EP0821387A2 - Kathodenstrahlröhre - Google Patents

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Publication number
EP0821387A2
EP0821387A2 EP97111891A EP97111891A EP0821387A2 EP 0821387 A2 EP0821387 A2 EP 0821387A2 EP 97111891 A EP97111891 A EP 97111891A EP 97111891 A EP97111891 A EP 97111891A EP 0821387 A2 EP0821387 A2 EP 0821387A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrodes
spacers
grid
ray tube
cathode ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97111891A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0821387A3 (de
Inventor
Arnold Roth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samtel Electron Devices GmbH
Original Assignee
AEG Elektronische Roehren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AEG Elektronische Roehren GmbH filed Critical AEG Elektronische Roehren GmbH
Publication of EP0821387A2 publication Critical patent/EP0821387A2/de
Publication of EP0821387A3 publication Critical patent/EP0821387A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48Electron guns
    • H01J29/485Construction of the gun or of parts thereof

Definitions

  • the invention relates to a cathode ray tube according to the preamble of Claim 1.
  • a cathode ray tube in which a ceramic ring as a support body a flat surface and opposite has a truncated cone-shaped depression.
  • a first flat grid electrode is on the flat side and a second grid electrode on the opposite Side of the support body attached, the second grid electrode with a Truncated cone section protrudes into the recess.
  • the carrier body has a central one Opening in which the two grid electrodes coaxially face aligned jet openings.
  • US-A-3032674 describes a grid arrangement for a cathode ray tube, in which metallic disc electrodes by ceramic insulating washers are isolated from each other. The central aperture openings of the Disc electrodes are spanned by fine-meshed electrode grids. Of the layered grid structure is held together by screws.
  • the present invention has for its object a cathode ray tube specify, the grid arrangement inexpensive to manufacture with high precision is and leads to improved imaging properties.
  • the for the grid arrangement of the cathode ray tube according to the invention Parts used can be manufactured inexpensively and with high precision can be assembled into the connected arrangement.
  • the connected Grid arrangement is compact, mechanically stable and easy to handle and can be assembled and checked outside the tube.
  • the Spacers ensure high-precision compliance with specified mutual grid electrode spacing without separate adjustment measures.
  • FIG. 1 outlined grid arrangement shows a preferred application of the invention in a cathode ray tube having a first grating with a Grid electrode G1 and a second grid with two separate, in the beam direction Z successive grid electrodes G21 and G22.
  • the grids are used for Focusing and intensity control of that emitted by a cathode K. Electron flow. Structure and attachment of the cathode via a cathode sleeve W and carrier plate P in brackets H are known in various forms and not the subject of the invention.
  • the grid electrodes are designed as flat sheets or metal foils with a thickness of typically 0.05 mm to 0.5 mm.
  • the central grid electrode G21 is separated from the grid electrode G22 by a spacer S2 and from the grid electrode G1 by a spacer S1 and is electrically insulated from them.
  • the spacers are designed as ring disks with a circular inner opening OD.
  • the spacers are preferably made of ceramic, in particular Al 2 O 3 ceramic, and are firmly connected to the grid electrodes. Soldering is advantageously used as the connection technique.
  • the layer sequence of alternating metallic electrode and ceramic spacer is advantageously closed on both sides by further ceramic members in the form of ring washers SO and S3, which are also soldered to the grid electrodes G1 and G22.
  • the spacers S1, S2 and the other ceramic members SO and S3 do not necessarily, but preferably have the same diameter dD circular inner openings.
  • the grid electrodes each have one central jet opening OS.
  • the diameter of the jet openings are in Usually not uniform for all grid electrodes and with values from 0.1 to 0.7mm small compared to the diameter dD of the spacers typically in the range of 1mm to 5mm.
  • the grid electrodes are advantageously made of a material that one has similar thermal expansion coefficients as the material of the Spacers.
  • the spacers are made of Al2O3 ceramic and the grid electrodes made of molybdenum, titanium or an alloy with the Designation FeNi42.
  • S3 is also quartz with an Al2O3 ceramic lower dielectric constant with a view to reducing the Grid capacity advantageous.
  • the thicknesses of the spacers S1, S2 essentially determine that mutual spacing of the grid electrodes.
  • the thicknesses of the spacers are typically in the range of 0.05mm to 1.0mm.
  • the different Spacers S1, S2 generally have different thicknesses.
  • For the mutual distance between the grid electrodes may still be the thickness of Solder layers between the spacer and grid electrodes to be observed and at the Dimensioning to take into account.
  • Solder foils typically have a thickness of 5 ⁇ m to 40 ⁇ m going out.
  • the Surfaces of grid electrodes and spacers can be provided with coatings suitable for soldering.
