NL194991C

NL194991C - Elektronenbundel-kanonstelsel.

Info

Publication number: NL194991C
Application number: NL9400656A
Authority: NL
Inventors: Kurt-Manfred Tischer
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 2003-10-03
Also published as: JP3410807B2; JPH0773819A; NL194991B; DE4313576C2; ITTO940308A1; DE4313576A1; NL9400656A; ITTO940308A0; IT1274265B

Description

» 1 194991

Elektronenbundel-kanonstelsel

De uitvinding heeft betrekking op een elektronenbundel-kanonstelsel met ten minste een kathodeconfiguratie met een kathode die is uitgevoerd als een hoge stroomkathode, en met ten minste een eerste hoedvormige 5 roosterelektrode die zich bevindt op een afstand van 30 tot 80 pm vanaf het emitterend oppervlak van de hoge-stroomkathode, en met een tweede roosterelektrode.

Een dergelijk elektronenbundel-kanonstelsel is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.538.436. Het doel van het bekende stelsel is om een zo klein mogelijke maar tegelijkertijd ook zeer heldere lichtvlek op een lichtscherm te genereren. Daartoe verschaft het bekende stelsel een panvormige kathode met een 10 elektronen-emitterend oppervlak dat zich op een afstand van 20 tot 200 pm van de eerste elektrode bevindt met een doortree-opening van 0,3 tot 2 mm. De eerste elektrode bestaat uit een vlak element met direct tegenover het elektronen-emitterende oppervlak van de kathode een bepaalde dikte en verder van de kathode af een tweede grotere dikte. In een eerste uitvoeringsvoorbeeld wordt het deel met dunnere dikte overblijft. Daardoor zijn emissiestroomdichtheden van de kathode van meer dan één A/cm2 mogelijk.

15 Verder zijn zogenaamde hoge-stroomkathoden bekend, zoals worden gebruikt voor het produceren van microgolven met bundelstroomdichtheden tot 10A/cm2.

Het Is verder bekend dat toenemende bundelstroomdichtheden van kathodeconfiguraties, bijvoorbeeld in elekronenbundel-kanonsystemen in beeldbuizen, een verbeterd, in het bijzonder scherper beeld opleveren. Zoals in dit verband door elektronisch optisch research, uitgevoerd door aanvraagster, is aangetoond, is het, 20 indien de boven aangegeven kathoden die in deze aanvrage worden aangeduid als hoge-stroomkathoden worden gebruikt in televisiebeeldbuizen, noodzakelijk om de afstand tussen het emitterend oppervlak van de hoge-stroomkathode en de eerste roosterelektrode alsmede het passeergebied van de elektronen door de eerste roosterelektrode klein te houden indien de spanning op het tweede rooster in de orde van 800 tot 1000 volt moet worden gehouden. De in dit verband door aanvraagster uitgevoerde proeven om deze 25 omstandigheden te handhaven waren in het verleden niet succesvol omdat hoge-stroomkathoden bedrijfs-temperaturen van 1100°C vereisen en dérgelijke temperaturen laten niet toe dat de eerste roosterelektrode stabiel blijft vanwege zijn kleine breedte.

De uitvinding heeft derhalve ten doel een elektronenbundel-kanongstelsel te verschaffen waarmee het mogelijk is om hoge-stroomkathoden toe te passen in beeldweergeef- en beeldregistratie-apparatuur. Omdat 30 deze met hoge-stroomkathoden voorziene bundel-kanonsystemen van bijzonder belang zijn voor beeldbuizen met grote afmetingen, en omdat deze beeldbuizen tot nu toe in kleine hoeveelheden worden vervaardigd, heeft de uitvinding verder ten doel een fabricageproces voor elektrondenbundel-kanonsystemen met hoge stroom kathodes te verschaffen dat het mogelijk maakt om de meeste van deze bundelsystemen te gebruiken zonder een uitgebreide omstelling van de productielijnen die worden gebruikt voor de fabricage 35 van elektronenbundel-kanonsystemen voor conventionele hete kathodes.

