KR920003142B1 - 광음극, 전자증배기 및 출력 전극으로 구성된 광전 증배관과 채널 플레이트 전자증배 구조체가 제공된 앤밸로프를 포함하는 음극선관 - Google Patents
광음극, 전자증배기 및 출력 전극으로 구성된 광전 증배관과 채널 플레이트 전자증배 구조체가 제공된 앤밸로프를 포함하는 음극선관 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 영국특허원 제1,434,053호에 설명된 형태의 다이노드(dynode)일분의 중앙을 통과하는 단면도.
제2 및 3도는 각 개구의 입,출력부분이 점차 줄어든 본 발명에 따라 만들어진 음극선관에 사용하기 위한 다이노드의 상이한 실시예 부분의 중앙을 통과하는 단면도.
제4a 및 4b도는 입력부분 및 출력부분이 서로다른 축길이의 원통형인 다이노드의 두 상이한 실시예의 부분의 중앙을 통과하는 개략 단면도.
제5도는 본 발명에 따라 만들어진 박판 전자증배기 구조체의 부분의 중앙을 통과하는 개략 단면도.
제6도는 본 발명에 따라 만들어진 음극선관의 일실시예의 중앙을 통과하는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 다이노드 12 : 개구
14,16 : 시트 20 : 입력부분
22 : 출력부분 24 : 재유입부분
30 : 입력 다이노드 34 : 출력 다이노드
40 : 음극선관 42 : 전자증배기
44 : 전자총 48 : 전자기 편향수단
50 : 음극 루미네스 스크린 52 : 전면 플레이트
본 발명은 전자 생성 수단과 음극 루미네스 스크린 사이에 배치된 채널 플레이트 전자증배 구조체가 제공된 앤밸로프(envelope)를 포함하는 음극선관에 관한 것으로서, 상기 전자 증배 구조체는 n개의 개방 평면 다이노드 적층을 포함하고, 상기 다이노드는 간격 유지 수단에 의해 서로 분리되며, 채널을 형성하기 위하여 정렬된 인접 다이노드내 개구와 종속접속 정열된다.
본 발명은 또한 광전 중배관과 같은 다른 관뿐만 아니라 음극선관에도 이용하기 위한 채널 플레이트 전자 증배구조체에 관한 것이다.
영국 특허원 제1434053호는 관통 금속 시트형태의 전기적으로 분산된 전도성 다이노드를 게재하고, 있으며 이 다이노드는 상기 형태의 전자 증배 구조체에 이용할 수 있다. 공지의 다이노드는 2차 전차 방출을 통해 전자를 증배하며, 상기 다이노드의 두께를 통해 축방향으로 보았을 때 다이노드의 대향면에서의 입력 및 출력 단면이 다이노드의 두께를 통과하는 중간의 단면보다 작은, 예를 들면 오목부와 같은 재유입(reentrant)형태의 개구 배열을 구비한다. 종래의 에칭 기술에 의해 재유입형 개구를 만들기관이 어렵기 때문에 통상적으로, 그안에 집속 개구를 구비하는 두시트(sheet)로 다이노드를 만들고 시트를 백투백으로 배열하여 대직경 개구가 개방되는 표면이 서로 접촉하게 하는것이 통상적이다.
다단 전자증배기를 만들기 위하여 다수의 이와 같은 다이노드가 적층으로 배열되는데, 다이노드내의 개구가 정렬되는 것을 제외하고는 이 다이노드는 간격 유지부재에 의해 서로 분리된다. 입력 다이노드는 반(half)다이노드를 형성하는 시트이고, 마찬가지로 반 다이노드는 출력에 배열되어 칼라선택 전극용 집속 전극이나 설비를 형성한다.
일반적으로, 다이노드에서 개구의 입력 및 출력 단부는 다이노드의 두께와 동일하다. 따라서, 예를 들면 770μm의 피치에서 개구를 갖는 다이노드는 입력 및 출력 단면이 300μm인 재유입형 개구를 가지며, 다이노드를 형성하는 두 시트의 각 시트가 150μm 두께인 것을 의미한다. 이러한 다이노드는 적층으로 조합되어 채널 플레이트 전자증배기 구조체를 형성할때 다루기 용이하고 상당히 단단하다.
