JP2005285772A - 電子銃 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子銃が陰極線管にシールされるときに電極Ｇ１及び電極Ｇ２の酸化によって引き起こされる放射問題に対しより耐性があり、陰極線管をポンプするときに遂行される高周波誘導過熱中の過熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形の問題に対しより耐性のある電子銃を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は陰極線管のための電子銃に関し、電子銃は、陰極(K)によって放射される電子ビームの成形及び集束のための第一電極(G1)及び第二電極(G2)を少なくとも含む。これらの電極(G1,G2)は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金から形成されている。適用：陰極線管。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子銃に関し、より詳細には、電子銃が陰極線管内にシール（取付シーリング）されるときに電極Ｇ１及び／又は電極Ｇ２の酸化によって引き起こされる放射問題に対してより耐性があり、陰極線管をポンプするときに遂行される高周波誘導（ＲＦ加熱）中の加熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形の問題に対してより耐性のある電子銃に関する。

ある種の電極の特性が陰極線管の製造中に変更され、その結果、陰極線管のある種の特性が変更され得るのは問題である。

電子銃が陰極線管にシールされるとき、炎又はその類似物による加熱が陰極線管ネック部のガラス及び電子銃ベース部のガラスを溶解することで、それらを真空気密状態で相互に溶着する。この加熱が外気中で行われるため、電子銃のベース部近傍部分が加熱され、従って、表面で酸化されがちであり、これは電極Ｇ１及びＧ２の場合に特に顕著である（図面を参照）。しかしながら、これらの電極は、陰極の活性化中及び放出測定中、電子銃の電子ビームによって引き続き衝撃される。これらがスクリーンを走査することなく遂行されるならば、表面酸化物の金属及び酸素ガスへの解離を引き起こす。さらに、酸素は陰極からの電子放出を低下するので、酸素は陰極にとって有害である。１つの症状は、陰極線管が格納されてから数日又は数週間後には、放出が貧弱に再作動することである。

後に、陰極線管をポンプすると、電子銃を脱ガスする目的で、陰極線管の高周波誘導加熱が電磁自己インダクタンスによって遂行される。これに関連して、電子銃の金属部材は、各々それらの温度及びそれらの材料の熱膨張の作用として、過熱されて膨張する。金属部材間での膨張が均衡されていないので、機械的応力が生成される。これらの金属部材は電子銃の骨組みを構成する２つの焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２に剛的に接続されている。この場合、電子銃の最高温部材は電極Ｇ２（約７５０℃の温度まで加熱される）、電極Ｇ３（約７９０℃の温度まで加熱される）及びＧ１（約６８０℃の温度まで加熱される）である。機械的応力の欠点は電子銃のある種の部材の残留変形であり、最悪の場合（特に、電子銃がＲＦ加熱の後で冷却されたときに、それらの部材が機械的応力に直面するならば）、２つの焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２はひび割れし、或いは、破砕する。

陰極線管の起動時における陰極線管の動作中、過熱フィラメントによって引き続き膨張が惹起され、定常レジームまで増大する。定常レジームは(概ねフィラメントの端子に亘る６．３ボルトの印加で)フィラメント及び陰極がそれらの定格温度に達するときに対応する。電子銃で最も強く加熱される金属部材は、過熱フィラメント及び陰極に最も近接する部材であり、特に陰極支持部材、電極Ｇ１及び電極Ｇ２である。これに関連して、機械的応力の欠点は、赤色、緑色及び青色のビーム電流の間の相違に起因する画像色（色温度変化：ＣＴＣ）の不均衡であり、ＣＴＣは陰極線管の起動時における非残留変形の問題によって引き起こされる。

さらに、電子銃の価格はその部材を構成する材料の価格に特に依存する。例えばＦｅＮｉ系の金属合金（すなわち、ここで、Ｆｅ及びＮｉは質量の９５％以上を占める）及びＦｅＮｉＣｏ系の金属合金（すなわち、ここで、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏは質量の９５％以上を占める）のような低い熱膨張係数を有する合金は、ステンレス鋼に比べより高価である。

