NL7806868A

NL7806868A - Werkwijze voor het vervaardigen van elektrodensystemen en aldus vervaardigde elektrodensystemen.

Info

Publication number: NL7806868A
Application number: NL7806868A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1980-01-02
Also published as: DE2925712A1; GB2025298A; DE2925712C2; FR2430167A1; BE877245A; FR2430167B1; JPS556788A; BR7903982A; GB2025298B; CA1155484A; JPS6366021B2; ES481868A1; IT7923816A0; US4398896A; IT1121902B

Description

1 - — 1 - PHN 9171_ N.Vo PHILIPS* GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN.

Werkwijze voor het vervaardigen van elektrodensystemen en aldus vervaardigde elektrodensystemen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze’ voor het vervaardigen van een elektrodensysteem dat tenminste twee door middel van isolatiemateriaal op een gedefinieerde afstand van elkaar gepositioneerde ge-5 leiders bevat, waarbij eventuele bramen van de naar elkaar toegekeerde delen van deze geleiders worden verwijderd door tussen de geleiders een elektrisch potentiaalverschil aan te brengen, dat voldoende groot is om tussen de geleiders een elektrische overslag op te wekken.

10 De uitvinding heeft voorts betrekking op een elektrodensysteem dat door toepassing van deze werkwijze is vervaardigd.

Onder de term "elektrodensysteem*' wordt hier een systeem van elektrische geleiders verstaan, waar-15 tussen onder bedrijfsomstandigheden een sterk elektrisch veld wordt opgewekt, zoals bijvoorbeeld bij elektronenkanonsystemen, kleurselektie-elektroden met nafocusserende werking voor kleurenbeeldbuizen en ook printplaten waarop dicht naast elkaar lopende geleidende sporen zijn aange-20 bracht.

Bij elektrodensystemen, zoals bijvoorbeeld elektronenkanonsystemen voor kathodestraalbuizen, worden strenge eisen gesteld aan de hoogspanningsvastheid van het elektrodensysteem. Dat wil zeggen, dat de kans op 25 het optreden van een elektrische overslag tussen op korte afstand van elkaar gelegen elektroden onder normale bedrijfsomstandigheden van het elektrodensysteem tot een 7806868 -2 - ΡΤΤΝΓ Q171_ minimum beperkt dient te zijn. Dergelijke overslagen kunnen namelijk aan het elektrodensysteem zelf, doch in het bijzonder ook aan de daarmee verbonden elektronische schakeling schade toebrengen. De oorzaak van deze overslagen moet vooi 5 een belangrijk deel gezocht worden in mechanische onvolkomenheden van het elektrodensysteem, zoals kleine bramen of losse deeltjes, die zich op de elektroden bevinden. Het is derhalve noodzakelijk deze bramen en losse delen van de elektroden te verwijderen alvorens het elektrodensysteem 10 definitief in gebruik te nemen.

Volgens een algemeen gebruikelijke methode worden deze bramen en losse delen verwijderd door in de laatste of één der laatste fasen van het vervaardigings-procédé van het elektrodensysteem een elektrisch potenti-15 aalverschil tussen op korte afstand van elkaar gelegen elektroden aan te brengen, dat groter is dan het spanningsverschil waarbij deze elektroden onder normale bedrijfsomstandigheden worden bedreven. Treedt daarbij een overslag op, dan zal deze veelal ter plaatse van een braam of los 20 deeltje optreden met het gevolg'dat de braam of het losse deeltje wordt weggesmolten of weggebrand, waarmee de bron tot verdere overslagen daar ter plaatse is weggenomen. Dit proces, dat ook wel "afvonken" wordt genoemd, vindt gebruikelijk in vacuum plaats. Echter bij het afvonken op. deze 25 wijze verstuift metaal, dat op elektrisch isolerende delen van het elektrodensysteem kan neerslaan. Dit heeft tot gevolg, dat elektrische geleiding over de“wanden van deze isolerende delen kan plaatsvinden hetgeen ongewenst is. In het bijzonder is dit een probleem bij elektrodensystemen 30 waarbij de isolatieweg langs het isolerende materiaal tussen de elektroden bijzonder kort is. Een dergelijk elektro-· densysteem wordt bijvoorbeeld beschreven in het Britse oc-trooischrift 1^969^9· Daarin betreft het een kleurenbeeld-weergeefbuis van het nafocusseringstype· De op korte af-35 stand voor het beeldscherm gelegen kleurselektieëlektrode bestaat daarin uit een tweetal nagenoeg vlakke elektroden- 7806868