Deze doelstelling wordt bereikt door een elektronenbundel-kanonstelselsysteem van de in de aanhef genoemde soort, met het kenmerk, dat de eerste hoedvormige roosterelektrode een breedte heeft van 30 tot 70 pm in het passagegebied van de elektronen en voorzien is van een vlak deel met een opening voor het doorlaten van de elektronen evenwijdig aan het emitterende oppervlak van de kathode, alsmede een 40 daarop aansluitend conusvormig deel dat een hoek ot tussen 100° en 170° maakt met het vlakke deel, dat de tweede roosterelektrode ten minste 250 pm breedt is in het passagegebied van de elektronen, en dat de inlaatzijde van de derde roosterelektrode 250 tot 400 pm breed is in het passagegebied van de elektronen.

Een dergelijk hoedvormig ontwerp van het passeergebied voor de elektronen bij de tweede roosterelektrode verzekert dat zelfs bij een hoge stroom kathode die werkt bij temperaturen tot 1100°C, er geen 45 verschuiving plaatsvindt in het zeer nauwe passeergebied van de eerste roosterelektrode.

Als het emitterend oppervlak van de kathode volgens conclusie 2 slechts een diameter van 0,5 tot 1,5 mm heeft, dat minimaliseert dit kleine emitterende oppervlak de verdamping van kathodemateriaal, hetgeen een positief effect heeft op het voorkomen van kortsluiting (breakdown) en thermische roosteremissles.

Volgens conclusie 4 wordt het inlaatgedeelte van de derde roosterelektrode voorzien van een opening en 50 kunnen alle derde roostercomponenten worden verkregen uit de normale productie, omdat door middel van de opening enerzijds de vereiste breedte van het inlaatgedeelte en anderzijds de vereiste diameter van de gereduceerde opening in dit gebied voor de hoge stroomkathode, die kleiner is dan het inlaatgedeelte uit de normale productie, eenvoudig kan worden nageregeld. 1

Figuur 1 toont een doorsnede door een elektonenbundel-kanonsysteem, en figuur 2 toont een doorsnede door een configuratie van een eerste rooster en een kathode.

194991 2

De inrichting zal nu nader worden toegelicht onder verwijzing naar de twee figuren.

De in figuur i getoonde configuratie is een elektronenbundel-kanonsysteem 10 voor televisiebeeldbuizen, welke voorgemonteerd is met uitzondering van de configuratie 11 bestaande uit het eerste rooster en de kathode. De configuratie 11 van eerste rooster en kathode wordt later geplaatst op de positie, aangegeven 5 met 12. Het elektronenbundel-kanonsysteem 10 dat getoond is in figuur 1 bestaat verder uit een vierde roosterelektrode 13 die toegekeerd is naar het (niet geïllustreerde) scherm, de daarmee verbonden derde roosterelektrode 14 die bestaat uit diverse componenten en de daarop volgende tweede roosterelektrode 15. Bovendien is een houder 16 voor het eerste rooster aangebracht tussen de plaats 12 en de tweede roosterelektrode 15. Al deze eenheden 13,14,15 en 16 bevinden zich op een vooraf bepaalde afstand van 10 elkaar en zijn door middel van twee glazen stroken 17 met elkaar verbonden. Alle roosterelektroden 13 tot en met 15 zijn potvormig en hebben doorgangsopeningen 18 voor de elektronenbundel in de bodem ervan.

> Deze doorgangsopeningen 18 zijn zichtbaar in de onderste helft van de configuratie in figuur 1. Terwille van de volledigheid wordt er op gewezen dat de diverse configuraties die getoond zijn in figuur 1 kunnen worden gecombineerd teneinde een elektronenbundelstelsel 10 voor een televisie te vormen. In een ander, 15 eveneens niet geïllustreerd elektronenbundel-kanonstelsel voor kleurentelevisie, kunnen de rooster· elektroden 13,14,15, 24 zodanig worden ontworpen dat drie aangrenzende doorgangsopeningen 18; 18,1; 18,2; zijn aangebracht in de bodem van de pot en dat elke roosterelektrode 13,14,15, 24 een gemeenschappelijke elektrode vormt voor de drie verschillende elektronenbundels.

