SU1120867A1

SU1120867A1 - Cathode-ray tube

Info

Publication number: SU1120867A1
Application number: SU833565029A
Authority: SU
Inventors: Г.О. Давыденко; А.И. Короткий; Н.И. Ковитова; А.И. Нехаев; С.Н. Поливин; В.В. Селютин; В.И. Саламатин; А.И. Сергиенко; В.А. Сорокоумов; В.И. Шиповский
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4601; Предприятие П/Я А-1848; Предприятие П/Я В-8175
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1986-09-07

Abstract

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА, содержаща вакуумную оболочку с размещенными в ней электронно-оптической системой, включающей осесимметг 33 9U9.1 рично расположенные катодно-подогревательный узел с оксидным катодом и модул тор, выполненный в виде полого цилиндра, с дном которого контактирует металлический спейсер, вьтолненный в виде полого цилиндра, опирающа с на катодно-подогревательный узел, и нераспыл емым газопоглотителем , вьшолненным в виде сло пористого титана, отличающа с тем, что, с целью увеличени ресурса , газопоглотитель закреплен на цилиндрической поверхности спейсера и вьтолнен с пористостью 59-73%, а в спейсере на участке его контактировани с дном модул тора вьтолнены (Л сквозные отверсти .ELECTRON-BEAM TUBE, containing a vacuum shell with an electron-optical system located in it, including an axis 33 of 33U-1.1, a cathode-heating unit with an oxide cathode and a modulator made in the form of a hollow cylinder, the bottom of which is in contact with a metal spacer, in a complete in the form of a hollow cylinder, resting on a cathode-heating unit, and an unsprayed getter absorbed in the form of a layer of porous titanium, characterized in that, in order to increase the getter's resource secured to the cylindrical surface of the spacer and vtolnen with porosity 59-73%, and in the spacer at its portion contacting with the bottom of the modulator vtolneny (A through-holes.

Description

Изобретение относитс к конструкци м электройно-лучевых трубок (ЭЛТ) с оксидным катодом, в частности приемных трубок цветного изображени . ЭЛТ может быть использована дл длительного поддержани оптимальной восстановительной атмосферы в вакуумной оболочке трубок, -что существенно вли ет на их ресурс.The invention relates to the design of electro-beam tubes (CRT) with an oxide cathode, in particular color image receiving tubes. CRTs can be used to maintain an optimal reducing atmosphere for a long time in the vacuum tube shell, which significantly affects their life.

Известна ЭЛТ, в вакуумной оболочке которйй размещены тенева маска и электронно-оптическа система с оксидным катодом, а между маской и цилиндром сведени установлен нераспыл емый газопоглотитель, размещенный в кольцевой канавке, вьтолненной в металлическом конструктивном элементе. В этой конструкции газопоглотитель нагреваетс с помощью электромагнитного пол , создаваемого автономным источником энергии до температуры, достаточной дл выделени из газопоглотител восстановительного газа - водорода. Выделенный водород сорбируетс поверхностью теневой маски в заданном интервале температур с последующей десорбцией его в результате электронной бомбар1дировки в процессе работы прибора. Полученный таким образом в объеме прибора водород участвует в восстановительном процессе на катоде.A CRT is known, a shadow mask and an electron-optical system with an oxide cathode are placed in a vacuum envelope, and an unsprayed getter placed in an annular groove embedded in a metal structural member is placed between the mask and the mixing cylinder. In this construction, the getter is heated by an electromagnetic field created by an autonomous source of energy to a temperature sufficient to release hydrogen from the getter of the reducing gas. The selected hydrogen is sorbed by the surface of the shadow mask in a given temperature range, followed by its desorption as a result of electron bombardment during operation of the device. The hydrogen thus obtained in the volume of the instrument participates in the reduction process at the cathode.

