<Desc/Clms Page number 1>
Schirm für Kathodenstrahlröhren.
EMI1.1
schirm ist, wurde gefunden, dass sein Wirkungsgrad bei grosser Energie dem der gebräuchlichen Schirme nahekommen und ihn sogar übertreffen könne.
Bei der Herstellung dieses selbstleuchtenden Schirmes wird darauf geachtet, dass die einzelnen
Teilchen des Schirmes geringe Wärmekapazität und hohe Wärmeisolation besitzen. Es ist ferner zweck- mässig, den Schirm so auszubilden, dass die Wärmeverluste der einzelnen Teilchen des Schirmes im wesentlichen auf Strahlung beschränkt sind. Das Material des Schirmes ist so angeordnet, dass der Wärmeverlust eines weissglühenden Oberflächenelementes durch Strahlung grösser ist als sein Verlust durch Leitung zu benachbarten Oberflächenelementen. Diese Ansprüche an den Schirm werden in hinreichendem Masse durch ein genügend dünnes Blatt feuerfesten Metalls geringer Wärmeleitfähigkeit erfüllt, etwa durch ein Blatt Molybdänfolie, jedoch ist die Leuchtwirkung hiebei gering.
Die vorzugsweise benutzte Schirmart wird durch Imprägnierung eines Haarstoffes, etwa eines feingewebten, kurzhaarigen Kunstseidensamtes, mit Salzen eines oder mehrerer Metalle erhalten, deren Oxyde schlechte Strahler von ultraroten oder Wärmestrahlen sind ; der Schirm wird dann oxydiert, wobei der Stoff ausgebrannt wird und die Salze werden zu Oxyden umgewandelt. Salze von Calcium, Magnesium, Thorium, Cer, Zirkon und Uran sind Beispiele der Stoffe, welche zur Imprägnierung des Stoffes verwendet werden. Am besten eignet sich eine Mischung von Thorium mit einer sehr geringen Menge Uran.
Schirme dieser Art, welche von der Haarseite bombardiert und vorzugsweise von der gleichen Seite betrachtet werden, können mit etwa zwei Kerzenstärken pro Watt Aufwand strahlen, Schirme, welche aus haarlosen Stoffen hergestellt sind, liegen zwischen den Schirmen mit einem Haarstoff als Träger und den Metallfolieschirmen bezüglich Empfindlichkeit und Geschwindigkeit des Ansprechens.
Der Schirm zeichnet sich durch hohe Beständigkeit aus und besitzt eine verhältnismässig lange Lebensdauer ; er ist hinreichend mechanisch fest, um die Stösse bei üblichem Betrieb auszuhalten und eignet sich für industrielle Herstellung.
Fig 1. stellt einen Längsschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre mit einem Schirm nach der Erfindung dar. Fig. 2 stellt einen Teilschnitt in grösserem Massstabe durch den Lumineszenzschirm der Fig. 1 dar. Fig. 3 und 4 sind Teilschnitte, welche andere Ausführungsformen des Schirmes dar-
<Desc/Clms Page number 2>
stellen. Fig. 5 zeigt eine Kathodenstrahlröhre, deren Bild mittels einer Optik auf einen Projektions- schirm geworfen wird.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform umfasst die übliche evakuierte Hülle 1, welche an einem Ende einen Einschmelzansatz 2 besitzt. Durch die Leitungen 4 und 5 wird der (nicht sichtbaren) Kathode der Heizstrom zugeführt. Sie emittiert Elektronen, welche durch den konisehen
Ansatz 6 auf einer kreisförmigen Anode 7 angezogen werden und welche durch einen Strahlkanal in der Anode hindurchgehen, um den gewünschten Elektronenstrahl zu bilden. Zwei Stützen 9 verbinden die Anode mit Längsstreben 10 von vorzugsweise gekrümmtem Querschnitt, welche sich beinahe über die ganze Länge des Rohres erstrecken und welche an ihren unteren Enden durch Schweissen oder auf andere Weise mit der den Ansatz 2 umgebenden Ringkammer 11 verbunden sind.
Leitung 12 führt zu einer der Anodenstützen ; sie wird durch eine besondere seitliche Einschmelzung 14 herausgeführt, so dass die notwendige positive Spannung an die Anode gelegt werden kann.