電極がＦｅＮｉで形成され、例えば下記のテーブルに要約された特性を有する電子銃は既知である。

図２は、ＲＦ加熱中及び電子銃の起動時における、そのような電子銃の電極Ｇ１乃至Ｇ４の膨張及び陰極支持部材の膨張を示すグラフを表わしている。そのような電子銃は、受容可能で且つ特にＲＦ加熱中に多様な電極にとって概ね均一な膨張を示すことが分かるであろう。しかしながら、電極Ｇ１及びＧ２は酸化に対する耐性がなく、電子放出が貧弱であるという強い危険性を提示する。

他の種類の電子銃、特に東芝及び松下のような電子銃は、電極Ｇ１及び電極Ｇ２のために"Ｋｏｖａｒ"材料（ＦｅＮｉＣｏ合金）を用いている。この合金は低い熱膨張係数を有するが、ステンレス鋼と同等には酸化に対する耐性はなく、しかも、より高価である。

電極及び陰極支持部材が次のような材料で形成されている電子銃は既知ではないことが理解されるであろう。

電子銃が陰極線管内にシール（取付シーリング）されたときに、電子銃は電極Ｇ１及び／又は電極Ｇ２の酸化によって引き起こされる放出問題に耐性がある。

電子銃の動作寿命に有害な膨張問題がない。

ＣＴＣ（色温度変化）が安定していて受容可能である。

酸化の問題に対する従来技術の解決策は、電極Ｇ１及び電極Ｇ２のために、ＵＮＳ規格がＳ３０５００である３０５鋼型のようなオーステナイト鋼系の従来式のステンレス鋼を使用することである。この場合、しかしながら、このような電子銃は、ポンピングのための高周波誘導（ＲＦ加熱）中の加熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形の問題に対する耐性がない。さらに、電子銃は平凡な"ＣＴＣ"（色温度変化）を有する。

ポンピングのための高周波誘導（ＲＦ加熱）中の加熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形の問題に対してより耐性を有する電子銃を製造することを望む場合、既知の解決策は、電極Ｇ１、Ｇ２及びＧ３のために低い熱膨張係数を有する合金、より具体的には、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が３×１０^−６／℃〜７×１０^−６／℃の間にある金属合金を使用することである。

しかしながら、ＦｅＮｉ系（すなわち、ここで、Ｆｅ及びＮｉは質量の９５％以上を占める）及びＦｅＮｉＣｏ系（すなわち、ここで、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏは質量の９５％以上を占める）のような金属合金は、ステンレス鋼に比べより高価である。

受容可能な"ＣＴＣ"（色温度変化）を備える電子銃を提供することを望む場合、米国特許第４，４９２，８９４号に例えば記載されているように、(概ねフィラメントの端子に亘る６．３ボルトの印加で)フィラメント及び陰極がそれらの定格温度に達するときに対応する定常レジームにおいてこれらの電極の膨張を均衡するよう、電子銃の連続する電極の材料が選択される電子銃が提供され得る。従って、最高温の電極は最低の膨張係数を有する。

しかしながら、次に、電極Ｇ３は既に電極Ｇ２よりも高温であるに拘わらず、電極Ｇ３は電極Ｇ２よりも高い熱膨張係数を有する。また、電極Ｇ２は既に電極Ｇ１よりも高温であるにも拘わらず、電極Ｇ２は電極Ｇ１よりも高い熱膨張係数を有する。従って、この電子銃は、ポンピングのための高周波誘導（ＲＦ加熱）中の加熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形の問題に対する耐性がない。

米国特許第４，４６８，５８８号はＣＴＣ問題に向けられている。この特許は、陰極支持部材が陰極に対する電極Ｇ１の変形を最低限化する解決策を記載する。しかしながら、この刊行物は、電子銃が陰極線管内にシール（取付シーリング）されるときに電極Ｇ１及び／又はＧ２の酸化によって引き起こされる放出問題を解決せず、陰極線管をポンプするときに遂行される高周波誘導（ＲＦ加熱）中の加熱によって引き起こされる熱機械的誘導残留変形に対してより耐性を有する電子銃を製造することの問題も解決しない。

