aus einer dünnen, durchsichtigen Nickelschicht besteht, vorgesehen. Die Nickelschicht ist auf Glas oder einer entsprechend durchsichtigen Platte

11 aufgedampft. Diese sitzt in einem Rahmen »to

12 auf dem Fuß 9. Die Platte und die Schicht sind so angeordnet, daß die Schicht dem Schirm 6 nahe und parallel gegenüberliegt, ihn aber nicht berührt. Um die Lage der Schicht und des Schirmes zu sichern, ist es zweckmäßig, die beiden Elemente durch eine Glasverbindung 14 zusammenzuhalten.

Die Ausführung des Schirmes ist in größerem Maßstab in Fig. 3 dargestellt. An dem Rahmen 7 ist an allen Rändern ein Gewebe 6 iao angeschweißt. Der Schirm besteht in diesem Falle zweckmäßig aus Wolframdrähten von

ζ. B. 0,025 inm Durchmesser, die zu einem Maschenigewebe 15 geformt sind. Ein solches Gewirke ist in allen Richtungen nachgiebig, da die Maschen der einzelnen Fäden eine Ausdehnung und Zusammenziehung an irgendeiner Stelle des. Schirmes ermöglichen. Es kann kein direkter Zug zwischen festgelegten Teilen des Schirmes auftreten, so daß ein Zerreißen der Fäden nicht eintreten kann.

.10 Um ein Bild zu erzeugen, das alle Einzelheiten wiedergibt, die in dem ankommenden Signal enthalten sind, ist es notwendig, daß die Maschenzahl des Schirmeso mindestens so groß ist wie die Zahl der Bildelemente;.

Wenn daher ein 20Ozeiliges Bild mit 200 Bildpunkten pro Zeile wiedergegeben werden soll, sollte jede Zeile mindestens 200 Maschen, zweckmäßig¹ jedoch eine größere Anzahl enthalten. Um die Wärmeleitung nach

ao Möglichkeit zu verhindern, soll die Masse des Drahtes so klein wie möglich gemacht werden. Zweckmäßig werden die Drähte so dünn gewählt, wie es der Web- oder Wirkvorgang nur irgend gestattet. Ein Drahtgewebe mit Drähten von 0,013 bis 0^025 mm Durchmesser läßt sich durchaus herstellen. Es ist jedoch zweckmäßig, den Durchmesser der Drähte in bekannter Weise durch Ätzen nach der Herstellung noch weiter' zu verringern. Das Draht-

gewebe wird also durch Stricken oder auf andere Weise hergestellt und durch Schweißung an dem Rahmen 7 befestigt. Das Gewebe wird dann gereinigt und, wie !bekannt, in eine ätzende Flüssigkeit getaucht, um den Drahtdurchmesser weiter zu verringern. Ein Drahtgewebe von 0,025 mm Wolframdraht läßt sich z. B. in einer heißen Lösung von Natriumnitrit auf einen Drahtdurchmesser von o",ooÖ4 mm vermindern. Durch eine solche Behandlung wird sein Wirkungsgrad erheblich gesteigert. Die Wärmeabgabe durch Leitung ist äußerst gering, sie erfolgt fast ausschließlich durch reine Strahlung. Da bei der Beschießung mit Elektronen eine große Anzahl dieser Elektronen nicht den Schirm trifft, sondern direkt hindurchgeht, ist es zweckmäßig, diese den Schirm durchsetzenden Elektronen auszunutzen, um die Temperatur des Schirmes noch weiter zu steigern. Dies wird durch entsprechende Anordnung der Flächenelektrode 10 unmittelbar hinter dem Schirm erreicht.

Die Elektrode kann auf verschiedene Weise benutzt werden, um Elektronen, die von der Elektronenquelle stammen, auf die dem Strahlerzeugungssystem angewandte Seite des Schirmes zu' richten. Sie besteht aus einer aufgesprühten Nickelschicht. Eine solche Nickelschicht kann auf einer Glas- oder Quarz-

fio platte so angebracht werden, daß sie leitet und gleichzeitig eine Lichtdurchlässigkeit von 80 bis 90 °/o aufweist. Die Schicht 10 ist in diesem Falle negativ gegenüber dem Schirm 6. Die durch den Schirm fliegenden Elektronen treffen auf die Schicht 10 mit genügender Geschwindigkeit auf, um Sekundärelektronen auszulösen, und da die Schicht 10 negativ gegen den Schirm 6 ist, werden die Sekundärelektronen auf den Schirm zu beschleunigt und rufen eine weitere Erhitzung hervor. Da die 7» Auslösestelle der Sekundärelektronen sehr nahe an dem Schirm liegt, wird eine große Zahl derselben von dem Schirm aufgefangen.

