NL8802333A - Kathodestraalbuis met spiraalfocusseerlens. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een kathodestraalbuis met een omhulling bevattende aan één zijde een fosforscherm en aan de andere zijde een halsgedeelte, en met een in het halsgedeelte gepositioneerd elektronenkanon dat een bundelvormend deel en een focusseer-structuur bevat, welk bundelvormend deel een kathode en tenminste één metalen elektrode omvat, en welke focusseerstructuur een aan de uiteinden open holle buis omvat van electrisch isolerend materiaal met een laag hoogohmig weerstandsmateriaal op het binnenoppervlak.

Een dergelijke kathodestraalbuis is bekend uit EP-A 23 379. De daarin beschreven kathodestraalbuis is voorzien van een elektronenkanon dat een holle glazen buis omvat. Bij de fabricage is de glazen buis door verwarming week gemaakt en op een nauwkeurig gemaakt doornstuk, dat in de lengterichting enige malen van diameter verandert, aangezogen. Aan de binnenzijde van de aldus gecalibreerde buis zijn oplegvlakken voor de elektrodes van het bundelvormend deel van het kanon gevormd. De focusseerstructuur wordt gevormd door een laag hoogohmig weerstandsmateriaal die, b.v. in spiraalvorm, op de binnenwand van de glazen buis is aangebracht.

Wanneer men een dergelijk "glas" kanon in grote aantallen gaat maken, dan blijkt dat de zeer nauwkeurig gemaakte (dus dure) doorns die bij de fabricage nodig zijn snel slijten. Dit gaat ten koste van de reproduceerbaarheid. Daarnaast blijkt het een probleem te zijn om de in de glazen buis in te brengen elektrode-onderdelen met voldoend konstante vorm te maken.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag om een kathodestraalbuis van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen met een elektronenkanon dat in massafabricage op eenvoudige wijze, met goede reproduceerbaarheid en met relatief lage kosten is te vervaardigen.

Volgens de uitvinding heeft de kathodestraalbuis van de in de aanhef genoemde soort daartoe het kenmerk, dat de onderdelen van het bundelvormend deel van het elektronenkanon samen met de holle buis via metalen draagelementen aan tenminste twee axiale montagestaven (rods) bevestigd zijn, waarbij de buis aan elk van zijn eindvlakken vast verbonden is aan een metalen plaat met een coaxiale opening die van een felsrand voorzien is die in de holle buis steekt.

Bij de bovenbeschreven constructie worden de onderdelen i van het bundelvormende deel aan axiale montagestaven (rods) bevestigd.

De holle (glazen) buis hoeft daarom geen oplegvlakken voor de elektrodes van het bundelvormend deel te verschaffen, en kan dus "recht" zijn. Bij de fabricage ervan is derhalve geen (snel verslijtende) nauwkeurig gemaakte doorn voor het verschaffen van oplegvlakken nodig. Aan dezelfde > montagestaven vindt de bevestiging van de holle buis plaats. Door middel van een mal kan daarbij een correcte alignering van de respectieve kanononderdelen gewaarborgd worden.

Voor het verbinden van de felsranden van de metalen platen aan de uiteinden van de buis van de focusseerstructuur die b.v. van glas of van keramisch materiaal kan zijn, zijn verschillende technieken te gebruiken zoals: - thermisch versmelten van de (glazen) buis aan het metaal; - lokaal versmelten d.m.v. hoog-frequent verhitting.

Bij het maken van dergelijke verbindingen moet het metaal insmeltbaar zijn en moeten de uitzettingscoëfficiênten van het materiaal van de buis en het metaal binnen nauwe grenzen aan elkaar gelijk zijn om te voorkomen dat er door het maken van de verbinding ongewenste krachten op de buis worden uitgeoefend.

Een in de praktijk bruikbare combinatie is b.v. een buis van loodglas en metalen platen van FeCr. I.v.m. zijn magnetische eigenschappen is FeCr echter niet altijd gewenst in een elektronenkanon.