Недостатками этой трубки вл ютс отсутствие локализации восстановительной атмосферы в непосредственной близости от катода, необходимость использовани автономного источника энергии дл нагревани газопоглотител , неуправл емость процесса десорбции водорода с поверхности маски поскольку выделенный водород поглощаетс развитой поверхностью наход щегос в приборе газопоглотител , а также другими элементами конструкции в результате чего не обеспечиваетс оптимальное давление внутри оболочки прибора в процессе его эксплуатации Все это ограничивает практические возможности восстановительной атмосфе-ры , усложн ет и удорожает процесс стабилизации однородности эмиссионной поверхности оксидного катода и в итоге снижает ресурс ЭЛТ.The disadvantages of this tube are the lack of localization of the reducing atmosphere in the immediate vicinity of the cathode, the need to use an autonomous energy source for heating the getter, the uncontrollability of the hydrogen desorption process from the mask surface, since the released hydrogen is absorbed by the developed getter device as well as other structural elements. as a result, an optimal pressure inside the device shell during its operation is not ensured. All this limits the practical possibilities of the reducing atmosphere, complicates and increases the cost of stabilizing the homogeneity of the emission surface of the oxide cathode, and ultimately reduces the life of the CRT.

Известна также ЭЛТ, содержаща вакуумную оболочку с размещенными в ней электронно-оптической системой, включающей осесимметрично расположенные катодйо-подогревательный узел сAlso known is a CRT containing a vacuum shell with an electron-optical system located in it, including an axisymmetrically located cathode-heating unit with

оксидным катодом и модул тор, вьтолненный в виде полого цилиндра, с дном которого контактирует металлический спейсер, вьшолненньгй в видеan oxide cathode and a modulator, hollow in the form of a hollow cylinder, with a metal spacer in contact with the bottom of which, in the form of

полого цилиндра, опирающегос на катодно-подогревательный узел, и нераспыл емым газопоглотителем, выполненным в виде сло пористого титана. Конструкци такой трубки позвол ет обогащать остаточную атмосферу в вакуумной оболочке прибора водородом, выдел ющимс при нагревании пористого титана в процессе изготовлени прибора, и тем самым стабилизироватьa hollow cylinder supported by the cathode heating unit and an unsprayed getter made in the form of a layer of porous titanium. The design of such a tube makes it possible to enrich the residual atmosphere in the vacuum shell of the device with hydrogen, which is released when the porous titanium is heated during the manufacture of the device, and thereby stabilize

5 активность катода. Однако в данном случае дл этих целей необходимо использование автономных источников высокочастотной энергии дл разогрева титана, введение дополнительных тех нологических операций и конструктивных элементов, что усложн ет процесс изготовлени ЭЛТ и увеличивает энергетические затраты. Другим существенным недостатком известного технического решени вл етс то, что восстановительное активирование происходит неэффективно, поскольку зона выделени восстановительного газа не локализована в прикатодной области, а5 cathode activity. However, in this case, for these purposes, it is necessary to use autonomous sources of high-frequency energy to heat titanium, to introduce additional technological operations and structural elements, which complicates the process of manufacturing a CRT and increases energy costs. Another significant disadvantage of the known technical solution is that the reductive activation occurs inefficiently, since the emission zone of the reducing gas is not localized in the cathode region, but

0 сам процесс обогащени остаточной ат-, мосферы водородом, т.е. поддержание. давлени водорода в прикатодном пространстве посто нным, практически происходит только в период изго5 товлени прибора. При эксплуатации такого прибора титан находитс в неразогретом состо нии (не вьщел ет водород), что не позвол ет увеличить ресурс трубки путем поддержа0 ни требуемых эмиссионных свойств оксидного катода в процессе его эксплуатации .0 the process of enrichment of residual at-, mosfera with hydrogen itself, i.e. maintenance the hydrogen pressure in the cathode space is constant, practically only occurs during the manufacturing of the instrument. During the operation of such an instrument, titanium is in the cold state (not hydrogen), which does not allow to increase the service life of the tube by maintaining the required emission properties of the oxide cathode during its operation.

Целью изобретени вл етс увеличение ресурса трубки за счет повьшени эффективности использовани га-, зопоглотител .The aim of the invention is to increase the life of the tube by increasing the efficiency of the use of gas and zoabsorber.