従って、本発明の目的は、上記の問題点を解決し得る電子銃を提供することである。

従って、本発明は電子銃に関し、少なくとも次の構成を含む。

陰極支持部材によって支持された１つの放射性の陰極と、

陰極によって放射された電子ビームの制御及び成形のための第一電極及び第二電極と、

電子銃が４つの電極を有する場合に電子ビームを集束し、或いは、電子銃が４つ以上の電極を有する場合に電子ビームを予成形するための第三電極と、

電子ビームを加速するための第四電極。

第一及び第二電極は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されている。

第三電極は、第一及び第二電極の膨張係数と殆んど相違しない膨張係数のＦｅＮｉ、特に、ＦｅＮｉ４８で形成されている。

しかしながら、第三電極は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されているのが好ましい。

陰極支持部材も、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されているのが好ましい。

第四電極も、オーステナイト鋼の共通系又はＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系のようなフェライト鋼系のいずれかのステンレス鋼で形成されているのが好ましい。

２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある前記非酸化合金は、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系のようなフェライト鋼系の鋼であるのが好ましい。

第三電極は、偏光器の電磁界の境界を定め得る一片のＦｅＮｉ材料も含むのが好ましい。

本発明の多様な目的及び特徴は以下の記載及び添付の図面からより直ちに明らかになるであろう。

従来技術のテレビブラウン管は実質的に平坦な長方形状の正面パネル又はスクリーンを有する。スクリーンはその内面に蛍光体のスポット又はピクセルのモザイクを備え、電子ビームによって活性化されると、どの蛍光体が活性化されるかに依存して、蛍光体は青色、緑色又は赤色の光を放射する。

図１に示されるように、陰極線管の囲いの内部に密封された電子銃がスクリーンの中心部に向けられており、電子ビームが多孔マスク（又はシャドーマスク）を通じてスクリーン上の多様な地点に向けて放射され得るようにしている。電子銃によって、電子ビームは蛍光体を保持するスクリーンの内面に集束され得る。

従って、図１の電子銃は次の構成を有する。

熱放射によって電子を放射する陰極Ｋ。この陰極は支持部材ＳＫ１によって保持されており、支持部材は、一方側でガラス棒ＶＦ１に、他方側でガラス棒ＶＦ２に固定されている。カラースクリーンの場合、電子銃は３つの放射陰極を有し、他の２つの陰極は支持部材ＳＫ１と類似の２つの支持部材によって保持される。

電極Ｇ１及び電極Ｇ２。電極Ｇ１は、電極Ｇ２と共に、陰極から放射される電子からの軸ＸＸ'に沿う電子ビームの生成を引き起こす。電極Ｇ２は、このようにして生成されたビームを「クロスオーバー」と呼ばれる集束点に向けて集束する。この集束点の大きさは可能な限り小さい。例えば、電極Ｇ１は基準縁〜１５０ボルトの間の多様な固定された電位にある。電極Ｇ２は３００ボルト〜１２００ボルトの間の固定された電位にある。

電極Ｇ３。本例によれば、６０００ボルト〜９０００ボルトの間の電位が印加される電極Ｇ３は電子の加速に寄与する。

電極Ｇ４。電極Ｇ２の電位と実質的に同等の電位が印加されるＧ４は、電極Ｇ３及び電極Ｇ４に面する電極Ｇ５の一部と共に、電子ビームのための予備集束電子レンズを構成する。

電極Ｇ５、Ｇ６及びＧ７。これらの電極は四重極レンズを構成し、電子ビームに四重極効果を誘引することで、電子ビームを垂直面に圧縮する圧縮力と、水平方向の歪みとを及ぼす。

装置Ｇ７−Ｇ８。電子ビームへの圧縮力を水平面に亘って及ぼし、歪みを垂直面に亘って及ぼす傾向にある四重極効果を生成する。

電極Ｇ９。電極Ｇ９は、電極Ｇ８と共に、主たる出力レンズを構成する。

上述のような電子銃の部材の全ては可能な限り厳密にＸＸ'軸に沿って整列され、電子銃の加熱時に固定状態が維持されるこの軸に沿った位置を有さなければならない。これらの多様な部材が２つの焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２の間に保持されるのはこのためであり、熱効果の下で変形しないという利点を有する。