Eine andere Art der Ausnutzung der den Schirm durchfliegenden Elektronen erreicht man dadurch, daß die Schicht 10 so stark negativ gegenüber dem Schirm gemacht wird, daß die den Schirm durchfliegenden Elektronen die Schicht 10 nicht treffen, sondern in ihrer Richtung umgedreht und auf den Schirm zurückbeschleunigt werden.

Soll das Bild projiziert werden, so wird ein Projektionslinsensystem derart vor der Röhre aufgestellt, daß das Licht des Schirmes 6 durch die durchsichtige Schicht 10, durch die Trägerschicht 11, durch die Röhren wandung 1 und die Projektionsoptik hindurchgeht.

Obgleich zwischen Linse und Glühschirm Schicht und Trägerplatte eingeschaltet sind, ist das Licht der Röhre dennoch weit kräftiger als das irgendeines bisher bekannten Leuchtschirms. Es ist möglich, den Schirm 6 unter einem Winkel, zur Achse des elektronenoptischen Systems anzuordnen, um das Licht von der Vorderseite des Schirmes auszunutzen. Da bei einem derartigen Schirm die Drähtchen durch und durch glühend werden, läßt sich das Bild ohne weiteres von der dem Strahlerzeügungssystem gegenüberliegenden Seite 1°° abbilden. Da die Schicht 10 eine Lichtdurchlässigkeit von 80 bis 90 °/o aufweist, sind die Lichtverluste nicht bedeutend.

In Fig. 5 ist ein Gewebe gezeigt, dessen Fäden schräg verlaufen und das an dem Rahmen 7 nur mit seinem oberen und unteren Rand befestigt ist. Die Darstellung ist rein schematisch, da der Schirm zweckmäßig nur eine Fläche von 2 cm² bedeckt. Der Draht 34, der fest an dem oberen Steg des Rahmens 7 angeheftet ist, erreicht jedoch nicht den unteren Steg, sondern bildet eine Randschleife 35 und ist zum oberen Steg zurückgeführt. Wenn die Längenabmessung eines derartigen Gewebes so gewählt wird, daß zwischen den oberen und unteren Stegen des Rahmens keine gerade gespannten Fäden vorhanden sind, ist das Gewebe völlig elastisch und kann sich entsprechend der Erwätmung zusammenziehen und ausdehnen. iao

Die Befestigung des abgeschnittenen Randes ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Material die-

ser Art braucht an den freien Rändern keine Webekante aufzuweisen; es kann schräg ausgeschnitten und so befestigt sein, -daß zwei Ränder festliegen und zwei frei sind. Ein solches Gewebe wird an den freien Rändern leicht ausfransen. Dies läßt sich aber auf einfache Art durch Säumen des Randes oder auf ähnliche Weise verhindern. Es ist nur erforderlich, daß keine geradlinigen Verbindungen to zwischen den oberen und unteren Trägern bestehen, die ein Nachgeben des Materials verhindern würden.

In Fig. 7 ist ein Gewebe dargestellt, das einfache Maschen enthält. Es können jedoch auch Gewebe mit doppelten und dreifachen Maschen verwendet werden. Ein Netz dieser Art ist in jeder Richtung nachgiebig, solange die seitlichen Ränder frei bleiben. Es ist zweckmäßig, daß auch in diesem Falle die ao freien Ränder als Webekanten ausgebildet sind. Das Netz wird zweckmäßig in dem Rahmen derart befestigt, daß die Verbindungspunkte der Maschen keine gerade Linie zwischen dem oberen und dem unteren Träger bilden. Wenn auch in einem solchen Falle kein geradlinig durchlaufender Draht vorhanden wäre, so würde doch der Zug durch die eine geradlinige Verbindung herstellenden Maschenteile geradlinig fortgepflanzt. Fig. 8 zeigt einen Schirm, der aus einem gazeartigen Gewebe besteht, bei dem die Fäden in einer Richtung geradlinig durchlaufen, während sie in der dazu senkrechten Richtung Maschen oder Schlingen aufweisen. In diesem . 35 Falle werden nur die Maschenfäden an den Trägern befestigt, während die glatt durchlaufenden Fäden unbefestigt bleiben. Auch in diesem Falle werden die freien Kanten zweckmäßig als Webekante ausgebildet. Das «Vorhandensein von geradlinig verlaufenden Fäden, die an beiden Enden frei liegen, ermöglicht ein genügendes Nachgeben, so daß keine Zugbeanspruchungen, die ein Zerreißen der einzelnen Fäden oder Drähte hervorrufen, auftreten.