508294F

-3 - PHN Q171_ structuren, die door middel van zich tussen de elektrodenstructuren bevindende isolatoren op een afstand van ongeveer 100-200 ^um van elkaar worden gehouden. De beide elektrodenstructuren 1 zijn voorzien van een groot aantal twee 5 aan twee met elkaar in registratie zijnde openingen, waar doorheen de door een elektronenkanon opgewekte elektronenbundels vallen. De beide elektrodenstructuren worden bedreven op een elektrisch potentiaalverschil van ongeveer 1000 tot 2000 volt teneinde in de openingen een focusseren-10 de werking op de elektronenbundels uit te oefenen. Het afvonken van een dergelijk elektrodensysteem in vacuum is een ongeschikte methode gebleken, daar reeds een geringe afzetting van verstoven metaal op de isolatoren, de kleur-selektieëlektrode voor verder gebruik ongeschikt maakt.

15 Afzetting van verstoven metaal vormt in het bijzonder een probleem bij gebruik van kunststof als isolatiemateriaal. Elektrische geleiding langs het oppervlak van de isolator heeft dan een plaatselijke verwarming van dit oppervlak tot gevolg waardoor afbraak en koolvorming van de kunst-20 stof optreedt. Hierdoor wordt de elektrische geleiding steeds groter en ontstaat uiteindelijk een volledige kortsluiting tussen de beide elektrodenstructuren.

Het is het doel van de uitvinding een methode voor het afvonken van elektrodensystemen te ver-25 schaffen, waarbij de afzetting van verstoven materiaal op isolerende delen van het elektrodensysteem wordt vermeden. Een werkwijze van de in de aanvang genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat het elektrodensysteem in een diëlektrische, dat wil zeggen sterk 30 isolerende vloeistof wordt gedompeld, zodat althans de af te vonken geleiders zich onder de vloeistofspiegel bevinden en vervolgens het potentiaalverschil voor het opwekken van een elektrische overslag tussen de geleiders wordt . aangebracht. Wordt het elektrodensysteem in een dergelijke 35 vloeistof gedompeld en daarna het gewenste elektrische potentiaalverschil tussen de af te vonken geleiders aange- 7806868

508294F

— k — bracht, dan ontstaan er elektrische velden met een sterkte van dezelfde orde van grootte als in vacuum. Vindt een elektrische overslag plaats naar een braam op één der geleiders, dan vindt ook hier verstuiving van metaal plaats, 5 doch dit verstoven materiaal kan zich ten gevolge van de geringe vrije weglengte in de diëlektrische vloeistof niet meer op de isöLerende delen van het elektrodensysteem afzet·· ten. De diëlektrische vloeistof werkt tevens als koelvloeistof, waardoor lokale oververhitting ten gevolge van de 10 elektrische overslagen wordt voorkomen.

Voorbeelden van diëlektrische vloeistoffen die voldoen aan het aan de uitvinding ten grondslag liggende doel zijn gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals tetra-chloorkoolstof en freonen. Andere voorbeelden van geschik-15 te vloeistoffen zijn inerte gassen in vloeibare toestand, bij voorkeur vloeibare stikstof. Weer andere voorbeelden van vloeistoffen zijn kerosine, wasbenzine en paraffine-olie. In het algemeen zijn die diëlektrische vloeistoffen geschikt, die zich gemakkelijk van het elektrodensysteem 20 laten verdampen, of wqgspoelen.

