DE3010807A1

DE3010807A1 - Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung mit kapazitaetsarmer kathoden-gitteranordnung

Info

Publication number: DE3010807A1
Application number: DE19803010807
Authority: DE
Inventors: Dennis Duane Askew; Conrad John Odenthal
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1980-10-16
Also published as: GB2046511B; DE3010807C2; GB2046511A; JPS55139745A; CA1149003A; JPS5919620B2; NL8000814A; FR2454177B1; FR2454177A1

Description

Patentanwälte Dipl.'Ing. Joachim SfraSSe München

SCT Dr. Hans-Herbert Stoffregen Hanau

Zwelbrückenetr. 15 D-8000 München 2 Tel.(089)222596 Telex 5 22054

Am Markt 0-6450 Hanau Tel.(06181)24383 Telex 4184

Tektronix, Inc.

14 150 S.W. Karl Braun Drive

Beaverton, Oregon 97077

U.S.A.

München, den 19. März 1980

12 001

Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung mit kapazitätsarmer
Kathoden-Gi tteranordnung

In Elektronenstrahlerzeugungseinrichtungen wie beispielsweise Kathodenstrahlröhren für hohe und höchste Frequenzen muß die Kapazität zwischen dem Steuer- und Beschleunigungsgitter einer Elektronenstrahleinrichtung klein sein und neben anderen Elektroden auf einem kleinsten Raum realisiert werden. Die Eingangskapazität ist so zu verringern, daß ein Hochfrequenzsignal auf das Steuergitter für den Betrieb bei hohen Frequenzen aufgeprägt werden kann.

Die US-Patentschrift Nr. 2 458 962 offenbart eine Gitteranordnung für Kathodenstrahlröhren mit ersten und zweiten Gittergliedern in Form eines Kegelstumpfes. Das erste Gitterglied wird dicht an der Kathode angeordnet und das zweite Gitterglied hat einen inneren Abschnitt, der zwar innerhalb, aber getrennt davon, angeordnet ist. Diese Anordnung umfaßt dabei eine große Fläche, wodurch die Kapazität vergrößert wird und daher für Hochfrequenz-Kathodenstrahlröhren nicht geeignet ist.

Der Aufbau einer Gitteranordnung gemäß US-Patentschrift Nr.

2 540 621 ist ähnlich der der US-Patentschrift Nr. 2 458 962, ausgenommen, daß das erste Gitterglied keinen Kegelstumpfaufbau aufweist. Allerdings stellen die Metallflächen zweier einander gegenüberliegender erster und zweiter Gitterglieder ebenfalls eine große Fläche dar, so daß die gesteigerte Kapazität diese Gitteranordnung für den Betrieb bei hohen Frequenzen ungeeignet macht.

Eine Gitteranordnung gemäß der US-Patentschrift Nr. 2 443 916 weist ein kleines erstes Gitterglied auf, das an eine Öse ange-

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schweißt ist, die das erste Gitterglied an eine Keramikbaugruppe befestigt und auf den ebenfalls das zweite Gitterglied angebracht und vom ersten Glied im Abstand gehalten ist. Diese Anordnung präsentiert eine große Oberfläche, die zu einer großen Eingangskapazität führt, was wiederum ein großer Nachteil für den Betrieb bei hoher Frequenz ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, demgegenüber eine kapazitätsarme Elektronenstrahleinrichtung für den Betrieb mit hohen Frequenzen verfügbar zu machen.

Die Lösung der Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß ein Steuergitter mit kleinem Durchmesser an eine ebene Innenfläche eines ringförmigen Keramikgliedes angebracht und ein äußerer ebener Abschnitt eines Bündelungsgitters an einer ebenen Außenfläche des Keramikgliedes befestigt wird. Eine weitere Außenfläche in Form eines Kegelstumpfes wird als Teil eines Keramikgliedes vorgesehen und ein innerer ebener Abschnitt eines Beschleunigungsgitters ist neben dem Steuergitter angebracht, wobei sich die äußeren und inneren ebenen Abschnitte des Beschleunigungsgitters über einen Kegelstumpfabschnitt entlang dieser Kegelstumpffläche des Keramikgliedes erstrecken. Die von dieser Gitteranordnung dargestellte Fläche ergibt eine geringe Eingangskapazität, so daß auf das Steuergitter Hochfrequenzsignale für Hochfrequenzbetrieb eingeprägt werden können.