  • Other techniques in which the materials of the grid electrodes (and Ring links) and the spacers are coordinated so that a firm connection can be made without intermediate material are also advantageous suitable.
  • copper-containing molybdenum sheets at high Temperatures copper diffuse to the sheet surface and there a solid Create a connection with the ceramic of the spacers.
  • the grid electrodes are preferably previously with the beam openings provided and by means of a centering gauge, e.g. a thorn, they can various grid electrodes with coaxial alignment of the beam openings be adjusted.
  • the elements of the stack are heated together soldered and result in a compact, mechanically stable and easy to handle Grid arrangement, which with the other components of the beam generation and Focusing system, in particular the cathode arrangement is connected. Compliance with an important distance of the first grid electrode G1 from the The cathode can be pre-assembled and adjusted separately Cathode assembly with cathode sleeve W, support plate P, brackets H and Spacer ring R can be guaranteed
  • a grid arrangement with circular disk-shaped grid electrodes G1, G21, G22 similar to the arrangement known from US-A-3032674 would because of the large opposing areas and the small electrode spacing show relatively high capacitance between the grid electrodes, which at Control one or more of these grids with a high frequency Control signal adversely affects the maximum signal frequency.
  • the grid electrodes are advantageously reduced in this way to reduce the grid capacity structured and arranged so that there is as little overlap as possible Results in electrode areas.
  • FIG. 2 (A) and (B) outlined advantageous examples of a design from grid electrodes to a connected arrangement with three grid electrodes G1, G21, G22 as in the example from FIG. 1 each have a central part M around the Jet opening OS, which preferably has a substantially circular contour shows and its diameter in the range of the diameter of the inner opening OD of the spacer S is and preferably less than 30% of this deviates.
  • the middle part is a control signal carrying section U of the Grid electrode connected to the terminal lug A.
  • the diameter of the central part is larger than that of the inner opening OD, so that the middle part along its entire circumference between two neighboring ones Spacers or additional ring links S is sufficient and is held there.
  • the diameter of the middle part is smaller than the inner opening OD.
  • the middle section is then over section U and possibly one or more extending into the area between the links S. Retaining tabs L held.
  • the connecting section U takes up less than one Third circle segment of the area between the links S and can also significantly narrower, in particular for the function of the signal feed be.
  • In the surface areas not occupied by the grid electrode further elements N are arranged between the links S and are the same Thickness like that of section U of the grid electrode. These others Elements N fulfill the mechanical function of the fixed connection of the links S while ensuring parallel alignment of connected links S.
  • Grid electrodes further elements N and a possibly existing solder layer in the plane perpendicular to the beam axis in electrically insulated areas structured with the goal of low grid capacity.
  • suitable structures are a multitude of possibilities conceivable, each of which also mechanical properties and manageability during manufacture Can be considered.
  • the grid electrodes are in Cover the direction parallel to the beam axis Z as little as possible and other conductor structures with little or no common coverage show different grid electrodes. The coverage of the electrodes in the The area around the jet openings are for electrical functional reasons unavoidable and cause a minimum capacity of the grid arrangement.
  • FIG. 2 (A) and (B) outlined design of the grid electrodes and the additional elements N with a conductive divided into three circular ring segments Layer between two insulating links S enables use largely identical structures in the three grid electrode levels of the Arrangement according to FIG. 1, which is then only in the layer thickness and the width of the jet openings need to be distinguished, the Connection sections of the grid electrodes in the different levels, respectively are rotated by 120 degrees to each other. The result is simple buildable mechanically stable arrangement with very low grid capacity.
  • FIG. 3 are from the variety of suitable structures of the conductor layers further examples of similar structuring in three ladder levels are outlined.
  • FIG. 3 (A) are the individual grid electrodes in the form of Circular rings and narrow radial feed webs between the connection lug and middle section, whereby a slight overlap is achieved that the circular rings have different radii and the radial ones Supply webs are aligned at an angle.
  • FIG. 3 (B) sees narrow lead webs between the grid electrodes Connection lugs and middle parts and additionally two retaining straps for each Middle part in front.
  • the different grid electrodes are twisted against each other arranged that neither the feed webs nor the retaining tabs Have overlaps.
  • the mechanical stability can be increased by Electrically insulated circular rings interrupted on the supply webs.
  • the execution according to FIG. 3 (C) can be from the embodiment of FIG. 2 derived instead of extending over a wide radius range Circular rings of approximately 120 degrees narrower each and the Connection sections U are slimmed to connecting webs.
  • G is a grid electrode denotes, which is a connection tab A, a lead section U, a Middle part M with central jet opening OS and one over the middle part protruding holding element U '.
