DE2422811C2 - Elektrische Entladungsröhre und Verfahren zum Befestigen einer Elektrode in einer solchen Entladungsröhre - Google Patents
Elektrische Entladungsröhre und Verfahren zum Befestigen einer Elektrode in einer solchen EntladungsröhreInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Entladungsröhre der eingangs genannten Art ist
aus der DE-PS 19 17 674 bekannt In dieser Patentschrift ist eine Fernsehaufnahmeröhre beschrieben, in
der eine als Wandelektrode auf der Frontplatte angebrachte Signalelektrode über eine in dieser Frontplatte
angebrachte elektrische Durchführung nach außen geführt wird. Das elektrisch leitende Material dieser
Durchführung besteht aus einem Indiumpfropfen, der in eine Öffnung in der Frontplatte gedrückt ist in der Öffnung mit der Signalelektrode in elektrischem Kontakt
steht und eine vakuumdichte sowie thermisch belastbare Kontaktverbindung bildet. Ein solcher elektrischer
Kontakt zwischen der Durchführung und der Elektrode wird indes nur mit einer Elektrode aus dem angeführten
Material erhalten, da diese Elektrode selber gut auf der Wand der Frontplatte haftet
Mit dem älteren Patent 22 58 159 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten elektrischen Durchführung in der Glaswandung einer elektrischen Entladungsröhre geschützt, bei dem die Wand der
an der Stelle der Durchführung angebrachten öffnung mit einer dünnen Leiterschicht überzogen und dann die
öffnung mit einem Pfropfen aus indiumhaltigem Material ausgefüllt wird, wobei die Wand der öffnung mit
einer dünnen Metallschicht überzogen wird, danach in
der Öffnung der Pfropfen aus Indium oder einer Indiumlegierung angebracht wird, die Glaswandung und die
Durchführung im Vakuum oder unter Schutzgas auf eine Aufheiztemperatur erhitzt werden, bei der das Indium oder die Indiumlegierung schmilzt und die dünne
Metallschicht auf der Wand der Öffnung löst, und schließlich die Glaswandung und die Durchführung abgekühlt werden. Nach einer Ausgestaltung dieses Verfahrens wird die Durchführung von einer Metallschicht
kontaktiert die nach der Fertigung der Durchführung auf die Innen- oder/und die Außenseite der Glaswan-
dung aufgebracht wird. Eine durch diese Verfahrensmerkmale allein bestimmte elektrische Entladungsröhre
soll vom Schutz des vorliegenden Patentes nicht erfaßt werden.
Die Anwendungsmöglichkeit der oben erwähnten Wandelektroden ist aber beschränkt und in vielen Fällen
ist es notwendig. Elektroden zu verwenden, die wenigstens teilweise in einem gewissen Abstand von der
Wand der Umhüllung der Entladungsröhre liegen. Derartige Elektroden sind z. B. Kathoden, Steuerelektroden
und die bei einer Fernsehaufnahmeröhre vom Vidikontyp übliche Netzelektrode. Jede Elektrode bringt dann
ihre eigenen Probleme in bezug auf ihre Befestigung in der Entladungsröhre und ihre elektrische Durchführung
durch die Umhüllung der Entladungsröhre mit sich.
Es sind elektrische Entladungsröhren bekannt, in denen
die Aufhängung und die elektrisch leitende Durchführung einer Elektrode völlig voneinander getrennt
sind. Dies ist u. a. meistens bei der genannten Netzelektrode
einer Fernsehaufnahmeröhre der FaIL Auch sind elektrische Entladungsröhren bekannt, bei denen die in
der Umhüllung vorgesehene elektrisch leiterjJe Durchführung zugleich zur Aufhängung der zugehörigen
Elektrode dient Eine derartige Bauart kommt z. B. vielfach bei Senderöhren vor. Weiter sind noch elektrische
Entladungsröhren bekannt, bei denen eine Kombination
dieser Methoden Anwendung findet Dabei ist an die übliche Aufhängung eines Elektronenstrahlerzeugungssystems
an den Durchführungsstiften in dem Sockel einer Elektronenstrahlröhre zu denken.
