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Verfahren zur Herstellung von Elektronenstrahlröhren mit einem Leuchtschirm
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektronenstrahlröhren
mit einem Leuchtschirm und auf eine durch Ausüben eines solchen Verfahrens hergestellte
Elektronenstrahlröhre.
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Es ist üblich, bei Elektronenstrahlröhren, die einen Leuchtschirm
enthalten, auf dem mittels eines sich bewegenden Elektronenstrahles Bilder aufgezeichnet
werden, diesen Schirm auf der vom Beschauer abgewendeten Seite mit einer Metallschicht
zu überziehen. Sinngemäß muß diese Metallschicht so dünn sein, daß sie für Elektronen
durchlässig ist, weil diese auf dem, von der Kathode aus gesehen, hinter der Metallschicht
befindlichen Schirm das Bild aufzeichnen sollen. Die Metallschicht hat verschiedene
Funktionen zu erfüllen. Sie soll unter anderem verhüten, daß Ionen, die unabwendbar
trotz rationeller Evakuierung entstehen, auf den Leuchtschirm auftreffen und dort
unerwünschte Erscheinungen hervorrufen. Weiter dient sie als Reflektor für das vom
Schirm nach der vom Beschauer abgewendeten Seite ausgestrahlte Licht. Besonders
mit Rücksicht auf die letztere Eigenschaft muß die Metallschicht auf der dem Beschauer
zugewendeten Seite möglichst glatt sein. Das Herstellen einer solchen glatten Oberfläche
ist sehr schwierig, weil der Leuchtschirm naturgemäß eine Kornstruktur hat. Es wurden
viele Verfahren zur Erzeugung einer glatten Oberfläche der Metallschicht trotz der
rauhen Schirmoberfläche angegeben. Ein Verfahren, das gute Ergebnisse liefert und
deshalb vielfach Anwendung findet, ist dasjenige, bei dem die Schirmoberfläche vor
dem Aufbringen der Metallschicht mittels einer Zwischenschicht
abgeschlossen
wird, die keine Unebenheiten aufweist. Vorzugsweise wird dazu ein filmbildender
Stoff, z. B. Nitrocellulose, verwendet. Es wurden aber auch andere Stoffe, z. B.
Bortrioxyd, vorgeschlagen. Weil es im allgemeinen schädlich ist, wenn diese Zwischenschicht
im Betriebszustand der Röhre noch vorhanden ist, wurde vorgeschlagen, die Zwischenschicht
nach denn Aufbringen der Metallschicht durch Erhitzen in einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre, z. B. Luft, zu verdampfen und bzw. oder zu verbrennen. Dabei entstehen
gasförmige, Produkte, die sowohl auf den Seiten des Schirms als auch durch sehr
kleine, stets in der Metallschicht vorhandene Löcher entweichen.
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Beim Auftragen des Zwischenschichtmaterials ist es praktisch unvermeidlich,
daß ein Teil davon auch auf die Seitenwand der Elektronenstrahlröhre gelangt. Unter
Seitenwand ist hierbei derjenige Teil der Röhrenwand zu verstehen, der sich an den
Leuchtschirmträger anschließt und der nicht als Fenster zum Beschauen des Bildes
dient. Dies ist besonders der Fall beim Auftragen der Zwischenschicht durch Abgießen
einer auf einer Füllflüssigkeit, z. B. Wasser, schwimmenden Lösung des Zwischenschichtmaterials,
z. B. Nitrocellulose in Butylacetat. Beim Abgießen zieht die schwimmende Lösung
an der zu überziehenden Oberfläche entlang, wo sie eine dünne Haut des Zwischenschichtmaterials
zurückläßt. Es ist ersichtlich, daß während des Abgießens auch Teile der Seitenwand
mit einer dünnen Haut des Zwischenschichtmaterials überzogen werden.
