NL194483C - Kathodeconstructie voor het elektronenkanon van een televisiebeeldbuis. - Google Patents

Description

1 194483

Kathodeconstructie voor het elektronenkanon van een televisiebeeldbuis

De uitvinding betreft een kathodeconstructie voor het elektronenkanon van een televisiebeeldbuis, omvattende: 5 - een kathode, bestaande uit een cilindrische metalen huls met inwendige verhittingsmiddelen en met een elektronen-emitterende plaat aan het gesloten hulseinde, - een afschermorgaan, bestaande uit een tweede cilindrische metalen huls die de kathodehuls ter verhindering van ontsnapping van verdampt metaal met enige speling omringt, en - een steunorgaan voor een roosterelektrode, bestaande uit een ring van isolerend materiaal, die het 10 afschermorgaan met enige speling omringt en van zijdelingse openingen voor het naar buiten afvoeren van ontledingsgas afkomstig uit de elektronen-emitterende plaat van de kathode is voorzien, welke onderdelen zodanig zijn geplaatst en gedimensioneerd, dat voldaan is aan de volgende vergelijking: (ExB) - (CxE) + (CxD) > (AxD) 15 waarin A de hoogte van de zijdelingse openingen in de isolerende ring B de hoogte van het afschermorgaan, C de afstand van de basis van het afschermorgaan tot aan de top van de kathode, D de afstand tussen de kathodehuls en het afschermorgaan, en E de afstand tussen de kathodehuls en de isolerende ring voorstelt.

Een televisiebeeldbuis bestaat doorgaans uit een trechtervormige glazen omhulling met daarin een 20 elektronenkanon en een lichtuitzendend beeldscherm. Binnen de omhulling heerst vacuüm. Het elektronenkanon heeft een kathode, die bij verhitting en activering in staat is elektronen af te geven, en een aantal roosterelektroden, die tot taak hebben de afgegeven elektronen te bundelen en te versnellen en de elektronenbundel op het beeldscherm te convergeren. Buiten de beeldbuis zijn afbuigspoelen aanwezig, die de elektronenbundel zodanig zullen afbuigen, dat deze het beeldscherm in een bepaald patroon aftast.

25 Aangezien de kathode van het elektronenkanon tijdens het bedrijf op een temperatuur van circa 1000°C wordt gehouden, is het mogelijk, dat enkele neveneffecten optreden, die tot problemen kunnen leiden. Zo kan de metalen ondersteuning van de kathode, die doorgaans uit nikkel of chroom bestaat, door de hoge temperatuur voor een deel verdampen. De daarbij gevormde metaaldamp zal zich onder invloed van het aanwezige vacuüm lineair verspreiden en kan zich dan op elk willekeurig onderdeel afzetten, dat in zijn 30 baan ligt. In het geval dat de metaaldamp zich afzet op een isolerend onderdeel van het elektronenkanon, zoals een isolerend steunorgaan voor een roosterelektrode, bestaat het gevaar dat op den duur een geleidende verbinding tussen de kathode en de roosterelektrode wordt gevormd, waardoor de werking van het elektronenkanon nadelig wordt beïnvloed. Het is dan ook gewenst, de verspreiding van de metaaldamp zoveel mogelijk tegen te gaan.

35 Een ander neveneffect is, dat het elektronen afgevende materiaal van de kathode, in hoofdzaak bestaan uit bariumoxide of een ander oxide, als gevolg van de tijdens het bedrijf optredende hoge temperatuur voor een deel onder gasontwikkeling ontleedt. Het daarbij gevormde gas zal een verlaging van het heersende vacuüm nabij de kathode meebrengen en zodoende de uittredende elektronen verhinderen, waardoor de werking van het elektronenkanon eveneens nadelig wordt beïnvloed. Het is dan ook gewenst, dit door 40 ontleding gevormde gas zo snel mogelijk uit de omgeving van de kathode te verwijderen.

De uitvinding heeft nu de door beide neveneffecten optredende problemen tegelijkertijd en op doeltreffende wijze ondervangen.

Bij deze kathodeconstructie volgens de uitvinding gaat het om een combinatie van voorzieningen, waarmee tegelijkertijd het afzetten van metaaldamp op een isolerende ondersteuning kan worden verhin-45 derd en het afvoeren van ontledingsgas uit de elektronenafgevende zone kan worden bevorderd. Aangezien deze voorzieningen in wezen nogal tegenstrijdig zijn, dient daarbij aandacht te worden besteed aan een zorgvuldige plaatsing en dimensionering van de verschillende onderdelen, zoals in het voorgaande door een wiskundige vergelijking is uitgedrukt.