Bei diesen bekannten Bauarten besteht die elektrisch leitende Durchführung aus einem metallenen Durchführungsglied,
das in die Umhüllung der Entladungsröhre eingeschmolzen oder darin mit einem glasartigen Material
als Befestigungsmittel befestigt ist Die Elektrode wird vorher oder nachher an ihrer Durchführung befestigt
Die notwendigen Schritte, durch die das fertige Bauteil erhalten wird, sind nicht nur aufwendig, sondern
können häufig nur mit großer Mühe durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Entladungsröhre der eingangs genannten Art so
auszugestalten, daß sowohl die Befestigung als auch die elektrisch leitende Durchführung einer nicht auf der
Wand der Umhüllung angebrachten Elektrode schnell und einfach erhalten wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Ausbildung gelöst.
Ausgestaltungen der Entladungsröhre nach der Erfindung
sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Eine Ausführung der Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Befestigen einer Elektrode in
einer solchen Röhre und Herstellen einer elektrisch leitenden Durchführung für diese Elektrode durch die isolierende
Umhüllung der Entladungsröhre und besteht aus den im Patentanspruch 9 angegebenen Verfahrensweise.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 9 enthält der Patentanspruch 10.
Alle sich bei der Anwendung eines aus indiumhaltigem Material bestehenden Durchführungspfropfens ergebenden
Vorteile, wie z. B. die schnelle und insbesondere kostenherabsetzende Weise, in der eine derartige
Durchführung heigestellt werden kann, können auch bei der Entladungsröhre nach der Erfindung genutzt
werden. Der Einfluß von Störsignalen und Übersprechen ist wegen der besonders kurzen elektrischen Leitungen
zwischen einer Elektrode und ihrer Durchführung auf ein Mindestmaß beschränkt Ein wichtiger Vorteil
besteht weiter darin, daß die notwendigen Temperaturbehandlungen der Entladungsröhre, wie z. B. die Entgasung
der Elektroden und der Umhüllung, auch zum Verschmelzen einer Elektrode mit ihrer Durchführung
benutzt werden können. Die Entgasung, die Befestigung einer Elektrode und die Herstellung ihrer elektrisch leitenden
Durchführung erfolgen dann durch nur eine einzige Erhitzung.
Insbesondere im letztgenannten Fall ist es unvermeidlich,
daß beim Festschmelzen der Elektrode das indiumhaltige Material des Durchführungspfropfens
völlig schmilzt Wenn dieses Material bei der Abkühlung wieder in die feste Phase zurückkehrt, ist die Gefahr
sehr groß, daß die elektrisch leitende Durchführung nicht mehr vakuumdicht ist Um dies zu vermeiden, wird
das indiumhaltige Material in einer Öffnung angebracht, von der mindestens die Wand mit einer Schicht aus
Metall, vorzugsweise Nickel, überze?;en ist Die elektrisch
leitende Durchführung, die nach Abkühlung erhalten wird, weist dann sogar eine bessere Abdichtung
als eine bekannte Durchführung auf, bei der das indiumhaltige Material einfach in die Durchführungsö/inung
gedrückt worden ist
Indiumhaltige Materialien, die angewendet werden können, sind Indium und Legierungen aus Indium und
mindestens einem der Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, Gallium und Nickel. Diese Materialien
weisen im allgemeinen die Eigenschaft auf, daß sie in der flüssigen Phase andere Metalle benetzen. Diese Eigenschaft
ist eine notwendige Bedingung, um eine gute Haftung einer Elektrode an dem Durchführungspfropfen zu
erhalten. Ein zu starkes Ausfließen des indiumhaltigen Materials über die mit ihm in Kontakt gebrachte Oberfläche
einer Elektrode ist jedoch nicht erwünscht, weil sonst zu wenig Material in der Durchführungsöffnung
verbleibt, um eine vakuumdichte Durchführung sicherzustellen. Dieses Ziel kann sowohl durch physikalische
als auch durch chemische Mittel erreicht werden. So karj] ein zu starkes Ausfließen des indiumhaltigen Materials
über den festzuschmelzenden Teil der Elektrode durch Beschränkung der dafür verfügbaren Oberfläche
verhindert werden. Auf einfache Weise läßt sich dies dadurch erreichen, daß eine Elektrode zur Befestigung
mindestens einen Ansatz aufweist, der an oder nahe bei seinem freien Ende in oder an dem indiumhaltigen Material
des Durchführungspfropfens festgeschmolzen ist. Es hat sich herausgestellt, daß das indiumhaltige Material
dann im wesentlichen nur über die Oberfläche des genannten Ansatzes ausfließt.