  • insulating ceramic segments KS are outlined, which are used for the composition the arrangement can be moved closer to the electrodes G and with their outer and inner circumferences preferably circles around the central beam opening OS describe with inner circle radius ri and outer circle radius ra.
  • the moving together of the ceramic segments KS towards the electrode G is complete Arrows indicated at the bottom of the ceramic segments KS.
  • the Ceramic segments KS and the grid electrode G have at least approximately that same thickness perpendicular to the plane of the drawing. This thickness is, for example in the range of 150 ⁇ m.
  • FIG. 4 also outlines a ring of soldering segments LS, which are arranged regularly around the beam axis. In the radial direction from the From the beam axis, these soldering segments LS are dimensioned and arranged that its edge facing the beam axis is at a greater distance from Beam axis has the inner circle radius of the ceramic segments KS. The the Edge of the soldering segments LS facing away from the beam axis is closer to the beam axis than the outer radius of the ceramic segments KS.
  • the number of solder segments within a wreath and thus their angular extent depends on the Number of grid electrodes of the grid arrangement and is at described preferred construction four times the number of Grid electrodes.
  • soldering segments LS with a mutual angular offset of 30 degrees and an angular expansion of less than 30 degrees per soldering segment ring intended.
  • the thickness of the solder segments perpendicular to the plane of the drawing 4 is generally much smaller than the thickness of the ceramic segments KS and grid electrode E and is typically 25 ⁇ m.
  • annular spacers made of insulating Material, preferably ceramic provided. These are in the order of the 1 with S0 S1, S2 and S3.
  • the longitudinal axes of the electrode parts E in successive electrode layers preferably at regular angles of 120 degrees offset from each other in the example.
  • the solder segment layers can each contain a complete ring of soldering segments.
  • the segment positions which are perpendicular to the Layer levels in extension of an electrode position and not directly at one Electrode lie, not occupied, to avoid capacitive influences on undefined Avoid potential floating conductive layers as much as possible.
  • the plurality of grid electrodes G1, G21 and G22 are each offset by 120 degrees from one another and overlap with their central parts M.
  • the beam openings OS and central parts M are concentric about the beam axis.
  • the electrodes in the lead sections U and the holding sections U ' show no overlap with one another and also not indirectly via the conductive soldering segments LS.
  • the hatched areas indicate a further embodiment of the grid electrodes, in which the electrodes are partially etched thinner in the hatched areas and are therefore only soldered to the adjacent ceramic spacers in the edge areas of the supply and holding sections.
  • FIG. 5 are with T1, T2, T3, « successive angle segments in the Designated clockwise, on which the representation of FIG. 6 is based.
  • the FIG. 6 shows the layering of the arrangement according to FIG. 5 in the form of a Scope processing with subdivision into segments according to a Progress along a rotation angle from 0 degrees to 360 degrees.
  • the Layer representation is differentiated between a layer LD of one annular insulating spacer B, a solder segment layer LL with ring-shaped soldering segments LS, and an electrode layer LE with Grid electrodes and insulating ceramic segments KS.
  • Both the Spacers S and the electrode layers LE are not necessarily of the same thickness rather can be varied by variation in particular the spacing of the grid electrodes the field course in the area of the beam openings to be influenced.
  • the layer structure with alternating spacers and Electrode layers with interposed solder segment layers is under reference on FIG 1 and FIG 5 need no further explanation.
  • the invention is not restricted to the examples outlined in detail but within the scope of professional skill in a variety of Embodiments can be implemented.
  • the number of grid electrodes variable.
  • the outer contour of the connected arrangement is not necessary circular and spacers and grid electrodes can be different Have outer contours.

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Für eine Kathodenstrahlröhre wird eine Gitteranordnung mit mehreren Steuergittern in Schichtbauweise mit keramischen Distanzgliedern vorgeschlagen. Die Gitteranordnung ist auch bei sehr kleinen Abmessungen einfach und zuverlässig mit hoher Präzision herstellbar. Durch Strukturierung der Leiterschichten kann eine sehr geringe Gitterkapazität erreicht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 30 10 807 A1 ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt, bei der ein keramischer Ring als Trägerkörper eine ebene Fläche und gegenüberliegend eine kegelstumpfförmige Vertiefung aufweist. Eine erste ebene Gitterelektrode ist auf der ebenen Seite und eine Zweite Gitterelektrode auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers befestigt, wobei die zweite Gitterelektrode mit einem Kegelstumpfabschnitt in die Vertiefung ragt. Der Trägerkörper weist eine zentrale Öffnung auf, in welcher sich die beiden Gitterelektroden mit koaxial ausgerichteten Strahlöffnungen gegenüberstehen.