Een ander aspect van de bovengenoemde verbindingsmethodes is dat ze bij dusdanige temperaturen plaatsvinden dat het veiliger is om de hoog-ohmige weerstandslaag na het verbinden van de metalen platen aan de buisuiteinden aan te brengen. Vanuit processing standpunt gezien is het echter aantrekkelijk om de hoog-ohmige weerstandslaag vooraf op het binnenoppervlak van de holle buis aan te brengen. Bij voorkeur worden daarom de felsranden van de metalen platen m.b.v. een glas-emaille aan het binnenoppervlak van de holle buis verbonden. Deze verbindingstechniek vereist veel lagere temperaturen voor het realiseren van de verbinding dan de bovenbeschreven technieken, waardoor het mogelijk is om de hoog-ohmige weerstandslaag vooraf in de buis aan te brengen zonder dat het gevaar bestaat dat hij door het latere verbindingsproces beschadigd wordt. Bovendien zijn de eisen aan het overeenstemmen van de uitzettingscoëfficiënten van buismateriaal en plaatmateriaal minder stringent, zodat er een ruimere keuze in toe te passen materialen is.

l. h.b. zijn daardoor niet-magnetische plaatmaterialen bruikbaar.

Een nog niet genoemde complicatie bij de vervaardiging van het elektronenkanon van de bekende kathodestraalbuis is, dat, doordat de elektrodes van het bundelvormend deel èn de weerstandslaag van de focusseringsstructuur aan de binnenzijde van één en dezelfde holle buis aangebracht zijn, electrische uitvoeren door de buiswand heen gemaakt moeten worden. Bij de constructie volgens de uitvinding worden de elektroden van het bundelvormende gedeelte rechtstreeks aangesloten en biedt het gebruik van metalen bevestigingsplaten met felsranden die m. b.v, glasemaille in de uiteinden van de holle buis zijn bevestigd de mogelijkheid om de hoog-ohmige weerstandslaag op het binnenoppervlak rechtstreeks aan te sluiten.

Een uitvoeringsvorm van de kathodestraalbuis volgens de uitvinding is daartoe gekenmerkt, doordat de hoog-ohmige weerstandslaag op het binnenoppervlak van de holle buis een glas-emaille met een electrisch weerstandsmateriaal bevat en dat door middel van dit glasemaille de felsrand van tenminste een van de metalen platen aan het binnenoppervlak van de buis is bevestigd. Een electrische verbinding met de weerstandslaag kan daardoor via de metalen plaat plaatsvinden, zodat het maken van een doorvoer door de buiswand niet nodig is. Een dergelijke constructie kan met voordeel ook aan het andere uiteinde van de buis toegepast worden.

Het gebruik van metaalplaten van Al of een Al-legering bij de bovenbeschreven glas-emaille verbindingstechniek blijkt tot een zeer goede hechting te leiden, i.h.b. wanneer de platen dunwandig zijn. Het voordeel van het gebruik van dunwandige platen op zich is, dat ze geringe c.q. verwaarloosbaar kleine, krachten uitoefenen op de holle buisjes. Onder dunwandig wordt hier i.h.b. verstaan: wanddikte tussen 0.01 en 0.10 mm.

De rechtstreekse bevestiging van dunwandige (Al) metaalplaten aan de axiale montagestaven kan in de praktijk problemen geven i.v.m. de stevigheid en hanteerbaarheid van zulke platen. Om deze problemen te ondervangen wordt een voorkeursvorm van de kathodestraal-buis volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de metaalplaten uit dunwandig materiaal elk gemonteerd zijn tussen een bevestigingsplaat en een steunplaat die openingen hebben die coaxiaal zijn met de opening in de betreffende metaalplaat, waarbij de felsrand rond de opening van de metaalplaat door de opening in de steunplaat steekt en de bevestigings-plaat aan de montagestaven is bevestigd.

In een uitvoeringsvorm zijn de metaalplaten uit dunwandig materiaal d.m.v. laserlassen tussen de steunplaat en de bevestigings-plaat gemonteerd.

De constructie van het elektronenkanon bij de kathodestraalbuis volgens de uitvinding is versatiel, d.w.z. dat zijn toepassing niet beperkt is tot een monochrome kathodestraalbuis met een elektronenkanon met een enkelvoudig bundelvormend deel en een enkelvoudige focusseerstructuur. De constructie kan met even veel voordeel toegepast worden in toepassingen waarin het bundelvormend deel bestemd is voor het produceren van drie elektronenbundels, waarbij hetzij de focusseerstructuur gemeenschappelijk kan zijn voor de drie bundels, hetzij aan elke bundel een eigen focusseerstructuur toegevoegd is. In het laatste geval kan dan elk van de drie focusseerstructuren een buis van een electrisch isolerend materiaal omvatten, öf kunnen de drie focusseerstructuren in een buis met drie kanalen zijn ondergebracht.

Enige uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen aan de hand van de tekening worden toegelicht.