Weiterhin kann ein zu starkes Ausfließen durch eine passende Wahl des Materials, aus dem der festzuschmelzende
Teil der Elektrode besteht, vermieden werden. Dazu mu? ein Material gewählt werdeü, an
dem das indiumhaltige Material zwar gut haftet, aber über das es in der flüssigen Phase kaum ausfließt. Diese
Bedingung wird erfüllt, wenn der festzuschmelzende Teil der Elektrode mindestens an der Oberfläche aus
Chrom-Nickel-Stahl besteht.
Eine weitere Möglichkeit ist noch, daß der festzuschmelzende Teil der Elektrode nahe der Schmelzverbindung
eine Schicht aufweist, die ein zu starkes Ausfließen des indiumhaltigen Materials über die Oberfläche
dieses Elektrodenteiis verhindert. VorzMgsweise ist diese
Schicht eine auf dem festzuschmelzenden Teil angebrachte Chromschicht. Eine derartige Schicht weist im
allgemeinen eine Oxidhaut auf, die Sich nur in be-
schränkten! Maße von dem indiumhaltigen Material benetzen läßt.
Einige Ausführungsformen der Entladungsröhre nach der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
Fig.! nichtmaßstäblich eine perspektivische Ansicht
einer teilweise aufgeschnittenen elektrischen Entladungsröhre nach der Erfindung,
F i g. 2 einen Axialschnitt durch einen Teil der Entladungsröhre nach F i g. 1, und
F i g. 3 und 4 andere Ausführungsbeispiele einer Elektrodenverbindung mit Durchführungspfropfen in einer
Darstellung entsprechend F i g. 2.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte elektrische Entladungsröhre ist eine Fernsehaufnahmeröhre, deren Umhüllung aus einem Glasrohr 1 besteht, das von einem
Röhrensockel 2 und einem Fenster 3 verschlossen ist. Auf dem Fenster 3, das mittels eines Indiumringes 16 auf
dem Rohr befestigt ist, ist eine lichtempfindliche Schicht 17 angebracht. Innerhalb der Umhüllung 1 befindet sich
in geringer Entfernung von dem Fenster 3 eine zu diesem parallele kupferne Netzelektrode 4. Diese Netzclektrode 4 ist zwischen zwei durch Punktschweißen
miteinander verbundenen Ringen 5 und 6 aus Chrom-Nickel-Stahl befestigt. In der Umhüllung 1 sind in der
Nähe des Ringes 5 regelmäßig über den Umfang verteilt öffnungen 8 vorgesehen, die mit indiumhaltigem Material gefüllt sind. Auf der Außenwand der Umhüllung 1 ist
zur Vergrößerung der Kontaktoberfläche rings um die öffnungen 8 eine Metallschicht 9 angebracht Vorzugsweise wird diese Schicht angebracht, ehe das Indium in
die öffnungen 8 gedrückt wird, so daß dann außerdem die Wand der öffnungen 8 mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden kann. Aus dem Ring 5 sind,
regelmäßig über den Umfang verteilt, drei federnde Zungen 7 herausgeschnitten, die an den Stellen, an denen sie mit dem indiumhaltigen Material verschmolzen
sind, mit Ansätzen 18 versehen sind, die sich zu den öffnungen 8 erstrecken.
Auf ähnliche Weise wie bei der Netzelektrode 4 ist
auch die Elektrode 10 in der Umhüllung 1 mittels aus der Wand dieser Elektrode herausgeschnittener Zungen 11
befestigt deren freie Enden wieder mit sich in den Öffnungen 12 befindenden Indium verschmolzen sind. Die
Elektrode 10 bildet zusammen mit der mit einer elektrisch leitenden Durchführung 15 versehenen Wandelektrode 13, einen Teil eines Linsensystems zur Fokussierung der Elektronenstrahlen, die von einem in den
Figuren nicht dargestellten Elektronenstrahlerzeugungssystems erzeugt werden. Dieses Elektronenstrahlerzeugungssystem kann auf obenbeschriebene Weise in
der Umhüllung 1 oder auf eine übliche bekannte Weise an den in den Röhrensockel eingeschmolzenen Durchführungsstiften 14 befestigt sein.
