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Kathodensystem für Kathodenstrahlröhren Die Erfindung bezieht sich
auf Kathodenstrahlröhren, insbesondere auch für die Zwecke des Fernsehens, bei denen
in an sich bekannter Weise die Elektronen mittels einer Glühkathode, insbesondere
mittels einer Oxydkathode, erzeugt und durch weitere Elektroden gesammelt und beschleunigt
werden, so daß sie bei ihrem Auftreffen auf einen Schirm aus geeignetem Stoff einen
leuchtenden Fleck erzeugen.
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Es ist bekannt, daß ein besonders kleiner Leuchtfleck und eine besonders
vorteilhafte Intensitätssteuerung des Kathodenstrahles dadurch erzielt werden können,
daß die der Kathode unmittelbar benachbarte Elektrode als Blende ausgebildet wird,
die ein Loch oder mehrere Löcher von kleinem Durchmesser besitzt und sich in geringem
Abstand von der Kathode befindet. DieseBlende wird, damit das Auftreten von Streuelektronen
verhindert wird, in bekannter Weise zweckmäßigerweise topfförmig ausgebildet, so
daß sie unter Verwendung von Isolierwerkstoffen die Kathode aufnimmt und mit ihr
ein Ganzes bildet.
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In der Zeichnung ist ein derartiges Kathodensystem schematisch im
Längsschnitt dargestellt. Dabei stellt K die Glühkathode dar, die aus einem eine
Heizwendel H enthaltenden Röhrchen R und einem Deckel D besteht, der mit einem leicht
Elektronen abgebenden Stoff, beispielsweise den Oxyden der Erdalkalimetalle, bedeckt
ist. Die Kathode ist mittels einer Scheibe S aus Isolierwerkstoffen
in
die topfförmig-ausgebildete Blende B eingesetzt, die zur Kathodenstrahlerzeugung
ein Loch L oder mehrere Löcher besitzt.
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Es ist bekannt, daß bei Verwendung derartiger Kathodensysteme nur
dann eine genügend große und -während des Betriebes hinreichend gleichbleibende
Helligkeit des Leuchtfleckes erhalten wird, wenn das Vakuum sehr gut ist. Die Gasbirndungsfähiagkeit
des bei derartigen Röhren stets vorhandenen Schwärzungsbelages auf der Kolbenwandung
reicht dafür nicht aus, so daß in bekannter Weise durch Verdampfen eines Metalls,
wie Barium, Magnesium od.,dgl., zusätzlich auf der Glaswand ein gasaufzehrender
Belag erzeugt wird.
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Wegen der im Verhältnis zum Röhrenvolumen im allgemeinen verhältnismäßig
kleinen gasaufzehrenden Fläche ist das so erzielte Vakuum nicht immer hinreichend
hoch, so daß vorgeschlagen worden ist, ;die gasaufzehrende Fläche dadurch zu vergrößern,
daß Elektroden, wie beispielsweise die in vielen Fällen vorhandenen zur Ablenkung
des Strahles dienenden Kondensatorplatten. oder die Anodenblende, mit einem gasaufzehrenden
Stoff überzogen werden.
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Bei idiesen Vorschlägen wird von der Voraussetzung ausgegangen, daß
Gasreste dadurch frei gemacht werden, daß Elektronen auf Metallteile auftreffen.
Demgegenüber haben eingehende Untersuchungen gezeigt, daß für die Vergiftung der
Kathode in der Hauptsache die Gasmengen verantwortlich zu machen sind, die infolge
der Erwärmung ;des Kathodensystems frei werden, und daß, auch wenn in der bekannten
Weise stark gasaufzehrende Stoffe verwendet werden, ;dennoch erheblnch-e Druckunterschiede
zwischen dem aus Kathode und Steuerblende gebildeten Kathodenraum und Aden übrigen
Teilen des Röhrenvolumens bestehen. Als Folge davon tritt einmal eine Ver--giftung
der Kathode und damit eine entsprechende Verminderung der - Helligkeit des Leuchtfleckes
ein, und es führt darüber hinaus das Auftreten von negativen Ionen; die infolge
Ionisation entstehen, auf dem Leuchtschirm zu einer Vernichtung von dessen Phosphoreszenzfähigkeit
und damit zu einer weiteren Verringerung der Fleckhelli:gkeit.
