DE811120C

DE811120C - Electric discharge tubes with directed electron bundle

Info

Publication number: DE811120C
Application number: DEP26144A
Authority: DE
Inventors: Johannes De Gier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1947-10-04
Filing date: 1948-12-23
Publication date: 1951-08-16
Also published as: GB655706A; FR973007A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. AUGUST 1951ISSUED AUGUST 16, 1951

p 26144 VIII c 121g Dp 26144 VIII c 121g D

Das Auftreten elektrischer Ladungen auf der aus Isolierstoff bestehenden Wand einer Entladungsröhre, welche Elektroden aufweist, zwischen denen ein großer Spannungsunterschied (wenigstens 20 oooVolt) nach Inbetriebnahme der Röhre aufrechterhalten wird, führt zu unregelmäßigen Spannungsverteilungen über die Wand, welche Gleitfunkentladungen und Wanddurchschläge hervorrufen können. Treten diese Erscheinungen auf, so wird die Brauchbarkeit der Röhre wesentlich herabgesetzt. The appearance of electrical charges on the insulating material wall of a discharge tube, which has electrodes between which a large voltage difference (at least 20 oooVolt) is maintained after the tube has been put into operation, leads to irregular voltage distributions across the wall, which cause glide spark discharges and cause wall punctures. If these phenomena occur, then will the usefulness of the tube is significantly reduced.

Man hat den Raum zwischen den Elektroden bisweilen mit einem Metallschirm umgeben. Dieser Schirm ist in bestimmten Fällen ein Teil der Röhrenwand und mit einem Punkt der zwischen den Hochspannungspolen liegenden Spannungsquelle verbunden. Bei einer weiteren bekannten Bauart ist der Schirm zwischen der Wand und den Elektroden angeordnet und mit der Anode verbunden. Da die Ladung von diesen Schirmen ab- ao geleitet wird, entsteht ein wesentlicher Verlust an Elektronen, die wenigstens teilweise von der Kathode der Röhre geliefert werden, so daß letztere stärker belastet wird.The space between the electrodes has sometimes been surrounded with a metal screen. This In certain cases, the screen is a part of the tube wall and with a point in between connected to the high voltage poles lying voltage source. Another well-known one The design of the screen is arranged between the wall and the electrodes and connected to the anode. Since the charge is conducted from these umbrellas, there is a substantial loss Electrons which are at least partially supplied by the cathode of the tube, so that the latter is more heavily burdened.

Diese bekannten Bauarten haben den weiteren Nachteil, daß der Röhrendurchmesser wesentlich größer als der Elektrodendurchmesser sein muß, da der große Spannungsunterschied das Auftreten kalter Emission an den Elektrodenrändern herbeiführen kann. Um das Auftreten von Emissions-These known types have the further disadvantage that the tube diameter is significant must be larger than the electrode diameter, since the large voltage difference occurs cause cold emission at the electrode edges. To avoid the occurrence of emissions

erscheinungen zu bekämpfen, sucht man die Elektrodenoberfläche mit solcher Genauigkeit zu bearbeiten, daß sie keine Unebenheiten aufweist, und es wird für die Elektroden in den meisten Fällen ein Metall verwendet, dessen Elektronenaustrittsarbeit hoch ist.To combat phenomena, one looks for the electrode surface with such accuracy edit so that it has no bumps and it will work for the electrodes in most Cases used a metal whose electron work function is high.