Zoals in figuur 1 duidelijk zichtbaar is, is het inlaatgedeelte 19 van de derde roosterelektrode 14 20 uitgevoerd met een opening 20 aan die zijde, die afgekeerd is van de vierde roosterelektrode 13. Deze opening 20 heeft het voordeel dat alle componenten van de vierde roosterelektrode en de derde rooster-elektrode 13,14 genomen kunnen worden uit de productie van elektronenbundel-kanonsystemen 10 zonder hoge stroomkathodes (zijnde de normale productie) teneinde een elektronenbundel-kanonsysteem met hoge stroom kathode te vervaardigen, en door middel van de opening 20 kan de diameter van de doorgangs-25 opening 18,1 ten opzichte van het inlaatgedeelte 19 van een derde roosterelektrode uit de normale productie worden gereduceerd en kan de dikte van de potbodem worden vergroot. Dit laatste is van bijzonder belang omdat de massaproductie van elektronenbundel-kanonsystemen 10 met hoge stroom-kathodeconfiguraties 22 op dit moment niet economisch lijkt te zijn.

Het gebruik van de opening 20 in figuur 1 betekent echter niet dat het inlaatgedeelte 19 van de derde 30 roosterelektrode 14 noodzakelijkerwijs voorzien moet zijn van een opening 20. Zonder rekening te houden met de economische aspecten kan in plaats daaarvan het inlaatgedeelte 19 van een ander, niet geïllustreerd uitvoeringsvoorbeeld worden geproduceerd met dezelfde afmetingen als het inlaatgedeelte 19 van een derde roosterelektrode 14 nadat deze aangesloten is op een opening 20.

Een ander voordeel samenhangend met het gebruik van de roostercomponenten 13,14 die genomen 35 zijn uit de normale productie, is dat het grootste deel van de assemblage van elektronenbundel· kanonsystemen voor hoge stroom kathodeconfiguraties 22 kan plaatsvinden op de productielijnen die worden gebruikt voor de assemblage van normale systemen. Daartoe worden de componenten van de vierde roosterelektrode 13, de derde roosterelektrode 14, de tweede roosterelektrode 15 en de houder 16 van de eerste roosterelektrode zodanig onderling ingesteld op de zogenaamde glasdraadelementen, voordat 40 de glazen staven 17 vanaf de zijkant worden ingébracht teneinde een permanente verbinding van de bovengenoemde componenten te bereiken.

Nadat de componenten van de configuratie in figuur 1 zijn geassembleerd, wordt de configuratie 11 van eerste rooster en kathode ingebracht in de houder 16 van het eerste rooster en daarmee verbonden. Figuur 2 illustreert In meer detail het ontwerp van een configuratie 11 van eerste rooster en kathode. Drie 45 configuraties 11 van eerste rooster en kathode zijn ingebracht in een houderelement 21 in het configuratie-voorbeeld van figuur 2. De belangrijkste componenten van elke configuratie 11 van eerste rooster en kathode zijn respectievelijk de hoge stroomkathode 22, die in het getoonde voorbeeld een bundel· stroomdichtheid heeft van 5 A/cm2 bij een bedrijfstemperatuur van 1100°C, en een eerste roosterelektrode 24, aangebracht op korte afstand van het emitterend oppervlak 23 (in dit geval 40 pm). In het getoonde 50 uitvoeringsvoorbeeld draagt de breedte van de eerste roosterelektrode 24 in het doorgangsgebied 18,2 eveneens 40 pm. Om te verzekeren dat deze buitengewoon dunne eerste roosterelektrode 24 een voldoende thermische stabiliteit heeft en om de bedrijfstemperatuur tot maximaal 1100°C te besturen in het gebied van de eerste roosterelektrode 24, is een bekledingsoppervlak 26 geplaatst aangrenzend aan het gebied 25 dat parallel staat aan het emitterend oppervlak 23 en de doorgangsopening 18,2. Dit bekledings-55 oppervlak 26 vormt een hoek α van 135° met de zijkant van het gebied 25 dat toegekeerd is naar het emitterend oppervlak 23. Een hoekstuk 27 is geplaatst tegen het vrije uiteinde van het bekledingsoppervlak 26 en vormt een hoek van 90° met betrekking tot het gebied 25. De flens 28 is geplaatst tegen het hoekstuk