Die US-A-3032674 beschreibt eine Gitteranordnung für eine Kathodenstrahlröhre, bei welcher metallische Scheibenelektroden durch keramische Isolierscheiben gegeneinander isoliert sind. Die zentralen Aperturöffnungen der Scheibenelektroden sind durch feinmaschige Elektrodengitter überspannt. Der geschichtete Gitteraufbau ist durch Schrauben zusammengehalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre anzugeben, deren Gitteranordnung kostengünstig mit hoher Präzision herstellbar ist und zu verbesserten Abbildungseigenschaften führt.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Die bei der Gitteranordnung der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre zum Einsatz kommenden Teile sind mit hoher Präzision kostengünstig herstellbar und zu der verbundenen Anordnung zusammensetzbar. Die verbundene Gitteranordnung ist kompakt, mechanisch stabil und einfach handhabbar und kann außerhalb der Röhre zusammengesetzt und geprüft werden. Die Distanzglieder gewährleisten die hochgenaue Einhaltung vorgegebener gegenseitiger Gitterelektrodenabstände ohne gesonderte Justiermaßnahmen. Durch Überdeckungen vermeidende Gestaltung und Anordnung der Gitterelektroden und ggf. anderer leitender Schichten und Elemente wird eine besonders kapazitätsarme Gitteranordnung für Kathodenstrahlröhren mit sehr hoher Steuersignalfrequenz erreicht, so daß insbesondere bei gleicher Bildrate eine höhere Bildauflösung einer Monitorröhre möglich ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt
FIG. 1
einen Querschnitt durch eine Gitteranordnung einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre
FIG. 2
vorteilhafte Ausführungsformen von Gitterelektroden
FIG. 3
weitere Beispiele vorteilhafter Gestaltung und Anordnung von Gitterelektroden
FIG. 4
einen Aufbau nach einer bevorzugten Ausführungsform
FIG. 5
eine zusammengesetzte Gitteranordnung des Aufbaus nach FIG. 4
FIG. 6
einen Schichtaufbau über dem Umfangswinkel
Die in FIG. 1 skizzierte Gitteranordnung zeigt einen bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung in einer Kathodenstrahlröhre mit einem ersten Gitter mit einer Gitterelektrode G1 und einem zweiten Gitter mit zwei getrennten, in Strahlrichtung Z aufeinander folgenden Gitterelektroden G21 und G22. Die Gitter dienen zur Fokussierung und Intensitätsteuerung des von einer Kathode K emittierten Elektronenflusses. Aufbau und Befestigung der Kathode über eine Kathodenhülse W und Trägerplatte P in Halterungen H sind in verschiedener Form bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.
Die Gitterelektroden sind als ebene Bleche oder Metallfolien mit einer Dicke von typischerweise 0,05mm bis 0,5mm ausgebildet. Die mittlere Gitterelektrode G21 ist von Gitterelektrode G22 durch ein Distanzglied S2 und von der Gitterelektrode G1 durch ein Distanzglied S1 getrennt und gegen diese elektrisch isoliert. Die Distanzglieder sind als Ringscheiben mit kreisförmiger Innenöffnung OD ausgeführt. Die Distanzglieder bestehen vorzugsweise aus Keramik insbesondere Al2O3-Keramik und sind mit den Gitterelektroden fest verbunden. Als Verbindungstechnik wird vorteilhafterweise Löten eingesetzt. Die Schichtenfolge von abwechselnd metallischer Elektrode und keramischem Distanzglied ist vorteilhafterweise nach beiden Seiten durch weitere keramische Glieder in Form von Ringscheiben SO und S3 abgeschlossen, die gleichfalls mit den Gitterelektroden G1 bzw. G22 verlötet sind.
Die Distanzglieder S1, S2 und die weiteren keramischen Glieder SO und S3 weisen nicht notwendigerweise, aber vorzugsweise gleiche Durchmesser dD der kreisförmigen Innenöffnungen auf. Die Gitterelektroden weisen jeweils eine zentrale Strahlöffnung OS auf. Die Durchmesser der Strahlöffnungen sind im Regelfall nicht einheitlich für alle Gitterelektroden und mit Werten von O,1 bis 0,7mm klein gegenüber den Durchmessern dD der Distanzglieder, die typischerweise im Bereich von 1mm bis 5mm liegen. An den Gitterelektroden sind nach außen weisende Anschlußfahnen A1 bzw. A21 bzw. A22 vorgesehen.
Die Gitterelektroden bestehen vorteilhafterweise aus einem Material, das einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzt wie das Material der Distanzglieder. Beispielsweise bestehen die Distanzglieder aus Al2O3-Keramik und die Gitterelektroden aus Molybdän, Titan oder aus einer Legierung mit der Bezeichnung FeNi42. Als Material für die Distanzglieder und die weiteren Ringglieder SO, S3 ist auch Quarz mit einer gegenüber Al2O3-Keramik niedrigeren Dielektrizitätskonstante im Hinblick auf eine Verringerung der Gitterkapazität vorteilhaft.