Die Erfindung bezweckt, das Auftreten von Emissionserscheinungen an Elektroden, wo dies nicht gewünscht wird, mit größerer Sicherheit zu vermeiden und so eine Herabsetzung des Röhrendurchmessers zu ermöglichen. Sie ist für Elektronenstrahlröhren mit gerichtetem Elektronenbündel besonders wertvoll, die von einer Magnetspule umgeben sind, um die Elektronenstrahlen zu einem kleinen Querschnitt zusammenzudrängen, wie es bei Fernsehröhren verlangt wird. Auch können dabei Magnetspulen zur Erzeugung der Ablenkfelder außerhalb der Röhre angeordnet sein. Die zur Erzeugung der Felder mittels der Magnetspulen erforderliche Energie ist geringer, und die Ausmaße der Speisegeräte sind kleiner, je kleiner der Rollendurchmesser gewählt wird.The aim of the invention is to prevent emission phenomena from occurring at electrodes where this is not the case it is desired to avoid, with greater certainty, a reduction in the tube diameter to enable. It is for cathode ray tubes with a directed electron beam especially valuable, which are surrounded by a magnetic coil to the electron beams to compress into a small cross-section, as is required for television tubes. Even Magnetic coils for generating the deflection fields can be arranged outside the tube. The energy required to generate the fields by means of the magnetic coils is lower, and the The dimensions of the feeder are smaller, the smaller the roll diameter is chosen.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungsröhren mit gerichtetem Elektronenbündel, bei denen der Zwischenraum zwischen zwei Feldelektroden, die für Hochspannung gegeneinander isoliert sind, von einer Wand aus Isolierstoff umgeben ist. Unter Feldelektroden werden hierbei diejenigen Elektroden verstanden, die das von den Elektronen zu durchlaufende elektrische Feld begrenzen. Nach der Erfindung ist die der Röhrenwand zugekehrte Oberfläche einer im Raum an der Kathodenseite angeordneten Feldelektrode, die der Röhrenwand zunächst liegt, mit einer Elektronen schlechtleitenden Schicht überzogen, welche sich von der Wand her im Zwischenraum längs der Oberfläche fortsetzt. Diese Schicht wird vorzugsweise aus einem schwarzen Nickeloxyd angefertigt.The invention relates to electric discharge tubes with a directed electron beam, where the space between two field electrodes that are used for high voltage against each other are isolated, is surrounded by a wall made of insulating material. Field electrodes are those Understood electrodes that limit the electric field to be passed through by the electrons. According to the invention, the surface facing the tube wall is a space on the Field electrode arranged on the cathode side, which lies next to the tube wall, with an electron poorly conductive layer, which extends from the wall in the space along the surface continues. This layer is preferably made from a black nickel oxide.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen näher erläutert, in der die Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele einer Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem darstellen, bei denen die Erfindung angewendet ist.The invention is explained in more detail with reference to the figures, in which FIGS. 1 and 2 exemplary embodiments a discharge tube with an electrode system in which the invention is applied.

In den Figuren ist der Zylinderteil einer Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe oder Übertragung von Fernsehbildern dargestellt, deren Glaswand ι eine Emissionskathode 2 und eine Beschleunigungsanode 3 umgibt. Die Kathode ist mittels eines Isolierrings 4, der z. B. aus einem keramischen Werkstoff besteht, in der Röhre befestigt, während die Anode 3 mittels Federorgane 5 in der Röhre festgeklemmt ist. Zwischen der Kathode und der Anode wird ein Spannungsunterschied von 20000 bis 30000 Volt angelegt. Der Isolierring 4 dient gleichzeitig zur Anbringung der Regelelektrode 6, der eine Spannung zugeführt wird, die sich zwischen dem Kathodenpotential und einem negativen Wert von einigen Hunderten Volt ändern kann.In the figures, the cylinder part is a cathode ray tube for reproduction or transmission shown by television images, the glass wall ι an emission cathode 2 and a Accelerating anode 3 surrounds. The cathode is by means of an insulating ring 4, the z. B. from a consists of ceramic material, fixed in the tube, while the anode 3 by means of spring elements 5 is clamped in the tube. A voltage difference of 20,000 to 30,000 volts is applied between the cathode and the anode. The insulating ring 4 is also used to attach the control electrode 6, the voltage is supplied, which is between the cathode potential and a negative value of some Can change hundreds of volts.

