NL8002343A - Elektronenkanon en kathodestraalbuis bevattende een dergelijk elektronenkanon. - Google Patents

Description

r * « 1 ΡΗΝ 9733 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Elektronenkanon en kathodestraalbuis bevattende een dergelijke elektronenkanon.

De uitvinding heeft betrekking op een elektronenkanon voor het opwekken van een elektronenbundel, bevattende een kathode-eenheid samengesteld uit tenminste een cilindrische kathodeschacht waarvan het kopoppervlak het emitte-5 rent oppervlak vormt, welke kathodeschacht tenminste gedeel-telijkcoaxiaal omgeven is door een cilindervormig metalen warmtereflektiescherm, welk scherm het open uiteinde van de kathodeschacht overlapt en welke kathodeschacht en warmteref lektiescherm in een kathodedrager zijn bevestigd.

10 De uitvinding heeft tevens betrekking op een kathodestraalbuis bevattende een dergelijk elektronenkanon.

Dergelijke elektronenkanonnen worden toegepast in zwart-wit- en kleurenbeeldbuizen voor televisie en voor data-weergave, in camerabuizen en andere buizen waarin een I5 elektronenbundel moet worden opgewekt.

Een kathode-eenheid van de in de eerste alinea beschreven constructie is bekend uit de Duitse ter inzage gelegde octrooiaanvrage 1.764.047. De in deze octrooiaanvrage beschreven constructie bevat een kathodeschacht, welke nabij 20 haar open uiteinde aan een warmtereflektiescherm door middel van puntlassen is bevestigd. Dit warmtereflektiescherm omgeeft de kathodeschacht coaxiaal en overlapt het open uiteinde daarvan. Het warmtereflektiescherm is op zijn beurt met behulp van metalen stripjes in een kathodedrager be-25 vestigd. Door het reflekteren van warmte afkomstig van de kathodeschacht terug naar deze kathodeschacht, met behulp van een aan de binnenzijde bij voorkeur glanzend warmtereflektiescherm wordt het rendement van de kathode vergroot.

Een dergelijke constructie heeft echter ook enkele 30 nadelen. Omdat de kathodeschacht nabij het open uiteinde van het warmtereflektiescherm is bevestigd, zal bij op-. warming van de kathodeschacht en de thermische uitzetting als 800 2 3 43 ♦ <s PHN 9733 2 gevolg daarvan het emitterend oppervlak zich in axiale richting verplaatsen, hetgeen niet gewenst is zoals later nog zal worden toegelicht. Bovendien zal via de puntlassen warmte van de kathodeschacht naar het warmtereflektiescherm 5 vloeien en dit scherm opwarmen. De warmte die het warmte-reflektiescherm aan zijn buitenzijde afstraalt maakt het rendement van het systeem kleiner. Door de grote warmtecapa-citeit van het systeem is de opwarmtijd van de kathode lang.

De uitvinding beoogt dan ook een elektronenkanon 10 aan te geven met een kathode-eenheid met een groter rendement dan tot nu toe gebruikelijk en een korte opwarmtijd welke bovengenoemde nadelen niet heeft.

Een elektronenkanon van de in de eerste alinea beschreven soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, 15 doordat de kathodeschacht vrijdragend in het warmtereflek-tiescherm is opgehangen met behulp van metalen stripjes of draadjes welke aan de kathodeschacht nabij het emitterend oppervlak en aan de kathodedrager zijn bevestigd. Doordat de kathodeschacht vrijdragend is opgehangen in het warmtere-20 flektiescherm, dus zonder steunpunt of contactpunt in dit warmtereflektiescherm, vindt er geen warmtetransport door geleiding naar het warmtereflektiescherm plaats, waardoor het rendement van de kathode-eenheid wordt vergroot. Het rendement van een dergelijke kathode is 1,3X groter dan zon-25 der toepassing van het warmtereflektiescherm. Uitzetting van de kathodeschacht heeft nagenoeg geen effect op de plaats van het emitterend oppervlak. De kathodeschacht zal zich slechts verder in het warmtereflektiescherm gaan uitstrekken. De uitzetting van de stripjes of draadjes is te verwaarlozen.