Er wordt opgemerkt, dat elektronenkanonnen, waarin de cilindrische kathodehuls met enige speling door 50 een afschermorgaan in de vorm van een andere cilindrische huls wordt omringd, bekend zijn uit de octrooischriften US-A-3.333.138, EP-A-0.373.511 en US-A-4.185.223. Daarbij dient het afschermorgaan steeds om afzettingen van (metaal)damp, afkomstig uit de kathode, op een mede aanwezige ondersteuning van isolerend materiaal te verhinderen. De isolerende ondersteuning is echter anders gevormd en geplaatst dan bij de onderhavige uitvinding en voorzieningen ten behoeve van het afvoeren van gassen, die door 55 ontleding van een elektronenafgevend materiaal zijn ontstaan, ontbreken.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont, c.q. tonen: 194433 2 figuur 1 een televisie-beeldbuis met hulponderdelen in zij-aanzicht en gedeeltelijke doorsnede, waarbij de plaats van het elektronenkanon schematisch is aangeduid; figuren 2A en 2B het samenstel van de elektronenkanonnen uit de beeldbuis van figuur 1 op grotere schaal, in onderaanzicht en in zij-aanzicht; 5 figuren 3A en 3B één der elektronenkanonnen van figuren 2A en 2B op nog grotere schaal, respectievelijk in zij-aanzicht en in vooraanzicht; figuur 4A een dwarsdoorsnede volgens de lijn l-l uit figuur 3B, en figuur 4B een dwarsdoorsnede volgens de lijn ll-ll uit figuur 3A, waarbij een uitvoeringsvorm van de kathodeconstructie volgens de uitvinding zichtbaar wordt; 10 figuur 5 een dwarsdoorsnede overeenkomstig figuur 4A op nog iets grotere schaal, ter verklaring van de onderlinge plaatsing en dimensionering der daarop zichtbare onderdelen.

In figuur 1 ziet men de beeldbuis van een televisie-ontvanger. Deze beeldbuis bestaat uit een trechtervormige glazen omhulling 7, met een zich kegelvormig verwijdend gedeelte 7A, eindigen in een luminescerend 15 beeldscherm 9, en een smal cilindrisch halsgedeelte 7B, waarin een elektronenkanon 8 is geplaatst. Het inwendige van de omhulling 7 staat onder vacuüm, In het geval van een kleurenbeeldbuis zijn drie elektronenkanonnen aanwezig. Voor het luminescerende beeldscherm 9 bevindt zich dan een schaduw-maker 10 ter selectie van de elektronenbundels van verschillende kleur.

Eik elektronenkanon 8 heeft een kathode voor het uitzenden van elektronen en een aantal rooster-20 elektroden voor het vormen van een elektronenbundel, het versnellen van die bundel, en het convergeren daarvan op het luminescerende beeldscherm. In het geval van drie elektronenkanonnen 8 worden de door hen uitgezonden elektronenbundels gezamenlijk door een afbuigingsjuk 11 in een zodanig patroon afgebogen, dat het gehele oppervlak van het beeldscherm 9 in horizontale en verticale richting zal worden afgetast.

25 Een samenstel van drie elektronenkanonnen is in figuren 2A en 2B op grotere schaal, respectievelijk in onderaanzicht en zij-aanzicht, weergegeven. Men ziet hier drie cilindrische metalen houders 18, die elk aan één einde aansluiten op een verdikte ring 3 van isolerend materiaal en op een roosterelektrode G1 en daarmee een afzonderlijk elektronenkanon vormen. Via afstandhouders 19 zijn zij op een geprofileerde plaat bevestigd, die de gemeenschappelijke roosterelektrode G2 voor de elektronenkanonnen vormt.

30 De juiste opbouw van elk elektronenkanon volgt uit de aanzichten en doorsneden van figuren 3A, 3B, 4A en 4B.

Men ziet hier weer de cilindrische metalen houder 18, die in werkelijkheid buisvormig is en met één einde via flenzen 18a aan de verdikte ring 3 van isolerend materiaal (bij voorbeeld keramisch materiaal) is vastgelast. Deze ring 3 blijkt in onderaanzicht meer rechthoekig dan rond te zijn (zie figuur 2A) en omsluit 35 een axiale doorlaatopening 4, die in onderaanzicht eveneens min of meer rechthoekig is.

De doorlaatopening 4 wordt aan de bovenzijde van de ring 3, dat wil zeggen aan de van de houder 18 afgekeerde zijde, door een op de ring 3 gesoldeerde roosterelektrode G1 afgedekt. Op dezelfde zijde van de ring 3, maar meer nabij de omtrek daarvan, zijn door solderen twee afstandshouders 19,19 bevestigd, waaraan de plaatvormige tweede roosterelektrode G2 is vastgelast.