얇은 판으로된 다이노드전자증배기를 디스플레이 디바이스의 일부분으로 이용하는 경우, 영상의 해상도는 다이노드의 개구의 피치에 따르게 된다. 스크린 대각선 길이가 300mm인 디스플레이 관의 경우 이상적으로 개구의 피치는 240μm 정도이어야 하고 개구의 입출력 단면은 100μm 정도이어야 하는데 즉, 다이노드의 두께는 100μm이어야 하고, 시트 두께는 50μm이어야 한다. 이러한 두께를 갖는 시트와 다이노드는 다루기 어렵고, 또한 얇은층의 다이노드 전자증배기는 그다지 단단하지 않으며 마이크로음(microphony)의 영향을 받게될 수도 있다.
본 발명의 목적은 입력(혹은 출력)개구 단면이 재료의 두께와 실제로 동일한 실험적인 관계가 유지되는 경우에서 보다 다루기가 용이한 해상도 다이노드의 적층으로 형성된 전자 증배 구조체를 구비한 음극선관을 제공하는 것이다.
본 발명은 최소한 제2 내지 제(n-1)다이노드에서 이 다이노드내의 개구가 각각 다이노드의 두께내에 재유입 부분을 구비하고, 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부가 입력부분 및 출력부분에 의해 다이노드의 각각의 대향면과 이격되며, 입력 및 출력부분과 통하는 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면은 상기 축방향으로 이격된 단부 사이의 단면 보다 작게되는 것을 특징으로 한다.
입력 및 출력을 각 개구에 제공함으로써, 시트의 전체 두께에 걸친 재유입 개구로 고해상도 다이노드가 만들어지는 경우보다 두껍고, 다루기 용이한 재질의 다이노드를 만드는 것이 가능하다.
소망의 다이노드 성능을 유지하기 위하여 입력과 출력 단면은 실제로 동일하고, 재유입 부분의 축길이는 입력 및 출력 단면중 어느 하나와 실제로 동일하다.
원한다면, 개구의 입력부분은 재유입 부분 방향으로 집속되고, 개구의 출력부분은 재유입 부분에서 멀어지는 방향으로 발산될 수 있다. 선택적으로, 각각의 개구의 입력부분 및 출력부분은 단면이 원통형일 수도 있다.
다이노드는 서로 물리적, 전기적 접촉관계로 배열된 두 개구형 시트를 포함한다. 각 시트에서의 개구는 양 측면에서부터 에칭함으로써 형성된다.
각각의 개구는 그의 종축에 대해 공통축을 가진다. 또한, 다이노드의 표면에서의 입력 및 출력부분의 단면은 실제로 동일하다.
본 발명은 n개의 개구형의 평면 다이노드 적층으로 이루어진 채널 플레이트 전자 증배구조체에 관한 것으로서, 상기 다이노드는 간격 유지수단에의해 서로 분리되고 채널을 형성하도록 정렬된 인접 다이노드의 개구와 종속 접속으로 배열되며, 최소한 제2 내지 제(n-1)다이노드에서 다이노드내의 개구가 각각 다이노드의 두께내에 재유입 부분을 구비하고 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부가 입력 및 출력부분의 각각의 대향면으로부터 이격되며 입력 및 출력부분과 통하는 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면이 상기 축방향으로 이격된 단부 사이의 단면보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광음극 전자중배기 및 출력 전극으로 구성된 광증배기에 관한 것으로서, 상기 전자증배기는 n개의 개구형의 평면 다이노드의 적층으로 이루어지며 상기 다이노드는 간격 유지 수단에 의해 서로 이격되고 채널형성을 위해 배열된 인접 다이노드내의 개구와 종속접속으로 배열된 것을 특징으로 하며, 최소한 제2 내지 제(n-1)다이노드에서 다이노드내의 개구가 각각 다이노드의 두께내에 재유입 부분을 구비하고 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부가 입력부분 및 출력부분에 의해 다이노드의 각각의 대향면에서 이격되며 입력 및 출력부분과 통하는 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면이 상기 축방향으로 이격된 단부사이의 단면보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통해 설명될 것이다.
도면에서 동일한 참조번호는 동일한 부분을 설명하는데 이용되었다.
제1도에서, 공지의 다이노드(10)는 다수의 재유입형 예를 들면 원통형의 개구(12)를 갖춘 개방 평면부재를 포함한다. 개구(12)는 그의 종축에 대해, 그리고 다이노드의 중앙을 지나가는 중앙 평면에 대해 일반적으로 대칭이다. 입력 및 출력 단면 d1및 d2는 개구내의 단면 d3와 같거나 작다. 개구의 입력 및 출력 단면 d1및 d2는 다이노드(10)의 두께 x와 일반적으로 동일하며, 따라서 1 : 1의 종횡비를 갖는 것으로 고려된다. 두께 x=300μm의 다이노드에 대한 실시예로서, 개구의 단면 d1,d2=300μm이며, 개구의 피치 P=770μm이다.