30 De vorm van de kathodedrager is niet essentieel. Bij voorkeur bevat de kathodedrager een van een centrale opening voorziene schijf isolatiemateriaal, in welke opening een kathodedraagcilinder is bevestigd waaraan de kathodeschacht en het warmtereflektiescherm zijn opgehangen. Een voorkeurs-35 uitvoeringsvorm van een elektronenkanon volgens de uitvinding wordt gekenmerkt,doordat het van het emitterend oppervlak afgekeerde uiteinde van de kathodedraagcilinder 800 2 3 43 » * V' ·* PHN 9733 3 is afgesloten met een metalen plaat welke een centrale opening bevat waarin het warmtereflektiescherm coaxiaal is aangebracht. Het is echter ook mogelijk het warmtereflektie-scherm met behulp van staafjes of stripjes in de kathode-5 draagcilinder te bevestigen.

Bij voorkeur wordt de kathodeschacht met behulp van de metalen stripjes of draadjes, welke nabij het emitterende oppervlak aan de kathodeschacht zijn bevestigd en welke met hun andere uiteinde aan de metalen plaat zijn ^ bevestigj, coaxiaal en vrijdragend in het warmtereflektie-scherm opgehangen. De metalen stripjes of draadjes worden daardoor nog langer, waardoor ze een grotere totale warmte-geleidingsweerstand hebben en het rendement van de constructie nog groter wordt.

15 Door de metalen plaat eventueel van een verdiept middengedeelte te voorzien, kan de lengte van de kathode-draagcilinder naar behoefte gekozen worden.

Het is ook mogelijk dat. het warmtereflektiescherm coaxiaal in een opening in een metalen plaat is aangebracht, 20 in uëLke metalen plaat in tenminste twee andere opemngen met behulp van isolatiemateriaal draagpennen elektrische geïsoleerd zijn aangebracht. Aan deze draagpennen kunnen bijvoorbeelde de metalen draadjes of stripjes voor de kahtodeschacht ophanging of de aansluitstrippen voor de 25 verhittingsdraad van de kathode worden bevestigd. Het is mogelijk de kathode en het warmtereflektiescherm met behulp van een dergelijke metalen plaat in het elektronenkanon te •bevestigen. De metalen plaat is in dat geval de kathodedra- ger.

2G

Het rendement van de kahtode-eenheid kan nog verder worden opgevoerd als het andere uiteinde van de kathode-draagcilinder eveneens met een afdekplaat is afgesloten, welke afdekplaat een centrale opening bevat waardoor het emitterend oppervlak bevattend deel van de kathodeschacht ^ steekt.

Ook is het bijzonder effectief gebleken om een kathode-eenheid met een groot rendement te verkrijgen als 800 23 43 > < PHN 9733 4 bij een elektronenkanon volgens de uitvinding het uiteinde van het warmtereflektiescherm dat in het verlengde van het open uiteinde van de kathodeschacht is gelegen, tenminste ten dele is afgesloten.

5 De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een tekening waarin figuur 1 een kathodestraalbuis met een elektronenkanon volgens de uitvinding in doorsnede toont, figuur 2 een elektronenkanon volgens de uitvinding 10 in doorsnede toont, figuur 3 een detail toont van figuur 2, de figuren 4 en 5 alternatieve uitvoeringsvormen van de kathode-eenheid voor elektronenkanonnen volgens de uitvinding in doorsnede laten zien, 15 figuur 6 een detail van figuur 3 laat zien, figuur 7 eveneens een alternatieve uitvoeringsvorm van een kathode-eenheid voor elektronenkanonnen volgens de uitvinding in een doorsnede laat zien en figuur 8 een onderaanzicht van figuur 7 toont.