Tijdens het afvonken van het elektrodensysteem kan het voorkomen dat ten gevolge van een elektrische overslag kleine deeltjes vaste stof van het isolatiemateriaal of het elektrodemateriaal worden losgeslagen. Deze 25 deeli^ps worden voornamelijk meegevoerd in de vloeistof- stromingen, die ten gevolge van het injecteren van ladingsdragers in de vloeistof in de nabijheid van het elektrodensysteem ontstaan.(elektrohydrodynamisch effekt). Het verwijderen van deze deeltjes uit de nabijheid van het elek-30 trodensysteem kan worden bevorderd door de diëlektrische vloeistof via een filter rond te pompen. Een verdere mogelijkheid is nog deze deeltjes door middel van een in de diëlektrische vloeistof geplaatste hulpelektrode via elektrostatische krachten uit de nabijheid van het elektio den-35 systeem te verwijderen.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand 7806868

508294F

-5 - PHN Q171_ van de tekening waarin: figuur 1 een schematisch weergegeven opstelling voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding toont, 5 figuur 2 een voorbeeld van een elektroden systeem vervaardigd onder toepassig van de uitvinding weergeeft, figuur 3a een ander voorbeeld van een elektrodensysteem vervaardigd onder toepassing van de uitvin-10 ding toont, figuur 3t> een detail van het in figuur 3& weergegeven elektrodensysteem toont en figuur 4 een op een isolerende plaat aangebrachte structuur van elektrische geleiders weergeeft.

15 In figuur 1 bevindt zich in een met tetra- chloorkoolstof 1 gevuld vat 2, een elektrodensysteem bestaande uit een eerste elektrodestructuur 3» een tweede elektrodestructuur 4 en een aantal tussen de elektrodenstructuren geplaatste en daaraan hechtende isolatoren 5.

20 De elektrodenstructuren 3 en 4 zijn via geleiders 6 en 7» en een in serie geschakelde impedantie R met een hoogspan-ningsgenerator 8 verbonden. Eventueel kan parallel aan het elektrodensysteem een condensator C in de schakeling worder opgenomenfwaarmee naar behoefte de bij een elektrische over-25 slag beschikbare hoeveelheid energie kan worden geregeld.

Het voor het afvonken van het elektrodensysteem benodigd potentiaalverschil tussen de elektrodenstrukturen 3 en 4 hangt af van het potentiaalverschil, dat onder normale bedrijfsomstandigheden tussen de elektrodenstructuren 3 en 4 30 staat. Zo is een spanningsverschil van ongeveer 3000 volt voldoende wanneer de normale bedrijfsspanning van het elektrodensysteem ongeveer 2000 volt bedraagt. Bij voorkeur wordt voor het afvonken een spanningsgenerator 8 toegepast^ die spanningspulsen of een wisselspanning afgeeft^ teneinde 35 de spanningsvastheid van het elektrodensysteem in beide richtingen te verbeteren. Bevindt zich op althans één van 'Τβ 0 6 8 6 8”----

50829-SF

- 6 _ PHN 9171_ de naar elkaar toegekeerde oppervlakken van de elektrodenstructuren 3 en k een braam of heeft zich daaraan een deeltje vaste stof gehecht, dan zal ,daar ter plaatse een elektrische overslag optreden. Zoals gezegd kan naar be-5 hoefte een condensator C in de schakeling worden opgenomen, die zich tijdens deze overslag ontlaadt en de elektrische energie, die daarbij vrijkomt is veelal voldoende om de braam of het deeltje vastestof weg te smelten. De relatief hoge impedantie R van bijvoorbeeld 5 M-C2- verhindert het 10 ontstaan van een boogontlading tussen de elektrodenstruc turen 3 ©n 4fteneinde het elektrodensysteem zelf niet te beschadigen. Door de geringe vrije weglengte in de vloeistof, kan het bij de overslag verstoven metaal zich niet op de isolatoren 5 afzetten. Ten gevolge van het elektro— 15 hydronamische effekt ontstaat in de nabijheid van de elek trodenstructuren 3 en h een circulatie van de vloeistof 1, waarin ook eventuele bij de elektrische overslag van het elektrodensysteem losgeslagen deeltjes vastestof worden meegevoerd. Eventueel kunnen deze deeltjes uit de vloei-20 stof 1 verwijderd worden door deze vloeistof via een lei ding 9» waarin een filter 10 en een pomp 11 is opgenomen, rond te pompen.

