DE975461C - Elektronenstrahlroehre, insbesondere Fernsehbildroehre, mit einem aus Metall bestehenden Roehrenkolben - Google Patents

Description

Die Abmessungen der Elektronenstrahlröhren, insbesondere der Fernsehbildröhren, sind schon so groß geworden, daß erhebliche Schwierigkeiten in der Herstellung und Handhabung der Elektronenstrahlröhren bestehen, so daß die Formate, insbesondere die Bildformate, begrenzt sind. Die den Bildschirm tragende Glaswand ist bei den bekannten Geräten aus statischen Gründen gewölbt, weil sie den von außen auf ihr lastenden Luftdruck aushalten muß. Die gewölbte Form hat den Nachteil, daß eine verzerrungsfreie Bildwiedergabe erschwert ist.

Es sind auch Elektronenstrahlröhren mit einem Leuchtschirm und einem zur Bildschirmseite hin erweiterten metallischen Kolben bekannt, der an der dem Betrachter zugewendeten Seite von einer gewölbten Glasscheibe abgeschlossen ist. Die Glasplatte ist mit dem Metallkolben dadurch vakuumdicht verbunden, daß die Glasplatte an ihrem äußeren Umfang mit einem Metallring verschmolzen ist. Um die Festigkeit der Metall-Glas-Verschmelzung zu erhöhen, ist der mit dem Glasrand in Verbindung stehende Flansch geneigt. Infolge dieser Neigung können noch Scherkräfte auftreten, welche zum Zerbrechen der gewölbten Glasscheibe beitragen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere Fernsehbildröhre, bei der die als Leuchtschirm ausgebildete Glasplatte mit dem aus Metall bestehenden Röhrenkolben über einen mit der Glasplatte und dem Röhrenkolben vakuumdicht verschmolzenen Metallring verbunden

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ist, dessen Ausdehnungskoeffizient über dem des Glases liegt. Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs geschilderten Herstellungsschwierigkeiten der Bildröhre zu beseitigen und eine Anordnung zu schaffen, welche eine verzerrungsfreie Bildwiedergabe und die Anwendung größerer Bildformate ermöglicht.

Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile bei einer solchen Elektronenstrahlröhre dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß bei Verwendung einer ebenen Glasplatte der den Metallkolben und die Glasplatte verbindende Metallring mit seiner Innenfläche senkrecht zur Glasplatte angeordnet und mit dieser nur an ihrem äußeren Umfang vakuumdicht verschmolzen ist und die Glasplatte an beiden Seiten in axialer Richtung überragt.

Eine derartige unter Druck des konzentrisch angeordneten Metallringes stehende dicke Glasplatte ao hält sehr hohe Drücke auch in Richtung der optischen Durchsicht selbst dann aus, wenn sie völlig plan ausgebildet ist. Wesentlich für die Herstellung solcher Fenster ist es, daß die Begrenzungswände der Glasplatte absolut starr sind und daß nacha5 gebende Schichten möglichst vermieden werden. Das wird dadurch erreicht, daß das Glas mit dem Metallring durch eine direkte Druckglasverschmelzung verbunden ist. Auf diese Weise erhält man eine hinreichend druckfeste und auch vakuumdichte Halterung für den Leuchtschirmträger.

Von Bedeutung für einen einwandfreien Aufbau der Elektronenstrahlröhre ist es auch, daß die von dem Metallring auf das Glas ausgeübten Druckkräfte möglichst symmetrisch verteilt sind. Um dies zu erreichen, kommen vor allem kreisrunde oder elliptische Fenster in Betracht. Ferner muß die Glasplatte eine vom Durchmesser abhängige Mindestdicke aufweisen, um Verwerfungen des Glases zu vermeiden. Bei kreisrunden Glasplatten wird die symmetrische Druckverteilung dadurch erzielt, daß der Metallring auf seinem Umfang überall gleichen Querschnitt hat. Verwendet man dagegen eine Glasplatte mit ellipsenartigem Umfang aus vier ellipsenförmigen Bogensrücken, welche die Halbachsen der Ellipse schneiden würden und sich symmetrisch beiderseits derselben erstrecken und durch stärker gekrümmte Bogenstücke miteinander verbunden sind, so wird man zu diesem Zweck den Metallring an den ellipsenförmigen Teilen, welche gegenüber den genannten Verbindungsstücken schwächer gekrümmt sind, verstärken, damit er die gewünschte Festigkeit für die Erzeugung einer einwandfreien Druckglasverschmelzung besitzt.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den im folgenden behandelten Ausführungsbeispielen. In den Fig. 1 a und 1 b ist in der Draufsicht und im Querschnitt eine kreisrunde Glasplatte 1 dargestellt, die in einen Metallring 2 eingeschmolzen und als Bildschirm einer Elektronenbildröhre verwendet ist. Wie Fig. ib erkennen läßt, hat in diesem Fall der Metallring überall am Umfang den gleichen Querschnitt.