20 Figuur 1 toont een kathodestraalbuis volgens de uitvinding, in dit geval een kleurenbeeldbuis van het "inline" type in doorsnede. De uitvinding kan ook worden toegepast in kamerabuizen, zwart-wit televisiebeeldbuizen, en andere huistypen waarin een elektronenbundel moet worden opge-25 wekt. In een glazen omhulling 1, welke is samengesteld uit een beeldvenster 2, een trechtervormig deel 3 en een hals 4, zijn in deze hals een drietal elektronenkanonnen 5, 6 en 7 aangebracht, welke respectievelijk de elektronenbundels 8 ,9 en 10 opwekken. De assen van de elektronenkanonnen zijn in 20 êén vlak gelegen, het vlak van tekening. De as van het middelste elektronenkanon 6 valt nagenoeg samen met de buis-as 11. De drie elektronenkanonnen monden uit in bus 16, welke coaxiaal in de hals 4 gelegen is. Het beeldvenster 2 is aan de binnenzijde van een groot aantal trio's van fosfor-lijnen 35 voorzien. Elk trio bevat een lijn bestaande uit een groen oplichtende fosfor, een lijn bestaande uit een blauw oplichtende fosfor en een lijn uit een rood oplichtende fosfor 800 2 3 43 PHN 9733 5 t *

Alle trio’s samen vormen het beeldscherm 12. De fosforlijnen staan loodrecht op het vlak van tekening. Voor het beeldscherm is het schaduwmasker 13 gepositioneerd waarin een zeer groot aantal langwerpige openingen 14 is aangebracht 5 waardoor de elektronenbundels 8, 9 en 10 treden. De elektronenbundels worden in horizontale richting (in het vlak van tekening) en in vertikale richting (loodrecht op het vlak van tekening) door het afbuigspoelenstelsel 15 afgebogen. De drie elektronenkanonnen zijn zo gemonteerd,dat de 10 assen daarvan een kleine hoek met elkaar maken. De elektronenbundels vallen daardoor onder die hoek, de zogenaamde kleur-selektiehoek, door de openingen 14 en treffen ieder slechts fosforlijnen van êén kleur.

In figuur 2 is één van de elektronenkanonnen in 15 een langsdoorsnede weergegeven. In het rooster 21 bevindt zich een kathode-eenheid 22. Het emitterend oppervlak 23 van de kathode bestaat uit een dunne oppervlaktelaag emitter op een geïmpregneerd wolfram emitterlichaam 24. De opgewekte elektronenbundel treedt door opening 25 in het eerste rooster 20 21 en wordt vervolgens versneld en gefocusseerd met behulp van de elektrodes 26, 27 en 28, In een kleurenbeeldbuis bedraagt de kathodepotentiaal bijvoorbeeld +30 volt, het eerste rooster heeft bijvoorbeeld een potentiaal van 0 volt en het tweede rooster 26 een potentiaal van 1000 volt, het derde 25 rooster 27 een potentiaal van 6000 volt en het vierde rooster 28 een potentiaal van 27kV. De werking van de eerste roosterelektrode 21 is afhankelijk van de afstand van het emitterend oppervlak 23 tot deze elektrode. Het is daarom duidelijk dat uitzetting van de kathodeschacht geen invloed gn mag hebben op de kathoderooster-1 afstand. Een dergelijke kathode-eenheid kan natuurlijk ook in een diode-elektronen-kanon worden toegepast (bijvoorbeeld in televisiekamera-buizen). In een dode-elektronenkanon wordt de kathode gevolgd door een op een positieve spanning staande anode. Ook 35 in een dergelijk diode elektronenkanon moet de afstand van de kathode naar de anode constant blijven.