Ook is het mogelijk deze deeltjes langs elektrostatische weg uit de omgeving van het elektroden-25 systeem te verwijderen. Daartoe wordt tenminste één hulp- elektrode 12 op een pόtentiaal/geenazlchZbur¾e¾, het*’ elektrodensysteem uitstrekkende elektrostatisch veld wordt opgewekt. Door elektrostatische krachten worden de eventueel bij een overslag losgeslagen deeltjes uit de omgeving van 30 het elektrodensysteem "weggezogen”. Uiteraard kan ook in dit geval voor het verwijderen van de deeltjes uit de vloeistof gebruikt worden gemaakt van het pompcircuit 9·

In figuur 2 is een elektrodensysteem weergegeven zoals dit gebruikelijk wordt •boegepast in een 35 kleurentelevisiebeeldbuis en dat onder toepassing van de uitvinding is vervaardigd. Het elektrodensysteem bevat 78068P8

503294F

- 7- PHN 9171_ drie elektronenkanonnen 13, 14 en 15· Elk kanon bevat een eerste elektrode 21, een tweede elektrode 22, een derde elektrode 23 en een vierde elektrode 24. Deze elektroden zijn ten opzichte van elkaar gepositioneerd door middel 5 van metalen stripjes 17 die in glazen montagestaafjes 18 zijn ingesmolten. Bij een dergelijk elektronenkanonsysteen staan onder bedrijfsomstandigheden de elektroden 23 op eer potentiaal van ongeveer 5 kV en de elektroden 24 op een potentiaal van ongeveer 25 kV. Om de kans op het optreden 10 van een elektrische overslag tussen de elektroden 23 en 24 zo gering mogelijk te maken is het elektronenkanonsysteem afgevonkt op een wijze zoals besproken aan de hand van figuur 1· Uiteraard dient daarbij een spanningsgenera-tor te worden toegepast, die aanmerkelijk grotere spannings-15 pulsen afgeeft dan het potentiaalverschil, dat onder be drijfsomstandigheden tussen de elektroden 23 en 24 staat. Voor het afvonken van een dergelijk elektrodensysteem zijr spanningsverschillen van 30 tot 50 kV voldoende. Het ge-wenstê spanningsverschil kan worden verkregen met behulp 20 van spanningspulsen, die al dan niet op een gelijkspannings- niveau zijn gesuperponeerd.

In figuur 3a is ©eu elektrodensysteem weergegeven dat uit twee vlakke elektrodenstructuren is opgebouwd. Een dergelijk elektrodensysteem is geschikt om 25 te worden toegepast als kleurselektieëlektrode in een kleurentelevisiebeeldbuis van het nafocusseringstype. Het elektrodensysteem bevat een eerste elektrodenstructuur bestaande uit een stel onderling evenwijdige metalen geleiders 37 ©n een tweede elektrodenstructuur bestaande uit 30 een stel onderling evenwijdige geleiders 36, die de gelei ders 37 loodrecht kruisen. De elkaar kruisende geleiders worden door middel van isolatoren 35 op een afstand van ongeveer 150 yum van elkaar gehouden terwijl zich tussen de geleiders 36 en 37 openingen 39 bevinden. Ter illustra-35 tie is in figuur 3b de werking van een dergelijk elektro densysteem in een kleurentelevisiebeeldbuis schematisch 7806868

50823JF

- 8 - PHN 9171_ voorgesteld. "Weergegeven is een beeldscherm 38 waarop drie bij een opening 39 behorende fosforstrippen aangegeven met R (rood), G· (groen) en B (blauw) zijn aangebracht.