Die Dicken der Distanzglieder S1, S2 bestimmen im wesentlichen den gegenseitigen Abstand der Gitterelektroden. Die Dicken der Distanzglieder liegen typischerweise im Bereich von 0,05mm bis 1,0mm. Die verschiedenen Distanzglieder S1, S2 besitzen im Regelfall unterschiedliche Dicken. Für den gegenseitigen Abstand der Gitterelektroden ist eventuell noch die Dicke von Lotschichten zwischen Distanzglied und Gitterelektroden zu beachten und bei der Dimensionierung mit zu berücksichtigen. Bei der bevorzugten Verwendung von Lot in Form von zwischen die Distanzglieder und die Gitterelektroden zu legenden Lötfolien ist von einer Dicke der Lotschichten von typischerweise 5µm bis 40µm auszugehen. Alternativ zur Verwendung von Lötfolien können auch die Oberflächen von Gitterelektroden und Distanzgliedern (sowie den zusätzlichen Ringgliedern SO, S3) mit lötgeeigneten Beschichtungen versehen werden. Andere Techniken, bei welchen die Materialien der Gitterelektroden (und Ringglieder) und der Distanzglieder so aufeinander abgestimmt sind, daß eine feste Verbindung ohne Zwischenmaterial herstellbar ist, sind gleichfalls vorteilhaft geeignet. Beispielsweise kann aus kupferhaltigen Molybdänblechen bei hohen Temperaturen Kupfer zur Blechoberfläche diffundieren und dort eine feste Verbindung mit der Keramik der Distanzglieder bewirken.
Für die Herstellung der verbundenen Gitteranordnung aus Gitterelektroden G1, G21, G22, Distanzgliedern S1, S2 und zusätzlichen Ringgliedern SO, S3 werden die einzelnen vorgefertigten Elemente ggf. unter Zwischenfügen von Lötfolien gestapelt. Vorzugsweise sind die Gitterelektroden zuvor mit den Strahlöffnungen versehen und mittels einer Zentrierlehre, z.B. einem Dorn, können die verschiedenen Gitterelektroden mit koaxialer Ausrichtung der Strahlöffnungen justiert werden. Die Elemente des Stapels werden durch Erhitzen miteinander verlötet und ergeben eine kompakte, mechanisch stabile und leicht handhabbare Gitteranordnung, die mit den übrigen Komponenten des Strahlerzeugungs- und Fokussierungssystems, insbesondere der Kathodenanordnung verbunden wird. Die Einhaltung eines wichtigen Abstands der ersten Gitterelektrode G1 von der Kathode kann durch eine separate Vormontage und Justierung einer Kathodenbaugruppe mit Kathodenhülse W, Trägerplatte P, Halterungen H und Abstandsring R gewährleistet werden
Eine Gitteranordnung mit kreisscheibenförmigen Gitterelektroden G1, G21, G22 ähnlich der aus der US-A-3032674 bekannten Anordnung würde wegen der großen gegenüberstehenden Flächen und der geringen Elektrodenabstände eine relativ hohe Kapazität zwischen den Gitterelektroden zeigen, die sich bei Austeuerung eines oder mehrerer dieser Gitter mit einem hochfrequenten Steuersignal ungünstig auf die maximale Signalfrequenz auswirkt. Zur Verringerung der Gitterkapazität werden die Gitterelektroden vorteilhafterweise so strukturiert und angeordnet, daß sich eine möglichst geringe Überdeckung der Elektrodenflächen ergibt.