Die Positionierung und Ausrichtung der Gitter zueinander und in bezug auf die Kathode ist sehr genau und die Öffnungen in den Gittern werden nach der Befestigung der Gitter an das Keramikglied gebildet, so daß deren Ausrichtung sehr genau ist. Die Kathoden- und Gitteranordnung wird über das Beschleunigungsgitter an einer Montageplatte befestigt. Hierbei ist die Baugruppe klein gehalten. Der wesentliche Vorteil liegt in einer Gitteranordnung mit geringer Kapazität, die eine kleine Fläche präsentiert, um die Eingangskapazität zu verringern. Es wird eine Gitterano rdmung mit geringer Kapazität verfügbar gemacht, wobei die Gitterglieder mit großer Genauigkeit zueinander positioniert sind. Dies gilt auch für die anderen Elektroden der Gitteranordnung, wobei die Gitterglieder

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gegeneinander, sowie die Kathode in bezug auf die Gitterglieder genau positioniert und ausgerichtet sind. Insgesamt wird ein kapazitätsarmes, kleines Bauelement als Teil der Elektronenkanone einschließlich Beschleunigungsgliedern geschaffen. Die Elemente sind vorzugsweise keramisch verbunden und dann erst werden die Öffnungen mit großer Präzision angebracht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Katho-

den-und Gitteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt quer zur durch die Linie

2 - 2 in Fig. 1 markierten Ebene.

In den Fig. 1 und 2 weist eine Kathoden- und Gitteranordnung 10 ein ringförmiges Keramikglied 12 mit einer oberen Fläche auf, die an eine ebene Innenfläche 16 eines weiteren Keramikgliedes 14 durch ein herkömmliches Verfahren befestigt ist. Eine Öffnung 18 befindet sich in der Mitte des Keramikgliedes 14 mit einem Steuergitterglied 20, das im Durchmesser etwas größer ist als die Öffnung 18 und das fest an der Innenfläche 16 angebracht ist. Das Gitterglied 20 wird vorzugsweise an die Innenfläche 16 entweder über den gesamten Umfang des Gittergliedes 20 oder an im Abstand gehaltenen Punkten angelötet. Das Gitterglied 20 besteht aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,127 mm (0,005 inch) und einer Öffnung 22 darin mit einem Durchmesser von 0,559 mm (0,022 inch).

In der oberen Fläche des Keramikgliedes 12 befinden sich Ausnehmungen 24 und das Glied 12 ist an der Oberfläche 16 angebracht, so daß sich ein Gitterdraht 26 zur Außenseite der Anordnung 10 von seiner Verbindung mit dem Steuergitterglied 20 aus erstrecken kann. Der Draht 26 ist ein dünner Draht mit einem Durchmesser von 0,203 mm (0,008 inch), wodurch eine hohe Induktivität und eine geringe Kapazität erzielt werden.

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Das Keramikglied 14 hat eine ebene Außenfläche 28 und eine Außenfläche 30 in Form eines Kegelstumpfes. Ein Beschleunigungsgitterglied 32 weist einen ebenen Außenabschnitt 34, einen ebenen Innenabschnitt 36 und einen Kegelstumpfabschnitt 38 auf, der die Abschnitte 34 und 36 miteinander verbindet. Der Abschnitt 34 wird an die ebene Oberfläche 28 auf dieselbe Art und Weise angebracht wie das Gitterglied 20 an die Innenfläche 16 angebracht ist, um das Gitterglied 32 auf dem Keramikglied in Stellung zu halten. Der Abschnitt 38 entspricht im wesentlichen der Kegelstumpfoberfläche 30 und durch den Abschnitt 38 wird der Abschnitt 36 in bezug auf das Gitterglied 20 genau positioniert und ausgerichtet, so daß das Gitterglied 20 und der Abschnitt 36 des Gittergliedes 32 parallel und im Abstand von 0,508 mm (0,02 inch) zueinander verlaufen. Der Abschnitt 36 weist eine Öffnung 40 mit einem Durchmesser von 0,559 mm (0,022 inch) auf und befindet sich genau auf der Linie mit der Öffnung 22. Der Abschnitt 36 hat einen kleineren Durchmesser als das Gitterglied 20.

