NL8500750A - Kathodestraalbuis met een elektroforetische getterinrichting. - Google Patents

Description

«N* '* ·.

V

VO 7106 I ——— J

I -8M£/ ι9β5 I

Kathodestraalbuis met een elektroforetische getterinricli L in j. wf

Niet-verdampbare getterinrichtingen zijn bekend en worden toegepast voor het verwijderen van ongewenste gassen uit geëvacueerde of met een zeldzaam gas gevulde houders, zoals elektronenbuizen. Zij worden tevens toegepast voor het selectief verwijderen van gassen uit 5 een atmosfeer, zoals stikstof, binnen de omhulling van hoge intensi-teitsontladingslampen. Er zijn vele verschillende materialen ten ge-bruike als niet-verdampbare getters voorgesteld. Zo wordt in het Amerikaanse octrooischrift 3.203.901 de toepassing van een Zr-Al-lege-ring beschreven, in het bijzonder een legering die 84 gew.% Zr met als 10 rest Al bevat. In het Britse octrooischrift 1.533.487 wordt de getter-vormende samenstelling Zr^Ni beschreven. Zr-Fe-legeringen, die 15-30 gew.% Fe met als rest Zr bevatten zijn in het Amerikaanse octrooischrift 4.306.887 beschreven. Tevens zijn ternaire legeringen beschreven, zoals Zr-Ti-Fe en Zr-M^M^, waarin een metaal is, gekozen uit 15 vanadium en niobium en waarin een metaal is gekozen uit ijzer en nikkel. Getter-vormende samenstellingen gebaseerd op titaan zijn tevens bekend. Zie bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooischrift 4.428.856. Deze gettermaterialen worden normaal toegepast in de vorm van een fijnverdeeld poeder met een deeltjesafmeting die in het alge-20 meen kleiner is daui ongeveer 125 micrometer. Het poedervormige getter-materiaal kan worden samengeperst onder vorming van een kogel of een zelfdragend tablet of het gettermateriaal kan tot een ringvormige houder werden samengeperst, die een U-vormige doorsnede heeft. Dergelijke getterinrichtingen kunnen betrekkelijk groot zijn maar zij hebben het 25 nadeel, dat gewoonlijk slechts de buitenlagen van het poedervormige gettermateriaal in staat zijn gas te sorberen, terwijl de inwendige deeltjes niet aan het gassorptieproces deelnemen en een verspilling van kostbaar gettermateriaal betekenen.

Om de nadelen verbonden aan de toepassing van gettermate-30 rialen in de vorm van kogels of samengeperste tabletten of hun toepassing in ringhouders te overwinnen, wordt in het Amerikaanse octrooischrift 3.652.317 een methode aangegeven om mechanisch een substraat met een bekleding van gettermateriaaldeeltjes te produceren met een hoge specifieke oppervlakte tot massaverhouding. Hoewel bij deze me-35 thode een aanzienlijke besparing aan gettermateriaal wordt verkregen, 8500750 t » -2- is deze zeer ingewikkeld en is dure apparatuur nodig. Het is tevens moeilijk de dikte van de gevormde bekleding in te stellen met als gevolg, dat de getterinrichting geen uniforme eigenschappen heeft.

Deze mechanische methode om een substraat met deeltjes te 5 bekleden is alleen bruikbaar indien de deeltjes veel harder zijn dan het substraat. Indien de deeltjes slechts in geringe mate harder zijn of zelfs zachter dan het substraat, dan zullen zij gedurende de mechanische bekledingsmethode plastische deformatie ondergaan en worden aan elkaar gelast. Als gevolg daarvan heeft de bekleding een lage spe-10 cifieke oppervlakte tot massaverhouding en is slecht hechtend aan het substraat.

In de Amerikaanse octrooischriften 3.856.709 en 3.975.304 wordt voorgesteld aan de zachte deeltjes harde deeltjes toe te voegen om een bekleding van zachte deeltjes op het substraat te verkrijgen, 15 die een hoge specifieke oppervlakte tot massaverhouding heeft. Ook voor deze bekledingswerkwijze is nog steeds een kostbare apparatuur nodig en het blijft moeilijk de dikte van de gevormde bekleding in te stellen. Met geen van de laatste twee voorgestelde methoden kan men op een substraat dat een dikte heeft die vergelijkbaar is met die van de 20 bekleding of kleiner is, een bevredigende bekleding verkrijgen in verband met penetratie van de deeltjes, waardoor een te grote deformatie van het substraat wordt veroorzaakt en dit zelfs soms volledig wordt doorboord. Verder zijn de deeltjes niet stevig aan het substraat bevestigd.

25 Het is verder moeilijk, zo niet onmogelijk, deze methode te gebruiken om andere materialen dan een lange doorlopende strip van steunmateriaal te bekleden. Het is niet mogelijk de strip te bekleden wanneer deze te hard is.