단일 시트에서 재유입형 개구를 에칭하는 것이 어렵기 때문에 금속재질의 두 시트(14), (16)에서 다이노드(10)을 제조하는 것이 일반적이다. 이 금속 재질은 베릴륨 및 구리 합금과 같은 공지의 2차 방출재료나 혹은, 불충분한 2차 에미터인 연철과 같은 값이 덜 비싼 재료일 수 있다. 따라서, 집속형이거나 끝이 점점 가늘어지는 구멍은 서로 대향하는 보다 긴 직경의 개구와 백투백 배열된 두 시트(14), (16)에서 에칭된다. 다이노드 물질이 연철과 같은 불충분한 2차 에미터라면 산화 마그네숨과 같은 2차 방출 재료는 개구(12)에 중착될 수 있다.
상기의 실시예의 경우, 각각의 시트(14), (16)의 두께는 150μm이다. 이러한 시트는 상당히 쉽게 다룰수 있고, 다이노드 적층이 박판 전자증배기를 형성하기 위해 삽입 스페이서와 조립될때 이 조립체는 상당히 단단하다. 그러나, 해상도가 더 높은 다이노드를 만드는 경우, 피치 P는 보다 작고 입력 및 출력 단면 d1및 d2는 저 작아야 하는데 이는 역으로 두께 x가 보다 작음을 의미한다. 따라서 피치가 250μm인 경우 단면 d1및 d2는 100μm이고, 종횡비가 유지될 경우 두께 x는 100μm이며 시트(14),(16)의 두께는 50μm이어야 한다. 이러한 시트는 다루기가 어렵다.
제2 및 3도는 고해상도를 가지며 더 두껍고 다루기 용이한 시트물질로 이루어질 수 있는 다이노드(10)에 대한 두 실시예를 도시한 것이다. 이러한 실시예에서, 개구(12)의 측면은 이 개구가 집속 입력부분(20), 발산 출력부분(22) 및 재유입 중간부분(24)을 포함하도록 하는 상태에 있다. 중간부분(24)과 출력부분(20), (24)사이에 각각 형성된 네크(26), (28)는 네크 (26),(28) 중간의 횡단면 d3보다 작고 실제로 네크(26), (28)사이의 축거리 T와 동일한 동일 단면 d1,d2를 가진다. 전자 증배가 일어나는 중간부분(24)은 1 : 1의 종횡비를 유지한다. 그러나, 깔대기 모양으로 벌어지거나 점점 줄어드는 입력 및 출력부분(20), (22)을 가짐으로써, 충분한 이득이 얻어지도록 인접 다이노드 사이에 전계를 제공하는 동안 다이노드의 두께 x를 증가시킬 수 있다. 따라서 d1=d2=T가 150μ이면 X=200μm 이어서, 입력 및 출력부분(20), (22)이 각각 없는 경우에서 처럼 각각의 시트(14), (16)의 두께가 75μm보다는 100μm가 될 수 있도록 허용한다. 결과적으로, 시트(14), (16)는 처리하기가 쉬워진다.
제2도에 도시된 다이노드(10)를 만들기 위하여 각각의 시트(14), (16)는 본 실시예에서 이중 집속 구멍을 형성하도록 양면 에칭 처리된다. 시트(14), (16)는 제2도에 도시된 바와 같이 다이노드(10)를 형성하도록 백투백 조립된다. 이와 같이 형성된 개구는 이러한 개구의 중앙 내부 단면에 대해 대칭이다. 시트 재질이 예를 들면 연철과 같은 불충분한 2차 에미터이면 시트(14), (16)를 조립하기전에 산화 마그네슘과 같은 2차 에미터는 출력부분(22)을 구비한 두 시트중 하나의 최소 전자 증배부분에 증착된다.
도시된 바와 같이 개구(12)는 각각의 종축에 대해 서로 공통축을 가지며, 다이노드의 표면에서의 단면은 동일하다. 입력부분(20), 출력부분(22) 및 중간부분(24)은 각각 구형이거나 타원형이다. 그러나 제3도에 도시된 바와 같이, 중간부분(24)은 서로 다른 원형의 대칭 재유입형이다.