Um sicher zu gehen, daß die Öffnungen 22 und 40 genau ausgerichtet sind, werden sie in den Gittergliedern 20 und 32 ausgebildet, nachdem diese Gitterglieder auf das Keramikglied 14 aufgebracht worden sind. Die Öffnungen 22 und 40 werden in den Gittergliedern im herkömmlichen Verfahren mittels Elektronenstrahlschneiden hergestellt. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, daß die Öffnungen 22 und 40 korrekt ausgerichtet sind.

Eine Kathodenstrahlbaugruppe 42 weist einen nach innen ragenden Flansch 44 auf, der auf der Bodenfläche des Keramikgliedes 12 befestigt ist. Eine Keramikscheibe 46 weist ein Loch 48 auf, in dem ein Kathodenrohr 50 mit einer Kathodenkappe 52 angebracht ist. Durch die Ausbildung von Wulsten 54 auf dem Rohr 50 ist dieses fest in der Keramikscheibe 46 angebracht. Die Wulste 54 werden fest gegen die Oberfläche der Keramikscheibe 46 angedrückt, um das Rohr 50 darin festzuhalten.

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Die Keramikscheibe 46 ist gegen den Flansch 44 angeordnet und wird durch einen Flansch 56 eines Haltegliedes 58 befestigt, welches seinerseits an der Baugruppe 42 durch Preßpassen oder Schweißen befestigt ist. Auf diese Art und Weise wird die Kathodenkappe 52 bezüglich des Gittergliedes 20 und der Öffnung 22 genau positioniert und ausgerichtet. Der Abstand zwischen dem Gitterglied 20 und der Kathodenkappe 52 beträgt 0,064 mm (0,0025 inch). Der Durchmesser der Kathodenkappe 52 ist klein und das Rohr 50 ist ausreichend lang, um die Kapazität zu verringern. Ein Kathodenabstandshal ter 60 in Form eines Metallringes von geeigneter Dicke kann zwischen die Keramikscheibe 46 und den Flansch 44 angeordnet werden, um Abstandsprobleme auszugleichen, die durch die Dicke des Lotes, die Toleranz des Flansches 44, der Keramik— scheibe 46 und des Wulstes 54 entstehen und um damit sicherzustellen, daß die Kathodenkappe 52 hinsichtlich des Gittergliedes 20 genau positioniert und ausgerichtet ist.

Eine weitere Keramikscheibe 62 liegt mit einem Flansch 64 gegen den Boden der Baugruppe 42 an und wird durch Stege 66, die sich von der Baugruppe 42 nach außen erstrecken und gegen die Scheibe 62 umgebogen gehalten. Ein Heizdraht 68 erstreckt sich entlang des Rohrs 50. Seine Enden sind an den Leitungen 70 bzw. 72 verbunden, die sich an der Keramikscheibe 62 über Nieten 74 in Löchern 76 befinden.

Eine Montageplatte 78 ist auf dem Abschnitt 34 des Gittergliedes 32 befestigt und weist Stege 80 auf, die in Glasstäben angeordnet sind und zwar zum Anbringen des Kathoden-Gittersystems 10 als Teil der Elektronenkanone.

Der geringe Durchmesser des Gittergliedes 20, der geringe Durchmesser des Abschnittes 36 des Gittergliedes 32, der geringe Durchmesser der Kathode und der geringe Durchmesser des Gitteranschlußes 26 dienen im wesentlichen alle dazu, die Kapazität zu verringern, so daß auf das Steuergitter 20 über den Anschluß 26 eingeprägte Eingangssignale den Betrieb eines Elektronenstrahles bei sehr hohen Frequenzen ohne übermäßige Belastung des Gitters ermöglichen.

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An der Stelle, an der das Gitterglied 32 an der Oberfläche 28 des Keramikgliedes 14 und das Gitterglied 20 an die Oberfläche 16 angebracht ist, wird eine Verringerung der Kapazität auftreten, die auf den dazwischenliegenden Abstand zurückzuführen ist. Das Beschleunigungsgitter 32 ist an 200 - 400 Volt angeschlossen. Der genaue Abstand und die genaue Ausrichtung der Gitterglieder 20 und 32 zueinander und zur Kathode ermöglicht eine hohe Auflösung. Gegebenenfalls kann ein weiterer Gitteranschluß 26a mit hoher Induktivität von derselben Größe wie Anschluß 26 an das Gitterglied 20 angebracht werden. Zusammen mit dem Anschluß 26 kann diese Anordnung eine Übertragungsstrecke für noch höhere Frequenzen bilden.