Die in FIG. 2 (A) und (B) skizzierten vorteilhaften Beispiele für eine Gestaltung von Gitterelektroden zu einer verbundenen Anordnung mit drei Gitterelektroden G1, G21, G22 wie im Beispiel Nach FIG. 1 weisen jeweils ein Mittelteil M um die Strahlöffnung OS auf, das vorzugsweise eine im wesentlichen kreisförmige Kontur zeigt und dessen Durchmesser im Bereich des Durchmessers der Innenöffnung OD des Distanzgliedes S liegt und von diesem vorzugsweise um weniger als 30% abweicht. Das Mittelteil ist über einen steuersignalführenden Abschnitt U der Gitterelektrode mit der Anschlußfahne A verbunden. Im Beispiel nach FIG. 2 (A) ist der Durchmesser des Mittellteils größer als der der Innenöffnung OD, so daß das Mittelteil an seinem gesamten Umfang zwischen zwei benachbarte Distanzglieder bzw. zusätzliche Ringglieder S reicht und dort gehalten ist. Bei dem in FIG. 2 (B) skizzierten Beispiel ist der Durchmesser des Mittelteils kleiner als die Innenöffnung OD. Das Mittelteil ist dann über den Abschnitt U und ggf. eine oder mehrere sich bis in den Bereich zwischen die Glieder S erstreckende Haltelaschen L gehalten. Der Verbindungsabschnitt U nimmt weniger als ein Drittel-Kreissegment der Fläche zwischen den Gliedern S ein und kann insbesondere für die Funktion der Signalzuführung auch wesentlich schmäler sein. In den nicht von der Gitterelektrode beanspruchten Flächenbereichen zwischen den Gliedern S sind weitere Elemente N angeordnet, welche diesselbe Dicke besitzen wie die der Abschnitt U der Gitterelektrode. Diese weiteren Elemente N erfüllen die mechanische Funktion der festen Verbindung der Glieder S bei Gewährleistung der Parallelausrichtung verbundener Glieder S. Zur Vermeidung unerwünschter kapazitiver Verkopplungen verschiedener Gitterelektroden sind die Gitterelektroden, bei metallischer Ausführung die weiteren Elemente N sowie eine ggf. vorhandene Lotschicht in der Ebene senkrecht zur Strahlachse in elektrisch gegeneinander isolierte Teilbereiche strukturiert mit dem Ziel geringer Gitterkapazität. Für geeignete Strukturen sind eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar, wobei auch jeweils noch die mechanischen Eigenschaften und die Handhabbarkeit bei der Herstellung Berücksichtigung finden können. Wesentlich ist, daß sich die Gitterelektroden in Richtung parallel zur Strahlachse Z möglichst wenig unmittelbar überdecken und andere Leiterstrukturen keine oder nur geringe gemeinsame Überdeckungen mit verschiedenen Gitterelektroden zeigen. Die Überdeckungen der Elektroden im Bereich um die Strahlöffnungen sind aus elektrisch funktionalen Gründen unvermeidbar und bewirken eine Mindestkapazität der Gitteranordnung.
Die in FIG. 2 (A) und (B) skizzierte Ausgestaltung der Gitterelektroden und der zusätzlichen Elemente N mit einer in drei Kreisringsegmente unterteilten leitenden Schicht zwischen zwei isolierenden Gliedern S ermöglicht den Einsatz weitgehend gleicher Strukturen in den drei Gitterelektrodenebenen der Anordnung nach FIG. 1, die sich dann lediglich in der Schichtdicke und der Weite der Strahlöffnungen zu unterscheiden brauchen, wobei die Verbindungsabschnitte der Gitterelektroden in den verschiedenen Ebenen jeweils um 120 Grad gegeneinander verdreht angeordnet sind. Es resultiert eine einfach aufbaubare mechanisch stabile Anordnung mit sehr geringer Gitterkapazität.
In FIG. 3 sind aus der Vielzahl von geeigneten Strukturen der Leiterschichten weitere Beispiele für in drei Leiterebenen ähnliche Strukturierungen skizziert. In der Ausführung nach FIG. 3 (A) sind die einzelnen Gitterelektroden in Form von Kreisringen und schmalen radialen Zuleitungsstegen zwischen Anschlußfahne und Mittelteil ausgeführt, wobei eine geringe Überdeckung dadurch erreicht wird, daß die Kreisringe unterschiedliche Radien besitzen und die radialen Zuleitungsstege winkelversetzt ausgerichtet sind. Die Ausführung nach FIG. 3 (B) sieht für die Gitterelektroden wiederum schmale Zuleitungsstege zwischen Anschlußfahnen und Mittelteilen und zusätzlich je zwei Haltelaschen zu jedem Mittelteil vor. Die verschiedenen Gitterelektroden sind so gegeneinander verdreht angeordnet, daß weder die Zuleitungsstege noch die Haltelaschen Überdeckungen aufweisen. Die mechanische Stabilität kann erhöht werden durch an den Zuleitungsstegen unterbrochene elektrisch isolierte Kreisringe.
Die Ausführung nach FIG. 3 (C) kann aus der Ausführung nach FIG. 2 abgeleitet werden, indem statt der sich über einen weiten Radiusbereich erstreckenden Segmente von jeweils ca. 120 Grad schmälere Kreisringe realisiert und die Verbindungsabschnitte U zu Verbindungsstegen verschlankt werden.