Дл достижени указанной цели в предлагаемой ЭЛТ, содержащей вакуумную оболочку с размещенными в нейTo achieve this goal in the proposed CRT containing a vacuum shell with

электронно-оптической системой, включающей осесимметрично расположенные катодно-подогревательный узел с ок .сидным катодом и модул тор, вьтолненный в виде полого цилиндра, с an electron-optical system, including an axisymmetrically located cathode-heating unit with an oxidic cathode and a modulator, made in the form of a hollow cylinder, with

5 дном которого контактирует металлический спейсер, вьшолненный в виде полого цилиндра, опирающегос на катодно-подогревательный узел, и нерас35 the bottom of which is in contact with a metal spacer, made in the form of a hollow cylinder, resting on the heating unit, and non-ras3

пьш емым газопоглотителем, вьтолнекным в виде сло пористого титана, газопоглотитель закреплен на цилиндрической поверхности спейсера и выполнен с пористостью 59-73%, а в спейсере на участке его контактировани с дном модул тора выполнены сквозные отверсти .A gas getter, filled with a layer of porous titanium, the getter is fixed on the cylindrical surface of the spacer and has a porosity of 59-73%, and in the spacer at the site of its contact with the modulator bottom there are through holes.

В ЭЛТ предложенной конструкции пористый титановый газопоглотитель, спеченный с поверхностью спейсера, расцоложенного вблизи оксидного катода , нагреваетс за счет энергии, выдел емой катодной гильзой, до 400°С и выше в процессе обработки катода и до 300 С и вьше в процессе эксплуатации прибора, что достаточно дл активировки титанового газопоглотител , откачки образующихс при активировке газов (COj, СО, , СНц, Н) через отверсти в спейсере и обеспечени его работоспособности В результате такого нагревани титана происходит частичное поглощение продуктов разложени оксида, образующихс в процессе обработки катода , а также происходит выделение водорода , ут1аствующего в дальнейшем восстановлении активного вещества (бари ), т.е. в поддержании требуемой эмиссионной способности оксидного катода. Причем эффективность указанных процессов увеличиваетс за счет наличи отверстий в спейсере, расположенных в непосредственной близости от оксидного покрыти катода и обеспечивающих перемещение потоков газовой среды.In the CRT of the proposed design, a porous titanium getter sintered with a spacer surface located near the oxide cathode is heated by the energy released by the cathode sleeve to 400 ° C and higher during the processing of the cathode and up to 300 ° C and higher during the operation of the device, which is sufficient to activate the titanium getter, pump out gases generated during activation (COj, CO, CH, H) through the holes in the spacer and ensure its operability. As a result of this heating of titanium, a partial absorption takes place Decomposition of oxide decomposition products formed during the processing of the cathode, as well as the release of hydrogen, resulting in further reduction of the active substance (barium), i.e. in maintaining the required emissivity of the oxide cathode. Moreover, the efficiency of these processes is increased due to the presence of holes in the spacer, located in the immediate vicinity of the oxide coating of the cathode and ensuring the movement of flows of the gaseous medium.

При указанном посто нстве темдературы нагрева титанового газопоглотител обеспечиваетс посто нство давлени водорода в прикатодном пространстве , что обусловлено свойствами титана, заключающимис в уменьшении шш увеличении давлени водорода в зависимости от температуры, концентрации водорода в титане и парциального давлени водорода в системе. На указанные процессы существенное вли ние оказывает также пористость титанового газопоглотител . При этом низка пористость (ниже 59%) требует высокой температуры активировки и высокой температуры поглощени . Например , при пористости около 35% температура активировки составит около 750 С, температура поглощени - около , а сорбционна емкостьAt the indicated temperature of heating of the titanium gas absorber, the hydrogen pressure in the cathode space is constant, which is caused by the properties of titanium, which consist in decreasing the hydrogen pressure increase depending on temperature, the hydrogen concentration in titanium and the partial pressure of hydrogen in the system. These processes are also significantly affected by the porosity of the titanium getter. At the same time, low porosity (below 59%) requires a high activation temperature and a high absorption temperature. For example, with a porosity of about 35%, the activation temperature is about 750 ° C, the absorption temperature is about, and the sorption capacity

208674208674

уменьшитс в 2,5 раза по сравнению с газопоглотителем, пористость которого составл ет 59-73%. С другой стороны, использование титана, порис5 тость которого превьш1ает 73%, приводит к уменьшению механической прочности газопоглотител , увеличению стоимости (по данньгм экспериментальной проверки), что определ ет верх10 нюю границу пористости.reduced by a factor of 2.5 compared with a getter, whose porosity is 59-73%. On the other hand, the use of titanium, the porosity of which exceeds 73%, leads to a decrease in the mechanical strength of the gas absorber, an increase in cost (according to experimental verification data), which determines the upper 10 porosity limit.