Die Intensität des Strahles wird durch eine Steuerelektrode 15 geregelt, welche auf der durch den Einschmelzansatz geführten Leitung 16 montiert ist.
Die Längsstützen 10 tragen an ihren der Kathode abgewandten Enden einen Ring 17, welcher den Leuchtschirm 19 trägt. Der Ring 17 besteht zweckmässig aus Nickel oder Molybdän und besitzt einen U-förmigen Querschnitt. Er hält den Stoff 20, auf dem der Schirm gebildet wird. Der Stoff besteht vorzugsweise aus einem geschnittenen Kunstseidensamt mit sehr feinem Gewebe und kurzem Haar, wobei die allgemeine Regel ist, dass bei fortschreitender Feinheit des Gewebes der Schirm besser wird. Der Stoff ist mit der Haarseite 21 in Richtung der Kathode montiert. Er ist mit einer Mischung von Salzen imprägniert, deren Oxyde die Lichtsender oder Strahler des fertigen Schirmes bilden. Diese Materialien stellen vorzugsweise eine Mischung aus den Grundbestandteilen von etwa 99% Thorium und 1% Uran dar.
Hiezu kann eine geringe Menge Aluminium-und/oder Berylliumsalz hinzugefügt werden. Es hat sich gezeigt, dass hiedurch die mechanische Festigkeit des Schirmes wesentlich erhöht wird. Als Salze werden im allgemeinen Nitrate wegen ihrer grossen Löslichkeit und wegen der Leichtigkeit benutzt, mit welcher sie in das Oxyd überführt werden können.
Der Stoff wird gründlich mit der Salzlösung imprägniert, gründlich getrocknet und dann oxydiert oder"abgebrannt"in gleicher Weise wie dies beim Auergasglühstrumpf üblich ist. Bei diesem Vorgang wird praktisch das gesamte Ursprungsmaterial des Stoffes entfernt ; ein Gerippe von Oxydkristallen oder Teilchen bleibt zurück, welches die allgemeine Form der ursprünglichen Stoffmatrize behält. Bei diesem Vorgang findet eine starke Schwindung statt, so dass ein Stoff mit 200 Maschen nach dem Abbrennen zu einem Oxydstoff mit etwa 500 Maschen pro Zoll wird. Bei der Bildung des Schirmes muss Spielraum für diese Sehwindung gelassen werden ; der Stoff ist bei der ursprünglichen Montierung sehr schlaff.
Wie oben angedeutet, sind verschiedene andere Oxyde und Oxydmischungen möglich. Die übliche Glühstrumpfmischung von Thor-und Ceroxyden hat den Nachteil, dass sie beim Bombardement nicht stabil ist, da Thoroxyd reduziert wird und den Schirm inaktiviert. Reines Thoroxyd ist dieser Beschränkung nicht unterworfen, ist jedoch nicht so empfindlich wie nach der Sensibilisierung mit
Uranoxyd.
Die verschiedenen andern erwähnten Strahler, wie Kalk oder Calciumoxyd, Zirkonoxyd usw. funktionieren, jedoch mit wesentlich geringerem Wirkungsgrad als die vorzugsweise benutzte Mischung.
Es wird zweckmässig ein Strahlerzeugungssystem mit sehr hohem Wirkungsgrad verwendet. Die dargestellte Form nutzt bis zu 80% der Gesamtemission der Kathode aus. Es kann durchaus ein Strahl von 10 0 mA Stromstärke erzeugt werden. Der Strahl wird durch das Magnetfeld gebündelt, welches durch die gleichstromdurchflossene Spule 22 erzeugt wird. Die Spule umgibt die Röhre konzentrisch, so dass auf dem Schirm ein feiner Lichtfleck entsteht.
Der Strahl wird durch ein Magnetfeld abgelenkt, welches bei Durchgang eines Wechselstromes durch Spule 24 entsteht ; der Strahl streicht daher von der einen zur andern Seite des Schirmes und fällt nur momentan auf eine bestimmte Elementarfläche. Eine ähnliche Spulenanordnung in rechten Winkeln zu Spulen 24 wird auch zum Ablenken des Strahles in einer Richtung rechtwinklig zur ersterwähnten Ablenkung benutzt ; dieses zusätzliche Spulenpaar ist aus der Zeichnung zum Zwecke der Klarheit fortgelassen. Beim Betrieb wird ein Anodenpotential von 5000 bis 7000 Volt benutzt, so dass 50-70 Watt in dem Strahl vorliegen ; diese Energie tritt als Erwärmung des Schirmes in Erscheinung.