Der Raum zwischen der Regelelektrode 6 und der Wand wird zwecks Beschränkung des Röhrendurchmessers möglichst klein gewählt. Über die Röhrenwand tritt eine nahezu gleichmäßige Verteilung der Anodenspannung zwischen einem an der Wand angebrachten leitenden Belag 7, an dem die Klemmfedern 5 für die Anode 3 anliegen, und der Stelle, an welcher der Isolierring an der Wand 1 anliegt, auf, die während des Betriebs der Röhre aufrechterhalten wird. Bei dieser Spannungsverteilung herrscht zwischen der Röhrenwand und der Regelelektrode 6, an der Stelle, wo diese nach innen umbiegt, ein Spannungsunterschied, der infolge des kleinen Abstands sich zur Auslösung von Elektronen an der Oberfläche der Regelelektrode als hinreichend erweist. Die Elektronenemission erfolgt im wesentlichen, unter dem Einfluß der erhöhten Feldstärke, am Rand der Regelkappe 6 und wird noch dadurch begünstigt, daß sich von der Kathode und dem Bildschirm kleine Teilchen lösen, die sich an den Elektroden absetzen. Unter dem Einfluß des Spannungsunterschieds wandern die Elektronen zur Röhrenwand, und beim Zusammenstoß mit der Wand werden im allgemeinen mehr Sekundärelektronen ausgelöst, als Elektronen gegen die Wand gezogen werden, so daß die Wand stellenweise in höherem Maße positiv wird. Der Spannungsunterschied gegenüber der Regelelektrode nimmt daher zu, was eine Verstärkung der Elektronenemission und eine weitere Zunahme des Wandpotentials herbeiführt. Diese Potentialverschiebung über die Röhrenwand infolge der Emission von Sekundärelektronen erweist sich als .die Ursache des Auftretens schwerwiegender Störungen in der Röhre, wie Durchschlag der Wand und innere Überschläge, so daß die Röhre unbrauchbar wird.The space between the control electrode 6 and the wall is used to restrict the tube diameter chosen as small as possible. There is an almost even distribution of the Anode voltage between a conductive covering 7 attached to the wall, on which the clamping springs 5 for the anode 3, and the point at which the insulating ring is in contact with the wall 1, which is maintained during the operation of the tube. With this distribution of tension there is between the tube wall and the control electrode 6, at the point where it bends inward, a voltage difference that leads to the triggering of electrons as a result of the small distance proves to be sufficient on the surface of the control electrode. The electron emission takes place essentially, under the influence of the increased field strength, at the edge of the control cap 6 and will still favored by the fact that small particles detach from the cathode and the screen put it down on the electrodes. Under the influence of the voltage difference, the electrons migrate to Tube wall, and when colliding with the wall, there are generally more secondary electrons triggered as electrons are drawn against the wall, so that the wall in places becomes more positive. The voltage difference compared to the control electrode increases hence to what an intensification of the electron emission and a further increase of the wall potential brings about. This potential shift across the tube wall as a result of the emission of Secondary electrons turn out to be the cause of the occurrence of serious disturbances in the Tube, such as breakdown of the wall and internal flashovers, so that the tube becomes unusable.

In Fig. ι ist die Oberfläche der Regelelektrode mit einer Elektronen schlechtleitenden Schicht 8 überzogen, welche vorzugsweise aus einem sogenannten Halbleiter besteht. Die an der Oberfläche dieser Schicht infolge der vom Wandpotential herbeigeführten elektrischen Feldstärke ausgelösten Elektronen müssen durch die Schicht hindurch von der Elektrode 6 her zugeführt werden und erfahren dabei einen solchen Widerstand, daß die Emission einen bestimmten Wert nicht übersteigt, der je nach den Eigenschaften der Schicht sehr klein sein kann. Ein vollkommener Isolator würde in diesem Falle weniger günstige Resultate ergeben, da hierbei in der Schicht selbst solche Spannungsunterschiede entstehen können, daß die Durchschlagfestigkeit der Schicht überschritten wird und dadurch Entladungen an der Oberfläche der Regelelektrode entstehen, welche die Isoliereigenschaften der Schicht zerstören. In diesem Falle würde die Schichtoberfläche die gleichen Eigenschaften annehmen wie die Oberfläche der Elektrode 6, worauf das Auftreten der zu bekämpfenden Störungen zurückzuführen sein kann. Bei hinreichend großer Schichtstärke, so daß keine Durchschlaggefahr vorliegt, entstehen mehrere Begrenzungsflächen, an denen an sich wieder unkontrollierbare Aufladungserscheinungen stattfinden können, welche Störungen herbeiführen.In Fig. Ι the surface of the control electrode with an electron poorly conducting layer 8 coated, which preferably consists of a so-called semiconductor. The ones on the surface this layer triggered by the electric field strength brought about by the wall potential Electrons must be supplied and experienced through the layer from the electrode 6 thereby such a resistance that the emission does not exceed a certain value, which depends on the properties of the layer can be very small. A perfect insulator would be in this case result in less favorable results, because here such stress differences in the layer itself can arise that the dielectric strength of the layer is exceeded and thus discharges on the surface of the control electrode, which have the insulating properties of the layer destroy. In this case the surface of the layer would assume the same properties like the surface of the electrode 6, to which the occurrence of the faults to be combated can be attributed can be. If the layer is thick enough so that there is no risk of breakdown, there are several boundary surfaces on which again uncontrollable charging phenomena can take place which cause disturbances.

