DE1614282A1 - Cathode arrangement for tubes with cold cathode - Google Patents
Cathode arrangement for tubes with cold cathodeInfo
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Description
Dr-In^ Hans-DietriA ZeIiM 1 η-, / ο η Ί Dr-In ^ Hans-DietriA ZeIiM 1 η-, / ο η Ί
Patentanwalt « I U I H 4 Q 4Patent attorney «I U I H 4 Q 4
Anmolder: ^J.V. Philips'Gloeilampenfabrieken FHB. 31.686 Anmolder: ^ JV Philips'Gloeilampenfabrieken FHB. 31,686
Akte No, PHB- 31 686
Anmeidunavom» 22.September 1967 ■File No, PHB- 31 686
Anmeidunavom »September 22, 1967 ■
"Kathodenanordnung für Röhren mit kalter Kathode"."Cathode assembly for tubes with cold cathode".
Die Brfindiaig bezieht sich axif GliiaraerLtladurigeröhren mit kalter Kathode, vie beispielsweise gasgefüllte Anzeige- und Wiedergabe röhren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung, auf eine neuartig geformte Kathode, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Kathode.The Brfindiaig refers axif GliiaraerLtladurigeröhren with cold cathode, e.g. gas-filled display and reproduction to roar. In particular, the invention relates to a novel one shaped cathode, as well as a method for producing it Cathode.
Die erfindungsgemäsee Kathodenanordnung- fUrRShren.-mit kalter Kathode enthält eiren elektrisöh isolierenden Körper mit einer Vertiefung und einen Metallstift, der durch den Körper bis an der Boden der Vertiefung geführt ist, wobei die Endfläche de« Stiftes den Boden der Vertiefung bildet und ale Kathode fllr die Entladung dient.The cathode arrangement according to the invention -forRRS.-with cold cathode contains an electrically insulating body with a Recess and a metal pin that goes through the body up to the Bottom of the recess is guided, the end face of the «pin the Forms the bottom of the recess and serves as a cathode for the discharge.
Vorzugsweise bildet der Isolierkörper den GlasbodenteilThe insulating body preferably forms the glass bottom part
der Entladungsröhre, wobei dann das aus dem Boden hinausragende Endeof the discharge tube, with the end protruding from the ground
dee Stiftes als elektrischer Anschluss für die Kathode dient.The pin serves as an electrical connection for the cathode.
009822/0598009822/0598
-2- PH-B. 31.686-2- PH-B. 31,686
Der Isolierkörper kann auch die Form eines den Metallstift eng umsohliessenden Rohrs aufweisen.The insulating body can also have the shape of a tube which tightly surrounds the metal pin.
Nach der Erfindung wird eine derartige Glimmkathode dadurch hergestellt, dass der Stift zunächst vakuumdicht mit dem Isolierkörper verbunden und danach ein Eil de des Stiftes bis zu einer bestimmten Tiefe unterhalb der Oberflache dee Körpers weggeätzt wird, so dass die Kathodenoberfläche den Boden der Vertiefung des Körpers bildet.According to the invention, such a glow cathode is thereby made that the pin is initially vacuum-tight with the insulating body connected and then an Eil de of the pen up to a certain one Depth below the surface of the body is etched away so that the cathode surface forms the bottom of the recess of the body.
Stiftes erfolgt elektrolytisch in einer KatronlaugenlSsung'.The pen is carried out electrolytically in a sodium hydroxide solution.
AusfChrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt ur.d werden im folgenden näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing are described in more detail below.
Bs zeigenBs show
Fig. 1,2 und 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Kathodenanordnung in verschiedenen Herste1lungestufen,1, 2 and 3 show a section through an inventive Cathode arrangement in different stages of manufacture,
Fig. 4» 5» 6 und 7 Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen,4, 5, 6 and 7 are longitudinal sections through different embodiments,
Fig. 8 einen-Schnitt durch eine Ausftihrungsform nach Fig. 1, 2 und 3.8 shows a section through an embodiment according to Figs. 1, 2 and 3.