Claims

1. Elektronenbundel-kanonstelsel met ten minste een kathodeconfiguratie met een kathode die uitgevoerd is als een hoge stroomkathode, en met ten minste een eerste hoedvormige roosterelektrode die zich bevindt 30 op een afstand van 30 tot 80 pm vanaf het emitterend oppervlak van de hoge-stroomkathode, en met een tweede roosterelektrode met het kenmerk, dat de eerste hoedvormige roosterelektrode (24) een breedte heeft van 30 tot 70 pm in het passagegebied van de elektronen en voorzien is van een vlak deel (25) met een opening voor het doorlaten van de elektronen evenwijdig aan het emitterende oppervlak (23) van de kathode, alsmede een daarop aansluitend conusvormig deel (26) dat een hoek cc tussen 100° en 170° 35 maakt met het vlakke deel (25), dat de tweede roosterelektrode (15) ten minste 250 pm breedt is in het passagegebied (18) van de elektronen, en dat de inlaatzijde van de derde roosterelektrode (14) 250 tot 400 pm breed is in het passagegebied (18,1) van de elektronen.

2. Elektronenbundel-kanonstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de diameter van het emitterend oppervlak (23) van de hoge stroom kathode (22) ligt tussen 0,5 en 1,5 mm.

3. Elektronenbundel-kanonstelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het passagegebied van de elektronen in de tweede roosterelektrode (25) is uitgevoerd als een vierpoot.

3 194991 Λ 27 en dringt en verbindt de eerste roosterelektrode 24 met een buisvormig deel 29. De hoge stroom kathode 22 is ingebracht in het buisvormige deel 29 en verbonden met de binnenlaag van het buisvormige deel 29 via een keramische schijf 30. De diameter van het emitterend oppervlak 23 van de hoge stroomkathode 22 is 0,75 mm. Dit voorkomt 5 dat eventueel verdampt kathodemateriaal een kortsluiting vormt bij de roosterelektroden. De uitsparing is gevormd op de externe laag van het buisvormige deel 29, waarbij elk van de drie aangegeven configuraties 11 van eerste rooster en kathode zijn ingebracht en verbonden met de openingen van het houderelement 21. In een ander, niet geïllustreerd uitvoeringsvoorbeeld kan de eerste roosterelektrode in een karakteristieke 10 uit één stuk vervaardigde hoedvormige vorm worden geperst, bijvoorbeeld door de drie in één lijn staande kathoden 22. Het is ook niet noodzakelijk dat elke hoge stroomkathode 22 wordt ingestoken in een afzonderlijk buisvormig deel 29. In een ander niet geïllustreerde uitvoeringsvorm worden in plaats daarvan alle hoge stroomkathodes 22 gesteund door een gemeenschappelijk element. Bij de fabricage van een configuratie 11 van eerste rooster en kathode kan de afstand naar de eerste roosterelektrode op iedere 15 gewenste zijde door de technicus worden gehandhaafd. Als echter de configuratie 11 van eerste rooster en kathode een vaste eenheid is als getoond in figuur 2, dan heeft het het voordeel dat een dergelijke eenheid kan worden ingestoken en worden verbonden met de houder van het eerste rooster die al reeds gekoppeld is met de andere elementen van het elektronenbundel-kanonsysteem als getoond in figuur 1, zonder dat er verdere problemen optreden of 20 uitgebreide metingen moeten worden uitgevoerd. Omdat het inbrengen van een configuratie 11 van eerste rooster en kathode in de houder 16 voor het eerste rooster onder grote problemen kan worden uitgevoerd buiten de normale systeemproductie, zijn de meeste bestaande productielijnen ook beschikbaar voor de productie van elektronenbundel-kanonsystemen 10 met hoge stroom kathodeconfiguraties 22. 25

4. Elektronenbundel-kanonstelsel volgens een der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het inlaatgedeelte (19) van de derde roosterelektrode (14) is voorzien van een opening (20).

5. Elektronenbundel-kanonstelsel volgens één van de conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat de 45 opening (20) een breedte heeft tussen 150 en 400 pm, en dat zijn diameter kleiner is dan die van de opening in het inlaatgedeelte (19) van de derde roosterelektrode (14). Hierbij 2 bladen tekening