DD153019A5

DD153019A5 - Elektronenstrahl-erzeugungssystem fuer kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DD153019A5
Application number: DD80221168A
Authority: DD
Inventors: Hans Reule; Hartmut Gaenzle; Horst H Vogel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz Ag
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1981-12-16
Also published as: ES491486A0; FI71852C; PL224255A1; ES8101324A1; MX147545A; EP0019249B1; FI71852B; JPH0234137B2; FI801562A; EP0019249A1; JPS569951A; PL133009B1; DE2920151C2; US4492894A; DE2920151A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahl- Erzeugungssystem fuer Kathodenstrahlroehren, insbesondere Farbbildroehren mit drei Elektronenstrahlen. Die Elektroden des Systems werden mit zunehmender Entfernung von der Kathode immer weniger erwaermt, was zu mechanischen Spannungen und als deren Folge zu Farbfehlern wegen schlechter zeitlicher Konvergenz und schlechter zeitlicher Konstanz der Stahlstroeme fuehrt. Das Ziel der Erfindung ist es, diese Farbfehler zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau eines Elektronenstrahl- Erzeugungssystems anzugeben, bei dem mechanische Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen der Elektroden weitgehend vermieden werden. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass verschiedene Werkstoffe fuer die verschiedenen Elektroden in bezug auf ihre Waermeausdehnungskoeffizenten derart ausgewaehlt werden, dass, trotz der unterschiedlichen Temperaturen der verschiedenen Elektroden, Ausdehnungen erzielt werden,durch die keine mechanischen Spannungen ausgeloest werden. Die Erfindung ist auf alle Kathodenstrahlroehren mit mindestens zwei Elektronenstrahlen anwendbar.

Description

H.Reule-H.Gänzle-H.H.Vogel 4-3-4 '

Titel der Erfindung

Elektronenstrahl-Erzeugungssystem für Kathodenstrahlröhren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ElektronenstrahtErzeugungssysteme für Kathodenstrahlröhren, die im folgenden kurz Systeme genannt werden. Als Kathodenstrahlröhren kommen insbesondere Farbbildröhren mit derzeit üblicherweise drei Elektronenstrahlen in Frage.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem weist mehrere Elektroden und geheizte Kathoden auf, von denen die Elektronenstrahlen ausgehen. Wegen unterschiedliche* Abstände der Elektroden von den Kathoden werden die Elektroden auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, wodurch sie sich unterschiedlich stark ausdehnen. Dadurch entstehen Spannungen im System, die starken Einfluß z.B. auf den Kathodenstrom oder

~ 2 —

auf die Konvergenzeigenschaften der Röhre ausüben. In der älteren deutschen Patentanmeldung P 28 33 987.9 wurde von dieser Problematik ausgehend darauf hingewiesen, daß es zweckmäßig sei, die Spannungen dadurch zu verringern, daß die Wärmeausdehnung der Bauteile der einzelnen Gitterebenen verringert und annhähernd gleich groß gemacht wird.

Besonders für den Wehnelttopf und dessen Halterungen wird dort vorgeschlagen, einen Werkstoff mit sehr geringer Wärmeausdehnung zu verwenden. Dabei ist zu beachten, daß der Werkstoff bei der Betriebstemperatur des Wehnelttopfes nicht magnetisch sein darf.

Es hat sich herausgestellt, daß es sehr schwierig ist, die Ausdehnung der Bauteile der Gitterebenen zu verringern, sowie annähernd gleich groß zu machen und dabei zusätzlich noch die Bedingung der Magnetismusfreiheit zu erfüllen. Handelsübliche Legierungen mit geringer Wäremeausdehnung sind aber fast alle bei den Betriebstemperaturen der Elektroden noch magnetisch.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die durch die unterschiedlichen Temperaturen der Elektroden im ElektronenstrahtErzeugungssystem hervorgerufenen mechanischen Spannungen zu verringern und dadurch die Konvergenzeigenschaften und die Eigenschaften, die vom Kathodenstrom gefordert werden zu verbessern, und damit im Falle einer Farbbildröhre Farbfehler zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Elektronen-" strahl-Erzeugungssystem s'o auszugestalten, daß keine mechanischen Spannungen aufgrund der Wärmeausdehnung auftreten, ohne das die Bedingung sehr geringer Wärmeausdehnung eingehalten werden muß.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die Elektroden jeder Ebene ein solche Werkstoff gewählt wird, daß das Verhältnis aus dem gegenseitigen Abstand zweier Elektrodenebenen und der Differenz der Wärmeausdehnung der Bauteile dieser beiden Elektrodenebenen im wesentlichen konstant ist. Für diese Lösung ist die Bedingung einer sehr geringen Wärmeausdehnung des verwendeten Werkstoffes nicht mehr erforderlich. Die Zahl der verwendbaren Werkstoffe erhöht sich dadurch erheblich. Besonders vorteilhaft sind 'Ausführungen, bei denen die Werkstoffe aller Elektroden bzw. ihre Halterungen bei der Betriebstemperatur der einzelnen Elektroden unmagnetisch sind. Die "mechanischen Spannungen in einem erfindungsgemäßen Aufbau treten auch dann nicht auf, wenn der Werkstoff für die Elektroden und/oder die zugeordneten Halteelemente für zwei Elektrodenebenen derselbe ist. Bei einem solchen Elektronenstrahl-Erzeugungssystem müssen nicht so viel verschiedene Werkstoffe, wie Elektrodenebenen vorhanden sind, ausgewählt werden, sondern einige Wenige. .

