DE3007561C2 - Fernsehbildaufnahmeröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betriffi eine Fernsehbildaufnahmeröhre, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Es gibt bestimmte Typen photoelektrischer Aufnahmeröhren, die als sogenannte Kameraröhren häufig in Fernsehkameras für Rundfunkzwecke verwendet werden. Herkömmliche Röhren dieses Typs haben gewöhnlich einen rohrförmigen Glaskolben, in dem mehrere Elektrodenelemente, einschließlich einer langgestreckten, hohlen, rohrförmigen Strahlfokussierungselektrode, die man typischerweise mit »G3«-EIektrode bezeichnet, enthalten sind. Schon eine sehr geringe Fehlausrichtung der Elektroden einer Bildaufnahmeröhre kann zur Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften der Röhre führen. In einer gewöhnlichen Farbfernsehkamera beispielsweise befinden sich drei Bildaufnahmeröhren, die mit ihren äußeren Kolben ausgerichtet in einem Joch sitzen, in dem ein magnetisches Feld ausgebildet wird. Jede dieser drei Bildaufnahmeröhren liefert ein Bild, z. B. in der Farbe Rot, Blau oder Grün, zur Darstellung auf einem Wiedergabeschirm, und diese Bilder müssen sich räumlich decken, um ein buntes Farbbild zu ergeben. Wenn die Fokussierungselektrode nicht in allen Röhren richtig zentriert ist, dann arbeiten die Röhren nicht gleichartig, so daß die Deckung schlecht wird. Für eine gute Deckung ist es daher erwünscht, daß die Optiken aller Bildaufnahmeröhren im wesentlichen gleich sind, und dies erfordert unter anderem, daß die Fokussierungselektrode konzentrisch bezüglich des Röhrenkolbens gehalten wird.

Es sind viele Anordnungen bekannt, um Elektroden innerhalb des rohrförmigen Kolbens einer Bildaufnahmeröhre zu halten und zu positionieren. Eine typische Haltevorrichtung enthält mehrere beabstandete Federklammern, wie sie z. B. in der US-PS 30 38 094 offenbart sind, oder Fingerartige Glieder, wie sie aus der US-PS 29 51 962 hervorgehen. Diese Elemente können an einem oder an beiden Enden einer langgestreckten zylindrischen Elektrode angeordnet sein. Die Federelemente sind aus biegsamem Material und pressen sich gegen die innere Oberfläche der Wandung des rohrförmigen Kolbens, um die Elektrode in der richtigen Lage festzuhalten. Andere bekannte Elektrodenhalterungen umfassen ein konisch ausgebildetes Distanzstück (US-PS 28 97 389) oder einen Ring mit einem sich erweiternden Flanschteil (US-PS 31 83 388). Das konische Distanzstück bzw. der Flanschteil dieser beiden Ausführungsformen sind aus elastischem Material gebildet und schmiegen sich nachgiebig an die innerer Wandungen des Röhrenkolbens, wenn sie in den Kolben eingeschoben sind.

Problematisch bei diesen bekannten Elektrodenhalterungen ist, daß man es den die Elektroden festhaltenden strukturellen Gliedern überläßt, für die erwünschte und kritische Konzentrizität der Elektroden innerhalb des Röhrenkolbens zu sorgen. Viele Faktoren wie Vibration, Stöße und thermische Beanspruchungen können dazu führen, daß sich die genannten elastischen und biegsamen Halter relativ zum Kolben oder zur Elektrode verschieben. So kann z. B. selbst eine Elektrode, die während der Herstellung im wesentlichen konzentrisch im Kolben festgelegt wurde, ihre konzentrische Lage bei nachfolgender thermischer Behandlung wieder verlieren. Solche Haltevorrichtungen, die von ihrer Struktur her die Gefahr bringen, daß die Konzentrizität unter normalerweise zu erwartenden Betriebsbedingungen verloren geht, sind nicht wünschenswert.