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Erfindungsgemäß werden diese Druckunterschiede erheblich vermindert
und damit die Emission und die Konstanz der Emission während der Lebensdauer ganz
beträchtlich erhöht, wenn die Steuerblende aus einem gasaufzehrenden Metall, beispielsweise
Thorium, hergestellt oder aber ein gasbindender Stoff \auf der der Kathode zugekehrten
Seite der Steuerblende durch Aufwalzen oder in Form einer Paste aufgebracht wird.
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Das Aufbringen von gasaufzehrenden Stoffen auf eine von Elektronen
nicht getroffene Steuerelektrode ist zwar bei Elektronenröhren für Verstärker- und
Sendezwecke bekannt. So geht beispielsweise ein bekannter Vorschlag dahin, Zirkon
auf das Steuergitter derartiger Röhren aufzubringen. Die -bei -derartigen Röhren
vorliegenden Verhältnisse sind jedoch wesentlich verschieden von den im vorliegenden
Fall herrschenden. Bei diesem ist nämlich der Abstand zwischen der Steuerblende
und der Kathode .und auch -die emittierende Kathodenfläche wesentlich kleiner als
bei den erstgenannten Röhren. Außerdem wird von dieser an sich viel kleineren emittierenden
Fläche unter normalen Betriebsbedingungen nur ein kleiner Bruchteil in der Mitte
für die Elektronenaussendung ausgenutzt. Infolgedessen reicht bei den bekannten
in Form einer Paste verwendbaren Gasfangstoffen, wie beispielsweise Zirkon od. dgl.,
die Haftfestigkeit an der Unterlage nicht aus, um mit Sicherheit auszuschließen,
@daß durch abfallende Spuren des Fangstoffes eine Vergiftung Sder Kathode eintritt.
Außerdem ist im vorliegenden Fall die Arbeitstemperatur der Steuerblende wegen der
kleinen strahlenden Fläche der Kathode niedriger als bei Verstärker- und Senderöhren.
Bei diesen niedrigen Arbeitstemperaturen ist aber die Gasaufnahmefähigkeit der bekannten,
in Pasteform verwendbaren Gasfangstoffen, wie beispielsweise Zirkon, nur gering.
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Diese Nachteile der bekannten, in Form einer Paste aufbringbaren Gasfangstoffe
werden vermieden durch die Anwendung einer Paste, die aus einer zunächst hochgesinterten
und dann pulverisierten Mischung von Thorium und einer Aluminium-Ce-Legierung hergestellt
wird. Eine solche Mischung ist, wie sich gezeigt hat, fähig, sich mit einer aus
Nickel, Kupfer, Eisen, Molybdän, Tantal oder aus Legierungen dieser Metalle bestehenden
Unterlage zu legieren, so daß eine außerordentlich gute Haftfähigkeit auf der Unterlage
erreicht wird. Außerdem wirkt sie auch schon bei niedrigen Temperaturen stark gasaufzehrend,
und zwar, was von vornherein nicht zu erwarten war, stärker als jede ihrer Komponenten.
.Infolgedessen besitzen mit derartig behandelten Kathodensystemen versehene Kathodenstrahlröhren
eine höhere und während des Betriebes sehr viel konstantere Emission der Kathode
bzw. Helligkeit des Leuchtfleckens.
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Als besonders geeignet hat sich eine Mischung aus 8o °/o Thorittm
und 2o % einer Als Ce Legierung erwiesen. Diese wird nach der Mischung zunächst
bei etwa r2oo° gesintert und dann in einem Mörser pulverisiert. Aus diesem Pulver
wird unter Zusatz eines verdampfaren Bindemittels, beispielsweise Kollod'ium, eine
Paste hergestellt, die auf die aus einem :der benannten Metalle oder einer Legierung
aus diesen hergestellten Steuerblende, und zwar auf der der Kathode zugewandten
Seite, aufgetragen wird. Im Hochvakuum wird dann bei geeigneter Temperatur, beispielsweise
etwa iooo°, das Bindemittel zum Verdampfen und die Mischung zur Legierung mit ;der
Unterlage gebracht.
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Es können aber auch Mischungen mit einem niedrigen oder höhereren
prozentualen Anteil von Thorium gut verwendet werden.