Fig. 1 is een schematische dwarsdoorsnede van een kathodestraalbuis volgens de uitvinding met een kanon met een op een bijzondere wijze opgehangen focusseerstructuuur van het huistype;

Fig. 2 is een schematische dwarsdoorsnede van een in de buis van fig. 1 te gebruiken ophangmiddel;

Fig. 3 is een schematische dwarsdoorsnede van drie focusseerstructuren tijdens hun bevestiging aan een ophangmiddel van het in fig. 2 getoonde type;

Fig. 4 is een schematische dwarsdoorsnede van een kleurenkanon geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding;

Fig. 5 en 6 tonen perspectivische aanzichten van buizen met drie kanalen voor meervoudige focusseerstructuren.

unuex vexwxjzxny nacti rxy. i sax ue uunsi.iucT.xeve gedachte die aan de uitvinding ten grondslag ligt in algemene zin worden beschreven. In fig. 1 wordt een kathodestraalbuis 1 getoond met een in een halsgedeelte 2 gemonteerd elektronenkanon 3. Een G1 (rooster) elektrodestructuur is voorzien van een typerende opening waarachter een kathode 4 met een elektronen-emitterend oppervlak is aangebracht met een daaraan grenzende gloeidraad 5. Een G2 elektrodestructuur, in dit geval is de vorm van een metalen plaat 6 met een centrale opening, is aangrenzend aan de G1 elektrodestructuur meer naar voren geplaatst. Nog weer meer naar voren is een G3 elektrodestructuur in de vorm van een metalen plaat geplaatst. Voor het vormen van een samenstel zijn de elektrodetructuren G1, G2 en G3, die het bundelvormend deel -in dit geval het (triodedeel)- van het kanon vormen via pennen (of beugels) aan isolerende montagestaven (rods) 8, 9 bevestigd. In dit geval zijn er twee montagestaven gebruikt. De uitvinding is hier echter niet toe beperkt. Er kunnen b.v. op alternatieve en op zich gebruikelijke, wijze vier, of drie montagestaven gebruikt worden. Een focusseerstructuur 10 omvat een holle cilinder 12 die van glas of keramisch materiaal kan zijn en in dit geval aan zijn binnenoppervlak bedekt is met een laag weerstandsmateriaal 14. In het onderhavig geval heeft de laag 14 de vorm van een spiraal. De cilinder 12 is aan zijn uiteinde 13 vast verbonden met een felsrand 17 van een metalen plaat 16, welke felsrand een opening 18 in de plaat 16 omgeeft, via welke metalen plaat 16 hij bevestigd is aan de montagestaven 8, 9 waaraan ook het bundelvormend deel van het kanon is bevestigd. Aan z'n uiteinde 15 is de cilinder 12 op een analoge wijze aan de montagestaven 8, 9 bevestigd.

Voor de holle cilinder 12 en de metalen plaat 16 kunnen met voordeel materiaal gebruikt worden met een aan elkaar aangepaste uitzettingscoëfficiênt. Een geschikte keuze is b.v. G28 glas voor de holle cilinder in combinatie met molybdeen of een ijzer-nikkel-cobalt legering voor de plaat, of.loodglas of kalkglas voor de holle cilinder * in combinatie met FeCr voor de plaat.

Voor het verbinden van de (glazen) holle cilinder aan de metalen plaat zijn verschillende technieken te gebruiken, zoals b.v.

- thermisch versmelten - hoogfrequent versmelten (locaal).

Bij toepassing van deze technieken mogen de temperaturen niet te hoog worden om verweken, c.q . vervormen van de (glazen) holle cilinders zoveel mogelijk te voorkomen. Dit is van belang om een zo aberratie-vrij mogelijke focusseerstructuur te verkrijgen.

Voor het realiseren van een focusseerstructuur wordt op het binnenopper-vlak van de holle cilinder 12 een laag hoog-ohmig weerstandsmateriaal 14 aangebracht. Deze laag kan de vorm hebben van één of meer ringen, of hij kan b.v. een spriraalvorm (helix), of een combinatie van één of meer ringen met een spiraal vertonen. De laag weerstandsmateriaal kan hetzij vóór het bevestigen van de metaalplaten aan de uiteinden van de holle cilinder, hetzij daarna aangebracht worden. In het laatste geval is men er zeker van dat de weerstandslaag niet aan de bij het verbindingsproces optredende verhoogde temperaturen blootgesteld wordt. Het is b.v. mogelijk om zeer stabiele hoog-ohmige weerstandslagen te maken door RuC^ of RuCl^ deeltjes te mengen met glasemaille en daarvan m.b.v. een opzuigtechniek lagen aan te brengen op de binnenkant van de buishals. Een weerstandslaag op het binnenoppervlak heeft t.o.v. een weerstandslaag op het buitenoppervlak het voordeel dat er geen problemen kunnen ontstaan t.g.v. ongedefinieerd opladen van de binnenwand. Bij het stoken smelt het glasemaille en verkrijgt men een hoogohmige geleidende glaslaag op de glaswand, die zeer stabiel is en die niet verandert tijdens de processing van de buis.