Het weergegeven elektrodensysteem werkt 5 wat betreft de kleurselektie analoog aan het bij kleuren-televisiebeeldbuizen welbekende schaduwmasker, dat wil zeggen dat drie elektronenbtindels de openingen 39 onder een kleine hoek met elkaar (de zogenaamde kleurselektie-hoek) passeren en dientengevolge elk slechts fosforstrip-10 pen van één kleur treffen. In figuur 3^ is slechts één elektronenbundel getekend en wel degene, die de groene fosforstrip G treft. De elektronenbundel wordt in de opening 30 gefocusseerd zodanig, dat zich niet de met stippellijnen aangeduide elektronenspot 29» doch'de met 30 aange-15 duide elektronenspot op het beeldscherm 38 vormt. Voor het tot stand brengen van deze focussering worden de elektroden 37 op een lagere elektrische potentiaal bedreven dan de elektroden 36. Zo bedraagt bij een potentiaal van het beeldscherm 38 van 25 kV de potentiaal van de geleiders 37 20 ongeveer 24,5 kV en die van de geleiders 36 ongeveer 25,5 kV. Voor een goede focussering van de elektronenbundels in de openingen 39 is een grote spanningsvastheid van het elektrodensysteem vereist. Juist vanwege de korte isolatie-weg (150 yum) tussen de elektroden 36 en 37 biedt het af-25 vonken van een dergelijk elektrodensysteem op een wijze als toegelicht aan de hand van figuur 1 grote voordelen ten opzichte van het afvonken in vacuum. Voor het afvonken van dit elektrodensysteem zijn spanningspulsen van ongeveer 3 kV ruim voldoende. De benodigde tijdsduur voor het 30 afvonken kan voor verschillende elektrodensystemen wat verschillen, doch bedraagt in het algemeen ongeveer één minuut.

Figuur 4 betreft een deel van een elektrische schakeling, waarin elektrisch geleidende sporen 51 35 °P een elektrisch isolerende plaat 50 ajn aangebracht (printplaat). Ook hier kunnen tussen de geleiders 51 elek- 7806868

503294F

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een elek- 10 trodensysteem dat tenminste twee door middel van isolatie materiaal op een gedefinieerde afstand van elkaar gepositioneerde geleiders bevat, waarbij eventuele bramen van de naar elkaar toegekeerde delen van deze geleiders worden verwijderd door tussen de geleiders een elektrisch poten- 15 tiaalverschil aan te brengen, dat voldoende groot is om tussen de geleiders een elektrische overslag op te wekken, met h‘et kenmerk, dat het elektroden systeem in een diëlek-trische vlodstof wordt gedompeld zodat althans de af te vonken geleiders zich onder de vloeistofspiegel bevinden 20 en vervolgens het potentiaalverschil voor het opwekken van een elektrische overslag tussen de geleiders wordt aangebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de diëlektrische vloeistof bestaat uit een ge- 25 halogeneerde koolwaterstof.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de diëlektrische vloeistof bestaat uit een zich in de vloeistoffase bevindend inert gas.

4. Werkwijze volgens conclusie 3» met het ken- 30 merk, dat de diëlektrische vloeistof bestaat uit vloeiba re stikstof.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de diëlektrische vloeistof via een filtei wordt rondgepompt.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat in de diëlektrische vloeistof 7806868 S03294F - 10- ΡΗΚΓ Q171_ in de nabijheid van het elektrodensysteem tenminste één hulpelektrode wordt geplaatst, welke op een elektrische potentiaal wordt gebracht zodanig dat een zich buiten het elektrodensysteem uitstrekkend elektrostatisch veld wordt 5 verkregen.

7· Elektrodensysteem vervaardigd door toepassing van de werkwijze vaii één der conclusies 1 tot en met 6.

8. Elektrodensysteem volgens conclusie 7» met het kenmerk, dat het elektrodensysteem bestaat uit een elek-10 tronenkanonsysteem voor het opwekken van tenminste één elektronenbundel in een kathodestraalbuis.

9· Elektrodensysteem volgens conclusie 7» met het kenmerk, dat het elektrodensysteem bestaat uit tenminste twee vlakke of in hoofdzaak vlakke elektrodenstructuren, 15 die door middel van isolatoren op een gedefinieerde af stand van elkaar worden gehouden.

10. Elektrodensysteem volgens conclusie 7» met het . een kenmerk, dat het elektrodensysteem bestaat uit/op een isolerende plaat aangebrachte structuur van elektrische gelei-20 ders. 78 0 6 8 6 8 5032y-iF