Om getterinrichtingen met zodanig hoge porositeit te produ-30 ceren dat een significante hoeveelheid van het gettermateriaal binnen het lichaam van de inrichting gas kan sorberen, wordt in het Amerikaanse octrooischrift 3.584.253 voorgesteld Zr-poeder te gebruiken, grondig gemengd met grafietpoeder als een anti-sintermiddel en aldus een groot oppervlak van gas-sorberend materiaal te handhaven. Gevonden is dat een 35 dergelijk samengesteld gettermateriaal zelfs bij kamertemperatuur gas kan sorberen. In het Amerikaanse octrooischrift 3.926.832 en de Britse 8500750 -3- • 4 4 octrooiaanvrage 2.Q77.487A van aanvraagster worden andere poreuze gettermaterialen beschreven, waarin het anti-sintermiddel een Zr-geba-seerde getterlegering omvat.

Helaas is de industriële produktie van dergelijke poreuze -5 niet-verdampbare getterinrichüingen langdurig en arbeidsintensief. In een bepaalde techniek voor de vervaardiging van getterinrichtingen onder toepassing van het samengestelde gettermateriaal, wordt van het samengestelde materiaal een viskeuze suspensie bereid in een organische vloeistof, waarna de dragers individueel met deze suspensie 10 worden geverfd. Het is echter moeilijk, zo niet onmogelijk de hoeveelheid gettermateriaal, die op elke drager wordt aangebracht in te stellen. Daarbij is de toepassing vein ontvlambare organische vloeistoffen, die ook nog giftig kunnen zijn, een risico voor het personeel, terwijl het verder zelfs met de verftechniek moeilijk, zo niet onmogelijk 15 is bepaalde vormen van gettermateriaaldragers te bedekken.

Een andere techniek betreft de toepassing van een mal waarin het samengestelde gettermateriaalmengsel wordt geschonken.

Hiervoor is echter voor elke getterinrichting een individuele mal nodig, zodat deze techniek kostbaar is en veel tijd vergt.

20 In het boek "Zirkonium, Seine Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen in der Vakuumtechnik", C.F. Winter'sche Verlagshand-lung, Fussen/Bayem, 1953 beschrijft W. Espe een werkwijze voor het deponeren van Zr en Zr-hydride door middel van elektroforese, maar de verkregen bekleding heeft een lage porositeit.

25 Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van niet-verdampbare getterinrichtingen, waarbij grotendeels één of meer van de nadelen van de bekende methoden worden vermeden.

Het is een einder doel van de onderhavige uitvinding te voor-30 zien in een werkwijze voor het vervaardigen van niet-verdampbare getterinrichtingen, waarbij het gebruik van overmatige hoeveelheden getter-materiaal wordt vermeden.

Het is nog een ander doel van de onderhavige uitvinding te • voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van niet-verdampbare 35 getterinrichtingen, zonder toepassing van een dure of ingewikkelde produktieapparatuur.

8500750 i * -4-

Het is een volgend doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van getterinrichtingen, die geschikt zijn voor massaproduktie, die niet arbeidsintensief zijn en met een minimaal risico voor het personeel.

5 Het is nog een ander doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van niet-verdampbare getterinrichtingen met meerdere produceerbare mechanische en gaseigenschappen .

Het is nog weer een ander doel van de onderhavige uitvin-10 ding te voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van niet-verdampbare getterinrichtingen, die praktisch elke vorm en afmeting van de drager hebben.

Het is nog een ander doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een verbeterde kathodestraalbuis, die een niet-verdampbare 15 getterinrichting omvat, vervaardigd volgens een methode die grotendeels vrij is van één of meer van de nadelen van de bekende methoden.

Het is een extra doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een verbeterde kathodestraalbuis, die grotendeels vrij is van één of meer van de nadelen van de bekende kathodestraalbuizen.

20 Verdere doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvin ding worden toegelicht met de nu volgende gedetailleerde beschrijving en tekeningen waarin: fig. 1 een dwarsdoorsnede is van een experimentele inrichting voor de produktie van niet-verdampbare getterinrichtingen volgens 25 de uitvinding; fig. 2 een microfoto is, genomen met een scanning-elektro-nenmicroscoop van het oppervlak van een.getterinrichting, die is geproduceerd volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding, alvorens deze is onderworpen aan het sinteringsproces; 30 fig. 3 een vergroting is van een deel van het oppervlak, weergegeven in fig. 2; fig. 4 een verdere vergroting is van het deel van het oppervlak, weergegeven in fig. 3; fig. 5 een vergroting is van een deel van het oppervlak, 35 weergegeven in fig. 2, maar nadat de getterinrichting is onderworpen aan het”sinteringsproces; 8500750 -4a- * * fign. 6 en 7 grafieken voorstellen, die de sorptie-eigen-schappen voor waterstof en koolmonoxyde van getterinrichtingen, geproduceerd volgens de onderhavige uitvinding met die geproduceerd volgens traditionele technieken-, vergelijken; 5 fig. 8 een dwarsdoorsnedeaanzicht is van een kathodestraal- buis; fig. 9 een dwarsdoorsnedeaanzicht is langs de lijn IX-IX' van fig. 8; en fig. 10 een dwarsdoorsnedeaanzicht is langs de lijn X-X' 10 Vein fig. 9.