本発明はある種の部材のために特定の金属合金を用いることによって特徴付けられた電子銃の構造に関する。本発明の目的は次の電子銃によって達成される。

焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２（これらは電子銃の部材のための保持部材を構成する）に接続された部材（電極及び陰極支持部材）がそれらに隣接する部材と実質的に同様に延びることで、特に、ＲＦ誘導加熱中及び陰極線管の電子銃の起動時に、ガラス棒内における応力の生成が回避される電子銃。

電極、特に、電極Ｇ１及びＧ２が酸化する傾向を有しない電子銃。

ＣＴＣ（色温度変化）が許容状態に保持される電子銃。

従って、本発明は、電極Ｇ１及びＧ２のために、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃（例えば、７×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃）の間にある非酸化合金が用いられるべきことを提案する。この合金はフェライト鋼系、好ましくは、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型（以後本明細書において「Ｉｎｏｘ４３０鋼」と呼ぶ）と呼ばれる亜系のステンレス鋼であるのが好ましい。このＩｎｏｘ４３０鋼はＡＩＳＩ(American Iron and Steel Institute)から刊行されているAtlas Stainless Steel Gradesという文献に記載されている。

そのような金属は、低い熱膨張係数を有し、低価格であり、酸化しないという利点を示す。この材料は電極Ｇ１及びＧ２のために選択される。なぜならば、これらの電極は、最も酸化されやすく、最も電子ビームによって衝撃されやすい部材だからである。下記のテーブルはそのような電子銃の特性を簡略に示している。

電極Ｇ３は、例えば、ＦｅＮｉ４８で形成されている。

さらに、図３ａは電極Ｇ１〜Ｇ４及びＳＫ１のような陰極支持部材の膨張をグラフによって示している。このグラフに見られるように、このような多様な部材の膨張はＲＦ誘導加熱中及び電子銃の起動時に実質的に同等である。電極の膨張と隣接部材（電極又は陰極支持部材）の膨張との間には殆ど相違がない。従って、焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２に接続されている部材の膨張は実質的に同質であると見做される。従って、金属部材の残留変形は殆どなく、焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２における応力の生成の危険性は殆どない。

よって、電極Ｇ１〜Ｇ４及び電極支持部材の同質の膨張、電極Ｇ１及びＧ２の低い酸化危険性、並びに、その受容可能なＣＴＣ（色温度変化）の故に、さらに、経済的理由から、そのような電子銃は有利である。

電極Ｇ３は電子ビームによって衝撃されやすいが、陰極線管の製造中殆ど酸化に晒されない。なぜならば、シール中に余り加熱されないからである。

しかしながら、代替的な実施態様によれば、２つの焼結ガラス棒ＶＦ１及びＶＦ２に接続される電極Ｇ３の部分は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃（例えば、７×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃）の間にある非酸化合金で形成され得る。例えば、それはＩｎｏｘ４３０鋼のような鋼系の非酸化金属合金であり得る。第三の電極Ｇ３も例えばＦｅＮｉ４８の「挿入」片のような偏光器の電磁界の境界を定める金属片を含む。図４は、ＦｅＮｉ４８の小片を備えるＩｎｏｘ４３０スチールで形成されたそのような電極Ｇ３の例示的な実施態様を示している。

下記のテーブルは電極Ｇ１〜Ｇ３がＩｎｏｘ４３０鋼で形成された電子銃の特性を例示している。

図３ｂのグラフは、この代替的な実施態様における電極Ｇ１〜Ｇ４の膨張及び陰極支持部材の膨張を例示している。これらの支持部材の膨張は同質と思われる。

本発明の他の代替的な実施態様によれば、電極Ｇ１及びＧ２は上記に定められた材料（Ｉｎｏｘ４３０スチール）で形成され、低い熱膨張係数を備える合金が陰極支持部材のために用いられている。陰極支持部材が電子ビームによって衝撃されることは一切ないので、この合金は酸化に対する耐性が不要であるが、フェライト鋼系、すなわち、ＵＮＳ規格がＳ４３０００である４３０型と呼ばれる系のステンレス鋼が用いられるのが好ましい。下記のテーブルはそのような電子銃の特性を示している。