Zuvor sind einige Molybdänstifte 2 mit einem Durchmesser von 1,25 Bin derart fertiggestellt, dass die Stifte während 10 min bei 900 C in trocknen Wasserstoff erhitzt wurden, wonach auf jeden Stift an derjenigen Stelle, die in dem Rohrenboden teil 1 liegen wird, eine Glasperle 100 aufgeschmolsen wurde. Die in dieser Weise behandelten Stifte werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist, nach dem gewünschten Muster, im vorliegenden Fall nach einer rechtwinkligen Matrix, in eine Qraphitlehre 3 gestellt. Der ROhrenbodenteil 1 wird beispielsweise aus Glaspulver hergestellt, das in die Gieeslehre geschüttetBefore that, there are some molybdenum pins 2 with a diameter of 1.25 am completed in such a way that the pins for 10 min were heated at 900 C in dry hydrogen, after which each Pin at the point that will lie in the tube bottom part 1, a glass bead 100 was melted open. The pens treated in this way are, as shown in Fig. 1, according to the desired Pattern, in the present case according to a right-angled matrix, placed in a Qraphitlehre 3. The pipe base part 1 is made, for example, of glass powder that is poured into the casting gauge
ORIGINAL INSPECTED 009822/0596ORIGINAL INSPECTED 009822/0596
„3« PHB* 31*686"3" PHB * 31 * 686
und danach erhitzt und zum Schmelzen gebracht wird. Das Erhitzen erfolgt in einer inerten Atmosphäre, die aus 90 Vol.-# Stickstoff land 10 V,-# Wasseretoffgas besteht,, dies zur Vermeidung der Oxydation des Molydäns. Nachdem der RÖhrenbödenteil nach dem Schmelzen ganz "abgekühlt ist, hat dieser die in Pig. 1 dargestellte Form. Nachdem der Röhrenbodenteil der Lehre entnommen ist, werden an der in der Entladungsrohre liegenden Seite dee Bodenteils sämtliche Enden der Stifte 2 abgeslgt und mit der Glasofcerflache flach geschliffen. Danach hat der RSbrenbödenteil die in Fig. 2 dargestellte Form erhalten. Danach werden die im Glas liegenden Enden der Stifte 2 in normal konzentrierter Natronlauge bis zu einer Tiefe^von 0,8 - 1 nun unter der Glasoberfläche elektrolytisch weggeätzt, so dass also Vertiefungen im Glas entstehen. Das elektrolytische Aetaen ist mit Wechselstrom durchführbar, wobei als Gegenelektrode ein vertinnter Kupferdraht dient. Beim Aetzen wird der Elektrolyt ständig gerührt* so dass sich keine Gasblasen in die zu bildenden Vertiefungen zwischen ±βη Enden der Stifte 2 und der Glasoberfläche festsetzen können» In einem bestimmten Fall wurde mit einem Anfangsstrom von 1 A geätzt, der während der Aetzzeit von 35 min auf 0,3 A herabgesetzt wurde". Nach dem Aetzen wird der Rohrenbödehteil in destilliertem Wasser gewaschen und gemäss einem Ultraschallverfahren gereinigt, dies zur Entfernung d«r losen Teilchen aus den Vertiefungen. Die fertige Kathoden anordnung - der R8hreribodenteil i mit den Kathoden 2 - ist in Fig. 3 dargestellt* "and then heated and melted. The heating takes place in an inert atmosphere, which consists of 90 vol .