8500750 * * -5-

De onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze voor het vervaardigen van een getterinrichting door middel van elektroforetische depositie van ten minste één poedervormig gettermateriaal gelijktijdig met een poedervormig anti-sintermiddel op een drager van elke gewenste 5 vorm. Deze kan b.v. bestaan uit een metalen draad van elke gewenste diameter. De draad kan recht zijn of gebogen in elke gewenste vorm, zoals b.v. een spiraal of een draadvormige wikkeling ten gebruike als verhitter in de getterinrichting zelf. De draad kan reeds zijn bekleed met een isolerend materiaal, zoals alumina. De drager kan tevens de vorm 10 hebben van een strip of lint van metaal, zoals roestvrij staal of ijzer of met nikkel gegalvaniseerd ijzer. Naar keuze kan de drager uit een metaal met hoge elektrische weerstand, zoals uit nichroom of uit grafiet bestaan. De strip kan voor de elektroforetische depositie, van het gettermateriaal en het anti-sintermateriaal in elke gewenste vorm wor-15 den gebogen, zoals een cilinder of een zigzag- of harmonicavorm. Onafhankelijk van de vorm van de getterdrager wordt deze elektroforetisch bekleed door onderdompeling in een suspensie van deeltjes van ten minste één gettermateriaal en een anti-sintermiddel in een vloeistof. Tussen -de getterdrager, die als een eerste elektrode fungeert en een tweede 20 elektrode wordt gelijkstroom doorgeleid, waardoor poedervormig gettermateriaal en anti-sintermateriaal, dat de getterdrager bekleedt, wordt gedeponeerd. De drager met zijn bekleding wordt dan uit de suspensie verwijderd en gedroogd. De beklede drager wordt vervolgens in een vacuümoven gebracht, waarin een druk van minder dan ongeveer 10 * Pa 25 wordt gehandhaafd en verhit tot een temperatuur van niet hoger dein ongeveer 1100°C. Men laat de getter met drager afkoelen tot kamertemperatuur, waarna deze uit de vacuümoven wordt verwijderd en voor gebruik gereed is. De getterinrichting vertoont geen losse deeltjes en heeft een hoge weerstand tegen mechanische druk, vibratie en schokken.

30 Een op deze wijze geproduceerde getterinrichting is bijzon der geschikt voor toepassingen waarbij hoge sorptiesnelheden vereist zijn, zoals in beeldversterkers, vidicon-televisiecamerabuizen, voor verschillende componenten van vacuümelektronenbuizen en zelfs voor kinescopen, waarbij de vorming van een bariumlaag op de inwendige 35 oppervlakken absoluut moet worden voorkomen, alsmede op afbuigplaten of keerschotten of turbo-moleculaire pompen en tevens voor elektroden en componenten in samenhang met ionenpompen.

8500750 • * -6-

Het gettermateriaal als suspensie omvat: ten minste één poeder van een metaal of een metaallegering of de hydriden daarvan of van een mengsel van deze componenten. Indien het gewenst is een metaal of metaalhydride als gettermateriaal te gebruiken, dan wordt dit bij 5 voorkeur gekozen uit Zr, Ta, Hf, Nb, Ti en Th en uranium of een hydride daarvan of een mengsel daarvan. De gettermaterialen met de meeste voorkeur zijn Ti en Zr en in het bijzonder de hydriden daarvan.

Het anti-sintermiddel in suspensie kan bijvoorbeeld grafiet of een vuurvast metaal, zoals W, Mo, Nb en Ta zijn. Indien het gewenst 10 is een anti-sintermiddel dat tevens gettereigenschappen heeft te gebruiken, heeft het de voorkeur een gettermetaallegering toe te passen.

Een binaire legering met deze eigenschappen die de voorkeur heeft is een Zr-Al-legering, die 5-30 gew.% Al (rest Zr) omvat. De Zr-Al-legering met de meeste voorkeur is de legering met 84 gew.% Zr en 16 gew.t 15 Al. Andere binaire legeringen die voor gebruik in de werkwijze van de onderhavige uitvinding geschikt zijn, zijn bijvoorbeeld Zr-Ni-legerin-gen of Zr-Fe-legeringen. Men kan tevens ternaire legeringen toepassen, zoals Zr-Ti-Fe - legeringen of bij voorkeur Zr-M^-M^-legeringen, waarbij een metaal is uit de groep vanadium en niobium en M2 een metaal is 20 uit de groep nikkel en ijzer. De ternaire legering met de meeste voorkeur is een Zr-V-Fe-legering.

Gevonden is dat indien de deeltjes van de component in suspensie een deeltjesgrootte hebben groter dan ongeveer 100 micrometer, zij niet elektroforetisch kunnen worden gedeponeerd, terwijl indien de 25 deeltjesgrootte te klein is geen poreuze bekleding kan worden gevormd.

De poeders dienen derhalve een deeltjesgrootte kleiner dan ongeveer 100 micrometer en bij voorkeur kleiner dan ongeveer 60 micrometer te bezitten. Bij voorkeur hebben zij een deeltjesgrootte groter dan ongeveer 20 micrometer bij een gemiddelde deeltjesgrootte van ongeveer 30 40 micrometer.

