DE2021505A1

DE2021505A1 - Glas fuer Fernsehwiedergabeelektronenstrahlroehren

Info

Publication number: DE2021505A1
Application number: DE19702021505
Authority: DE
Inventors: La Grouw Coenraad Maria; Van Den Wittenboer Co Theresia
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1970-05-02
Publication date: 1970-11-19
Also published as: AU1484370A; CA918183A; GB1291346A; BE750253A; FR2047636A5; SE353705B; NL6907310A

Description

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A^-Idcr: M.V.?r; _... . .:.,?£κΡΑΒΗΙΕΚΕΐί·
Aide: PHH"- 4059

vom: 30. April 1970

Glas für Fernsehwiedergabeelektronenstrahlröhren.

Sie Erfindung bezieht aioh auf Glas für einen Kolben einer Fernsehwiedergabeelektronenstrahlröhre, insbesondere Glas für das Fenster einer derartigen Röhre.

An Glas für Kolben von Farhfernsehbildwiedergabeelektronenstrahlröhren werden in Vergleich zu Glas für Kolben von Schwarz-Weiss-Fernsehbildwiedergabeelektronenetrahlröhren besonders hohe Anforderungen gestellt, Aue der britischen Patentschrift 1.123.857 ist ein derartiges besonderes Glas bekannt, dessen Zusammensetzung in Gew. i» innerhalb der folgenden Grenzen liegtt

SiO₂ 62 - 66 MgO 0-5

Li₂O O- 1 PbO 0-2

H*₂Ö 7 - 8,5 Al₂O₃ 1-4

009847/11S₈

202	1	505 _F	0	4059.	,7
Sb₂O	3		0	,5 - O	,5
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K₂O 6,5-9 Ab₂O

CaO 2 - 4»5 CeO₂

BaO 11 -14.

Die besondere strengen Anforderungen, die Im Vergleich zu Glas für Kolben von Schwarz-Weiss-Wiedergaberöhren an Glas für Kolben von Farbwiedergaberb'hren gestellt werden, hängen mit Unterschieden bei der Herstellung und beim Gebrauch dieser Bohren zusammen. An erster Stelle können die Glasteile für Kolben von Farbfernsehwiedergaberöhren nicht, wie bei den Kolben von Schwarz-Weiss-wiedergaberöhren, raiteinander verschmolzen werden, sondern müssen mit Hilfe eines Emails miteinander verbunden werden· Dies ist daher erforderlich, weil in diesen Bohren eine Lochmaske vorgesehen ist, die den Weg der drei benötigten Elektronenstrahlen bestimmt. Ferner ist auf der Innenseite des Schirmes ein äusserst feines, den Oeffnungen der Lochmaske entsprechendes rasterförmiges Muster dreier verschiedener Leuchtstoffe angebracht. Die Anforderungen in bezug auf die höchstzulässige Verformung des Glases sind daher in diesem Falle viel strenger als bei Glas für Kolben von Schwarz-Weiss-WiedergaberShren. Hinzu kommt noch, daes die Temperatur, auf die die BShre beim Evakuieren erhitzt werden muss, um etwa 20* höher und die Dauer der Erhitzung länger als bei Schwarz-Weiss-Wiedergaberöhren sein muss·

Die innerhalb des obenerwähnten Bereiches liegenden Gläser haben eich in technologischer Hinsicht in bezug auf die Erweichungstemperatur, die Güte und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten bewährt. Bei den bis vor Kurzen verwendeten Beschleunigungsepannungen an den Elektronenetrahlerzeugungssyetemen ist die Absorption dieser Gläser für die beim Betrieb erzeugte Röntgenstrahlung infolge des Elektronenaufpralls

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auf dem Glase und der Lochmaske genügend gross. Dies trifft sogar auch zu, wenn die Röhre in einer Direktsiöht-Ausführung, somit ohne schützende Vorsatzscheibe, in ein Gehäuse eingebaut wird.

• Bisher war es erforderlich, dass bei einer Höchstdicke des Schirmglases von 11 mm, einer Beschleunigungsspannung von 27,5 kV und einem Anodenstrom von 3 χ ΙΟΟ^ώΆ in einer Fernsehwiedergaberöhre die Intensität der durchgelassenen Röntgenstrahlung höchstens 0,5 Milliröntgen pro Stunde (mr/h) beträgt.