Таким образом, в ЭЛТ имеет место дополнительное восстановление окислов бари как при изготовлении прибора , .так и при его эксплуатации за л f5 счет образовани в прикатодном пространстве посто нной по давлению восстановительной атмосферы. Это приводит к увеличению эксплуатационного ресурса прибора, работающего в режи20 ме, когда его долговечность ограничена прежде всего отравлением активного вещества катода. При этом отсутствует необходимость в использовании дополнительных источников энергии и 25 дополнительных конструктивных элементов .Thus, an additional reduction of barium oxides takes place in a CRT as in the manufacture of an instrument, as well as during its operation, due to f5 due to the formation in the cathode space of a reducing pressure constant in pressure. This leads to an increase in the service life of the device operating in the mode when its durability is limited primarily by poisoning of the cathode active substance. At the same time there is no need to use additional energy sources and 25 additional structural elements.

Кроме того, использование титанового газопоглотител , пористость которого составл ет 59-73%, позвол ет 0 снизить температуру активировки и рабочую температуру до значени ,совпадающего с температурным режимом катодно-модул торного узла на стадии изготовлени трубки, а также в про цессе ее эксплуатации.In addition, the use of a titanium getter, the porosity of which is 59-73%, makes it possible to reduce the activation temperature and operating temperature to a value that coincides with the temperature regime of the cathode-modulator unit at the tube manufacturing stage, as well as during its operation.

На фиг.1 показана ЭЛТ, вид сбоку; на фиг.2 - разрез ее катодно-модул торного узла.Figure 1 shows a CRT, side view; Fig. 2 is a sectional view of its cathode modulator unit.

Предлагаема ЭЛТ содержит вакуум 0 нуто оболочку 1, в горловине которой размещена электронно-оптическа система , включающа катодно-модул торный узел 2 и управл ющие электроды 3, и экран 4 с люминоформо-мозаич- 5 ным покрытием 5. Перед экраном размещен рамо-магнитный узел с теневой маской 6, закрепленной на раме 7. В оболочке размещен также распыл емый газопоглотитель 8. Катодно-моду0 л торный узел содержит катодную гильзу 9 с оксидным покрытием 10, подогреватель 11, закрепленный на опорной керамической шайбе 12, фиксируемой держателем 13 и спейсером 5 14 в модул торе 15. На цилиндрической поверхности спейсера закреплен нераспыл емый газопоглотитель 16, выполненный из титана с пористостьюThe proposed CRT contains a vacuum 0 shell 1, in the throat of which an electro-optical system is placed, including a cathode-modulator unit 2 and control electrodes 3, and a screen 4 with a phosphor mosaic-5 coating 5. In front of the screen is a frame-magnetic node with a shadow mask 6 mounted on frame 7. The shell also contains an atomizer getter 8. The cathode-modular unit contains a cathode sleeve 9 with an oxide coating 10, a heater 11 fixed to a supporting ceramic washer 12 fixed by a holder 13 and a space 5 14 in the modulator 15. An unsprayed getter 16, made of titanium with porosity, is fixed on the cylindrical surface of the spacer.

SI SI

59-73%, a в теле спейсера 14 на участке его контактировани с дном модул тора 15 выполнены сквозные отверсти 1 7.59-73%, a through holes 1 7 are made in the body of the spacer 14 at the site of its contact with the bottom of the modulator 15.