Wanneer het gettermateriaal (eerste poeder) elektroforetisch tezamen met het anti-sintermiddel (tweede poeder) wordt gedeponeerd, kan de gewichtsverhouding van het eerste poeder tot het tweede poeder elke gewenste waarde aannemen. De voorkeursverhouding van gettermate-35 riaal tot anti-sintermateriaal ligt echter tussen 5:1 en 1:4, waarbij de verhouding met de meeste voorkeur tussen 3,5:1 en 2:1 ligt.

8500750 » % -7-

De vloeistof, waarin het getterraateriaal en het anti-sintermiddel worden gesuspendeerd, is elke vloeistof, waaruit het gettermateriaal en het anti-sintermiddel elektroforetisch kunnen worden gedeponeerd.

Deze omvat bij voorkeur water en met de meeste voorkeur gedestilleerd 5 water, waarin een water-mengbare, organische verbinding is opgelost. Geschikte organische verbindingen zijn vloeibare organische verbindingen en mengsels daarvan, zoals alcoholen, ketonen of esters en in het bijzonder alkanolen. Voor de elektroforetische depositie van getter-materialen is de voorkeursorganische verbinding ethylalcohol, aange-10 zien deze niet giftig is en niet ontvlambaar bij mengen met water.

De gewichtsverhouding tussen water en de organische verbinding kan elke verhouding zijn waarmee de elektroforetische depositie van poedervormige gettermaterialen en anti-sintermiddelen, die in het mengsel zijn gesuspendeerd mogelijk is. De volumeverhouding van water tot de 15 organische verbinding ligt echter bij voorkeur in het gebied van 3:1 tot 1:3. De verhoudingen met de meeste voorkeur zijn van 1:1 tot 1:2,5.

Het heeft voordelen een "binder" aan het waterige organische verbindingsmengsel toe te voegen. De binder voert twee functies uit: 20 hij bevordert de handhaving van de gettermateriaalpoeders in suspensie en levert in de tweede plaats een meer samenhangende afgezette laag.

De binder kan aan de vloeistof in een hoeveelheid van tot ten hoogste 15 vol.% en bij voorkeur niet meer dan 5% worden toegevoegd. 25 In de suspensie ligt de gewichtsverhouding van de vaste deeltjes tot de vloeistof tussen bij voorkeur 3:1 en 1:2 en met de meeste voorkeur tussen 2:1 en 1:1. Elke binder, die de bovengenoemde functies kan uitvoeren, is bruikbaar. Een geschikte binder blijkt echter een oplossing van aluminiumhydroxyde in water te zijn, die op ge-30 schikte wijze kan worden bereid door aluminiumkrullen volgens in de techniek bekende methoden op te lossen in een aluminiumnitraatoplossing.

Een verder voordeel bij de toepassing van deze binder is dat een zure oplossing wordt geleverd met een pH-waarde tussen onge-35 veer 3 en 4, waardoor een voldoend hoge en constante depositiesnelheid van de materialen in suspensie op de drager wordt gegarandeerd, wanneer è 85 0 07 50 '* % -8- deze laatste aan de negatieve elektrode van de spanningsbron van de elektroforetische depositie-apparatuur is aangesloten.

Voor het deponeren van een bekleding op de drager wordt deze laatste in een bad ondergedompeld dat de materialen in vloeibare 5 suspensie bevat, waarna een gelijkstroom van de getterdrager als eerste elektrode naar een tweede elektrode, die op een positieve potentiaal ten opzichte van de drager wordt gehouden, wordt doorgeleid.

Er blijkt dat de potentiaal, die men moet aanleggen niet groter mag zijn dan ongeveer 60 V. Bij een potentiaal groter dan ongeveer 60 v 10 begint zich aan de elektrode, waar de materialen worden gedeponeerd, waterstof te ontwikkelen. Deze waterstofontwikkeling is zeer ongewenst, aangezien deze het depositieproces verstoort en een laag gedeponeerde materialen produceert die niet voldoende aan de drager blijft hechten. Verder wordt de elektroforetische depositiestroom meer gebruikt voor 15 de produktie van waterstof dan voor de afzetting, hetgeen tot een vermindering van het rendement van het afzettingsproces leidt. De aanwezigheid van waterstof is tevens gevaarlijk, omdat explosieve reacties met de atmosfeer mogelijk zijn. Bij een potentiaal lager dein ongeveer 10 V zijn uitermate lange tijdsperioden noodzakelijk om een voldoende 20 dikke bekleding van het gettermateriaal en het anti-sintermiddel op het substraat te deponeren. Verder wordt de regeling van het depositie-proces moeilijker, aangezien de afzetting een minder uniforme dikte verkrijgt. Gebleken is dat in het algemeen potentialen van ongeveer 30 V gedurende een tijdsperiode van ongeveer 15 seconden voldoende 25 zijn om een bevredigende poreuze afzetting van niet-verdampbare getter-materialen en anti-sintermiddelen te verkrijgen. Wanneer voldoende gettermateriaal en anti-sintermiddel zijn gedeponeerd, wordt de spanningsbron uitgeschakeld en de getterdrager met zijn bekleding uit het elektroforetische depositiebad verwijderd. Het heeft dan de voorkeur 30 de getterinrichting af te spoelen in een organisch oplosmiddel, zoals diëthylether of aceton om eventuele losse deeltjes gettermateriaal of anti-sintermiddel, die aan het oppervlak van de afgezette laag kunnen kleven, te verwijderen. Bovendien wordt eventueel vocht uit de getterinrichting verwijderd, die daarna in warme lucht wordt gedroogd en dan 35 in een vacuümoven gebracht. De bekleding van niet-verdampbaar gettermateriaal wordt daarna gesinterd door middel van.inductieverhitting 8500750 -9- bij een temperatuur kleiner dan ongeveer 11Q0°C en bij een druk klei- -1 -3 ner dan ongeveer 10 Pa en bij voorkeur minder dan ongeveer 10 Pa.