Da die einzelnen Fasern des Haares 21 von benachbarten Fasern getrennt sind, wird die in den Fasern durch den Aufprall des Strahles erzeugte Wärme fast völlig durch Strahlung abgegeben ; Leitung zu den Nachbarfasern muss durch den Stoffgrund stattfinden ; sie ist sehr gering infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit des Oxydes und infolge seines geringen Querschnittes senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses.
Da Strahlung praktisch der einzige Weg für Wärmeabgabe ist und da ein grosser Energiebetrag in der äusserst geringen Masse der Haarfasern aufgewendet wird, werden diese fast augenblicklich zur Weissglut angeregt. Wenn die Fasern einmal angeregt sind, bleiben sie weissglühend, bis sie der Wärmeverlust durch Strahlung, welcher sich über eine wesentlich längere Periode als die Anregungsperiode erstreckt, wieder verdunkelt.
<Desc/Clms Page number 3>
Bei Verwendung von feinst gewebtem Samt als Basis wurden derartige Schirme einwandfrei zur Herstellung von Bildern benutzt, welche Einzelheiten entsprechend 400 Linien aufwiesen, d. h. von Bildern, in welchen die Fläche des Brennfleckes nur V'Moooo der Schirmfläche betrug. Bei Übertragung dieser Bilder mit einer Geschwindigkeit von 20 Bildern pro Sekunde beträgt die Zeit für das Bombardement einer Einzelfläche 1/ ooooo einer Sekunde, und die Anregung erfolgt 20mal pro Sekunde.
Schirme mit gröberer Tuehbasis sind entsprechend träger, jedoch ist in jedem Falle die Heizperiode im Vergleich zur Strahlungsperiode äusserst kurz, so dass die Heizperiode als momentan angesehen werden kann.
Wenn ein einfacher Stoff 25 nach Fig. 3 den Haarstoff ersetzt, wird der Schirm zu träge für
EMI3.1
des Schirmes noch weiter verringert, jedoch kann diese Anordnung zur Erzeugung von Oscillographespuren einfacher Wellenformen benutzt werden. Die Emission der Oxydlage setxt die Empfindlichkeit des Schirmes noch weiter herab. Diese Ausführungsformen werden daher nicht allgemein benutzt werden wegen der viel grösseren Energie, welche bei dem Schirm des vorzugsweise benutzten Typs verfügbar ist, sie werden jedoch hier hauptsächlich wegen der kontinuierlichen Abstufung der Eigenschaften erwähnt, welche bei Verwendung der hier dargestellten Prinzipien in grösserem oder kleinerem Masse erhalten werden kann.
Bei Schirmen des Haartypes ist die erzeugte Beleuchtung von der Grössenordnung zwei Kerzenstärken pro Watt Energieaufwand. Bei 70 Watt Aufwand ist das Fernsehbild, welches auf einem Schirm dieser Art von 9 bis 12 ewe erzeugt wird, so hell, dass der Schirm nicht direkt beobachtet werden kann. Das Fernsehbild kann jedoch mittels eines geeigneten Linsensystems 29 auf einen Projektionsschirm zu (Fig. 5) oder auf eine ebene Oberfläche mit hohem Reflexionskoeffizienten geworfen werden. Unter diesen Umständen ist die Wirkung der erzeugten Beleuchtung im allgemeinen zwei-bis viermal so stark wie bei Verwendung einer 100-Wattlampe in einer Heimkinoanordnung verfügbar.
Man kann daher bei Verwendung von Schirmen dieser Art Fernsehbilder in Räumen projizieren, welche eine
EMI3.2
je nach der Allgemeinbeleuchtung und dem im Elektronenstrahl aufgewandten Energiebetrag.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines bei Elektronenaufprall glühenden Leuchtchirmes (Glühschirmes) für Kathodenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Gewebe, z. B. Kunstseidensamt bestehender Träger für die Leuchtsubstanzen mit einem oder mehreren Metallsalzen, z. B.
Nitraten getränkt wird und dann die Metallsalze durch Abbrennen (nach Art der Glühstrümpfe) in die Oxyde überführt werden.