Bei der Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre nach der Erfindung wird auf folgende Weise verfahren, !n der Umhüllung 1 werden an den dazu bestimmten Stellen durch Sandstrahlen öffnungen 8, 12
angebracht Die Wände dieser öffnungen 8,12 werden mit einer dünnen Schicht aus Metall, vorzugsweise Nikkei, überzogen. Etwaige Wandelektroden sowie die
Schichten zur Vergrößerung der Kontaktoberfläche der Durchführungen 9 werden zu gleicher Zeit angebracht
In der gewünschten Reihenfolge werden die Elektroden 4, 10 von den offenen Enden der Umhüllung 1 her in
axialer Richtung hineingeschoben und an den dazu bestimmten Stellen mittels federnder, in die Öffnungen 8,
12 schnappender Zungen 7 bzw. 11 fixiert Die freien
Enden der Zungen 7 bzw. 11 stehen mittels sich darauf
befindender Ansätze 18 mit dem anschließend in den öffnungen 8,12 anzubringenden oder sich bereits darin
befindenden indiumhaltigen Material in Kontakt. Die
genannten freien Enden der mit den Elektroden 4, 10
verbundenen Zungen 7 bzw. 11 werden dann an oder in dem indiumhaltigen Material des Durchführungspfropfens dadurch festgeschmoizen, daß die Entladungsröhre
in einem Vakuumraum entgast wird. Während dieser
ίο Temperaturbehandlung schmilzt das indiumhaltige Material in den Durchführungsöffnungen 8,12, löst sich die
auf der Wand der öffnungen 8, 12 liegende Metallschicht und haftet an den mit den Elektroden 4, 10 verbundenen Zungen 7 bzw. 11. Nach Abkühlung der Ent-
ladungsrfihre ist dann eine vakuumdichte Durchführung
erhalten, an der über die genannten Zungen 7 bzw. 11 die Elektroden 4,10 festgeschmolzen sind.
Für eine genau definierte Lage jeder Elektrode 4,10
sind mindestens drei Aufhängpunkte erforderlich. Diese
brauchen jedoch nicht alle drei eine elektrisch leitende
Durchführung zu bilden. Es genügt schon, daß einer dieser Aufhängepunkte zugleich eine elektrisch leitende
Durchführung bildet, während die Fixierung der anderen Punlite durch das Zusammenwirken der mit der
Elektrode verbundenen federnden Zungen mit den in der Röhrenwand ausgesparten Hohlräumen erhalten
wird. Erwünschtenfalls können diese Hohlräume mit einem indhimhaJtigen Material ausgefüllt werden, in oder
an dem auf ähnliche Weise wie oben beschrieben mit
einer Elektrode verbundene Teile festgeschmolzen werden.
Andere Ausführungsbeispiele einer elektrischen Entladungsröhre nach der Erfindung sind in den F i g. 3 und
4 dargestellt. Nach Fig.3 weist die Umhüllung 1 an
einem Ende einen erweiterten Teil 31 auf. auf dem mittels eines. Indiumringes 16 das mit einer lichtempfindlichen Schicht 17 versehene Fenster 3 befestigt ist. Die
Netzelektrode 4 ist auf bekannte Weise zwischen den aus einer Kupfer-Nickel-Legierung hergestellten Rin-
gen 6 und 35 befestigt. Der Ring 35 ruht auf dem an der Stelle des erweiterten Teiles 31 auf der Innenseite der
Umhüllung 1 gebildeten Ansatz 32 und ist mit einer Legierung aus 95% Indium und 5% Zinn verschmolzen,
mit der dlie öffnung 8 ausgefüllt ist. Diese Indiumlegie
rung bildet weiter einen elektrischen Kontakt mit einer
zur Vergrößerung der Kontaktoberfläche 9 auf der Außenseite auf der Umhüllung 1 angebrachten Nickelschicht Außer an der Stelle der öffnung 8 ist der Ring
35 weiter noch auf ähnliche Weise an einer Stelle befe-
so stigt die der öffnung 8 diametral gegenüberliegt In der
Nähe dieser Befestigungsstellen weist der Ring .'!»eine
Chromschicht auf, die ein zu starkes Ausfließen des Indiums während des Festschmelzens des Ringes 35 verhindert
Das in Fig.4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich darin von dem Ausführungsbeispiel nach
F i g. 3, daß der ringförmige Ansatz 41 durch eine örtliche Einschnürung der Umhüllung 1 gebildet ist Die zwischen den Ringen 6 und 45 befestigte Netzelektrode 4
ist die gleiche Weise, wie die anhand der Fig.3 beschriebene, befestigt und elektrisch herausgeführt
Obgleich die Ausbildung der Entladungsröhre nach der Erfindung vorzugsweise bei Fernsehaufnahmeröhren angewandt wird, kann sie doch sehr allgemein und
insbesondere in Elektronenstrahlröhren vorteilhaft Anwendung finden.