De temperatuur ligt bij voorkeur in het gebied van ongeveer 850 tot ongeveer 1000°C. Men laat de getterinrichting daarna tot kamertempe- 5 ratuur afkoelen, waarna deze uit de vacuümoven wordt verwijderd en voor gebruik gereed is.

Onder sinteren wordt hier het verhitten van de gedeponeerde deeltjeslaag verstaan bij een voldoende tijdsperiode en temperatuur om onderlinge adhesie van de deeltjes te doen ontstaan, maar niet voldoen-10 de om het vrije oppervlak significant te verminderen. Gevonden is, dat om een gedeponeerde laag met maximale porositeit te verkrijgen, de verhitting in een geschikte cyclus dient plaats te vinden, welke de volgende trappen omvat: 1) snelle verhitting tot een temperatuur van niet hoger dan 15 350°C en lager dan 450°C in een tijdsperiode van ongeveer 1 minuut; 2) handhaving van deze temperatuur gedurende ongeveer 15 minuten om alle waterstof uit het hydride vrij te maken bij een zodanige ontwikkeling dat een goede porositeit van het eindprodukt wordt gegarandeerd, en die niet zo krachtig is, dat verlies van hechtvermo-20 gen van de deeltjes wordt veroorzaakt of een plasmaontlading nabij de getterinrichting optreedt, 3) achtereenvolgens verhoging van de temperatuur tot ongeveer 930°C in een tijdsperiode van ongeveer 2 minuten; 4) handhaving van die temperatuur gedurende ongeveer 5 minu-25 ten voor de eindsintering; 5) vrije afkoeling door straling binnen de uitgeschakelde oven, waaruit de getter wordt verwijderd wanneer zijn temperatuur niet hoger is dan 50°C.

Voorbeeld X > 30 In een 1 liter-kunstoffles werden 250 cm3 'gedestilleerd 3 water en 250 cm ethanol gebracht. Er werd 450 g titaanhydride met een deeltjesgrootte van kleiner dan 60 micrometer (Degussa) toegevoegd, tezamen met 166 g van een legering van 84% Zr met als rest Al, met een deeltjesgrootte kleiner dan 54 micrometer. 15 cm3 van "natte 35 binder" werden daarna toegevoegd en de kunststoffles werd afgesloten en mechanisch gedurende een periode van meer dan 4 uur geschud.

8500750 -10- » -i.

De suspensie is dan voor gebruik gereed, maar indien het gedurende een bepaalde periode vóór het gebruik wordt opgeslagen dient men het opnieuw gedurende een periode van ten minste 2 uur vóór het gebruik te schudden.

5 Voor het gelijktijdig elektroforetisch deponeren van getter- materiaal en anti-sintermiddel uit een suspensie wordt een elektrofo-retische inrichting 10 toegepast, die schematisch in fig. 1 is weergegeven. Inrichting 10 omvat een glazen beker 12, waarin een magnetisch roerelement 14 is geplaatst en een elektrode 16, die bestaat uit 10 een holle stalen cilinder met een diameter van 7 cm en een dikte van ongeveer 2 mm en een hoogte van 8,5 cm. De elektrode 16 wordt centraal binnen de beker 12 opgehangen door middel van kleine haken 18, 18'.

Een pasgeroerde suspensie 20 bereid als boven beschreven werd in de beker gegoten tot de elektrode 16 tot een hoogte van ongeveer 2 cm was IS bedekt, waarbij de positieve elektrode van een spanningsbron 22 werd aangesloten aan elektrode 16 door middel van draad 24, bevestigd aan de kleine haak 18'. De negatieve elektrode van de spanningsbron 22 werd aan een getterdrager 24 aangesloten door middel van een tweede draad 26. Hoewel fig. 1 de getterdrager in de vorm van een holle cilin-20 der aangeeft, werd in het onderhavige voorbeeld gebruik gemeukt van een getterdrager in de vorm van een strip van roestvrij staal met een dikte vem 0,094 mm. De stalen strip, vastgehouden door draad 26 werd langs de as van elektrode 16 in de suspensie 20 gebracht. Het magnetische roerelement 14 werd gestopt en een potentiaal van 30 V werd ge-25 durende een periode van 20 seconden tussen de stalen strip en de elektrode 16 aangelegd. De strip werd uit de suspensie verwijderd en van draad 26 losgemaakt, grondig in aceton gewassen en daarna gedurende ongeveer een half uur in warme lucht gedroogd. De strip, bekleed met een mengsel van titaanhydride en Zr-Al-legering werd daarna in een 30 vacuümoven gebracht, waar de druk werd verlaagd tot minder daui 10 Pa, terwijl de temperatuur daarvan langzaam gedurende een periode vem ongeveer 20 minuten tot 930°C werd opgevoerd. Gedurende de temperatuurtoename werd de temperatuur nadat deze 400°C had bereikt echter gedurende ongeveer 15 minuten vastgehouden, teneinde waterstof uit de 35 samenstelling te verwijderen. Nadat de temperatuur 900°C had bereikt werd deze 5 minuten vastgehouden, waarna men het monster tot kamertemperatuur liet afkoelen. De beklede strip werd uit de vacuumoven verwijderd.