In figuur 3 is de kathode-eenheid zoals toegepast 800 2 3 43 PHN 9733 6 in het elektronenkanon van figuur 2 weergegeven. Deze bevat een met gezwart aluminiumoxyde bedekte verhittingsdraad 31 welke met de aansluitstrippen 32 is verbonden. Het kopvlak van de kathodeschacht 30 is voorzien van een geïmpregneerd 5 wolframlichaam 33 in een houder 34 en met emitterend oppervlak 35. De kathodeschacht 30 is volgens de uitvinding vrij-dragend in het warmtereflektiescherm 27 opgehangen met behulp van metalen draadjes 36. Er bestaan tussen de kathodeschacht 30 en het warmtereflektiescherm 37 gem .drekte ^ contactpunten welke warmtegeleiding en dus rendementverlies van de kathode-eenheid tot gevolg zouden hebben. De metalen draadjes 36 bestaan uit wolfram-Rhenium en hebben een diameter van 0.05 mm. In deze constructie bedraagt de lengte van de draadjes ongeveer 2.5 mm. De temperatuurgradiënt 15 in de draadjes is het grootst nabij de kathodeschacht. Daaruit volgt dat de draadjes de warmte relatief slecht geleiden en er dus weinig warmteverleis via deze draadjes zal optreden. Het warmtereflektiescherm 37 is met behulp van een metalen plaat 38 met een verdiept middengedeelte 39 aan een 20 kathodedraagcilinder 40 bevestigd. De bevestiging van het warmtereflektiescherm 37 in plaat 38 geschiedt bij voorkeur met behulp van slechts enkele puntlassen (gemaakt met bijvoorbeeld een laser) om het warmtecontact zo slecht als mogelijk te maken. Deze kathodedraagcilinder 40 wordt omvat 25 door een elektrisch isolerend keramisch lichaam 41 in een montagecilinder 42. In het keramisch lichaam zijn twee pennen 43 aangebracht waaraan de aansluitstrippen 32 voor de verhittingsdraad 31 zijn gepuntlast. Bovendien bevindt zich nog een kathodeaansluitstrip 44 aan de kathode-eenheid.

30

In figuur 4 is een andere uitvoeringsvorm van een kathode-eenheid voor een elektronenkanon volgens de uitvinding in doorsnede weergegeven. Het verschil met de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 is, dat de bevestigingsplaat 50 voor het bevestigen van het warmtereflektiescherm geen ver- diept middengedeelte heeft. De kathodedraagcilinder kan in dat geval korter gekozen worden. De kathode-eenheid is bovendien voorzien van een afdekplaat 51 met een centrale 35 800 2 3 43 η ΡΗΝ 9733 7 *. * opening 32 u/aardoor de kathodeschacht met wolframlichaam 33 naar buiten steekt. De afdekplaat 52 zorgt dat er nog minder warmte verloren gaat. De nog niet benoemde onderdelen zijn reeds genoemd bij de beschrijving bij figuur 3.

5 De in figuur 5 getoonde uitvoeringvorm wijkt slechts van die weergegeven in figuur 3 af in de bevestiging van de kathodeschacht 30 met behulp van de draadjes 60 rechtstreeks aan de kathodedraagcilinder 40. De overige getoonde onderdelen zijn reeds bij figuur 3 beschreven.

10 In figuur 6 is een detail van figuur 3 getoond.

Door het warmtereflektiescherm 37 aan de in het verlengde van het open uiteinde 70 van de kathodeschacht 30 gelegen uiteinde tenminste ten dele af te sluiten met bijvoorbeeld een naar binnen gebogen rand 71, wordt de warmte welke uit 15 het open uiteinde van de kathodeschacht wordt uitgestraald ook gereflekteerd, waardoor deze warmte niet verloren gaat.

Ook daardoor wordt het rendement van de kathode-eenheid ver-iëterd. Dit uiteinde van het warmtereflektiescherm kan ook worden afgesloten met een plaat/êén centrale opening of met 20 twee openingen waardoor de uiteinden van de verhittingsdraad naar buiten steken.

In figuur 7 is nog een uitvoeringsvorm van een kathode-eenheid voor een elektronenkanon volgens de uitvinding in doorsnede weergegeven. Deze bevat een met gezwart 25 aluminiumoxyde bedekte verhittingsdraad 81 welke met de aan-sluitstrippen 82 is verbonden. Het kopvlak van de kathodeschacht 83 is voorzien van een geïmpregneerd wolframlichaam 84 in een houder 85 en met emitterend oppervlak 86. De kathodeschacht 83 is volgens de uitvinding vrijdragend in 30 het cilindervormig warmtereflektiescherm 87 opgehangen met behulp van draadjes 88. Er bestaan tussen de kathodeschacht 83 en het warmtereflektiescherm 87 geen direkte contactpunten welke warmtegeleiding naar het warmtereflektiescherm tot gevolg zouden hebben. De aansluitstrippen 82 zijn op hun beurt 35 aan draagpennen 89 gelast, welke met behulp van glasproppen 90 in openingen in een metalen plaat 91 zijn vastgezet.. In een centrale opening in plaat 91 is ook het warmtereflektie- 800 23 43 i * PHN 9733 8 scherm 83, bij voorkeur met twee puntlassen 95 bevestigd.