Claims (10)
1. Elektrische Entladungsröhre, die mindestens eine in einer öffnung der vakuumdichten isolierenden
Umhüllung angebrachte, elektrisch leitende Durchführung und eine mit dieser Durchführung elektrisch
leitend verbundene Elektrode aufweist, wobei diese elektrisch leitende Durchführung aus einem Pfropfen aus indiumhaltigen Material besteht, durch den
die öffnung in der isolierenden Umhüllung vakuumdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dieser Durchführung elektrisch leitend verbundene Elektrode (4) mindestens
teilweise einen Abstand von der Wand der isolierenden Umhüllung (1) aufweist und direkt oder mit einem mit ihr verbundenen elektrisch leitenden Teil (5,
7,18; 35,45) an oder in dem indiumhaltigen Material
des elektrisch leitenden Durchführungspfropfens festgeschm«itzen ist
2. Elektrische Entladungsrohrs nach Ansprach 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das indiumhaltige Material aus Indium oder einer Legierung von Indium
und mindestens einem der Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, Gallium und Nickel besteht
3. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die mit der
Durchführung elektrisch leitend verbundene und mindestens teihveise einen Abstand von der isolierenden Umhüllung (1) aufweisende Elektrode (4) mit
mindesten -^rnem Ansatz (18) versehen ist, der an oder nahe an seinem freien Ende in oder an dem
indiumhaltigen Material des Durchführungspfropfens festgeschmolzen ist.
4. Elektrische Entladungsrohr e nach Anspruch 1,2
oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der festgeschnfjolzene Teil (5, 7, 18; 35; 45) der Elektrode (4)
wenigstens an seiner Oberfläche aus Chrom-Nickel-Stahl besteht
5. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der festgeschmolzene Teil (5, 7, 18; 35; 45) der Elektrode (4)
wenigstens an seiner Oberfläche nahe der Schmelzverbindung eine Schicht aufweist die ein in der flüssigen Phase zu starkes Ausfließen des indiumhalti-
gen Materials über die Oberfläche dieses Elektrodenteils verhindert
6. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht aus einer
auf der Oberfläche des Elektrodenteils (5, 7,18; 35; λ
45) angebrachten Chromschicht besteht
7. Elektrische Entladungsröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens die Außenwand der isolierenden Umhüllung (1) teilweise mit einer mit dem elektrisch
leitenden Durchführungspfropfen in Kontakt stehenden Metallschicht (9) überzogen ist.
8. Elektrische Entladungsröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß sie als Elektronenstrahlröhre oder Fernsehaufnahmcröhrc ausgebildet ist.
9. Verfahren zum Befestigen einer Elektrode in einer elektrischen Entladungsröhre und Herstellen
einer elektrisch leitenden Durchführung für diese Elektrode durch die isolierende Umhüllung der Entladungsröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der isolierenden
Umhüllung mindestens eine öffnung (8) angebracht
wird, mindestens die Wand dieser Öffnung (8) mit
einer Metallschicht überzogen wird, die öffnung mit
einem Pfropfen aus indiumhaltigen Material verschlossen wird, in der Entladungsröhre eine Elektrode (4) angeordnet wird, die direkt oder mit einem mit
ihr verbundenen elektrisch leitenden Teil (5, 17,18; 35; 45) mit dem indiumhaltigen Material in der öffnung (S) in Kontakt gebracht wird, die Entladungsröhre in einem Vakuumraum auf eine ders 1 hohe
Temperatur gebracht wird, daß das indiumhaltige Material schmilzt sich mit dem auf der Wand der
öffnung (8) angebrachten Metall legiert und an der Elektrode (4) oder an dem mit ihr verbundenen elektrisch leitenden Teil (5, 7, 18; 35; 45) haftet in der
Weise, daß nach Abkühlung der Entladungsröhre eine vakuumdichte elektrisch leitende Durchführung
erhalten ist an oder in der die Elektrode (4) bzw. der mit ihr verbundene elektrisch leitende Teil (5,7,18,
35; 45) festgeschmolzen ist
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß während des Festschmelzens einer
Elektrode (4) an ihrer Durchführung durch die dazu vorgenommene Erhitzung die Entladungsröhre und
die in ihr angeordneten Elektroden (4,10) zugleich entgast werden.
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