Der Wunsch besteht aber, die Sicherheitsmarge in bezug auf die von Fernsehwiedergaberöhren abgegebene Röntgenstrahlung immer weiter zu erhöhen. Es liegt nun der Bedarf an einer Glasart vor, bei der bei einer Beschleunigungsspannung bis zu 40 kV höchstens o,5 mr/h abgegeben wird. Die Absorption der obenbeschriebenen Gläser ist dann nicht mehr genügend hoch, so dass sie den erhöhten Sicherheitsanforderungen nicht entsprechen. Aus technologischen Gründen kann die Dicke des Schirmes auf nicht viel mehr als 11 mm gesteigert werden. Um bei Verwendung eines innerhalb des obenerwähnten ZusammenBetzungsbereiches liegenden Glases eine genügend hohe Absorption zu erhalten, müsste die Dicke des Schirmes mindestens 2,5 mm grosser sein.

Zur befriedigenden Verarbeitung des Glases und zum Fressen von Fenstern aus diesem Glas ist.es erforderlich, dass die Temperaturabhängigkeit der Viskosität nicht zu gross ist. Dies bedeutet in der Praxis, dass der Temperaturunterschied zwischen der Erweichungstemperatur (softening point), d.h» die Temperatur, bei der die Viskosität des Glases 10 Poises betragt, und dem oberen Kühlpunkt (annealing point), d.h. die Temperatur, bei der die Viskosität des Glases 1O¹⁵'⁴ Poieee beträgt, mindestens 190·C betragen muss.

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Im Zusammenhang mit der üblichen Herstellungstechnik und den besonders strengen Anforderungen, die an die höchstzulässige Verformung der Glasteile bei der Herstellung der Röhre gestellt werden, ist es erforderlich, dass ein Glas für eine Farbröhre einen oberen Kühlpunkt von nicht weniger als 485*C hat.

Schliesslich ist es wichtig, dass ein Glas für eine Farbfernsehwiedergaberöhre etwa den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie die bekannten Gläser (etwa 100 χ 10""' zwischen 30 und 300°C) aufweist, wodurch dieses Glas den bestehenden an- bzw. einzuschmelzenden Glas- und Metallteilen anpasst.

Die Erfindung bezweckt, Gläser für Kolben von Fernsehwiedergaberöhren, insbesondere von Farbfernsehwiedergaberöhren, zu schaffen, die allen erwähnten Anforderungen, einschliesslich der Anforderung eines Maximums an durchgelassener Röntgenstrahlung von 0,5 mr/h einer ein solches Glas enthaltenden Wiedergaberöhre mit einem etwa 11 mm dicken Schirm, einer Beschleunigungsspannung bis zu 40 kV bei einem Anodenstrom von 300/έΑ, entsprechen.

In der USA Patentschrift 2.527.693 ist Glas für Elektronenstrahlröhren mit einem Ausdehnungskoeffizienten zwischen 87 und 93 χ 10~' mit einem Erweichungstemperatur unterhalb 72O^aC. und einem Unterschied zwischen der Erweichungstemperatur (^J? - 10'* ³ Poises) und dem unteren Kühlpunkt (^ - 10 ^* Poises) von mehr als 215^#C beschrieben. Diese Gläser haben eine Zusammensetzung in Gew. ^ innerhalb der folgenden Grenzenι

SiO₂	0	53 -	75
Al₂O₃	0	3 -	15
K₂O	0	,1 -	13
Ha₂O	♦ 1 -	17
Li₂O ·	,5 -	2

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insgesamt Alkalioxyd zwischen 16 - ~ [ßao und I9 - 1 I Bau]

-5- 2021 5ν,j^ _4Ο59(

BaO 5 - 28

F 0,5 - 2,5 .