図３ｃはこの変形における電極Ｇ１〜Ｇ４及び陰極支持部材の膨張を示している。これらの膨張は多様な部材のために同質と思われる。前述のように、酸化に対する耐性及び受容可能なＣＴＣ（十分な可撓性がＳＫ１のような陰極支持部材に付与されている）がある。

他の代替的な実施態様によれば、電極Ｇ１〜Ｇ３及び陰極支持部材はＩｎｏｘ４３０鋼で形成されている。

従って、この電子銃において、以下の材料が用いられる。

電極Ｇ２及びＧ１のために、フェライト鋼系、好ましくは、ＡＩＳＩ(American Iron and Steel Institute)から刊行されているAtlas Stainless Steel Gradesという文献に記載されているような、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系に属するステンレス鋼。

２つの焼結ガラス棒に接続された電極Ｇ３の部材のために、フェライト鋼系、好ましくは、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系に属するステンレス鋼。この場合、電極Ｇ３は、例えば、ＦｅＮｉ４８の「挿入」片のような偏光器の電磁界の境界を定める金属片も含む。

陰極支持部材のために、フェライト鋼系、好ましくは、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系に属するステンレス鋼。

上述の例示的な実施態様において、電極Ｇ４に関する限り、オーステナイト鋼の共通系又はＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系のようなフェライト鋼系のいずれかのステンレス鋼のような安価な材料を用いれば十分である。図１に示されているような、４つ以上の電極を有する電子銃の場合、電極Ｇ４以下の電極はこの材料で形成され得る。

本発明が適用される電子銃を示す概略図である。 上述の先行技術において既知の電子銃の一例に関するグラフである。 本発明の電子銃に関するグラフである。 本発明の電子銃に関するグラフである。 本発明の電子銃に関するグラフである。 本発明の電子銃に関するグラフである。 一片のＦｅＮｉ４８磁性材料を備えるＩｎｏｘ４３０鋼で形成された電極Ｇ３の一例を示す断面図である。

符号の説明

Ｋ 陰極
Ｇ１ 電極
Ｇ２ 電極
Ｇ３ 電極
Ｇ４ 電極
Ｇ５ 電極
Ｇ６ 電極
Ｇ７ 電極
Ｇ８ 電極
Ｇ９ 電極
ＳＫ１ 支持部材
ＶＦ１ 焼結ガラス棒
ＶＦ２ 焼結ガラス棒
ＸＸ' 軸

Claims (8)

1. 陰極支持部材で支持された３つの放射性の陰極と、
   該陰極によって放射される電子ビームの制御及び成形のための第一電極及び第二電極と、
   前記電子を集束又は予備集束するための第三電極と、
   前記電子ビームを加速するための第四電極とを少なくとも含み、
   前記第一及び第二電極は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されていることを特徴とする電子銃。
2. 前記第三電極はＦｅＮｉで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
3. 前記第三電極は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
4. 前記陰極支持部材は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある非酸化合金で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子銃。
5. 前記第四電極は、オーステナイト鋼の共通系又はＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系のようなフェライト鋼系のいずれかのステンレス鋼で形成されていることを特徴とする上記請求項のうちいずれか１項に記載の電子銃。
6. ２０℃〜３００℃の間における膨張係数が４×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃の間にある前記非酸化合金は、ＵＮＳ規格における呼称がＳ４３００である４３０型と呼ばれる亜系のようなフェライト鋼系の鋼であることを特徴とする上記請求項のうちいずれか１項に記載の電子銃。
7. 前記第三電極は、偏光器の電磁界の境界を定め得る一片のＦｅＮｉ材料も含むことを特徴とする請求項３に記載の電子銃。
8. 前記非酸化合金は、２０℃〜３００℃の間における膨張係数が７×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃）の間にあることを特徴とする上記請求項のうちいずれか１項に記載の電子銃。

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