8500750 V ψ -11-

Fign. 2, 3 en 4 zijn microfoto's van een scanning-elektronen-microscoop van het oppervlak van de elektroforetisch beklede strip van roestvrij staal bij een vergroting van respectievelijk 16, 400 en 1800x. Deze microfoto's werden genomen voordat de elektroforetisch gedepo-5 neerde laag was onderworpen aan de vacuümverwarmingstrap en derhalve vóór het sinteren.

Fig. 5 is een andere microfoto van het oppervlak, nadat de beklede strip aan de vacuümverwarmingstrap als beschreven was onderworpen. Deze microfoto met een vergroting van 300x toont duidelijk aan 10 dat de warmtetrap geen significante vermindering van de porositeit

van de open structuur van de gedeponeerde bekleding tot stand brengt. Voorbeeld II

Een cilindrische getterdrager werd vervaardigd uit een 1 cm brede roestvrij stalen strip met een dikte van 0,094 mm. De procedure 15 van voorbeeld I werd exact gevolgd met als enige verschil, dat de getterdrager werd vervangen door de cilindrische getterdrager. Een aantal van deze cilindrische getterinrichtingen, elektroforetisch bekleed met een mengsel van titaanhydride en zirkonium-aluminiumlegering en onderworpen aan het vacuüm-sinterproces, werd geproduceerd en onderworpen 20 aan gassorptieproeven. De resultaten van de gassorptieproeven worden aangegeven in de grafieken van fign. 6 en 7.

Voorbeeld III

Dit vergelijkende voorbeeld werd uitgevoerd teneinde de eigenschappen van een bekende getter te vergelijken met die van de 25 uitvinding. Er werden getterkogels verkregen, die waren gemaakt door samenpersen van een mengsel van poeders van titaan en een Zr-Al-lege-ring. De kogels omvatten een cirkelvormige stalen houder met een opening aan één kant met een diameter van 4 mm en een opening aan de andere kant met een diameter van 5,5 mm. De kogelhoogte was 4,3 mm. Deze 30 kogels werden aan dezelfde gassorptieproeven als de getterinrichtingen van voorbeeld II onderworpen. De gassorptieproefresultaten worden ter vergelijking in de grafieken van fign. 6 en 7 aangegeven.

8500750 « -12-

Bespreking van de gassorptieproefresultaten.

Fig. 6 geeft de sorptiesnelheid van de getterinrichtingen

als een functie van de hoeveelheid gas, die na activering bij 900eC

gedurende 10 minuten wordt gesorbeerd. De druk vein het gesorbeerde gas -4 5 boven de getterinrichting wordt constant op 4 x 10 Pa gehouden. Grafiek 1 is de gassorptiekarakteristiek voor het gas CO voor een getterinrichting van de uitvinding, vervaardigd als beschreven in voorbeeld II. Grafiek 2 is een sorptiekarakteristiek verkregen door een getterinrichting van de uitvinding, wanneer het gesorbeerde gas Hj is.

10 De streeplijnen nabij de grafieken 1 en 2 zijn de sorptiegrafieken die men zou verkrijgen, indien de gasinlaatstroom-geleidbaarheid de gasstroomsnelheid in de gettermonsterproefkamer niet had beperkt. Grafiek 3 geeft de gassorptiekarakteristiek voor CO van een traditionele getterinrichting volgens voorbeeld III. Grafiek 4 is de sorptiekarakteris-15 tiek van een traditionele getterinrichting, verkregen met als gesorbeerd gas.

Fig. 7 toont de sorptiekarakteristiek, wanneer de active-ringstemperatuur van de getterinrichting gedurende 10 minuten 500°C was. Grafieken 1' en 2' verwijzen naar getterinrichtingen van de uitvinding 20 voor de gassen respectievelijk 00 en H^, terwijl daarentegen de grafieken 3' en 4* verwijzen naar de sorptiekarakteristieken van een traditionele getterinrichting voor opnieuw CO en .

Uit de grafieken blijkt duidelijk dat de sorptie-eigen-schappen vam de getterinrichtingen van de onderhavige uitvinding aan-25 zienlijk beter zijn dan die van de traditionele getterinrichtingen.

In fign. 8, 9 en 10 wordt een kathodestraalbuis weergegeven, 4» waarin een elektroforetische getterinrichting volgens de onderhavige uitvinding is opgenomen.