Die FIG 4 zeigt Elemente einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung alleinstehend, aber bereits in Andeutung ihrer relativen Position bei der Zusammensetzung einer Gitteranordnung. Mit G ist eine Gitterelektrode bezeichnet, welche eine Anschlußlasche A, einen Zuleitungsabschnitt U, ein Mittelteil M mit zentraler Strahlöffnung OS sowie ein über das Mittelteil hinausragendes Halteelement U' aufweist. Seitlich von dieser Gitterelektrode G sind isolierende Keramiksegmente KS skizziert, welche für die Zusammensetzung der Anordnung näher an die Elektroden G gerückt werden und mit ihren äußeren und inneren Umfängen vorzugsweise Kreise um die zentrale Strahlöffnung OS beschreiben mit Innenkreisradius ri und Außenkreisradius ra.
Das Zusammenrücken der Keramiksegmente KS zur Elektrode G hin ist durch Pfeile am unteren Rand der Keramiksegmente KS angedeutet. Die Keramiksegmente KS und die Gitterelektrode G weisen zumindest annähernd die gleiche Dicke senkrecht zur Zeichenebene auf. Diese Dicke liegt beispielsweise im Bereich von 150 µm.
In der FIG 4 ist weiter ein Kranz von Lötsegmenten LS skizziert, welche regelmäßig um die Strahlachse angeordnet sind. In radialer Richtung von der Strahlachse aus sind diese Lötsegmente LS so dimensioniert und angeordnet, daß ihre der Strahlachse zugewandte Kante einen größeren Abstand zur Strahlachse aufweist als der Innenkreisradius der Keramiksegmente KS. Die der Strahlachse abgewandte Kante der Lötsegmente LS liegt der Strahlachse näher als der Außenradius der Keramiksegmente KS. Die Anzahl der Lötsegmente innerhalb eines Kranzes und damit auch deren Winkelerstreckung hängt von der Anzahl der Gitterelektroden der Gitteranordnung ab und beträgt bei den beschriebenen bevorzugten Aufbau das vierfache der Anzahl der Gitterelektroden. Im skizzierten Beispiel mit drei Gitterelektroden G1, G21 und G22 sind somit 12 Lötsegmente LS mit einem gegenseitigen Winkelversatz von 30 Grad und einer Winkelausdehnung von weniger als 30 Grad je Lötsegment-Kranz vorgesehen. Die Dicke der Lötsegmente senkrecht zur Zeichenebene der FIG 4 ist im Regelfall wesentlich geringer als die Dicke der Keramiksegmente KS und Gitterelektrode E und beträgt typischerweise 25 µm.
Für den Zusammenbau einer Gitteranordnung nach der bevorzugten Ausführungsform sind weiter kreisringförmige Distanzglieder aus isolierendem Material, vorzugsweise Keramik vorgesehen. Diese sind in der Anordnung der FIG 1 mit S0 S1, S2 und S3 bezeichnet. Für den Schichtaufbau der bevorzugten Ausführungsform werden in gleicher Weise abwechselnd solche isolierenden Distanzglieder und Elektrodenschichten aus einer Gitterelektrode und zwei Keramikscheiben KS jeweils unter Zwischenfügung einer Lötsegment-Schicht aufeinandergeschichtet, wobei die Längsachsen der Elektrodenteile E in aufeinanderfolgenden Elektrodenschichten vorzugsweise um regelmäßige Winkel von im Beispielsfall 120 Grad gegeneinander versetzt sind. Die Lötsegment-Schichten können jeweils einen vollständigen Kranz von Lötsegmenten enthalten. Vorzugsweise sind eher die Segmentpositionen, welche senkrecht zu den Schichtebenen in Verlängerung einer Elektrodenposition und nicht direkt bei einer Elektrode liegen, nicht besetzt, um kapazitive Einflüsse von auf nicht definiertem Potential floatenden leitenden Schichten weitestgehend zu vermeiden.
In FIG 5 ist eine zusammengesetzte Gitteranordnung dieser Art skizziert. Dabei ist zu Illustrationszwecken teilweise eine Transparenz in Strahlrichtung angenommen, um auch eigentlich verdeckte Konturen darstellen zu können. Die mehreren Gitterelektroden G1, G21 und G22 sind um jeweils 120 Grad gegeneinander versetzt angeordnet und zeigen eine Überdeckung mit ihren Mittelteilen M. Die Strahlöffnungnen OS und Mittelteile M liegen konzentrisch um die Strahlachse. Die Elektroden zeigen dagegen in den Zuleitungsabschnitten U und den Halteabschnitten U' keine Überdeckung untereinander und auch nicht indirekt über die leitenden Lötsegmente LS. Mit den schraffierten Bereichen ist eine weitere Ausführungsform der Gitterelektroden angedeutet, bei welcher die Elektroden teilweise in den schraffierten Bereichen dünner geätzt sind und damit nur in den Randbereichen der Zuleitungs- und Halteabschnitte mit den benachbarten keramischen Distanzgliedern verlötet sind. Hierdurch können mechanische Spannungen aufgrund der Materialunterschiede von keramischen Distanzgliedern und metallischen Elektroden verringert werden. Hierdurch ergibt sich eine symmetrische, aus wenigen verschiedenen Elementen aufgebaute und äußerst kapazitätsarme Gitteranordnung.