Eine Fernsehbildaufnahmeröhre der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 33 25 672 bekannt Bei dieser Röhre ist ein feinmaschiges Gitter über einen Tragring mit einem axialen Abschnitt und einem radialen Flansch gespannt. Über den axialen Abschnitt wird zunächst ein Distanzring und dann ein Sicherungsring geschoben. Diese Einheit wird mit weiteren Teilen in eine zylindrische Fokussierelektrode hineingeschoben. Der Außendurchmesser des Distanzringes ist so

groß gewählt, daß er die Innenfläche des ebenfalls zylindrischen Röhrenkolbens berührt, um zu verhindern, daß sich Partikel auf dem Target der Röhre absetzen. Damit wirkt der Distanzring gleichzeitig als Zentrierring. Der Sicherungsring ist mit schräg radial wegragenden Zungen versehen, die sich an die Innenfläche des Röhrenkolbens anlegen und eine radiale Fixierung des Elektronenstrahlsystems im Kolben bewirken. Diese aus mehreren Teilen bestehende Halterung ist aber umständlich und störanfällig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, bei einer Fernsehbildaufnahmeröhre der eingangs genannten Art, die Halterung so zu verbessern, daß eine einfachere und dauerhaftere Zentrierung der Fokussierelektrode innerhalb der zylindrischen Innenfläche des Kolbens gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Konzer.trizität der Elektrode gegenüber dem Kolben ist durch den Abstand zwischen dem Zentrierumfang und der inneren Oberfläche des Kolbens bestimmt

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt, teilweise aufgeschnitten, eine photoelektrische Bildaufnahmeröhre als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig.2 zeigt einen für die Ausführungsform nach F i g. 1 verwendeten Zentrierring in Draufsicht vor dem Einsetzen in die Röhre;

F i g. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in

F i g. 4 zeigt vergrößert einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 2;

F i g. 5 zeigt in ähnlicher Schnittansicht wie F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Elektrodenhalterung.

Die in F i g. 1 dargestellte photoelektrische Bildaufnahmeröhre 10 sei von einem Typ, der unter der Bezeichnung Vidikon bekannt ist. Die Röhre 10 hat einen evakuierten, allgemein zylindrischen Glaskolben 12, der an einem Ende durch eine transparente Frontplatte 14 und am anderen Ende mit einem Glasfuß 16 abgeschlossen ist, durch den Zuleitungsstifte 18 in vakuumdichter Durchführung greifen. Der Kolben 12 ist vorzugsweise ein Präzisionskolben, dessen Innendurchmesser mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0254 mm genau gehalten ist und der auch bezüglich seiner Rundheit und Wandstärke eine ziemlich enge Toleranz hat.

Die Röhre 10 enthält ein herkömmliches Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 20, das innerhalb des einen Endes des Kolbens 12 im wesentlichen auf der Achse der Röhre 10 angeordnet ist. Das System 20 hat eine thermionische Kathode 22 zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, der durch ein Steuergitter 26, eine gelochte Beschleunigungselektrode 28 und eine hohle, rohrförmige Fokussier- oder G3-Elektrode 30 hindurch, die den Elektronenstrahl beschleunigen und fokussieren, auf die Targetelektrode 24 gerichtet wird.

Die Targetelektrode 24 besteht vorzugsweise aus einer Bleimonoxid-Schicht auf einem Film eines transparenten leitenden Materials wie z. B. Zinnoxid. Es können auch andere photoelektrische Materialien wie z. B. Selenarsentellurid, Cadmiumselenid oder Antimontrisulfid zur Bildung der Targetelektrode 24 verwendet werden. Ein elektrischer Kontakt zur Targetelektrode 24 kann über einen vakuumdicht durch den Kolben 12 geführten Metalleiter 32 hergestellt werden.

Die rohrförmige Fokussierelektrode 30 ist an ihrem der Targetelektrode 24 zugewandten Ende durch eine feinnetzige Schirm- oder Bremselektrode 34 abgeschlossen, die durch einen noch im wesentlichen konzentrisch an der Fokussierungselektrode 30 befestigten Ring 36 festgehalten wird. Die Bremselektrode 34 ist vorzugsweise ein durch Galvanoplastik gebildeter Typ mit etwa 200 bis 400 Drähten pro cm.