Als Material, das die zu diesem Zweck geeignete Leitfähigkeit besitzt, kommt insbesondere schwarzes Nickeloxyd in Frage.Black in particular is used as the material that has the conductivity suitable for this purpose Nickel oxide in question.

In der etwas abgeänderten Bauart des Elektrodensystems der Röhre nach Fig. 2 ist die Elektronen schlechtleitende Schicht 8 anstatt an der Regelelektrode 6 an einem zwischen der Röhrenwand ι und der Regelelektrode 6 angeordneten leitenden Schirm 9 angebracht, dessen Zweck wie folgt erläutert wird.In the somewhat modified design of the electrode system of the tube according to FIG. 2, the electrons are poorly conducting layer 8 instead of on the control electrode 6 on one between the tube wall ι and the control electrode 6 arranged conductive screen 9, the purpose of which is explained as follows will.

Bei normalem Betrieb der Röhre werden Überschläge durch Wandaufladungen infolge des Vorhandenseins der halbleitenden Schicht an der Oberfläche der Feldelektrode hintangehalten. Die Möglichkeit bleibt aber bestehen, daß infolge Einschalterscheinungen oder fehlerhafter Spannungseinstellung der Spannungsgradient längs der Wandoberfläche zu hoch wird und somit von dem leitenden Belag 7 her ein Überschlag entsteht. Dieser Überschlag wird sich einen Weg zu dem anderen Hochspannungspol bahnen und somit auf der Regelelektrode oder der Kathode enden. Die Regelelektrode ist gewöhnlich über einen so hohen Widerstand mit , der Kathode verbunden, daß das Vorhandensein dieser Elektrode das Durchdringen des Überschlags zur Kathode nicht verhüten kann. Ein solcher Überschlag kann eine solche Abnahme der Emissionsfähigkeit einer Oxydkathode bewirken, daß die Röhre dadurch praktisch unbrauchbar wird.During normal operation of the tube, flashovers are caused by wall charges as a result of its presence the semiconducting layer kept behind on the surface of the field electrode. the The possibility remains, however, that as a result of switch-on phenomena or incorrect voltage setting the stress gradient along the wall surface becomes too high and thus of the conductive coating 7 ago a rollover occurs. This rollover will find its way to the other Pave the way for the high voltage pole and thus end on the control electrode or the cathode. The control electrode is usually connected to the cathode via such a high resistance that the The presence of this electrode cannot prevent the flashover from penetrating to the cathode. Such a flashover can cause such a decrease in the emissivity of an oxide cathode, that the tube is thereby practically unusable.

Um dies zu verhindern, ist zwischen der Röhrenwand ι und der Regelelektrode 6 der Metallschirm 9 angebracht. Dieser Schirm steht durch den Draht 10 in gutleitender Verbindung mit der Kathode, so daß die infolge eines Überschlags zugeführte elektrische Ladung von ihm abgeleitet wird.In order to prevent this, the metal screen 9 is between the tube wall 1 and the control electrode 6 appropriate. This screen is in good conducting connection with the cathode through the wire 10, see above that the electrical charge introduced as a result of a flashover is diverted from it.

Claims

Patent claims:

ι. Electric discharge tube with a directed electron beam, in which the Space between two limit the electric field to be passed through by the electrons Field electrodes, which are insulated from one another for high voltage, are surrounded by a wall made of insulating material, characterized in that, that the surface facing the wall of a field electrode arranged in the space on the cathode side, that of the tube wall initially lies, is coated with a layer that is poorly conductive for electrons continues from the wall in the space along the surface.

2. Electrical discharge tube according to claim i, characterized in that the electrons poorly conductive layer is attached to the surface of an electrode to regulate the intensity of the electron beam.

3. Electrical discharge tube according to claim i, characterized in that the Layer attached to the surface of a screen, which is between the wall and a Electrode for controlling the intensity of the electron beam is arranged and in electrical good conductive connection with the cathode.

4. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that that the poorly conductive layer consists of a black nickel oxide.

1 sheet of drawings

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