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Mit der Bildung einer solchen Zwischenschicht auf der Seitenwand einer
Elektronenstrahlröhre ist jedoch ein großer Nachteil verbunden. Beim Auftragen der
Metallschicht auf den Leuchtschirm überzieht sich nämlich meistens auch ein Teil
der Seitenwand mit Metall. Manchmal ist dies sogar erwünscht, und es wird dieser
Überzug absichtlich begünstigt, denn wenn die Seitenwand aus Glas oder sonstigem
nichtleitendem Material, z. B. Quarz, besteht, ist es erwünscht, diese Seitenwand
mit einer leitenden Schicht zu überziehen, zum Abschirmen des Röhreninnern gegen
äußere elektrische Einflüsse und zum Verhindern einer Rufladung der nichtleitenden
Wand. Es ist jedoch unvermeidlich, daß bei dem Heizvorgang zum Beseitigen der Zwischenschicht
auf dem Leuchtschirm auch das auf der Seiten.ivand der Röhre befindliche Zwischenschichtmaterial
verdampft und bzw. oder verbrennt. Zum Unterschied gegenüber der auf dem Schirm
befindlichen Metallschicht blättert aber die Metallschicht auf der Seitenwand dabei
leicht ab. Das Abblättern, das offenbar durch das auf die Seitenwand gelangte Zwischenschichtmaterial
bewirkt wird, könnte durch Beseitigung dieses Materials vor dem Auftragen des Metalls
verhindert werden. Diese Beseitigung, die im allgemeinen ausschließlich durch Putzen,
beispielsweise mit .einer Bürste, bewerkstelligt werden kann, bereitet in manchen
Füllen Schwierigkeiten, denn @venn die Elektronenstrahlröhre eine besondere Form
hat, z. B. wie diese heutzutage üblich ist, eine Pyramide mit rechteckigem Bildfenster,
sind nicht alle Teile der Seitenwand der Röhre leicht zugänglich. Das Putzen verlangt
infolgedessen besonderes Geschick des Arbeiters und bzw. oder besondere Instrumente.
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Die Erfindung bezweckt, das Abblättern des Metalls auf der Seitenwand
der Elektronenstrahlröhre zu verhindern, unter Umgehung der Notwendigkeit die Seitenwand
zu reinigen.
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Ein erfindungsgemäß durchgeführtes Verfahren zur Herstellung von Elektronenstrahlröhren
mit einem Leuchtschirm, der auf der vom Beschauer abgewendeten Seite mit einer Metallschicht
überzogen wird, und zwar unter Verwendung einer Zwischenschicht, die nach Aufbringen
der Metallschicht durch Erhitzung entfernt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens auf den Teil der Seitenwand, auf dem sich Material der zeitweiligen Zwischenschicht
absetzen kann, vor dem Aufbringen der Zwischenschicht eine Schicht mit Labyrinthstruktur
aufgebracht wird.
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Unter Labyrinthstruktur der Schicht auf der Seitenwand soll eine solche
Struktur des Materials dieser Schicht verstanden werden, daß darin Öffnungen vorhanden
sind, die größtenteils miteinander in Verbindung stehen. Die Schicht kann z. B.
aus körnigem Material hergestellt sein. Zwischen den Körnern sind selbstverständlich
Öffnungen vorhanden, die miteinander in Verbindung stehen.
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Das Material der Zwischenschicht kann stark unterschiedlich sein,
da die einzige wesentliche Anforderung darin besteht, daß sich eine Labyrinthstruktur
ergibt. Es können deshalb in vakuumtechnischer Hinsicht nicht störende Stoffe Verwendung
finden. Angemessene pulvrige Werkstoffe sind z. B. Alundum, Sand oder Zinksulfid.
In vielen Fällen ist es besonders vorteilhaft, den gleichen Leuchtstoff zu verwenden,
aus dem auch der Leuchtschirm in der Röhre hergestellt ist, denn damit ergibt sich
der zusätzliche Vorteil, daß keine schädlichen Folgen eintreten, wenn ein Teil des
Pulvers zufälligerweise auf den Leuchtschirm gelangt. Das Pulver ist ja das gleiche
wie das Pulver des Schirms, wird folglich auch von Elektronen angeregt und sendet
dabei die gleiche Strahlung aus. Aus weiter unten noch näher erläuterten Gründen
ist es nicht erforderlich, daß die Leuchtstoffkörner in der Schicht auf der Seitenwand
ebenso dicht gepackt sind wie diejenigen im Leuchtschirm. Für eine gegebene Oberfläche
der Seitenwand kann also weniger Pulver verwendet werden als für eine gleich große
Oberfläche des Leuchtschirms.