Die Fokussierelektrode 30 hat einen großen, langgestreckten zylindrischen Teil 38, der durch zwei Zentrierringe 42 im wesentlichen konzentrisch innerhalb der inneren Oberfläche 40 des Kolbens 12 gehalten wird. Es sei angemerkt, daß je nach der Länge der Fokussierelektrode 30 und abhängig von anderen is physikalischen Zwängen einer oder mehrere solcher Zentrierringe 42 verwendet werden können.

Die Fig.2 zeigt den Zentrierring 42 vor dem Einsetzen in die Röhre 10. Er weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Zentrierabschnitten 44 und eine Mehrzahl radial wegragender biegsamer Elemente 46 auf. Der Zentrierring 42 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material mit einer Dicke von 0,0762 bis 0,2540 mm und einer relativ hohen Festigkeit und niedrigen Wärmeleitfähigkeit und mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der ähnlich demjenigen der Fokussierungselektrode 30 ist Bevorzugte Materialien sind Nickel-Chrom-Legierungen.

Jeder der Zentrierabschnitte 44 hat einen bogenförmig verlaufenden Teil, und diese Teile zusammen definieren einen zentrierenden Umfang 48. Der Durchmesser des zentrierenden Umfangs 48 ist innerhalb einer Toleranz von plus oder minus 0,0127 mm gehalten und innerhalb 0,0127 bis 0,1016 mm vom Durchmesser der präzise geformten zylindrischen Innenfläche 40 des Glaskolbens 12 entfernt, so daß der Abstand zwischen dem zentrierenden Umfang 48 und der inneren Oberfläche 40 ein Maß von 0,058 mm nicht überschreitet.

Bei seiner in F i g. 2 dargestellten Struktur hat der Zentrierring 42 eine innere Oberfläche 50, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Teils 38 der Fokussierelektrode 30, um eine Passung mit Übermaß und damit einen Preßsitz zwischen dem Zentrierring 42 und der Fokussierelektrode 30 zu erhalten. An einigen Stellen der inneren Oberfläche 50 sind Ausnehmungen 52 gebildet, um die Flächenauflage auf dem Teil 38 zu vermindern, so daß ein strammes Aufeinanderpassen von Ring und Elektrode ohne Fressen während des Zusammenbaus möglich ist. Die innere Oberfläche 50 des Rings ist innerhalb einer Toleranz von 0,0254 mm konzentrisch mit dem zentrierenden Ringumfang 48 ausgebildet.

Die biegsamen Elemente 46 erstrecken sich in radialer Richtung über den zentrierenden Umfang 48 hinaus und definieren zusammen einen Paßumfang 54. Der Durchmesser des Paßumfanges 54 ist größer als der bis zur inneren Oberfläche 40 gemessene Innendurchmesser des Kolbens 12. Die biegsamen Elemente 46 sind so geformt, daß sie während des Zusammenbaus durch Angriff an der inneren Oberfläche 40 des Kolbens aus der Ebene des Rings 42 fortgebogen werden. Um dieses Biegen zu erleichtern, ist es vorteilnaft, beidseitig jedes biegsamen Elements 46 jeweils einen Ausschnitt 56 vorzusehen, so daß die Wandstärke des Zentrierrings 42 beidseitig jedes biegsamen Elements 46 kleiner ist als die Wandstärke an den Zentrierabschnitten 44.

Zum Zusammenfügen der Fokussierelektrode 30 und des Zentrierrings 42 und zum Einbringen dieser

Anordnung in den Kolben 12 wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst wird ein aus der Fokussierelektrode 30 und zwei Zentrierringen 42 bestehender Teilaufbau hergestellt, was in einer Aufspannvorrichtung geschieht, um die innere Oberfläche 50 des Rings in ihren Preßsitz auf die äußere Oberfläche des zylindrischen Teils 38 der Elektrode zu zwängen. Die Ringe 42 werden nahe den Enden des zylindrischen Teils 38 angeordnet. Wegen der Toleranz in der Konzentrizität der inneren Oberfläche 50 des Zentrierrings 42 mit dem ι ο zentrierenden Umfang 48 hat der Preßsitz zur Folge, daß eine gleiche Konzentrizitätstoleranz zwischen dem zentrierenden Umfang 48 und der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teils 38 besteht. Außerdem verstärkt der Preßsitz die Elektrode gegen elliptische Verformung.