Fig. 2 a und 2 b zeigen in der Ansicht und im Schnitt einen Bildschirm, der aus einer Glasplatte 4 ellipsenartiger Form mit entsprechend gestaltetem Metallring 5 ellipsenartiger Form besteht. Wie die Draufsicht Fig. 2 a erkennen läßt, ist zweckmäßig in diesem Fall die ellipsenartige Form an den schwächer gekrümmten Seiten verstärkt, was in der Zeichnung durch die ellipsenförmigen Bogenstücke des Metallringes angedeutet ist, welche die große Halbachse der gedachten Ellipsenform schneiden. Da bei einer solchen Formgebung die Ränder des Metallringes eine andere statische Festigkeit haben als die Mitte, wird man sie, um die unnötige und störende Höhe des Metallringes zu vermeiden, in geeigneter Weise verstärken. Ausführungsformen hierfür sind in Fig. 3 a bis 3 d dargestellt. Für die Verstärkung des Metallringes 5 ist im Fall der Fig. 3 a ein aufgeschweißter U-förmiger Metallring 6 verwendet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 b erfolgt die Verstärkung durch zwei aufgeschrumpfte Ringe 7, 8. An Stelle dieser Ringe kann man auch gemäß Fig. 3 c an den entsprechenden Stellen eine Auftragsschweißung 9, 10 anwenden. Es ist schließlich auch möglich, dem Metallring 5 die in Fig. 3 d dargestellte Querschnittsform zu geben.

Beim Einschmelzen der Glasplatte entsteht auf der Oberseite eine ideal glatte, optisch vollkommen klare Oberfläche. Die Unterseite des Glasfußes ruht beim Einschmelzprozeß auf einer mehr oder weniger rauhen Graphitunterlage. Um Schaugläser mit bester optischer Durchsicht zu bekommen, wird man daher diese Unterseite der Glasplatte nachträglich polieren. Die Glasplatte dient auf der Innenseite der Röhre als Träger einer Schicht von Leuchtsubstanzen. Aus diesem Grunde ist auf dieser Seite ein bestimmter Grad von Oberflächenrauhigkeit erwünscht. Man kann sogar wegen dieser notwendigen Rauhigkeit die Leuchtsubstanzen beim Einschmelzen der Glasplatte in den Eisenring gleichzeitig mit einsintern, indem man die Leuchtsubstanz vorher auf die beim Einschmelzen benutzte Graphitunterlage aufstreut.

Der mit dem Metallring umrahmte Schirm wird vakuumdicht mit der nach der Schirmseite hin erweiterten Vakuumwand der Ganzmetallröhre verbunden. Zu diesem Zweck wird man den Metallring des Schirmes an der dem Rohrsystem zugewendeten Seite so ausbilden bzw. ihn mit solchen zusätzlichen Konstruktionsteilen versehen, daß das metallische Vakuumgefäß daran angelötet oder angeschweißt werden kann. Ausführungsbeispiele hierfür sind in Fig. 4 a bis 4 c dargestellt. Fig. 4 a zeigt die vakuumdichte Verbindung des in Fig. 3 a dargestellten Metallringes 5, 6 mit der anschließenden nach der Schirmseite hin erweiterten Wand 11 der Röhre. Die Verbindung erfolgt hierbei mit Hilfe der autogenen Schweißnaht 12. Fig. 4b zeigt eine andere Ausführungsform mit einem durch Schrumpf ringe 7, 8 verstärkten Metallring 13, der nach der Elektronenstrahlquelle hin einen zylindrischen Hals 14 besitzt, auf den ein entsprechender zylindrischer Teil 15 der Vakuumwand 11 aufge-

setzt ist. In diesem Fall erfolgt die vakuumdichte Verbindung mit Hilfe der bei 16 angedeuteten Lötnaht. Eine andere Ausführungsmöglichkeit der vakuumdichten Verbindung zwischen einem ausgedrehten Metallring 17 und der Gefäßwand 11 zeigt Fig. 4c. Hierbei sind die flanschartigen Teile 18, 19 durch eine elektrische Rollennaht miteinander verschweißt.