Es ist nicht so wesentlich, daß der Schirm eine Nachgiebigkeit über die ganze Fläche hin besitzt, als daß eine örtliche Ausdehnung oder Zusammenziehung stattfinden kann, wenn die Elektronen eine kleine Stelle des Schirmes treffen. Eine Ausdehnung über die ganze Fläche hin biegt nur den ganzen Schirm durch. Da jedoch der Schirm geringe Maße besitzt und die Wärme außerordentlich schnell abstrahlt, werden jeweils nur 5 bis 10 °/„ des Schirmes gleichzeitig erhitzt sein. Aus diesem Grunde tritt keine Fonnveränderung des Schirmes in der Hauptebene auf, und die benachbarte Elektrode mit der Schicht 10 läßt sich außerordentlich dicht an dem Schirm anbringen.

Die Herstellung eines derartig feinen Drahtschirmes mag nahezu unmöglich erscheinen, ist jedoch, wie Versuche erwiesen haben, möglich. Wolframdraht von 0,013 Ws 0,025 mm Durchmesser kann in hochvergütetem Zustand hergestellt werden und eignet sich zur Herstellung von Schirmen von Hand oder mit Hilfe einer Maschine. So können durch große Maschenzahl alle Anforderungen an naturgetreue Wiedergabe des Fernsehbildes erfüllt werden.

Es ist weiterhin möglich gewesen, den ursprünglichen Durchmesser des Wolframdrahtes um rnebr'als die Hälfte herabzusetzen, so daß tatsächlich Schirme erzeugt wurden, die einen gleichmäßigen Drahtdurchmesser von weniger als 0,006 mm aufweisen. Solche Schirme sind mit bloßem Auge in kaltem Zustand kaum sichtbar, werden aber bei der Be- te schießung weißglühend. Auch das Anschweißen des Schirmrandes an dem Rahmen ist nicht schwierig, da Wolfram leicht an Nickel haftet.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Glühschirm für Braunsche Röhren aus Drähten hochschmelzbarer Metalle, wie Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm aus dünnen Drähten von z. B. 0,025 nun Dicke besteht, die ein elastischer Gewebe bilden.

2. Glühschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte in 9S Schlingen, Maschen oder' Windungen geführt sind.

3. Glühschirm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühdrähte ein nachgiebiges Gewirke oder Ge- «ο« webe bilden.

4. Glühschirm nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche einer Masche kleiner ist als der Auftreffquerschnitt des Elektronenstrahls. «5

5. Glühschirm nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe etwa 6400 Maschen pro Quadratzentimeter aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung eines »»· Glühschirms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Glühdrähten ein nachgiebiges Gewebe angefertigt und mit den Rändern an einem Rahmen befestigt wird und daß nach der Befestigung «5 der Drahtdurchmesser durch Ätzung, z. B. mit Hilfe von heißem Natriumnitrit, auf

z. B. 0,006 mm vermindert wird.

7. Einrichtung zur zusätzlichen Erhitzung eines Glühschirmes nach An- »»β spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem für Elektronen durch-

lässigen Schirm eine die Elektronen auf den Schirm zurückwerfende, undurchlässige, parallel zu ihm angeordnete Elektrode angebracht ist, die auf einem hohen negativen Potential liegt.

8. Einrichtung zur zusätzlichen Erhitzung eines Glühscliirms nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Glühschirm eine Sekundärelektronen emittierende Elektrode angeordnet ist.

9, Braunsche Röhre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter dem Glühschirm angeordnete Elektrode als durchsichtiger Metallbelag auf einem durchsichtigen Träger ausgebildet ist.

10. Braunsche Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm schräg zur ao Röhrenachse angeordnet ist und in der Aufsicht betrachtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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