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Es wurde festgestellt, daß bei der Anwendung des erfindungsgemäß durchgeführten
Verfahrens keine Schwierigkeiten durch Abblättern des Metalls auf der Seitenwand
der Elektronenstrahlröhre mehr auftreten. Vermutlich läßt sich die Wirkung der Schicht
mit der Labyrinthstruktur folgendermaßen erklären.
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An der Seitenwand der Röhre liegt das Material der zeitweiligen Zwischenschicht,
wenn keine Schicht mit Labyrinthstruktur verwendet wird,
unmittelbar
auf der Wand auf. Wird dann die Metallschicht auf den Leuchtschirm aufgetragen,
und dabei auch die Zwischenschicht auf der Seitenwand mit Metall überzogen, so ist
das Material der Zwischenschicht dort also zwischen der Röhrenwand und der Metallschicht
eingeschlossen. Beim Erhitzen zum Entfernen der Zwischenschicht auf dem Leuchtschirm
verbrennt und bzw. oder verdampft auch das Material der Zwischenschicht auf der
Seitenwand. Die dabei entstandenen Gase müssen an der Stelle, an der sie entstehen,
durch die Metallschicht hindurchdringen. Dort wo die Metallschicht völlig dicht
ist, ist dies unmöglich. Dies hat zur Folge, daß die Gase die Metallschicht an diesen
Stellen von der Wand abheben. Wenn gemäß der Erfindung eine Schicht mit Labyrinthstruktur
verwendet wird, die zwischen der Zwischenschicht und der Seitenwand vorhanden ist,
hat das Material der Zwischenschicht beim Verdampfen und bzw. oder Verbrennen Gelegenheit,
durch die öffnungen des Labyrinths hindurch nach denjenigen Stellen zu wandern,
an denen die Metallschicht gasdurchlässig ist, genau so wie dies bei den durch das
Verdampfen und bzw. oder Verbrennen des Materials der Zwischenschicht auf dem Leuchtschirm
entstandenen Gasen der Fall ist. Das Ergebnis ist also eine glatte, zusammenhängende,
gut haftende Metallschicht auf der Seitenwand der Röhre.
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Wie schon vorstehend erwähnt, können für die Schicht auf der Seitenwand
pulvrige Stoffe gewählt werden. Diese können auf einfache Weise, z. B. durch Zerstäuben,
auf die Glaswand aufgebracht werden. Manchmal wird es dabei erforderlich sein, die
Glaswand mit irgendeinem Bindemittel zum Festhalten des Pulvers zu überziehen. Ist
der Leuchtschirm durch Sedimentation oder Absetzen hergestellt, so ist auf der Seitenwand
meistens eine hinreichende Menge des zum Haften des Leuchtmaterials des Schirms
verwendeten Bindemittels vorhanden. Ist der Leuchtschirm ohne Bindemittel hergestellt
oder reicht die Bindemittelmenge auf der Seitenwand nicht aus, so kann zusätzliches
Blindemittel durch Spülen der Seitenwand mit einer verdünnten Bindemittellösung
angebracht werden. Dazu eignet sich eine Kaliumsilikatlösung besonders gut.
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Das Pulver für die Schicht auf der Seitenwand kann auch mit einem
passenden Bindemittel gemischt oder umhüllt werden.
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Die Metallschicht auf dem Leuchtschirm wird vorzugsweise durch Verdampfen
einer Metallmenge angebracht, wobei zugleich die Metallschicht auf der Seitenwand
der Röhre entsteht. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist jedoch nicht an das Verdampfen
eines Metalls gebunden.
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Zur Herstellung einer Elektronenstrahlröhre sind selbstverständlich
mehr Vorgänge erforderlich als die, welche vorstehend beschrieben sind. Diese Vorgänge,
wie Glas Blasen des Kolbens, das Herstellen des Elektrodensystems, das Einschmelzen
des Elektrodensystems in die Röhre, das Verschließen und Evakuieren der Röhre und
das Anbringen des Sockels mit den Stiften., sind jedoch für das Verständnis der
Erfindung belanglos. Diese Teile des Verfahrens zur Herstellung von Elektronenstrahlröhren
unter Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können deshalb wie bisher
bekannt und üblich gewählt werden.