제4a 및 4b도는 입력부분(20) 및 출력부분(22)이 끝이 점점 가늘어지는 것이 아니라 원통형이라는 점에서 제2도에 도시된 실시예와는 다른 두 실시예에 대해 도해한 것이다. 제4a도에서 입력부분(20) 및 출력부분(22)의 축방향 길이 L이 제4b도의 대응 부분의 길이보다 작다는 점에 있어서 두 실시예는 서로 다르다. 컴퓨터 광선 축적 실험에서, 개구는 d1=d2=T=300μm이면 300볼트의 다이노드간 전압에서 적절한 단계 이득을 얻기 위하여 L이 최고 100μm까지의 값을 가질 수 있는 것으로 나타났다. d1,d2및 T의 값이 불변상태로 남아있는 L의 값이 커진 경우, 2차 전자의 궤도는 축에 더 가까이 편향되고, 이에 따라 2차 전자가 다음번의 다이노드에 충돌하지 않기 때문에 단계 이득은 급격히 떨어진다.
금속에서 원통 구멍을 에칭하는 것은 부식제가 재질내로 침투함에 따라 부식제가 구멍의 측면을 부식시키기 때문에 일반적으로 어렵다. 그러나, 이러한 현상은 비금속 물질에서는 항상 발생하지는 않으며, 끝이 가늘어지는 부분과 통하는 원통 부분을 구비한 구멍은 포토폼(Fotoform) (등록상표) 유리와 같은 유리에서 에칭되어, 반 다이노드를 형성하도록 경화될 수 있다.
제5도는 집속 개구(32)를 구비한 입력 다이노드(30)와 발산개구(36)를 구비한 출력 다이노드(34)와 함께 제2도에 도시된 형태의 다이노드 적층으로 이루어진 전자증배기 구조에 대해 도해한 것이다. 입력 다이노드(30) 및 출력 다이노드(34)는 다이노드(10)의 두께이다. 다이노드는 다이노드보다 약한 전도성이고 전형적으로 절연물질을 포함하는 간격 유지수단에 의해 서로 분리된다. 도면에서 간격 유지수단은 참조의 형태로 공보된 유럽 특허원 제 0 006 267호의 명세서에 공개된 방식으로 적용될 수 있는 발로티니(ballotini)(38)나 다른 분산 스페이서를 포함한다.
출력 다이노드(34)가 최고 전압상태로 연속 다이노드사이에 이용하는 경우 실제로 일정한 전위차가 유지된다. 매단계에 대한 정확한 전압차는 각각의 다이노드에서 만족할 만한 이득을 구하는 것과 관련된다. 이득은 결국 다이노드상에서 충돌하여, 다음 다이노드상에서 충돌하는 2차 전자를 발생시키는 전자수에 의해 결정된다. 모든 2차 전자가 다음 다이노드의 2차 발산 표면과 충돌하지는 않으며, 얼마간의 2차 전자는 다음 다이노드에 있는 개구를 통과하여 전자증배기를 떠날 것이다. 다이노드의 2차 방출 표면상에 도달하는 2차 전자의 총수 비율은 재유입 개구의 축길이 T, 입력부분(20) 및 출력부분(22)의 축길이 L, 인접 다이노드 사이의 간격 S, 그리고 연속 다이노드사이의 전압차에 의해 결정된다. 결국, 전자증배가 T,L,S 및 다이노드 전압의 서로 다른 값으로 발생한다고 말할 수 있으나 이러한 값 모두가 허용 가능한 이득을 가져다 주지는 않는다. 실험을 통해서, 다음의 전자증배기로써 허용가능한 이득이 성취됨을 발견하였다.
(가) 300V의 단계전압(stage voltage)의 경우, 피치 P=770μm, T=300μm, L=100μm, 그리고 S=100μm이다.
(나) 400V의 단계 전압의 경우, 피치 P=770μm, T=300μm, L=100μm, 그리고 S=150μm이다.
단계전압 330V로 작동되었을때 이러한 실시예 2는 허용할 수 있는 이득을 발생시키지는 않았는데, 간격 S가 증가될 경우 매단계당 전압은 증가되어야 하는 것으로 결론지어질 수 있다. 또다른 실시예에서, 성능이 허용할 수 있게 될 때까지 매 단계당의 전압, T 및 S는 일정하게 유지되었고 L은 변화되었다.