Für den Durchschnittsfachmann wird hieraus ersichtlich, daß viele Abwandlungen hinsichtlich der Einzelheiten des oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Keramikglieder 12 und 14 aus einem Stück bestehen. Deshalb ist der Rahmen bzw. der Umfang der vorliegenden Erfindung durch den Umfang der Ansprüche bestimmt.

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Leerseite

Claims

Elektronenstrah lerzeugungseinrichtung mit kapazitätsarmer
Kathoden-Gitteranordnung

ANSPRÜCHE

Kathoden-Gitteranordnung innerhalb einer Kathodenstrah lerzeugungseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Einrichtung einen ringförmigen Abschnitt (12) und einen weiteren Abschnitt (14) aufweist, wobei dieser weitere Abschnitt (14) eine ebene Innenfläche (16), eine ebene Außenfläche, eine äußere Kegelstumpffläche (30) und eine zentrale Öffnung (18) umfaßt und daß ein Gitter (20) an diese ebene Innenfläche (16) über einer zentralen Öffnung (18) angebracht ist, wobei ein erstes Gitter (20) einen etwas größeren Durchmesser hat als die zentrale Öffnung (18) und selbst eine Öffnung (22) aufweist, ferner daß ein zweites Gitter einen äußeren Abschnitt (34), einen inneren Abschnitt (36) und einen Kegelstumpfabschnitt (38) aufweist, der die inneren und äußeren Abschnitte (34, 36) miteinander verbindet und wobei der äußere Abschnitt (34) an der äußeren ebenen Fläche (28) angeordnet ist, während der innere Abschnitt (36) innerhalb der zentralen Öffnung angeordnet ist und daß dieser Kegelstumpfabschnitt (38) sich entlang der Kegelstumpffläche derart ausdehnt, daß der innere Abschnitt eine weitere Öffnung (40) hat, die in einer Linie mit dieser ersten Gitteröffnung verläuft und eine Kathodenvorrichtung aufweist, die an dieser Keramikvorrichtung befestigt und bezüglich des ersten Gitters (20) genau ausgerichtet ist.

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2. Kathoden-Gitteranordnung nnach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine

Verbindungseinrichtung (78) auf dem äußeren Abschnitt (28) des zweiten Gitters zum Anbringen der Kathoden-Gitteranordnung als Teil einer Elektronenkanone (10) angeordnet ist.
3. Kathoden-Gitteranordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß die

Keramikvorrichtung (12) Öffnungen (24) aufweist, durch welche eine Leitung (26) hoher Induktivität an das erste Gitter (20) führt.
4. Kathoden-Gitteranordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß weitere Leitungen (26a) hoher Induktivität an das erste Gitter (20) angeschlossen sind, welche durch Öffnungen (24) durchgeführt sind.
5. Kathoden-Gitteranordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der

innere Abschnitt (36) des zweiten Gitters einen kleineren Durchmesser als das erste Gitter (20) hat.
6. Verfahren zur Ausbildung einer Gitterstruktur als Teil einer Elektronenkanonen-Einrichtung für eine Elektronenstrah !erzeugung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Befestigung eines ersten Gittergliedes (20) an die innere ebene Fläche (16) einer Keramikvorrichtung (14) und über einer zentralen Öffnung (18) der Keramikvorrichtung (14), Befestigung eines äußeren ebenen Abschnittes eines zweiten Gittergliedes (34, 36, 38) an eine äußere ebene Fläche (28) der Keramikvorrichtung, so daß ein innerer ebener Abschnitt des zweiten Gittergliedes innerhalb der zentralen Öffnung (18) parallel zum ersten Gitterglied (20)

und Öffnungen (22, 40) ausgebildet werden, die im Gitterglied (20) und dem inneren Abschnitt (36) des zweiten Gittergliedes den selben Durchmesser aufweisen.

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7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die

Befestigung des ersten Gittergliedes (20) an die innere ebene Fläche (16) und des äußeren ebenen Abschnittes (34) an die äußere ebene Fläche (28) der Keramikvorrichtung erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die

Öffnungen durch Elektronenstrahlschneiden gebildet werden.

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