Man kann auch den Abschluß der Elektronenstrahlröhre nach der Seite des Röhrenfußes hin nach ähnlichen Gesichtspunkten durchbilden, wie der Abschluß nach der Seite des Schirmes hin gewählt ist. Zu diesem Zweck kann man den Röhrenfuß beispielsweise in Form einer Druckglasdurchführung ausbilden. Eine Ausführungsform hierfür ist in Fig. S schematisch dargestellt. Hierin ist mit 21 der Schirm, mit 22 der ihn umfassende Metallring und mit 23 die kegelförmig erweiterte Vakuumwand der Röhre bezeichnet. Der Röhrenfuß besteht

ao aus einem Metallrohr 24, in das ein Glaspfropfen 25 eingeschmolzen ist. Dieser Glaspfropfen umschließt eine Anzahl metallischer Durchführungsdrähte 26 und den zur Evakuierung notwendigen Pumpstutzen 27. Der Pumpstutzen wird nach beendeter Pumpbehandlung in bekannter Weise verschlossen. Das Metallrohr 24 des Röhrenfußes ist mit der Metallröhre 23 bei 28 vakuumdicht durch Schweißen oder Löten verbunden.
Die Auswahl der verwendeten metallischen Werkstoffe erfolgt nach den jeweiligen Erfordernissen. Der Ring, welcher den Bildschirm umgibt, muß sich in seinen Eigenschaften nach dem verwendeten Glas richten. Der Vakuumkörper ist bestimmt nach der Eigenschaft des Metalls hinsichtlich seiner gasaufzehrenden Wirkung oder gegebenenfalls seinen den Elektronenstrahl magnetisch beeinflussenden Kennwerten. Durch die beiden notwendigen Schweiß- oder Lötverbindungen ist man in der Lage, die Baustoffe für den Ring des Bildschirmes, den Vakuumkörper und gegebenenfalls den Röhrenfuß den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Es ist sogar möglich, gemäß dem in Fig. 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel, an den zylindrischen Teil des Vakuumgefäßes eine Glasumschmelzung 30 nach Aufschweißung eines geeigneten Ringes 29 aufzubringen. An diese Glasumschmelzung kann dann ein Glasfuß 31 in üblicher Weise angesetzt werden. Bei einer solchen Konstruktion bleibt das eigentliche Rohrsystem sichtbar, und es wird einer Hochfrequenzbehandlung während des Pumpprozesses zugänglich.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektronenstrahlröhre, insbesondere Fernsehbildröhre, bei der die als Leuchtschirm ausgebildete Glasplatte mit dem aus Metall bestehenden Röhrenkolben über einen mit der Glasplatte und dem Röhrenkolben vakuumdicht verschmolzenen Metallring verbunden ist, dessen Ausdehnungskoeffizient über dem des Glases liegt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer ebenen Glasplatte der den Metallkolben und die Glasplatte verbindende Metallring mit seiner Innenfläche senkrecht zur Glasplatte angeordnet und mit dieser nur an ihrem äußeren Umfang vakuumdicht verschmolzen ist und die Glasplatte an beiden Seiten in axialer Richtung überragt.
2. 2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasplatte (4) ellipsenförmig ausgebildet ist (Fig. 2 a und 2 b).
3. 3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring, welcher die ellipsenartige Glasplatte (4) einschließt, aus vier die Halbachsen einer Ellipse schneidenden und sich symmetrisch zu diesen erstreckenden Ellipsenformstücken besteht, die durch stärker gekrümmte Stücke miteinander verbunden sind, und daß die schwächer gekrümmten Teile der Ellipsenformstücke verstärkt sind.
4. 4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Glasplatte umfassende Metallring ein U-förmiges Profil hat.
5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtsubstanz beim Einschmelzen der Glasplatte in den Metallring mit in die Glasplatte eingesintert wird und daß die Leuchtsubstanz vorher auf die beim Einschmelzen benutzte Graphitunterlage aufgestreut wird.
6. 6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Glasplatte abgewandten Teil des Metallkolbens die elektrischen Leiter (26) mit Hilfe einer Druckglaseinschmelzung durch den Röhrenfuß hindurchgeführt sind (Fig. 5).
7. 7· Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckglaseinschmelzung aus einem Metallrohr (24) besteht, in welches ein die Durchführungsdrähte (26) und den Pumpstutzen (27) umschließender Glaspfropfen (25) eingeschmolzen ist (Fig. 5).
8. 8. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Glasplatte abgewandten zylindrischen Teil des Metallkolbens nach dem Aufschweißen eines Ringes (29) eine Glasumschmelzung (30) aufgebracht no ist, an welche ein Glasfuß (31) angesetzt ist (Fig. 6).

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 654753, 706381, 707994;

   USA.-Patentschrift Nr. 2254090;

   RCA Review, März 1949, S. 43 bis 58;

   Mönch: »Hochvakuumtechnik«, 1950, S. 32 und 100. lao

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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