Требуемое рассто ние между оксидным покрытием 10 и внутренней поверхностью модул тора 15 задаетс спейсером 14, изготовленным из металла, смонтированным на одной оси с катодной гильзой 9 и опирающимс на керамическую шайбу 12 и внутреннюю поверхность модул тора 15. Пористый титановый газопоглотитель 16 может быть изготовлен, например, методом свободной засыпки с последующим спеканием в вакууме, что позвол ет получить пористость газопоглотител 59-73%.The required distance between the oxide coating 10 and the inner surface of the modulator 15 is determined by a spacer 14 made of metal mounted on the same axis with the cathode sleeve 9 and resting on the ceramic washer 12 and the inner surface of the modulator 15. The porous titanium getter 16 can be made For example, by the method of free backfilling followed by sintering in vacuum, which makes it possible to obtain a porosity of the getter 59-73%.

Предлагаема трубка работает следующим .The proposed tube works as follows.

При подключении выводов электронно-оптической системы к источнику питани с целью обработки оксидного покрыти 10 подогреватель 11 накал етс и нагревает катодную гильзу 9, котора , в свою очередь, нагревает спейсер 14, расположенный в непосредственной близости от катодной гильзы 9, до 400°С и выше. Указанный нагревательный процесс длитс 30-60 мин, в этот период происходит тепловое активирование титанового газопоглотител 16, который приобретает при этом эксплуатационные свойства . Дальнейший процесс обработки оксидного покрыти 10 происходит в услови х, когда газопоглотитель частично поглощает продукты разложени , образующиес при обработке оксида, и одновременно вьщел ет либо поглощает водород и тем самым обеспечивает регулирование парциального давлени водорода в остаточной атмосфере внутренней оболочки 1. При этом водород имеет свободный доступ в прикатодное пространство через отверсти 17 в спейсере 14, В результате этого в прикатодном пространстве формируетс восстановительна атмосфера, активно способствующа образованию чистого бари на поверхности оксидного покрыти 10, что определ ет в дальнейшем эмиссионные свойства оксидного катода.When the outputs of the electron-optical system are connected to a power source to treat the oxide coating 10, the preheater 11 is heated and heats the cathode sleeve 9, which in turn heats the spacer 14 located in the immediate vicinity of the cathode sleeve 9 to 400 ° C and above. The specified heating process lasts 30-60 minutes, during this period there is a thermal activation of the titanium getter 16, which thus acquires operational properties. Further processing of the oxide coating 10 occurs under conditions when the getter partially absorbs decomposition products formed during the treatment of the oxide and simultaneously either absorbs or absorbs hydrogen and thereby controls the partial pressure of hydrogen in the residual atmosphere of the inner shell 1. In this case, the hydrogen has a free access to the near-cathode space through the holes 17 in the spacer 14. As a result, a restorative atmosphere is formed in the near-cathode space, an active way the formation of pure barium on the surface of the oxide coating 10, which further determines the emission properties of the oxide cathode.

Во врем эксплуатации трубки электронные потоки, которые формируютс электронно-оптической системой, создают цветное изображение на экранеDuring the operation of the tube, the electron flows, which are formed by the electron-optical system, create a color image on the screen.

2086720867

При этом в результате бомбардировки внутренних элементов кинескопа происходит десорбци соединений, не поглощенных активным слоем распыл е5 мого газопоглотител 8, что в дальнейшем приводит к отравлении оксида. Нар ду с этим в процессе эксплуатации трубки происходит восстановление активного вещества катода (бари ) вIn this case, as a result of the bombardment of the internal elements of the kinescope, the desorption of compounds not absorbed by the active layer of the sprayed gas absorber 8 occurs, which further leads to oxide poisoning. Along with this, during the operation of the tube, the active substance of the cathode (bari) is reduced to

услови х, когда титановый газопоглотитель 16 обеспечивает поддержание давлени водорода в прикатодном пространстве посто нным. I conditions when the titanium getter 16 maintains the hydrogen pressure in the cathode space constant. I

2 Кроме тепловой активировки геттерного вещества в трубке за вл емой конструкции упом нутый процесс может осуществл тьс также во врем откачки , когда выдел юш тес газообразные 0 вещества (СО,,, СО, N,,0, СН , Н) свободно откачиваютс и удал ютс из откачиваемого объема, чему в значительной мере способствует наличие отверстий 17 в спейсере 14.2 In addition to the thermal activation of the getter substance in the tube of the claimed design, the above process can also be carried out during pumping out, when the gaseous 0 substance is emitted (CO ,,, CO, N, 0, CH, H) is pumped out and removed from the pumped volume, which is largely due to the presence of holes 17 in the spacer 14.

