NL9000913A - Werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis met een beeldscherm en met een elektronenkanon dat een kathode, een aantal elektroden en een weerstandslaaglenssysteem bevat.

Een kathodestraalbuis met een elektronenkanon dat een kathode, een aantal elektroden en een weerstandslaaglenssysteem bevat is onder meer beschreven in de Europese octrooiaanvrage 327149.

Een weerstandslaaglenssysteem bevat tenminste één weerstandslaaglens. Een weerstandslaaglens is een elektron-optisch element in het elektronenkanon, welk element een buisvormig deel bevat. Het buisvormig deel is, bijvoorbeeld aan de binnenzijde, van een weerstandslaag of weerstandslagen voorzien, over welke weerstandslaag of weerstandslagen een potentiaalverschil of potentiaalverschillen aan te leggen is (zijn) en door welk elektron-optisch element in gebruik een elektron-optische lens voor een elektronenbundel gevormd wordt. Een weerstandslaag kan spiraalvormig zijn.

Een elektronenkanon met een weerstandslaaglenssysteem is bijvoorbeeld geschikt voor gebruik in een kleurenkathodestraalbuis of in een monochroom kathodestraalbuis, bijvoorbeeld een projectiekathodestraalbuis.

De vorm van de spot, dat wil zeggen de trefvlek op het beeldscherm, van een door het elektronenkanon opgewekte elektronenbundel is, binnen zekere grenzen, door middel van elektron-optische berekeningen te voorspellen.

Het is echter gebleken dat tijdens het gebruik van een kathodestraalbuis met een dergelijk elektronenkanon de spot van een, door het elektronenkanon opgewekte, elektronenbundel vaak van mindere kwaliteit is dan op grond van elektron-optische berekeningen te verwachten is.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd, de kwaliteit van de spot te verbeteren.

Daartoe worden in de werkwijze volgens de uitvinding tijdens een vervaardigingsstap vonken opgewekt tussen een elektrode en een aan de genoemde elektrode naburig deel van het weerstandslaaglenssysteem, waarbij via toevoerleidingen aan de genoemde elektrode een pulsspanning wordt toegevoerd en aan het genoemde naburig deel een gelijkspanning wordt toegevoerd en maatregelen getroffen worden voor het tegengaan van het optreden van vonken in het weerstandslaaglenssysteem.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat het bovengenoemde probleem zijn oorsprong vindt in een vervaardigingsstap in de werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis, het afvonken, zoals onderstaand wordt verduidelijkt.

Het elektronenkanon wordt afgevonkt omdat kleine oneffenheden in gebruik emissie van elektronen of overslag kunnen veroorzaken. Tijdens het afvonken wordt aan de genoemde elektrode een pulsspanning toegevoerd. Door af te vonken, dat wil zeggen, door snel wisselende elektrische spanningen (pulsspanningen) tussen de genoemde elektrode en het genoemde naburig deel van het weerstandslaaglenssysteem aan te leggen, is het mogelijk overslagen (vonken) te induceren, waardoor oneffenheden op het oppervlak van de elektrode en/of het genoemde naburig deel van het weerstandslaaglenssysteem verwijderd worden en de kwaliteit van de kathodestraalbuis verbeterd wordt. Dit is met name van belang als tussen de genoemde elektrode en het naburig deel in gebruik een hoge elektrische veldsterkte optreedt. Het is door proeven in het kader van de uitvinding gebleken dat het afvonken van een elektronenkanon de elektron-optische eigenschappen van het elektronenkanon nadelig kan beïnvloeden. Vermoed wordt dat als gevolg van de relatief hoge weerstand en hoge capaciteit van het weerstandslaaglenssysteem zeer hoge veldsterkten in het weerstandslaaglenssysteem optreden wanneer in het weerstandslaaglenssysteem een pulsspanning optreedt. Door een hoge veldsterkte worden vonken in het weerstandslaaglenssysteem geïnduceerd, die het weerstandslaaglenssysteem beschadigen, en de elektron-optische eigenschappen van het weerstandslaaglenssysteem negatief beïnvloeden.

Door de werkwijze volgens de uitvinding wordt dit voorkomen.