- # nitrogen land 10 V, - # hydrogen gas, this to avoid the oxidation of the molybdenum. After the tube bottom part has completely cooled down after melting, it has the shape shown in Pig. 1. After the tube bottom part has been removed from the gauge, all ends of the pins 2 are cut off on the side of the bottom part lying in the discharge tube and flat with the glass oven surface The bottom part has then received the shape shown in Fig. 2. The ends of the pins 2 lying in the glass are then electrolytically etched away under the glass surface in normal concentrated sodium hydroxide solution to a depth ^ of 0.8-1, so that The electrolytic etching can be carried out with alternating current, whereby a tipped copper wire serves as the counter electrode. During etching, the electrolyte is constantly stirred * so that no gas bubbles get stuck in the indentations to be formed between the ends of the pins 2 and the glass surface can »In a certain case, an initial current of 1 A was used to etch d the etching time was reduced from 35 min to 0.3 A ". After etching, the top part of the pipe is washed in distilled water and cleaned using an ultrasound method, this to remove the loose particles from the depressions. The finished cathode arrangement - the R8hreribodteil i with the cathodes 2 - is shown in Fig. 3 * "
Der Röhren bodenteil,Ί wird mit einem Kolben verschmölzen, deseen Innenwand teilw6ise mit einer als Attodie dienende elektrisch leitende« Zinnechicht bedeokt ist* Der Kolben wird danach evakuiertThe tube bottom part, Ί will melt with a piston, deseen inner wall partially with an electrical serving as an attody conductive «tin layer is covered * The flask is then evacuated
"- O0S8-2-2./Ö-B9-6 ""- O0S8-2-2./Ö-B9-6"
16H28216H282
-4- PHB. 31.686-4- PHB. 31,686
und ausgeglüht und mit Neon unter einem Druck von 6Ο-7Ο Torr gefüllt. Zur Formierung der Kathoden werden eie je 5-10 min mit einem Entladungs-8trom von 3 mA belastet. Die Glimmentladungsröhre ist danach gebrauchefertig. .and annealed and filled with neon under a pressure of 6Ο-7Ο Torr. To form the cathodes, a discharge current of 3 mA is applied to each of them for 5-10 minutes. The glow discharge tube is then ready for use. .
- Selbstverständlich ist statt einer Zinnsohicht auch eine andere gebildete Anode verwendbar. Es sei bemerkt, dass alle im Röhrenbodenteil angeordneten Kathoden völlig gegeneinander isoliert sind.- Of course, there is also a pewter layer instead of a pewter layer other formed anode can be used. It should be noted that all of the cathodes arranged in the tube bottom part are completely insulated from one another.
Eine andere Ausbildung der Kathodenanordnung nach der Erfindung ist in Pig. 4 dargestellt. Ein Molybdänetift 2 mit einem Durchmesser von 1 mm wird, wie im obenstehenden beschrieben wurde, ausgeglüht und mit einer Glasperle versehen. Der Stift wird in ein eng anschliessendes keramisches Röhrchen 1 geschoben und zwar so weit, dass die Endfläche des Stiftes 1 mm unterhalb des Bohrendes liegt. Ein dünnwandiger eng .anliegender Anodenmantel 4 aus Nickel wird über das Keramikröhrchen geschoben und durch einen Pfropfen aus isolierendem Kitt 5 ^i t dem Stift und dem Horchen fest verbunden.Another design of the cathode assembly according to the Invention is in Pig. 4 shown. A molybdenum pen 2 with a Diameter of 1 mm, as described above, annealed and provided with a glass bead. The pen goes into a closely adjoining ceramic tube 1 pushed like this far that the end face of the pin 1 mm below the drill end lies. A thin-walled, tightly fitting anode jacket 4 made of nickel is pushed over the ceramic tube and through a plug insulating putty firmly attached to the pen and listening.
Eine Anordnung mit einem einzigen Kathodenstift, wie in Fig. 5 dargestellt ist, wurde wie folgt hergestellt.A single cathode pin arrangement as in FIG Fig. 5 was made as follows.