Fig. 8 toont een dwarsdoorsnedeaanzicht van het elektronen-30 kanongebied 400 van een kathodestraalbuis (CRT) 402. De glazen hals 404 van de kathodestraalbuis 402 heeft de vorm van een cilinder, die door een doorboord afsluitelement 406 is afgedicht. Element 406 steunt een elektronenkanon 408 binnen de CRT 402. Het elektronenkanon 408 omvat een reeks van elektroden 410, 410', 410", 410"*, 410"", enz. Deze 35 elektroden worden toegepast om een elektronenbundel, gericht op de fos-foren van de CRT-voorplaat of het scherm (niet weergegeven) van de CRT, 8500750 -13- te produceren en te versnellen. Zij zorgen teveng voor het focusseren van de elektronenbundel om een correct afgemeten stip van elektronen op de fosforen te produceren om een goed begrensd beeld te leveren.

Het is duidelijk dat de enkele elektronenkanon 408 als aangegeven in 5 fig. 8 tevens kan bestaan uit een samengestelde structuur van drie elektronenkanonnen, zoals men die aantreft bij kleurentelevisie of weergave-CRT's, die ook bekend staan als delta- of nauwkeurige-in-lijn-kanonnen.

De kathodestraalbuis produceert tijdens bedrijf elektronen 10 uit een kathode 412, die door een reeks van elektroden 410, 410', 410'', enz. worden versneld in de vorm van een fijne bundel, die tenslotte op het CRT-scherm botst. Het is essentieel dat binnen de kathode-straalbuis een zeer hoog vacuüm wordt gehandhaafd, dat wil zeggen een zeer lage druk van rest-gassen. Deze rest-druk dient lager te zijn dan 15 ongeveer' 10~^ Pa. Indien de druk binnen de CRT hoger is dan deze waar- ft de kunnen ten minste twee nadelige effecten optreden.

In de eerste plaats kan de elektronenbundel een te groot aantal rest-gasatomen of -moleculen ioniseren, welke ionen bij versnel-·' ling naar de kathode het kathoderendement in zeer korte tijd kunnen 20 verlagen.

In de tweede plaats kunnen de elektronen bij botsing met de rest-gasatomen of -moleculen van de gewenste baan worden afgebogen waardoor men een slechtere beeldkwaliteit op het CRT-scherm verkrijgt.

Hoewel een barium-getterinrichting 414 gewoonlijk binnen de 25 CRT aanwezig is en geplaatst in een geschikte stand (in dit geval door middel van een .antenneveer 416) om een film van barium-gettermateriaal af te geven, welke film snel rest-gassen sorbeert, mag deze film niet penetreren in het elektronenkanongebied 400 van de CRT. Dit is nodig om de verlaging van de werkfunctie van de reeks van elektroden 410, 30 410', 410" , enz. te vermijden, hetgeen tot een kortsluiting van de interelektroderuimte zou kunnen leiden met een daarmee gepaard gaande beschadiging aan de elektronische ketens buiten de CRT. Men heeft helaas momenteel de neiging de afmetingen van de halsdiameter van de CRT te verminderen en als gevolg daarvan de afmetingen van de elektro-35 nenkanon of de kanonnen binnen de hals. Dit leidt tot een hoge weerstand (lage geleidbaarheid) ten opzichte van het verwijderen van rest- 8500750 -14- gassen uit het elektronenkanon door de gas-pompende barium-getterfilm. Door de hoge druk van rest-gassen, geproduceerd door de natuurlijke gasuittreding van de elektronenkanonmaterialen en tevens veroorzaakt door de verhitting van deze materialen door kathode 412, kan reeds 5 binnen het elektronenkanongebied zelf een vervorming van de elektronenbundel worden veroorzaakt. Dit is bijzonder kritisch wanneer zeer scherpe beelden van de CRT nodig zijn of zelfs wanneer een meer conventionele scherpte vereist is maar de CRT-afmetingen aanzienlijk zijn verlaagd.

10 Voor een betere toelichting van de uitvinding wordt verwezen naar fign. 9 en 10, waarin fig. 9 een aanzicht is langs de lijn XX-IX' van fig. 8 en fig. 10 een aanzicht langs X-X' van fig. 9.

Fign. 9 en 10 geven derhalve een goede voorstelling van de elektrode of anode 410'van fig. 8. Een getterinrichting volgens de 15 onderhavige uitvinding 418, die een smalle dunne strip van dragermetaal omvat, waarop elektroforetisch een poedervormig gettermateriaal, dat gesinterd is om een hoge porositeit te behouden en goede mechanische stabiliteit te verkrijgen, is gedeponeerd, is in een cirkelvorm gebogen waarbij de uiteinden bij punt 420 door puntlassen zijn verbonden. Dit 20 getterorgaan wordt dan in de ultor-structuur ingebracht en volgens niet-weergegeven organen op zijn plaats gehouden. Het is duidelijk dat de strip door een geschikt beklede draad kan worden vervangen. Verder kan de strip of draad in elk van de andere elektroden, zoals 410, 410', 410", 410"', worden geplaatst. Indien daarbij wordt gevonden dat de 25 druk in het elektronenkanon-gebied tussen het elektronenkanon 408 en de glazen hals 404 te hoog is, kan een soortgelijke draad of strip in dit gebied worden ingebracht. Activering van de getterinrichting kan men door een normale inductieverwarming tot stand brengen.