Maatregelen voor het voorkomen van vonken in het weerstandslaaglenssysteem die eenvoudig uitvoerbaar zijn worden hierdoor gevormd doordat aan iedere weerstandslaag van het weerstandslaaglenssysteem een gelijkspanning wordt toegevoerd.

Als aan iedere weerstandslaag een gelijkspanning wordt toegevoerd kunnen in het weerstandslaaglenssysteem geen hoge veldsterkten optreden.

Onder gelijkspanning wordt in het kader van de uitvinding tevens een spanning verstaan waarvan de frequentie veel lager is dan de frequentie van de pulsspanning en ook een spanning gelijk aan aarde. Aan beide zijden van een weerstandslaag kan dezelfde elektrische spanning worden aangelegd, of een constant spanningsverschil.

Het optreden van vonken kan bijvoorbeeld ook worden voorkomen door in de toevoerleidingen voor het toevoeren van elektrische spanningen elementen met een frequentie-afhankelijke impedantie te schakelen, met een dusdanige frequentie-afhankelijkheid dat pulsspanningen welke een weerstandslaag zouden kunnen beschadigen niet aan de weerstandslaag worden toegevoerd.

Bij voorkeur heeft de werkwijze volgens de uitvinding als kenmerk, dat het verschil tussen de gelijkspanning en de pulsspanning dusdanig wordt gekozen dat tijdens het afvonken geen overslag optreedt tussen de toevoerleidingen van het elektronenkanon.

Het overslaan van vonken tussen de toevoerleidingen kan de toevoerleidingen beschadigen. Tevens heeft het als gevolg dat er minder of minder krachtige vonken overslaan tussen de genoemde elektrode en het naburig deel. Dit beïnvloedt het afvonken nadelig.

In een uitvoeringsvorm bevat het weerstandslaaglenssysteem een lenssysteem van het uni-potentiaal-type en wordt aan beide uiteinden van het genoemde uni-potentiaallenssysteem een positieve spanning van enige tientallen kV aangelegd, wordt aan een midden-elektrode van het uni-potentiaallenssysteem een spanning van ongeveer 0 kV aangelegd, en wordt op een het uni-potentiaallenssysteem naburige elektrode een negatieve pulsspanning van enige tientallen kV aangelegd.

De uitvinding wordt in het navolgende, bij wijze van voorbeeld, nader toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont:

Fig. 1a, 1b en 1c in doorsnede een detail van een kathodestraalbuis bevattende een elektronenkanon met een aantal elektroden en een weerstandslaaglenssysteem;

Figuur 2 schematisch enige belangrijke onderdelen van het elektronenkanon getoond in figuur 1c;

Figuur 3 in grafiekvorm de hoogte van de pulsspanning als funktie van de tijd.

De figuren zijn zuiver schematisch en niet op schaal getekend. Overeenkomstige delen zijn in de figuren in het algemeen met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

Figuren 1a, 1b en 1c tonen in doorsnede een detail van een kathodestraalbuis 1 bevattende in de hals 2 van de kathodestraalbuis een elektronenkanon 3 bevattende een stelsel elektroden 4, een weerstandslaaglenssysteem 5 en een kathode 6. Het stelsel elektroden 4 bevat in dit voorbeeld elektroden 7 en 8 die mechanisch verbonden zijn door elektrisch isolerende, bijvoorbeeld glazen, verbindingsstaven 10. Het weerstandslaaglenssysteem 5 bevat één of meer buisvormige elementen 11 die aan de binnenzijde voorzien zijn van een weerstandslaag 12 met een relatief hoge weerstand. Het weerstandslaaglenssysteem 5 getoond in figuur 1a bevat twee gedeelten en elektroden 14 en 15. Het eerste gedeelte vormt een voor-focusseringslens, het tweede gedeelte vormt een hoofdlens. Het weerstandslaaglenssysteem 5 getoond in figuur 1b vormt een bipotentiaallens. Het weerstandslaaglenssysteem 5 getoond in figuur 1c bevat aan de binnenzijde van buisvormig element 11 een geleidende ring 13 en vormt een uni-potentiaallens. Het van de kathode afgewende uiteinde van het weerstandslaaglenssysteem is in deze voorbeelden door middel van een eindstuk 16 met veren in de hals 2 van de kathodestraalbuis 1 gepositioneerd. De veren maken elektrisch kontakt met geleidende laag 18. De elektrode 9 is in dit voorbeeld elektrisch verbonden met weerstandslaag 12 en vormt een deel van het weerstandslaaglenssysteem dat naburig aan elektrode 8 is. Als delen van het weerstandlaaglenssysteem worden in het kader van de uitvinding tenminste de weerstandslaag of weerstandslagen en de delen van het elektronenkanon die elektrisch verbonden zijn met tenminste één weerstandslaag, bijvoorbeeld eindstuk 16 of elektrode 9 of een geleidende ring aan het uiteinde van buisvormig element 11 etc., beschouwd. Hals 2 is voorzien van doorvoeren 17 voor het toevoeren van elektrische spanningen aan delen van het elektronenkanon. De door het elektronenkanon opgewekte elektronenbundel of elektronenbundels wordt (worden) over een hier niet getoond beeldscherm door middel van een afbuigspoelensysteem 19 afgebogen.