Es stellte sich heraus, dass Innerhalb dieses Zusammensetzungsbereiches einige Gläser lagen, bei denen die obenerwähnte Dosis an durchgelassener Röntgenstrahlung bei einer Beschleunigungsspannung von 55 fcV unterhalb 0,5 mr/h bleibt, und zwar die Gläser mit einem hohen BaO-Gehalt von 17 $ und hSher. Dieses Glas eignet sich aber nicht zur Anwendung bei einer FarbwiedergaberShre, weil der Ausdehnungskoeffizient

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etwa 10 χ 10 ', zu niedrig ist. Das Vorhandensein von Fluor, das im allgemeinen die Erweichungstemperatur von Gläsern herabsetzt, wird ausserdem als weniger erwünscht betrachtet. Es greift nämlich die beim Fressen verwendeten Werkzeuge stark an.

Ein weiterer grosser Nachteil besteht jedoch darin, dass dieses bekannte Glas störende Entglasungserscheinungen aufweist» wodurch es sich nicht zum Schmelzen in grossen Wannen und zur automatischen Herstellung gepresster Kolbenteile für Farbfernsehwiedergabero*hren eignet. Gläser mit einem hohen BaO-Gehalt haben in der Regel eine derartige Entglasungsneigung.

Die Erfindung schafft eine besonders befriedigende Lösung, bei der sich keine Schwierigkeit in bezug auf die Entglasungsneigung ergibt.

Die Gläser nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre Zusammensetzung in Gew. °/> innerhalb der folgenden Grenzen liegt* SiO₂ 54-69

Na₂O 4 - 8Λ

i pfa_pOJ+[K-Oj insgesamt 14-20 K₂O 6-15 J ^{l J}

-6- . 202150^.

MgO 0-1,5

CaO 0-4

BaO 0 -18 Λ flBaoi + 2 fsrO] +4^₀θΓ|> 16

/ JLJ L J I 2 3J

SrO 1 -16 j L^Bft0] ⁺ iifsroL< 28,5

GeO₀ 0,05 - 0,5

o-₅j

O -O,3.i

Sb O

As₂O ^ η χ ι - ^ ^ 5

Venn die Absorption für Röntgenstrahlung als Punktion der Beschleunigungsspannung dargestellt wird, ergibt sich eine Abnahme der Absorption für SrO, BaO und 3b_0 im Spannungsbereich von 25 - 37,3 kV. Bei der letzteren Spannung tritt für BaO eine Unstetigkeit auf« Die Absorption wird Sprungeweise um etwa einen Faktor 5 erhöht und fällt dann bei zunehmender Spannung wieder langsam ab. Dies bedeutet, dass, wenn die durchgelassene Röntgenstrahlung über 37,3 - 40 kV unter dem Normwert von 0,5 mr/h gehalten werden soll, das Vorhandensein von BaO im Glas zweckmässig ist, wodurch somit ein derartiges Glas besonders günstig ist. Die Beschleunigungsspannung gerade unterhalb der Uhstetigkeit bei 37»3 kV ist für die Absorption bei niedrigerer Spannung kritisch. Wenn die Durchlässigkeit gerade unterhalb 37,3 kV noch genügend niedrig ist, ist dies auch ohne weiteres bei noch niedrigeren Beschleunlgungsspannungen der Fall. Bei höheren Spannungen kann durch einen verhältnismäßig geringen BaO-Zusatz die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung leicht unterhalb des zulässigen Grenzwertes gehalten werden·

Ein bevorzugter innerhalb des obenerwähnten Zusanuaensetzungsbereiches liegender Bereich, innerhalb dessen Gläser liegen, bei denen die durchgelassene Röntgenstrahlung mindestens bis zu 37»3 kV unterhalb 0,5 mr/h bleibt, ist (in Gew. ^folgenden

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SiO₂	54 -	65
Na₂O	4 -	8 ^)
κ₂ο	■ 6 -	13 J
Al₂O₅	1 -	/7
MgO	0 -	1,5
CaO	O-	4
BaO	2,5 -	¹⁶1
SrO	5 -	-.16. I
CeO₂	0,05-	0,3
Sb₂O₃	o -	3
As₂O	0 -	0,3

insgesamt 14 - 20

[Bad] + 2TsrOl + 4 ["Sb₂O₃I^ 25 + 1^[srOj< 28,5

^A82°3 ^{+ Sb}2°

Ein innerhalb dieses Bereiches liegender bevorzugter Bereich, innerhalb dessen Gläser liegen, bei denen die durchgelassene Dosis an Röntgenstrahlung bis zu 40 kV unterhalb 0,5 rar/h bleibt und die ausserdem den Vorteil aufweisen, dass dies mit einer Mindestmenge an schweren Erdalkalimetallen erreicht wird, wodurch das spezifische Gewicht verhUltnismässig niedrig ist, ist in Gew. ic folgender»