Ein Molybdänetift 2 wurde, wie im obenstehenden beschrieben, auegeheizt und mit einer Glasperle versehen. Der Stift wurde danach in ein aus Sinterglas bestehendes vorgeformtes Röhrchen 6 gedrückt, so dass das Ende des Stiftes 2 im Ende des Röhrchenβ 6 lag, in einem Abstand, der kleiner ist als der Stiftdurohmesser. Ein dünnwandiger Metallmantel 6 aus Kovar oder Feroioo, der als Anode dient, ist an der Innenseite mit Qlasur bedeokt, und eng anliegend über das Sinterglasröhrchen 8 geschoben* Die Anordnung wird dann derart erhitzt, dass die Glasur schmilzt und danach wird die AnordnungA molybdenum pin 2 was, as described above, heated up and provided with a glass bead. The pen was then into a preformed tube 6 made of sintered glass so that the end of the pin 2 is in the end of the tube 6 was at a distance that is smaller than the pen diameter. A thin-walled metal jacket 6 made of Kovar or Feroioo, which acts as an anode serves, is covered with glaze on the inside, and fits tightly pushed over the sintered glass tube 8 * The arrangement is then heated so that the glaze melts and then the assembly
00 9 82 2/059600 9 82 2/0596
■ -5- ■■ ■■■ PHB, 31.686■ -5- ■■ ■■■ PHB, 31,686
abgekühlt, .cooled down,.
Wie in Pig. 5 dargestellt ist, wird ein gläsernes Quetschruhrchen IO mittels einer;Qlas- Metallverschmelzung um das offene Ende des Metallmantel 8 herum befestigt, und der Raum innerhalb der Anordnung wird evakuiert, mit Neongas mit einem Druck von ungefähr 60 Torr gefüllt und danach mittels einer Quetschung derart züge— schmolzen, dass ein Entladungsrohr gebildet wird.Like in Pig. 5 is shown, a glass pinch tube IO by means of a ; Qlas metal seal is attached around the open end of the metal jacket 8 and the space within the assembly is evacuated, filled with neon gas at a pressure of approximately 60 torr and then pinched to form a discharge tube.
Vorzugsweise wird eine magnetisch-elektrische Sehttzkappe mit dem Boden der Röhre verbunden, oder die RShrenwahd kann selber derart gebildet sein, dass sie einen derartigen Schirm bildet. Der Metallstift bildet einen Mittelkontakt. Die Qlasijuetschung kann derart gebildet sein, dass ein Linseneffekt erhalten wird, so dass ein vergrSssertes Bild des KathodenglimBilichtes entsteht.A magneto-electric protective cap is preferred connected to the bottom of the tube, or the Rhrenwahd can itself be formed such that it forms such a screen. Of the Metal pin forms a center contact. The Qlasijuetsch can do so be formed that a lens effect is obtained, so that an enlarged Image of the cathode glow is created.
Fig. 6 zeigt eine ander© Bausrts üeidsr ©i&# nach Fig. 4 mit eine© üblichen EsonyShronkoJMH. 11 UK als Anzeigelamp zu dieneno Das Ead© 12 d©s IC©l"bQBs 11 ist als ^ Linse ausgebildet.Fig. 6 shows another © Bausrt s üeidsr © i &# according to Fig. 4 with a © usual EsonyShronkoJMH. 11 UK to serve as an indicator lamp o The Ead © 12 d © s IC © l "bQBs 11 is designed as a ^ lens.