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Längs-Schnitt durch ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem

Pig. 2: Ausdehnung der verschiedenen Elektrodenebeneh bei

einem bekannten System

Fig. 3: Ausdehnung der verschiedenen Elektrodenebenen bei

einem erfindungsgemäßen System Fig. 4: Kathodenstrom bei aus verschiedenen Materialien auf-Pi "* f*

gebauten Elektronenstrahl-Erzeugungssystemen

a) Alle Elektroden aus demselben Material nach Stand der Technik

b) Wehnelttopf aus Fe Ni 36 nach P 28 33 987.9

c) Erfindungsgemäßer Aufbau

.In Figur 1 ist ein Längs-Schnitt durch ein System in Inline-Technik mit drei nebeneinander angeordneten Elektronenstrahlerzeugungssystemen dargestellt, deren Elektroden in vier Ebenen, El bis E4, liegen. Hierbei ist zu bemerken, daß die Schnittfläche so gewählt ist, daß Glasstäbe und Halteelemente der Elektroden mitgeschnitten wurden. Dies ist aus Figur 1 ersichtlich. Die Elektroden 1 bis 4 sind entweder direkt oder über Halterungsteile 5 in die Glasstäbe 6 eingeschmolzen. In jeder Elektrodenebene sind drei Durchtrittslöcher 7 für die Elektronenstrahlen angebracht. In Figur 1 liegen diese Löcher senkrecht zur Schnittebene nebeneinander, so daß nur die mittlere zu sehen ist.

Der gegenseitige Abstand der Löcher beträgt 6,6 mm.

Im Betrieb erwärmen sich die Elektroden auf verschiedene Temperaturen. Für die vier Ebenen ist dies in der Tabelle aufgeführt. Die Zeit t ist die Zeit nach Einschalten der Kathodenheizung.

	t = c	t' = 4 min	t = 12 mm	t = OO
El	25°C	255°C	3O5°C	315⁰C
E2	25°C	58⁰C	125°C	155⁰C
E3	25°C	38⁰C	85⁰C	119⁰C
E 4 .	25°C	33°C	6I⁰C	91⁰C

Bei Erhöhung der Temperatur ändert sich der Lochabstand aufgrund der Wärmeausdehnung der Elektrodenwerkstoffe. In. Figur 2 ist diese Lochabstandsanderung für die drei Zeiten t = 4 min, 12 min, und im mit OO bezeichneten Endzustand in Bezug auf den Abstand Kathode zu jeweiliger Elektrodenebene aufgezeichnet. Es ist deutlich ersichtlich, daß das Verhältnis aus dem gegenseitigen Abstand zweier Elektrodenebenen und der Differenz der Wäremeausdehnung der Bauteile dieser beiden Elektrodenebenen im wesentlichen konstant ist. Daher kommt es zu starken mechanischen Spannungen im. System. Diese Spannungen werden gemäß der Erfindung vermieden, wenn das angesprochene Verhältnis konstant bleibt, wie in Figur 3 dargestellt ist. In Figur 3 ist absichtlich kein Maßstab für die Lochabstandsanderung angegeben, um anzudeuten, daß die wesentliche Idee in der Wahrung des konstanten Verhältnisses als weniger in der Schaffung sehr kleiner Wärmeausdehnungen besteht.

Es ist zweckmäßig, die Elektroden zweier Ebenen aus demselben Werkstoff herzustellen, da dann weniger Werkstoffe ausgeprüft und auf Lager gehalten werden müssen, als wenn für jede Ebene der Elektrodenwerkstoff unterschiedlich ist.