SiO₂	61 -	65
Na₂O	6 ■-.	12 J
κ₂ο	6 -	5
Al₂O₃	1 -	1f5
HgO	0 -	4
CaO	0 -	¹⁰I 13 j
BaO	4 -	0,3
SrO .	8 -	3
CeO₂	0,05-	0,3
Sb₂O₃	0 -
AB₂O₃	0 -

J [Na₂O] + [K₂O] insgesamt 14 -

26< [Bao] + 2 ["SrOJ

.[Sb₂O₃] _> 0,3

ÜO98A7/116₈

2021 5

Beispielsweise werden nachstehend einige Gläser nach der Erfindung mit den wesentlichen physikalischen GrSsβen angegeben. Sie wurden auf in der Glastechnologie übliche Weise durch Schmelzen eines Gemisches aus Sand, Kalifeldspat, Natriumcarbonat, Dolomit, Strontiumcarbonat und Zeroxyd und erforderlichenfalls· Bariumcarbonate Kaliumcarbonat, Magnesiuincarbonat und/oder Calciumcarbonat erhalten. Arsentrioxyd und Antimontrioxyd wurden als Läuterungsmittel zugesetzt.

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Die niedrige Entspannungsteinperatur (L.O.T., strain point)

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iet die Temperatur» bei der die Viskosität 10 *V Poises beträgt; die hohe Entapannungstenperatur (H.0.T.; annealing point) ist die Temperatur, bei der die Viskosität 10 *'⁴Poiaes beträgt* und die Erweichungstemperatur (V.T., softening point) ist die Temperatur, bei der die Viskosität TO⁷'⁶ Poises beträgt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE*

· , Glas für Kolben von FernsehwiedergabeelektronenstrahlrBhren, insbesondere für das Fenster einer derartigen Röhre, das SiO₂, Alkalioxyd, Bariumoxyd, Calciumoxyd, Aluminiuaoxyd, Zeroxyd und Arsen- und/ oder Antimonoxyd enth&lt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung in Geν« 56 innerhalb der folgenden Grenzen liegtι SiO₂ 54-69

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/IKa₉Ol₊ j K₀O insgesamt I4 - 20

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BaO 0 - 18\ [BaC-] + 2 [sro] + 4 [sbgO ]> 16

SrO 1 - 16 j |Bao1 + 1^ [ Srol <. 28,5

CeO₂ 0,05 - 0,3

Sb₂O₃ 0 - 3 V _{o + o}

As₀O- 0 - 0,3.)*- ^ L 2 3J

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in

Gew. ia innerhalb des folgenden Zusaaaensetzungsbereicb.es liegt:

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[ |Na₉0| + I K₀O j insgesamt 14-17

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Al₂O₃ 1 - 7

MgO 0-1,5

CaO 0-4

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SrO 5 - 16 J [BaO] ·*· 1^i [srO]<. 28,5

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3· Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in Gew, % innerhalb des folgenden Zusammensetzungsbereiches liegt ι

■ ■. 61 - 65

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V insgesamt 14 - 17 6 - 12 J

Al₂O₃ 1 - 5 MgO 0 - 1,5 CaO 0 - 4 BaO 4 - SrO 8 - 13 CeO₂ 0,05 ■-. 0,3 Sb₂O₃ Q- 3 As₂O₃ 0 - 0,3

_r _ _ _η 26 < [BaOJ + [2SrOJ insgesamt

4. Glas nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass es in Gew. is folgende Zusamaeasetzung hatt

SiO₂ 64,0 BaO 6,5 Na₂O · 7,0 SrO 10,0 K₂O 7,7 Sb₂O₃ 0,6 Al₂O₃ 2,0 CeO₂ 0,2 CaO 2,0.

5» Elektronenstrahlröhre, deren Kolben aus Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4 besteht.

6· Fenster für eine Elektronenstrahlröhre aus Glas nach eine» der Ansprüche 1 bis 4·

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