40 Het elektronenkanon van figuren 3 en 4 heeft verder een kathode 2, die centraal binnen de houder 18 en in de doorlaatopening 4 van de ring 3 is geplaatst. Deze kathode 2 omvat een cilindrische metalen huls 17 met een wijd gedeelte, dat nauwsluitend in de houder 18 is geschoven en een smal gedeelte, dat zich in de doorlaatopening 4 uitstrekt. Dit smalle gedeelte van de huls, waarbinnen zich een verhittingsspiraal 16 bevindt, is aan het einde afgesloten door een dop 20, waarop een plaatje 1 van elektronen-emitterend 45 materiaal is bevestigd. Daarbij is de kathodehuls 17 zover in de houder 18 geschoven, dat het elektronen-emitterende plaatse 1 zich op een voorafbepaalde afstand van de eerste roosterelektrode G1 bevindt.

Het elektronen-emitterende plaatje 1 zal in de praktijk zijn bekleed met een oxidelaag, die hoofdzeikelijk uit bariumoxide bestaat. Tijdens het bedrijf kan het door de verhittingsspiraal 16 op een temperatuur vem ca 1000°C worden verhit, waardoor het wordt geactiveerd en "hete” elektronen uitzendt, die vervolgens door 50 de roosterelektroden G1 en G2 worden gebundeld, versneld en geconvergeerd.

De tijdens het bedrijf optredende hoge temperatuur kan, zoals in de inleiding opgemerkt, ook neveneffecten veroorzaken, zoals de vorming van een gas door ontleding van het oxide in het ionen-emitterende plaatje 1, en de vorming van metaaldamp door verdampen van het metaal van de kathodehuls 17. In overeenstemming met de uitvinding zijn daarom nog extra voorzieningen aangebracht om de door deze 55 neveneffecten optredende problemen te ondervangen.

Een van de genoemde voorzieningen is zichtbaar in figuren 2A, 3A en 4A, en bestaat hierin dat in de isolerende ring 3 twee zijdelingse openingen 5 zijn aangebracht voor het naar buiten afvoeren van het bij 3 194483 verhitting van het plaatje 1 gevormde ontledingsgas. Deze zijdelingse openingen 5 bevinden zich, gezien in onderaanzicht, tegenover elkaar in de lange rechthoekszijden van de ring 3 (figuur 2A) en staan met de doortaatopening 4 in verbinding.

De andere genoemde voorziening is zichtbaar in figuren 4A en 4B en bestaat hierin dat in de doorlaat· 5 opening 4 van de ring 3, rondom het smalle gedeelte van de kathodehuls 17, een afschermorgaan 6 aanwezig is, dat de verspreiding van metaaldamp, afkomstig van de wand van de huls 17, en ook het meevoeren van deze metaaldamp door de zijdelingse openingen 5 in de ring 3, verhindert. Dit afschermorgaan is hier een opstaande metalen buis, voorzien van twee flenzen 6a, 6a, die zich in zijdelingse openingen 5 van de ring 3 uitstrekken en daar op de flenzen 18a, 18a van de houder 18 zijn vastgelast. Het 10 vastlassen dient wel voorafgaand aan het bevestigen van de flenzen 18a, 18a aan de ring 3 te geschieden. In een praktische uitvoeringsvorm is de metalen buis van het afschermorgaan uit een legering van nikkel, cobalt en ijzer (29 Ni, 18 Co, rest Fe) gemaakt en heeft hij een wanddikte van 50 pm.

Omdat de beide voorzieningen in wezen tegengestelde functies hebben, dient aandacht te worden besteed aan de onderlinge plaatsing en dimensionering van de genoemde onderdelen. Dit zal worden 15 duidelijk gemaakt aan de hand van figuur 5. Volgens de uitvinding dienen de afmetingen van de onderdelen en hun tussenruimtes namelijk te voldoen aan de volgende vergelijking (1): (ExB) - (CxE) + (CxD) > (AxD) (1) waarin A de hoogte van de zijdelingse openingen 5 in de isolerende ring 3, B de hoogte van het afschermorgaan 6, C de afstand tussen de basis van het afschermorgaan 6 en de top van de kathode , D 20 de afstand tussen de kathodehuls 17 en het afschermorgaan 6, en E de afstand tussen de kathodehuls 17 en de isolerende ring 3 voorstelt.