Fig« 7'zeigt wieder eine andere Bauart, bei der ein« Anordnung nach Fig. 4 mit einem KeonrShrenkolben 20 wrsehiaoXsen ist, wobei ein schmaler Spalt von ungefähr 0,1 mm zwischen dem Mantel 8 und dem Glaskolben 20 vorhanden ist um die verschiedenartigen WSrmeausdehnungen beim Ehtgasen und dem Einbringen des Gases in den Kolben ' aufzufangen. Sie Anordnung enthält Zuführungsleiter 13, die in einem Ende des Kolbens 20 eingeschmolzen sind, während das Evakuieren und das Einbringen dee Qasee durch die Qeutschung 10 am anderen Ende d«s Kolben» 20 erfolgif, welches Ende später wie im oben stehenden beschrieben worden iet, zu einer Linse geformt "werden kann·Fig. 7 shows yet another type of construction in which an arrangement 4 is wrsehiaoXsen with a KeonrShrenkolben 20, a narrow gap of about 0.1 mm between the jacket 8 and the glass bulb 20 is present around the various thermal expansions when gasifying and introducing the gas into the flask ' to catch. You arrangement contains feeder 13, which in one End of the piston 20 are melted down while evacuating and the introduction of the Qasee through the Germanization 10 at the other end d «s piston» 20 successful, which end later as described above has been shaped into a lens "can be
■ - -: '■ 009822/0 596■ - - : '■ 009822/0 596
16H282 ■16H282 ■
' -6- PHB. 31.686'-6- PHB. 31,686
Pig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Bauart nach Pig. 1» 2 und 3 verwendet ist, zusammen mit einer Anodenbauart, die eine geschwärtzte Nickelplatte 14 mit Löchern 15 enthält. Diese Löcher sind gegenüber den Endflächen der im Boden 1 befindlichen Molybdänstifte 2 vorgesehen, derart daes sioh die Platte 14 ungefähr in einem Abstand von 0,5 .n>m von der Glasoberflache des Bodens 1 befindet. Der RShrenbodenteil ist zur Bildung einer Röhre mit kalter Kathode mit einem üblichen (nioht dargestellten) Kolben verschmolzen,Pig. 8 shows an embodiment in which one type after Pig. 1 »2 and 3 is used together with an anode type, which contains a blackened nickel plate 14 with holes 15. These Holes are opposite the end faces of those in the bottom 1 Molybdenum pins 2 are provided so that the plate 14 is approximately at a distance of 0.5 .n> m from the glass surface of the bottom 1. The R-tube bottom part is to form a tube with cold Cathode fused with a usual (not shown) piston,
Die Röhre nach Pig. 4 kann zusammen mit anderen Glimmentladungsröhren in einer gemeinsamen Umhüllung angeordnet sein. In einer RShre zur Wiedergabe von Zahlen dient dann beispielsweise die RShre nach Pig. 4 zur Wiedergabe des Dezimalzeichens. Nach einem anderen Beispiel wird eine gr'ossere Anzahl Entladungsröhren nach Pig, 4 nach dem Muster, beispielsweise einer Matrix, zu nur einer EinheitPig's tube. 4 can be arranged in a common casing together with other glow discharge tubes. In a RShre for the reproduction of numbers, for example, the RShre according to Pig is used. 4 for displaying the decimal point. According to another example, a larger number of discharge tubes according to Pig, 4 according to the pattern, for example a matrix, become just one unit
Die obenbeschriebenen Kathoden liefern ein scharf begrenztes Glimmlicht, Εε hat sich'herausgestellt, dass von der Kathode zerstäubendes Material die Vertiefung nicht verlässt und sich völlig auf der Seitenwand der Vertiefung niederschlägtf so dass auf die Dauer eine hohle Kathode enteteht. Eine derartige Hohlkathode hat die Eigenschaft, dass das Glimmlicht nur innerhalb des Raumes der Vertiefung erzeugt wird. Da sich das von der Kathode zerstäubende Material in der Vertiefung niederschlägt, setzt sich kein Niederschlag auf das Glasfenster 6 in Pig. 4 ab, selbst nicht, wenn dieses Fenster nahe bei der-Kathode steht} das durchgehende Licht wird also nioht gedämpft*The cathodes described above provide a sharply defined glowing light, Εε it has been found that material sputtering from the cathode does not leave the recess and is completely deposited on the side wall of the recess f so that in the long run a hollow cathode arises. Such a hollow cathode has the property that the glow light is generated only within the space of the depression. Since the material which is atomized by the cathode is deposited in the recess, no deposit is deposited on the glass window 6 in Pig. 4 from, not even if this window is close to the cathode} the light passing through is therefore not attenuated *
009822/0596009822/0596
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