Теплова активировка титанового газопоглотител в предлагаемой трубке происходит практически при каждом эксплуатационном цикле, поскольку спейсер 14 с нанесенным на его поверхность слоем пористого титана находитс вблизи катодной гильзы 9. Следовательно, продолжительность вли ни эксплуатационных свойств титана на восстановительную атмосферуThe thermal activation of the titanium getter in the proposed tube occurs practically at each operational cycle, since the spacer 14 with a layer of porous titanium deposited on its surface is located near the cathode sleeve 9. Therefore, the duration of the influence of the operational properties of titanium on the reducing atmosphere

5 в ЭЛТ, а точнее - в прикатодном пространстве , увеличиваетс . Это значит, что оптимальные параметры восстановительной атмосферы (парциальное давление водорода, температура) могут сохран тьс в ксплуатируемой электронной трубке более длительное врем , что благопри тно сказываетс на сроке службы прибора.5 in a CRT, more precisely in the cathode space, is enlarged. This means that the optimal parameters of the reducing atmosphere (hydrogen partial pressure, temperature) can be maintained in the electron tube being used for a longer time, which favorably affects the service life of the instrument.

Нар ду с этим указанное увеличение срока службы трубки не св зано с дополнительными энергетическими затратами (как это имеет место в трубках известных конструкций), необходимыми дл тепловой активировки титанового газопоглотител в процессе эксплуатации, а также не требует введени дополнительных технологи . ческих операций при изготовлении трубки, поскольку известный конст5 руктивный элемент - спейсер в данном случае нар ду с основной вьшолн ет дополнительную функцию и служит в качестве несущей металлическойIn addition, the indicated increase in the service life of the tube is not associated with additional energy costs (as is the case with tubes of known structures) necessary for thermal activation of the titanium getter during operation, and also does not require the introduction of additional technology. operations in the manufacture of the tube, since the well-known structural element - the spacer in this case, along with the main one, performs an additional function and serves as a carrier metal

основы дл закреплени титанового газопоглотител .bases for fastening titanium getter.

Дл количественной оценки указанного положительного эффекта были изготовлены цветные кинескопы предлагаемой констрзгкции и проведены испытани на долговечность этих приборов В качестве базовой ЭЛТ использован кинескоп 61ЛКЗЦ (приемна ЭЛТ цветного телевизионного изображени ), гарантийна наработка которого составл ет 5000 ч.In order to quantify this positive effect, color kinescopes of the proposed design were made and durability tests of these devices were carried out. A CRT 61LKZTS (color television image CRT receiver) was used as the baseline CRT, the warranty time of which was 5000 hours.

По результатам проведенных испытаний ресурс усовершенствованных кинескопов 61ЛКЗЦ увеличилс в 1,21 ,5 раза.According to the results of the tests, the life of the improved Kinescopes 61LKZTS increased 1.21, 5 times.

Кроме того, как показала опытна проверка, теплова обработка оксида в цветных кинескопах типа 61ЛКЗЦ может осуществл тьс при температуре, котора на 2-10% ниже обычной, что уменьшает энергетические затраты на изготовление продукции.In addition, as shown by experimental testing, the heat treatment of the oxide in 61KLKZT type color tubes can be carried out at a temperature that is 2-10% lower than usual, which reduces the energy costs of manufacturing products.

/4/four

1г /J1g / j

(риг,1(rig, 1

Claims

ELECTRON BEAM TUBE containing a vacuum shell with an electron-optical system located in it, including an axisymmetrically located cathode-heating unit with an oxide cathode and a modulator made in the form of a hollow cylinder, with a metal spacer in the form of a contact cylinder made in the form of a spacer hollow cylinder, supported by a cathode-heating unit, and a non-sprayable getter, made in the form of a layer of porous titanium, characterized in that, in order to increase the resource, the getter is fixed on the cylindrical surface of the spacer and made with a porosity of 59-73%, and in the spacer in the area of its contact with the bottom of the modulator through holes are made.