Werte wie in Figur 2 dargestellt, werden bei Verwendung von χ 4 Cr Ni 1813 erhalten. Die Verhältnisse der Figur.3, also die Erfüllung der Erfindungsaufgabe, werden bei Verwendung folgender Werkstoffe in guter Näherung erhalten:

Für die Elektrode 1: Fe Ni 36

Für die Elektrode 2: Ni Fe 48 Cr

Für die Elektroden 3 und Ί: χ Ί Cr Ni l8l3

Bei Verwendung von Ni Fe 48 Cr für die Elektrode 2 wird im Betrieb der Curiepunkt von 48O°C nie überschritten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der magnetische Einfluß der

Elektrode 2 zu keinen schwerwiegenden Fehlern bei der Elektronenabbildung auf dem Schirm führt. Bei Verwendung von 30$ Ni 70$ Pe mit einem Curiepunkt bei einer Temperatur im Bereich von 35—65 C werden Schwierigkeiten, wie sie bei anderen Elektrodenaufbauten wegen Perromagnetismus auftreten können, vermieden. Beim Elektrodenaufbau nach Figur 1 sollen die Werkstoffe der Elektroden 3 und 4 schon nach kurzer Betriebsdauer den Curiepunkt überschreiten, damit Abbildungsfehler vermieden werden. Die Erfindung gilt dem bisherigen entsprechend selbstverständlich auf für andere Systemaufbauten als für den in Figur 1 dargestellten, also nicht nur für Inline-Sy sterne sondern z.B. auch für Δ. -' und Einstrahlsysteme.

Als empfindliches Nachweismittel für mechanische Spannungen im System hat sich der Kathodenstrom erwiesen. Dabei liegt an der Kathode eine Spannung von OV, an der Elektrode 1 liegen -lOOV. Die positive Spannung der Elektroden 2 und 3 wird so eingestellt, daß im stationären Zustand lOOjuA Kathodenstrom fließen. Nach dieser Einstellung läßt man das System abkühlen und mißt dann den Kathodenstrom nach erneutem Einschalten.

Die Ergebnisse sind mit dem in Figur 1 dargestellten Systemaufbau gewonnen und sind in Figur 4 dargestellt. Bei der mit a bezeichneten Kurve bestehen alle Elektroden aus χ 4 Cr Ni 1813. Der Kathodenstrom läuft mit einem starken Überschwinger auf lOOua ein. Die Kurve b wurde bei Systemen gemessen, bei denen die Elektrode 1 aus Fe Ni 36 gefertigt wurde. Der Kathodenstrom kriecht sehr langsam auf die lOO^iA zu. Bei einem erfindungsgemäßen System mit Elektrode 1 aus Fe Ni 36, Elektrode 2 aus Ni Fe 48 Cr und den Eleketroden 3 und 4 aus χ 4 Cr Ni I8l3 wird der stationäre Zustand von

f 1

ΙΟΟμΑ ohne überschwingen sehr schnell erreicht, wie in Kurve c gezeigt ist. .

In-einem Elektronenstrahl-Erzeugungssystem, dessen Elektrodenebenen-Werkstoffe erfindungsgemäß bezüglich Wärmeausdehnung aufeinander abgestimmt sind, lassen sich aber auch Fehler, die auf einer gegenseitigen Verschiebung in Strahlricntung liegender Durchtrittslöcher 7 beruhen wie z.B. zeitliche Konvergenzfehler, gegenüber bekannten Aufbauten erheblich verringern.

Claims

Erfindungsanspruch

1) Elektronenstrahl-Erzeugungssystern für Kathodenstrahlröhren mit einer geheizten Kathode und mit mehreren in Ebenen mit vorgegebenem Abstand hintereinander.angeordneten Elektroden, die während des Betriebes der Röhre auf unterschiedliche, zur Kathode hin zunehmende, jeweils gegebene Temperaturen erwärmt werden, gekennzeichnet dadurch, daß für jede Elektrodenebene das Verhältnis aus dem gegenseitigen Abstand zweier Elektrodenebenen und der Differenz der Wärmeausdehnung der Bauteile dieser beiden Elektrodenebenen im wesentliche konstant ist.

2) Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Punkt I₃ gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden (1-4) und/oder zugeordnete Halteelemente (5) höchstens zweier Elektrodenebenen aus demselben Werkstoff bestehen.

3) Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Punkte 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkstoffe bei der Betriebstemperatur der einzelnen Elektroden unmagnetisch sind.