Hoewel de draad of strip voordat deze met gettermateriaal 30 elektroforetisch wordt bekleed, in zijn vorm kaïn worden gebogen, is gevonden, dat de draad of strip het best in nog rechte toestand kan worden bekleed en na het sinterproces geschikt in zijn vorm kam worden gebogen. Er is verrassenderwijze gevonden, dat bij het buigen tot een straal van slechts ongeveer 1 cm geen scheuring of afpelling van de 35 elektroforetisch gedeponeerde bekleding optreedt, terwijl er evenmin losse deeltjes worden aangetroffen.

8500750

Claims (9)

1. Kathodestraalbuis, omvattende: A. een cilindrische hals; B. een doorboord afdichtelement, dat aan één uiteinde van de hals is opgesteld, welke afdichtelement genoemd einde van de hals 5 afsluit; C. een elektronenkanon binnen genoemde hals, welk elektronenkanon wordt gesteund door het afdichtelement; en D. een binnen de hals geplaatste getterinrichting, welke getterinrichting een getterdrager omvat met daarop een elektrofore- 10 tische bekleding van ten minste één van de volgende materialen: Zr-Al-legeringen, Zr-Ni-legeringen, Zr-Fe-legeringen, Zr-Ti-Fe-legeringen, Zr-M^-M^-legeringen, waarin vanadium of niobium is en M2 nikkel of ijzer is, Zr, Ta, Hf, Ni, Ti, Th, U en hydriden daarvan. 2„ Kathodestraalbuis, omvattende:

15 A. een cilindrische hals, B. een doorboord afdichtelement, 'dat aan één uiteinde van de hals is opgesteld, welk afdichtelement genoemd einde van de hals afsluit; en Co een elektronenkanon binnen genoemde hals, welk elektronen-20 kanon wordt gesteund door het afdichtelement, welk elektronenkanon een reeks van elektroden omvat, waarbij ten minste één van genoemde elektroden een getterinrichting daarin bevat, welke getterinrichting een getterdrager omvat waarop een elektroforetische bekleding van ten minste één van de volgende materialen aanwezig is: Zr-Al-legeringen 25 Zr-Ni-legeringen, Zr-Fe-legeringen, Zr-Ti-Fe-legeringen, Zr-Mj-l^·” legeringen, waarin Mj vanadium of niobium en M2 nikkel of ijzer is, Zr, Ta, Hf, Ni, Th, U en hydriden daarvan; waarbij genoemde getterinrichting een ring met een kleinere diameter dan de diameter van de elektrode is; 30 en waarbij de getterinrichting door de elektrode wordt omcirkeld.

3. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getterinrichting een draad omvat met daarop een elektroforetische * afzetting van ten minste één van de volgende materialen: Zr-Al-legeringen, Zr, Ti en hydriden van Zr en Ti. . 8500750 -16-

4. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getterinrichting C-vormig is.

5. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getterinrichting een ring is.

6. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getterdrager een draad met een cirkelvormige doorsnede omvat.

7. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde getterdrager een vlak metallisch lint omvat.

8. Kathodestraalbuis, omvattende:

10 A. een cilindrische hals; B. een doorboord afdichtelement, dat aan één uiteinde van de hals is opgesteld, welk afdichtelement genoemd einde van de hals afsluit; en C. een elektronenkanon binnen genoemde hals, welk elektronen» 15 kanon wordt gedragen door het afdichtelement, waarbij een eerste uiteinde van het elektronenkanon grenst aan het afdichtelement en een tweede uiteinde van het elektronenkanon op een afstand vanaf het afdichtelement is geplaatst; D. een veelvoud van elektroden die binnen genoemd elektro-20 nenkanon 2ijn opgesteld, waarbij elk van genoemde elektroden een cilindrische vorm heeft en welke elektroden zodanig zijn opgesteld, dat de centrale as van elk van genoemde elektroden nagenoeg samenvalt met een as van de cilindrische hals; E. een ultor-elektrode, welke ultor-elektrode de elektrode 25 in het elektronenkanon omvat, die grenst aan het tweede uiteinde van het elektronenkanon, welke ultor-elektrode de elektrode is die het verst van het afdichtelement is verwijderd; en F. een getterinrichting, die binnen genoemde ultor-elektrode is opgesteld, welke getterinrichting een vlak metallisch lint omvat met 30 daarop een elektroforetische bekleding vein ten minste één materiaal gekozen uit Zr-Al-legeringen, Zr, Ti, hydriden van Zr en hydriden van - Ti? waarbij genoemde getterinrichting ringvormig is, welke ringvorm wordt verkregen door een eerste uiteinde van een vlak metallisch lint door 35 puntlassen met een tweede uiteinde van het vlakke metallische lint te verbinden; 8500750 I ' ’ -17- waarbij de diameter van de getterinrichting kleiner is dan de diameter van de ultor-elektrode en waarbij de getterinrichting zodanig door de ultor-elektrode wordt omcirkeld dat een centrale as van de ringvormige getterinrichting nagenoeg samenvalt met de centrale as van de ultor-5 elektrode. 85 0 0750