De plaat 91 is in dit geval tegen een uiteinde van een kathodedraagcilinder 92 bevestigd die met een glazen ring 94 in het elektronenkanon u/ordt bevestigd. De kathodedraag-5 cilinder is aan zijn andere uiteinde afgesloten met een afdekplaat 93 met een centrale opening 95 waardoor het wolfram lichaam 84 steekt. Het is echter ook mogelijk plaat 91 te gebruiken voor montage in het elektronenkanon, zodat de kathodedraagcilinder 92 overbodig is. De draadjes 88 zijn 10 aan plaat 91 bevestigd. Het is echter ook mogelijk deze draadjes aan draagpennen, welke op soortgelijke wijze als de draagpennen 89 aan plaat 91 zijn bevestigd, te bevestigen.

Figuur 8 toont een onderaanzicht van figuur 7.

Plaat 91 sluit de kathodedraagcilinder 92 niet geheel af en 15 is kruisvormig. De draden 88 zijn in de hoeken 96 van het kruis vastgelast.

20 25 30 80023 43 35

Claims (9)

1. Elektronenkanon voor het opwekken van een elektronenbundel, bevattende een kathode-eenheid samengesteld uit tenminste een cilindrische kathodeschacht waarvan het kopoppervlak het emitterend oppervlak vormt, welke kathode-5 schacht tenminste gedeeltelijk coaxiaal omgeven is door een cilindervormig metalen warmtreflektiescherm, welk scherm het open uiteinde van de kathodeschacht overlapt en welke kathodeschacht en warmtereflektiescherm in een kathodedrager zijn bevestigd, met het kenmerk, dat de kathodeschacht vrij- 10 dragend in het warmtereflektiescherm is opgehangen met behulp van metalen stripjes of draadjes welke aan de kathodeschacht nabij het emitterend oppervlak en aan de kathodedrager zijn bevestigd.

2. Elektronenkanon volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat de kathodedrager een van een centrale opening voorziene schijf isolatiemateriaal bevat in welke opening een kathodedraagcilinder is bevestigd waaraan de kathodeschacht en het warmtereflektiescherm zijn opgehangen.

3. Elektronenkanon volgens conlcusie 2, met het 20 kenmerk, dat het van het emitterend oppervlak afgekeerde uiteinde van de kathodedraagcilinder is afgesloten met een metalen plaat welke een centrale opening bevat waarin het warmtereflektiescherm coaxiaal is aangebracht.

4. Elektronenkanon volgens conclusie 3, met het 25 kanmerk, dat de kathodeschacht met behulp van de metalen stripjes, welke nabij het emitterend oppervlak aan de kathodeschacht zijn bevestigd en met hun andere uiteinde aan de metalen plaat zijn bevestid, coaxiaal en vrijdragend in het warmtereflektiescherm is opgehangen. 30

5. Elektronenkanon volgens een der conclusies 3 of 4, met het kenmerk, dat de metalen plaat van een verdiept middengedeelte is voorzien.

6. Elektronenkanon volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het warmtereflektiescherm co-35 axiaal in een opening in een metalen plaat is aangebracht, in welke metalen plaat in tenminste twee andere openingen met behulp van isolatiemateriaal draagpennen elektrisch 800 2 3 43 PHN 9733 10 geïsoleerd zijn aangebracht.

7. Elektronenkanon volgens een der conclusies 2 tot en met 5, met het kenmerk, dat het andere uiteinde van de kathodedraagcilinder eveneens met een afdekplaat is afge- 5 sloten, welke afdekplaat een centrale opening bevat waardoor het emitterend oppervlak bevattend deel van de kathode-schacht steekt.

8. Elektronenkanon volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het uiteinde van het warmte- 10 reflektiescherm dat in het verlengde van het open uiteinde van de kathodeschacht is gelegen, tenminste ten dele is afgesloten.

9. Kathodestraalbuis bevattende een elektronenkanon volgens een der voorgaande conclusies. 15 20 25 30 35 800 23 43