Een spiraalvormige weerstandslaag kan men b.v. maken door voor het uitstoken m.b.v. een kraspen in de poederlaag op de glaswand, een schroefvormige onderbreking te krassen met de gewenste spoed.

Deze lagen zijn resistent gebleken tegen de buisprocessing (aansmelten hals, aquadag uitstoken, glasfrit-seal, pompproces) en tegen het z.g. afvonken van de buis.

Een voor de uitvinding karakteristieke assemblagestap wordt aan de hand van de figuren 2 en 3 nader beschreven.

Om in een kleurenkanon drie spiraallenzen te kunnen toepassen, moeten er één, resp. drie glazen buisjes aan elk van hun uiteinden bevestigd worden aan een metalen montageplaat. Bij het maken van een glas-metaalverbinding moet het metaal insmeltbaar zijn en moeten de uitzettingscoëfficiënten van het glas en het metaal gelijk zijn.

Bij de loodglasbuisjes waarin de spiraallenzen zijn gemaakt past FeCr, maar dit metaal is magnetisch hetgeen niet altijd gewenst is in een elektronenkanon.

Verder kan het vervormen van de glasbuis en het aanbrengen en electrisch uitvoeren van de spiraalweerstand een probleem zijn.

De aan de hand van fig. 2 en 3 beschreven uitvoeringsvorm geeft een oplossing om kant en klare glasbuisjes met spiraallensjes te bevestigen aan niet magnetische bevestigingsplaten, waarbij tevens de spiraalweerstand electrisch kontakt maakt met deze bevestigingsplaten.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van een ductiele aluminium folie, die aan de geleidende weerstandslaag wordt vastgesmolten en welke dient om het uitzettingsverschil tussen glasbuis en (CrNi staal) bevestigingsplaat op te heffen.

Zoals getoond in fig. 2 wordt een dunwandige aluminium plaat (of folie) 21 tussen een bevestigingsplaat 22 en een steunplaat 23 bevestigd m.b.v. laserlassen. De platen 22 en 23, die bijvoorbeeld uit CrNi staal vervaardigd zijn, hebben tegenover elkaar liggende,coaxiale openingen 19, 20. In de aluminium plaat 21 wordt, via de openingen 19, 20 een gaatje 25 geponst en een felsrandje 24 getrokken. Op dit felsrandje 24 moet een glasbuisje 26 dat aan zijn binnenoppervlak 27 voorzien is van een hoog-ohmige weerstandslaag 28 op basis van glas-emaille gemonteerd worden. In het geval van een kleurenkanon hebben de platen 22, 23 drie openingen, worden er in de aluminium folie drie gaatjes geponst en drie felsrandjes getrokken, en moeten er drie glasbuisjes op de drie felsrandjes gemonteerd worden.

Zoals getoond in fig. 3 wordt voor het monteren van de glasbuisjes een montagemal 35 gebruikt die drie doornen 30, 31, 32 en twee afstandhouders 33, 34 omvat. Drie glasbuisjes 36 worden met twee stel bevestigingselementen 37, 38 van het in fig. 2 getoonde type over de doornen 30, 31, 32 geschoven. De mal 35 met buisjes 36 wordt vervolgens in een oven geplaatst en tot een temperatuur verhit waarbij de glas-emaille weerstandslaag aan de binnenkant van de buisjes vastsmelt aan de felsrandjes van de aluminium platen van de bevestigingselementen.

Na afkoelen en demonteren van de montagemal 35 is een focuselektro-destructuur verkregen met drie spiraallenzen die nauwkeurig t.o.v. elkaar gepositioneerd zijn en met hun uiteinden bevestigd aan bevestigingselementen waarmee ze aan montagestaven bevestigd kunnen worden waaraan ook het bundelvormend kanondeel wordt bevestigd. Tevens maken de spiraallenzen elektrisch kontakt met de bevestigingselementen.