이러한 실시예는 전계만 고려되어야 하기 때문에 크기 T, L 및 S는 특정의 다이노드간 전압용으로 비율 결정되어, 상기의 전자증배기(10)의 경우 고해상도 다이노드가 50%의 스케일링 인자(scaling factor)로 만들어져 피치 P=385μm, T=150μm, L=50μm 및 S=50㎛이지만 단계전압은 300μm에서 유지될 수 있는 것으로 나타났다. 이 실시예에서, 다이노드 두께 x=T+2L=150+100=250μm이기 때문에 시트두께는 125μm이고, 이러한 시트 두께는 시트를 다루기가 비교적 쉽게 만든다.
제6도는 채널 전자증배기(42)를 포함하는 음극선관(40)의 한 실시예를 도해한 것이다. 음극선관(40)은 전자증배기(42)의 입력측에 걸쳐서 전자기 편향수단(48)에 주사된 전자빔(46)을 발생시키는 전자총(44)을 포함한다. 음극 루미네스 스크린(50)은 전자증배기(42)의 출력 측면에서 약 10mm 증착된 전면 플레이트(52)의 표면상에 제공된다. 가속자계는 전자증배기(42)와 화면(50)사이에 제공된다.
전자증배기는 공보된 영국특허원 제 0 070 060호에 공개된 편평한 음극선관을 포함하는 다른 형태의 음극선관에 이용된다. 또한, 전자 증배 구조체는 광전 증배관에서 광음극에 의해 발생되는 전류를 증폭하는데 이용된다.
Claims (6)
- 전자 생성 수단(44)과 음극 루미네스 스크린 사이(50)에 배치된 채널 플레이트 전자 증배 구조체(42)가 제공된 앤밸로프를 포함하는 음극선관(40)으로, 상기 전자 증배 구조체(42)가 n개구 평면 다이노드의 적층을 포함하며, 상기 다이노드가 간격 유지 수단(38)에 의해 서로 분리되고 채널을 형성하도록 정렬된 인접 다이노드내의 개구와 종속 접속으로 정렬되는 상기 음극선관(40)에 있어서, 최소한 제2 내지 제(n-1) 다이노드에서 다이노드내의 개구는 다이노드(10)의 두께내에 재유입부분(24)을 각각 구비하고, 상기 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부는 입력부분(20) 및 출력부분(22)에 의해 각각의 다이노드 대향면과 이격되며, 입력부분 및 출력부분과 각각 통하는 재유입부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면(d1,d2)은 상기 축방향으로 이격된 단부 사이의 단면(d3)보다 작은 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제1항에 있어서, 각각의 상기 개구의 축방향으로 이격된 단부의 단면(d1,d2)은 동일하고, 상기 재유입 부분의 축방향 길이(T)는 축방향으로 이격된 단부의 단면과 동일한 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 개구의 입력부분(20)은 재유입 부분 방향으로 집속되고, 각각의 상기 개구의 출력부분(22)은 상기 재유입 부분에서 멀어지는 방향으로 발산하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 개구의 입력부분과 출력부분은 원통형인 것을 특징으로 하는 음극선관.
- 간격 유지 수단(38)에 의해 서로 분리되고, 채널을 형성하도록 정렬된 인접 다이노드내의 개구와 종속 접속으로 정렬된 n개구 평면 다이노드(10)의 적층을 포함하는 채널 플레이트 전자 증배 구조체(42)에 있어서, 최소한 제2 내지 제(n-1)다이노드에서 다이노드내의 개구는 다이노드의 두께내에 재유입 부분(24)을 각각 구비하고, 상기 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부는 입력부분 및 출력부분에 의해 다이노드의 대향면과 이격되며, 입력부분 및 출력부분과 통하는 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면은 상기 축방향으로 이격된 단부 사이의 단면 보다 작은 것을 특징으로 하는 채널 플레이트 전자 증배 구조체.
- 광음극, 전자증배기 및 출력 전극을 포함하는 광전 증배관에 있어서, 상기 광전 증배관은 n개구 평면 다이노드 적층을 포함하고, 상기 다이노드는 간격 유지 수단에 의해 서로 이격되고 채널을 형성하도록 정렬된 인접 다이노드내의 개구와 종속 접속으로 정렬되며, 최소한 제2 내지 제(n-1)다이노드에서 다이노드내의 개구는 다이노드의 두께내에 재유입 부분을 구비하며, 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부는 입력부분 및 출력부분에 의해 다이노드의 각각의 대향면과 이격되며, 입력부분 및 출력부분과 통하는 재유입 부분의 축방향으로 이격된 단부의 단면은 상기 축방향으로 이격된 단부 사이의 단면 보다 작은 것을 특징으로 하는 광전 증배관.
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