Het is gebleken dat voor een kathodestraalbuis met een dergelijk elektronenkanon in gebruik de spot, dat wil zeggen de trefvlek op het beeldscherm, van een door het elektronenkanon opgewekte elektronenbundel vaak van mindere kwaliteit is dan op grond van elektron-optische berekeningen te verwachten is.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht, dat het bovengenoemde probleem althans gedeeltelijk zijn oorsprong vindt in een bepaalde vervaardigingsstap in de werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis, het afvonken.

Kleine oneffenheden op het oppervlak van een elektrode van het elektrodenstelsel kunnen in bedrijf aanleiding geven tot emissie van elektronen of overslag. Dit heeft een negatieve invloed op de kwaliteit van de kathodestraalbuis.

Door af te vonken, dat wil zeggen, door snel wisselende elektrische spanningen (pulsspanningen) tussen delen van het elektronenkanon aan te leggen, is het mogelijk overslagen (vonken) te induceren, waardoor oneffenheden op het oppervlak van genoemde delen verwijderd worden en de kwaliteit van de kathodestraalbuis verbeterd wordt.

Het is gebleken dat beschadigingen aan het weerstandslaaglenssysteem tijdens het afvonken kunnen optreden.

Vermoed wordt, dat als gevolg van de relatief hoge weerstand en hoge capaciteit van het weerstandslaaglenssysteem zeer hoge veldsterkten in het weerstandslaaglenssysteem optreden wanneer over het weerstandslaaglenssysteem een pulsspanning wordt aangelegd, welke hoge veldsterkten vonken in het weerstandslaaglenssysteem induceren, die het weerstandslaaglenssysteem beschadigen.

De werkwijze volgens de uitvinding voorkomt deze beschadigingen, bijvoorbeeld door tijdens het afvonken slechts gelijkspanning(en) over het weerstandslaaglenssysteem aan te leggen.

Figuur 2 toont schematisch enige belangrijke onderdelen van het elektronenkanon getoond in figuur 1c.

Vonken kunnen, indien in het weerstandslaaglenssysteem een pulsspanning optreedt, overslaan tussen geleidende delen van het weerstandslaaglenssysteem (bijvoorbeeld tussen elektrode 9, geleidende ring 13 of eindstuk 16) en de hoogohmige laag 12. Deze vonken beschadigen de hoogohmige laag 12 en verminderen de kwaliteit van het elektronenkanon.