Een aldus vervaardigd kleurenkanon wordt getoond in fig.

4. Genoemd kanon bevat een bundelvormend deel met elk van drie openingen voorziene plaatelektrodes G1f G2a, G2b en G3 die aan twee diametraal t.o.v. elkaar geplaatste montagestaven (waarvan alleen montagestaaf -of multiform- 40 d.m.v. een onderbroken lijn is weergegeven) bevestigd zijn.

Drie van een spiraallens voorziene glasbuisjes 46 verschaffen een focusseerstructuur. Aan de zijde van het bundelvormende kanondeel zijn de buisjes 46 met een bevestigingselement 47 verbonden dat twee metaalplaten met daartussen in een van openingen met felsrandjes voorziene aluminium folie 49, omvat. De felsrandjes zijn vastgesmolten aan de glas-emaille weerstandslagen waarin de spiraallens configuraties zijn gevormd.

Aan de van het bundelvormend kanondeel afgekeerde zijde zijn de buisjes 46 verbonden met een bevestigingselement 48. Dit bevestigingselement is in wezen gelijk aan het bevestigingselement 47, met dien verstande dat in het getoonde geval één van de twee metaalplaten waartussen de aluminiumfolie (hier folie 50) bevestigd is gevormd wordt door de bodem 51 van de G4 elektrode. In dit geval is de bodem 51 voorzien van drie door kragen omgeven openingen, doch de uitvinding is niet tot een dergelijke G4 configuratie beperkt. Bij een kanon van het in-line type (fig. 3), liggen de cilinderstructuren in één vlak, bij een kanon van het delta type dienen de cilinderstructuren volgens een driehoeks arrangement gepositioneerd te zijn. In beide gevallen kan op alternatieve wijze i.p.v. van afzonderlijke holle cilinders gebruik gemaakt worden van (glazen of keramische) staven 49, 51 met drie inwendige kanalen (Fig. 5; Fig. 6).

Claims (10)

1. Kathodestraalbuis met een omhulling, bevattende aan één zijde een fosforscherm en aan de andere zijde een halsgedeelte, en met een in het halsgedeelte gepositioneerd elektronenkanon dat een bundelvormend deel en een focusseerstructuur bevat, welk bundelvormend deel een kathode en tenminste één metalen elektrode omvat en welke focusseerstructuur een holle, aan de uiteinden open buis omvat van electrisch isolerend materiaal met een laag hoog-ohmig weerstands-materiaal op het binnenoppervlak, met het kenmerk, dat de onderdelen van het bundelvormend deel van het elektronenkanon samen met de holle buis via metalen draagelementen aan tenminste twee axiale montagestaven bevestigd zijn, waarbij de buis aan elk van zijn eindvlakken vast verbonden is aan een metalen plaat met een coaxiale opening die van een felsrand voorzien is die in de holle buis steekt.

2. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de felsranden van de metalen platen door middel van een glas-emaille aan het binnenoppervlak van de holle buis verbonden zijn.

3. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de hoog-ohmige weerstandslaag een glas-emaille met een electrisch weerstandsmateriaal bevat en dat door middel van dit glas-emaille de felsrand tenminste één van de metalen platen aan het binnenoppervlak van de buis is bevestigd.

4. Kathodestraalbuis volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de metalen platen uit een dunwandig materiaal vervaardigd zijn.

5. Kathodestraalbuis volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het dunwandige materiaal in hoofdzaak uit aluminium of een aluminium legering bestaat.

6. Kathodestraalbuis volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de metaalplaten uit dunwandig materiaal elk gemonteerd zijn tussen een bevestigingsplaat en een steunplaat die openingen hebben die coaxiaal zijn met de opening in de betreffende metaalplaat, waarbij de felsrand rond de opening van de metaalplaat door de opening in de steunplaat steekt en de bevestigingsplaat aan de montagestaven is bevestigd.

7. Kathodestraalbuis volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de metaalplaten uit dunwandig materiaal elk d.m.v. laser-lassen aan de steun- en bevestigingsplaten gemonteerd zijn.

8. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bundelvormend deel van het elektronenkanon bestemd is voor het produceren van drie elektroenenbundels en dat aan iedere bundel een eigen focusseerstructuur is toegevoegd.

9. Kathodestraalbuis volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat elke van de drie focusseerstructuren een buis van electrisch isolerend materiaal omvat.

10. Kathodestraalbuis volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de drie focusseerstructuren in een buis met drie inwendige kanalen zijn ondergebracht.