In FIG. 5 sind mit T1, T2, T3, ...... aufeinanderfolgende Winkelsegmente im Uhrzeigersinn bezeichnet, auf welchen die Darstellung der FIG. 6 beruht. Die FIG. 6 zeigt die Schichtung der Anordnung nach FIG. 5 nach Form einer Umfangsabwicklung mit Unterteilung in Segmente entsprechend einem Fortschreiten entlang eines Drehwinkels von 0 Grad bis 360 Grad. In der Schichtdarstellung wird so unterschieden zwischen einer Schicht LD aus je einem kreisringförmigen isolierenden Distanzglied B, einer Lötsegmentschicht LL mit kranzförmig liegenden Lötsegmenten LS, sowie einer Elektrodenschicht LE mit Gitterelektroden und isolierenden Keramiksegmenten KS. Sowohl die Distanzglieder S als auch die Elektrodenschichten LE sind nicht notwendigerweise von gleicher Dicke vielmehr kann durch Variation insbesondere der Abstände der Gitterelektroden der Feldverlauf im Bereich der Strahlöffnungen beeinflußt werden. Der Schichtaufbau mit abwechselnden Distanzgliedern und Elektrodenschichten mit zwischengefügten Lötsegmentschichten ist unter Verweis auf FIG 1 und FIG 5 nicht weiter erklärungsbedürftig.
Deutlich wird in dem Schichtaufbau, daß in keiner Schicht eine leitende Verbindung zwischen zwei Winkelsegmenten besteht. Auf diese Weise wird zuverlässig eine kapazitive Verkopplung zwischen den verschiedenen Elektroden außerhalb des Bereichs der Mittelteile vermieden. Ferner sind wie bereits als bevorzugte Ausführung genannt, in den einzelnen Lötsegmentschichten nicht alle Winkelsegmente mit Lötsegmenten besetzt, sondern lediglich die Winkelsegmente, welche entweder direkt an eine Gitterelektrode grenzen (T2, T8 für die Elektrodenschicht mit Gitterelektrode G22) oder im gesamten Aufbau keine Gitterelektrode enthalten (T1, T3, T5, T7, T9, T11).
Die Erfindung ist nicht auf die im einzelnen skizzierten Beispiele beschränkt sondern im Rahmen des fachmännischen Könnens in einer Vielzahl von Ausführungsformen realisierbar. Insbesondere ist die Anzahl der Gitterelektroden variabel. Die Außenkontur der verbundenen Anordnung ist nicht notwendig kreisförmig und Distanzglieder und Gitterelektroden können unterschiedliche Außenkonturen aufweisen.

Claims (10)

  1. Kathodenstrahlröhre mit einer mehrere Gitterelektroden umfassenden Gitteranordnung, bei welcher in Strahlrichtung aufeinanderfolgende Elektroden durch isolierende Distanzglieder mit Innenöffnungen getrennt und Elektroden und Distanzglieder mechanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden ein Mittelteil mit zentraler Strahlöffnung und ein Anschlußteil aufweisen, und daß die Mittelteile der Elektroden sich in Strahlrichtung überdecken, die Anschlußteile sich hingegen nicht überdecken.
  2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzglieder und Elektroden eben ausgebildet sind.
  3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die nicht von Anschlußteilen der Elektroden beanspruchten Bereiche zwischen benachbarten Distanzgliedern Zusatzsegmente mit zumindest annähernd gleicher Dicke wie die Anschlußteile der Elektroden eingefügt sind.
  4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsegmente elektrisch isolierte metallische Segmente sind.
  5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzsegmente aus Isoliermaterial, insbesondere aus Keramik bestehen.
  6. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektroden und ggf. eingefügte Zusatzsegmente mit den Distanzgliedern verlötet sind.
  7. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Innenöffnungen der Distanzglieder groß sind gegenüber den Durchmessern der Strahlöffnungen in den Gitterelektroden.
  8. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil ungefähr die Abmessung der Innenöffnungen der der Gitterelektrode benachbarten Distanzglieder besitzt.
  9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil kleiner als die Innenöffnungen der Distanzglieder ist und mindestens eine zwischen die benachbarten Distanzglieder reichende Haltelasche aufweist.
  10. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil an seinem gesamten Umfang zwischen die Distanzglieder reicht.
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