Als de genoemde hoogtes en afstanden aan deze vergelijking voldoen, kan het in de elektronenafge-vende zone van de kathode gevormde ontledingsgas doeltreffend naar buiten worden afgevoerd, terwijl het meevoeren van uit de kathodehuls afkomstige metaaldamp tegelijkertijd volledig worden verhinderd. Dit 25 betekent, dat geen gevaar bestaat voor afzetting van metaaldamp op de isolerende ring 3 of de afstand-houders 19 en derhalve geen gevaar voor weglekken van elektrische stroom tussen de houder 18 en de roosterelektrode G1. Ook het meevoeren van metaaldamp naar buiten, gevolgd door afzetting daarvan op isolerende delen van een naburig elektronenkanon is, dankzij het afschermorgaan niet goed mogelijk.

In de bovenstaande vergelijking (1) is al rekening gehouden met het feit, dat de uit de kathodestraalhuls 30 17 ontwijkende metaaldamp zich onder invloed van het vacuüm lineair verplaatst. Daarenboven kan nog rekening worden gehouden met de eis, dat de ring 3 door het aanbrengen van de zijdelingse openingen 5 niet teveel in sterkte mag inboeten, hetgeen een extra beperking aan de hoogte A stelt.

In een praktijkvoorbeeld kan het afschermorgaan 6 een hoogte B van 1,2 mm en de zijdelingse opening 5 in de ring 3 een hoogte A van 0,6 mm hebben (vanwege fabricagefouten en de sterkte van de ring, 35 ofschoon de berekening tot A<1 leidt), terwijl de afstand C tussen de basis van het afschermorgaan 6 en de top van de kathode 1,5 mm, de afstand D tussen de kathodehuls en het afschermorgaan 0,3 mm en de afstand E tussen de kathodehuls en de isolerende ring 0,5 mm is.

Ingeval zich fabricagefouten en andere toleranties bij de hoogten B en A en de afstanden C, D en E voordoen, geniet de volgende vergelijking (2) de voorkeur: 40 (^max*®min) = (CmaxxEmax) + (CmaxXDmin) S (AmaxxDmin (2)

In deze vergelijking is de minimumwaarde van de hoogte B van het afschermorgaan met Bmln, de maximumwaarde van de hoogte A van de zijdelingse opening met A^, de maximumwaarde van de afstand C tussen de basis van het afschermorgaan en de top van de kathode met C^, de minimumwaarde van de afstand D tussen de kathodehuls en het afschermorgaan met Dmln, en de maximumwaarde van de afstand 45 E tussen de kathodehuls en de isolerende ring met Ε^χ aangegeven.

Als de zijdelingse openingen 5 in de ring 3 een hoogte hebben, die kleiner is dan A^ uit de vergelijking (2) en het afschermorgaan 6 een hoogte heeft, die groter is dan Bmin uit de vergelijking (2), dan kan de afvoer naar buiten van het ontledingsgas uit het ionen-emitterende plaatje 1 via de zijdelingse openingen 5 ongehinderd geschieden, terwijl het uitstromen van metaaldamp uit de kathodehuls naar buiten en ook het 50 afzetten van deze metaaldamp cp de isolerende ring 3 volledig door het afschermorgaan 6 kan worden tegengegaan.

Claims (1)

194483 4 Kathodeconstructie voor het elektronenkanon van een televisiebeeldbuis, omvattende: - een kathode, bestaande uit een cilindrische metalen huls (17) met inwendige verhittingsmiddelen en 5 met een elektronen-emitterende plaat (1) aan het gesloten hulseinde, - een afschermorgaan, bestaande uit een tweede cilindrische metalen huls (6) die de kathodehuls (17) ter verhindering van ontsnapping van verdampt metaal met enige speling omringt, en - een steunorgaan voor een roosterelektrode, bestaande uit een ring (3) van isolerend materiaal, die het afschermorgaan (6) met enige speling omringt en van zijdelingse openingen voor het naar buiten 10 afvoeren van ontledingsgas afkomstig uit de elektronen-emitterende plaat van de kathode is voorzien, welke onderdelen zodanig zijn geplaatst en gedimensioneerd, dat voldaan is aan de volgende vergelijking: (ExB) - (CxE) + (CxD) £ (AxD) waarin A de hoogte van de zijdelingse openingen (5) in de isolerende ring (3) B de hoogte van het 15 afschermorgaan (6), C de afstand van de basis van het afschermorgaan (6) tot aan de top van de kathode (2), D de afstand tussen de kathodehuls (17) en het afschermorgaan (6), en E de afstand tussen de kathodehuls (17) en de isolerende ring (3) voorstelt. Hierbij 5 bladen tekening