Nachdem die Bremselektrode 34 und der Ring 36 an der Fokussierelektrode 30 befestigt und die Targetelektrode 24 in geeigneter Weise aufgebracht worden ist, wird der Elektrodenteilaufbau in den Kolben 12 eingesetzt Beim Einsetzen werden die fingerartigen biegsamen Elemente 46 nach rückwärts in eine von der Targetelektrode 24 fortweisende Richtung gebogen und legen sich elastisch unter Reibungsberührung an die innere Oberfläche 40 des Kolbens 12, wobei sie der Zentrierring 42 in den Kolben führt, ohne daß die Zentrierabschnitte 44 verformt werden. Die Struktur des Zentrierrings 42 nach dem Einsetzen ist detaillierter in den F i g. 3 und 4 dargestellt.

Es sei erwähnt, daß die elastischen fingerartigen biegsamen Elemente 46 in dieser Struktur weder dazu benutzt werden, die Konzentrizität der Elektrode 30 innerhalb des Kolbens 12 am Anfang herzustellen, noch dazu dienen, die Konzentrizität nach dem Einwirken störender Außeneinflüsse aufrechtzuerhalten. Die Zungen 46 werden dazu benutzt, den Zentrierring 42 im Kolben 12 festzuhalten und für den direkten Kontakt zwischen dem Zentrierring 42 und dem Kolben 12 zu sorgen. Die Konzentrizität wird durch den engen Zwischenraum, d. h. den innerhalb des Maßes von 0,0508 mm liegenden Abstand zwischen den Zentrierabschnitten 44 und der inneren Oberfläche 40 des Kolbens, hergestellt, wie er mit den Pfeilen 58 und 60 in F i g. 3 dargestellt ist

Es sind keine anderen Festhältevorrichtungen notwendig, um die gewünschte Konzentrizität nach dem Zusammenfügen zu erhalten. Falls unter normalen Betriebsbedingungen die biegsamen Elemente dazu neigen, ihre Position etwas zu verändern, wirken die Zentrierabschnitte 44 als mechanischer Anschlag, der verhindert, daß von der Konzentrizität weiter abgewichen wird als es dem maximalen anfänglichen Abstand zwischen der inneren Oberfläche 40 des Kolbens und dem zentrierenden Ringumfang 48 entspricht