In de uitvoeringsvorm zoals schematisch getoond in figuur 2 bevat het weerstandslaaglenssysteem een lenssysteem van het uni-potentiaal-type. In gebruik wordt aan beide uiteinden (elektroden 9 en 16) van het weerstandslaaglenssysteem een spanning van ongeveer 30 kV aangelegd, wordt aan de midden-elektrode (elektrode 13) van het weerstandslaaglenssysteem een spanning van ongeveer 5.5 kV aangelegd, en wordt op een het weerstandslaaglenssysteem naburige elektrode (elektrode 8) van het elektrodenstelsel een spanning van ongeveer 0.5 kV aangelegd. Tijdens het afvonken wordt aan beide uiteinden (elektroden 9 en 16) van het weerstandslaaglenssysteem een spanning van enige tientallen kV, bijvoorbeeld tussen 25 kV en 45 kV, bij voorkeur tussen 30 en 40 kV, welke spanning bij voorkeur gedurende het afvonken langzaam oploopt, aangelegd, wordt aan de midden-elektrode (elektrode 13) van het weerstandslaaglenssysteem een spanning van ongeveer 0 V, bijvoorbeeld tussen -5 kV en 5 kV, bij voorkeur aarde, aangelegd, en wordt op een het weerstandslaaglenssysteem naburige elektrode (elektrode 8) van het elektrodenstelsel een negatieve pulsspanning van enige tientallen kV, bijvoorbeeld een pulsspanning tussen -20 kV en -30 kV, bij voorkeur ongeveer 25 KV, aangelegd. Hierdoor worden vonken opgewekt tussen elektrode 8 en een aan elektrode 8 naburig deel van het weerstandslaaglenssysteem, in dit voorbeeld elektrode 9. Er treden tijdens het afvonken geen beschadigingen aan het weerstandslaaglenssysteem op en voor deze waarden is de kans op overslag tussen de toevoerleidingen 17 tijdens het afvonken gering.

Tabel 1 toont de op elektroden 9 en 16 aangelegde spanning (Vg), de op elektrode 8 aangelegde spanning Vg en de op elektrode 13 aangelegde spanning V13 als functie van de tijd t (in min). Figuur 3 toont als voorbeeld als functie van de tijd t (in psec) de op elektrode 8 aangelegde spanning Vg in kV.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding aan de hand van bepaalde voorbeelden van elektronenkanonnen is geïllustreerd, zal het duidelijk zijn dat de werkwijze niet tot deze voorbeelden beperkt is.

Het elektronenkanon getoond in figuur 1b dat een weerstandslaaglenssysteem van het bi-potentiaaltype bevat kan bijvoorbeeld afgevonkt worden door aan elektrode 8 een negatieve pulsspannning van enige tientallen kV, en aan elektroden 9 en 16 relatief lage gelijkspanningen, bijvoorbeeld tussen de 0 en 10 kV toe te voeren. Het elektrodenstelsel kan meer dan twee elektroden bevatten; het weerstandslaaglenssysteem kan meerdere sub-lenssystemen bevatten; het elektronenkanon kan een spiraallens van het bi- en/of uni-potentiaal-type bevatten; de kathodestraalbuis kan een monochrome kathodestraalbuis zijn, bijvoorbeeld een projectiebuis of een DGD- (Data Graphic Display) buis of een kleurenkathodestraalbuis van het in-line of delta-type; aan de elektroden of het lenssysteem kunnen spanningen worden toegevoerd die buiten de in het voorbeeld gegeven gebieden vallen; in plaats van het afbuigspoelenstelsel 19 kan bijvoorbeeld een stelsel van afbuigplaten gebruikt worden voor het afbuigen van de elektronenbundel(s).

Claims (4)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een kathodestraalbuis met een beeldscherm en met een elektronenkanon dat een kathode, een aantal elektroden en een weerstandslaaglenssysteem bevat, met het kenmerk, dat tijdens een vervaardigingsstap vonken worden opgewekt tussen een elektrode en een aan de genoemde elektrode naburig deel van het weerstandslaaglenssysteem, waarbij via toevoerleidingen aan de genoemde elektrode een pulsspanning wordt toegevoerd en aan het genoemde naburig deel een gelijkspanning wordt toegevoerd en maatregelen getroffen worden voor het tegengaan van het optreden van vonken in het weerstandslaaglenssysteem.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan iedere weerstandslaag van het weerstandslaaglenssysteem een gelijkspanning wordt toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het verschil tussen de gelijkspanning en de pulsspanning dusdanig wordt gekozen dat tijdens het afvonken geen overslag optreedt tussen de toevoerleidingen van het elektronenkanon.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het weerstandslaaglenssysteem een lenssysteem van het uni-potentiaal-type bevat, met het kenmerk, dat aan beide uiteinden van het genoemde uni-potentiaallenssysteem een positieve spanning van enige tientallen kV aangelegd wordt, aan een midden-elektrode van het uni-potentiaallenssysteem een spanning van ongeveer 0 kV aangelegd wordt, en aan een het uni-potentiaallenssysteem naburige elektrode een pulsspanning van enige tientallen kV aangelegd wordt.