Einige mit dieser Halte- und Zentriervorrichtung gebaute Bildaufnahmeröhren wurden mit Röhren verglichen, die herkömmliche Halteringe mit radialen Federelementen aufwiesen. Bei allen Röhren lag der Innendurchmesser des Glaskolbens 12 im Bereich von 2,728 bis 2,733 cm. Bei der neuen Haltevorrichtung hatte der zentrierende Umfang 48 der Zentrierabschnitte 44 einen Durchmesser im Bereich von 2,724 bis 2,727 cm. Mittels eines Spezialgeräts wurde der Abstand zwischen dem zylindrischen Teil 38 der Fokussierelektrode 30 und der inneren Oberfläche 40 des Kolbens genau gemessen. Bei einer Gruppe von acht herkömmlichen Röhren schwankte der gemessene Abstand zwischen 0,0254 bis 0,1270 mm, während bei einer Gruppe von sechs Röhren, die mit der neuen Haltevorrichtung ausgestattet waren, der gemessene Abstand zwischen 0,00762 und 0,0508 mm schwankte. Die Vermessung erfolgte bei beiden Gruppen von Röhren nach normaler Verarbeitung, und somit zeigen die vorstehenden Ergebnisse, daß die neue Haltevorrichtung von ihrer ganzen Struktur her eine bedeutende Verbesserung hinsichtlich der Konzentrizität zwischen Elektrode und Kolben bringt. Im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zeigt die Fig.5 eine Anordnung, bei welcher der Zentrierring 42 auf andere Weise als durch Preßsitz an der Elektrode 30 festgehalten ist. Bei dieser Anordnung ist der Durchmesser der inneren Oberfläche 50 des Rings 42 etwas größer als der Durchmesser des zylindrischen Teils 38 der Fokussierelektrode 30. Der Zentrierring 42 wird dann dadurch befestigt, daß, etwa durch Punktschweißung, ein Ringband 62 auf einer oder beiden Seiten des Rings 42 und an der Elektrode 30 befestigt wird. Das Ringband 62 ist mit einem Innendurchmesser ausgelegt, der größer, aber nahe am Außendurchmesser der Elektrode 30 ist, und sein Außendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser des zentrierenden Umfangs 48 bemessen. Die Ausnehmungen 52 im Zentrierring 42 können fortgelassen werden, und die Toleranzen des Durchmessers der inneren Oberfläche 50 und der Konzentrizität können weniger eng sein. Die Konzentrizität des zentrierenden Umfangs 48 mit der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teils 38 kann in einer Aufspannvorrichtung eingestellt werden, in welcher die Elemente des Teilaufbaus beim Anschweißen der Ringbänder 62 gehalten werden. Die Ringbänder 62 bringen auch eine zusätzliche Versteifung der Zentrierabschnitte 44.

Die neue Haltevorrichtung ist nicht auf die oben als Beispiel beschriebene Verwendung in einer photoelektrischen Bildaufnahmeröhre beschränkt sondern kann auch in anderen Elektronenröhren verwendet werden, beispielsweise um zylindrische Strahlsystem-Elektroden im Kolben einer Kathodenstrahlröhre (z. B. einer Farbbildröhre) oder am zylindrische Fckussienings- oder Beschleunigungselektroden im Kolben einer Photoröhre zu zentrieren und festzuhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fernsehbildaufnahmeröhre mit einem evakuierten Kolben, der einen Teil mit zylindrischer Innenfläche aufweist, innerhalb dessen mit Abstand von der Innenfläche eine zylindrische Fokussierelektrode angeordnet ist, und mit einer die Fokussierelektrode im Kolben fixierenden Halterung, die

10

— einen Zentrierring mit einem zentrierenden Umfang, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche,

— eine Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Ringes an der Fokussierelektrode,

— und eine Mehrzahl radial wegragender biegsamer Elemente, die mit ihren äußeren F.nden auf einem Paßumfang größeren Durchmessers als dem Durchmesser der zylindrischen Innenfläehe liegen und sich an dieser Innenfläche nachgiebig anlegen,

aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (42) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden, gleichmäßig um den Ring herum angeordneten Zentrierabschnitten (44) ausgebildet ist, die den zentrierenden Umfang (48) definieren,

und daß die radial wegragenden biegsamen Elemente (46) einteilig mit dem Zentrierring (42) ausgebildet und zwischen den Zentrierabschnitten (44) angeordnet sind.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zentrierring (42) beiderseits der radial wegragenden biegsamen Elemente (46) jeweils ein ihr Wegbiegen erleichternder Ausschnitt (56) vorgesehen ist, der jeweils die Wandstärke des Zentrierrings (42) beiderseitig der radial wegragenden biegsamen Elemente (46) kleiner macht als die Wandstärke an den Zentrierabschnitten (44).

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (42) an der Fokussierelektrode (30) mit Hilfe eines mit diesen beiden Teilen fest verbundenen Ringbandes (62) befestigt ist, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Fokussierelektrode (30) und dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des zentrierenden Umfangs (48) des Zentrierringes (42).

4. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (42) mittels eines Preßsitzes auf der Fokussierelektrode (30) befestigt ist, indem sein Innendurchmesser kleiner gehalten ist als der Außendurchmesser der zylindrischen Fokussierelektrode (30).