DE1078698B - Speicherelektrode fuer Kathodenstrahlroehren und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherelektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren, die ein stabiles, aus einem Stück bestehendes, sich selbst abstützendes Sieb mit vielen Löchern in gleichmäßigem Abstand enthält, und auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Elektroden.

Speicherelektroden werden in Fernsehaufnahmeröhren und anderen Kathodenstrahlröhren verwendet, wo es wünschenswert ist, ein geschriebenes Ladungsbild auf der Röhre eine bestimmte, endliche Zeit lang zu speichern, das anschließend von einem Elektronenstrahl abgetastet oder abgelesen wird.

Allgemein ist eine solche Elektrode bisher als äußerst dünne Glasmembran ausgeführt worden, die eine Verschiebung der Ladungen zwischen ihren Oberflächen zuläßt und nur eine äußerst geringe Leitung parallel zur Oberfläche ermöglicht. Derartige Membranen sind aber leicht zerbrechlich und Schwingungen unterworfen. Sogar unter stationären Bedingungen haben sie bei Gebrauch eine kurze Lebensdauer, weil das Glas zur Polarisation neigt und Nachwirkungen früherer Ladungsbilder zurückbehält.

Andere Elektroden, in denen die dünne Glasmembran ersetzt wird, sind bekanntgeworden; es sind Metallfüllungen, die in die Öffnungen eines mit einem Isolationsmaterial überzogenen Metallsiebes eingebracht werden. Diese Elektroden sind jedoch nicht zufriedenstellend, weil infolge des Metallsiebes Kapazitätswirkungen auftreten, weil Schwierigkeiten entstehen, wenn ein solches Sieb mit Hilf sei ektroden in Deckung gebracht werden soll, und weil es kein brauchbares Verfahren gibt, mit dem Metallfüllungen hergestellt werden können, die von den Siebflächen einen bestimmten Abstand haben und dauerhaft in dieser Lage festgehalten werden können.

Das Ziel der Erfindung ist eine Speicherelektrodenanordnung für Speicheriröhren, bei der diese Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt sind.

Bei einer Speicherelektrodenanordnung für Speicherröhren mit einem aus einem Stück bestehenden, sich selbst abstützenden Sieb, das viele Löcher in gleichmäßigem Abstand enthält, besteht gemäß der Erfindung das Sieb aus einem nichtmetallischen, nichtleitenden Material und sind ein leitender Überzug auf beiden Oberflächen des Siebes und Füllungen aus einem leitenden Material innerhalb der Öffnungen vorhanden, wobei die einzelnen Füllungen von den beiden Überzügen räumlich getrennt und durch das Sieb elektrisch isoliert sind.

Zum besseren Verständnis weiterer Ziele und Vorteile der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung mit den Figuren.

Fig. 1 ist eine Grundriß ansicht einer Speicherelektrode gemäß der Erfindung;

Speicherelektrode

für Kathodenstrahlröhren

und deren Herstellungsverfahren

^:

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. Mai 1956

Harold Ransom Day jun., Ballston Lake, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus Fig. 1 in perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 bis 7 zeigen verschiedene Bearbeitungsstufen bei der Herstellung der Speicherelektrode.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 enthält die Elektrode eine dünne Platte aus einem für ultraviolettes Licht empfindlichen Glas, die in besonderer Weise geätzt wird, damit ein Sieb 1 entstehen kann, das viele dicht nebeneinanderliegende Öffnungen 2 aufweist. Je Quadratzentimeter sind 1600 bis 40000 Öffnungen vorhanden. Alle öffnungen laufen von der Oberseite 3 des Siebes zur Rückseite 4 gleichförmig spitz zu. In jede Öffnung wird, wie hiernach noch genauer beschrieben wird, ein metallischer Ladungsspeicherfüllstoff 5 gebildet, der von der Vorder- und Rückseite der Speicherelektrode zugänglich ist. Die geradlinigen dargestellten Öffnungen bewirken, daß eine Elektrodenanordnung ein größeres Verhältnis der Gesamtfläche der öffnungen zu der des Siebes besitzt, ohne daß ein Verlust an Festigkeit eintritt. Fernerhin schließt der konstante, regelmäßige Abstand der Öffnungen unerwünschte Signalgeräusche aus, die beim Abtasten eines Randbezirkes des Speicherelements durch einen Elektronenstrahl auftreten.

Die Hilfselektroden 6 und 7 können mit mehreren Ladungsspeicherfüllungen aus einem Stück bestehen, damit die Probleme der gegenseitigen Deckung und der Mikrophoneffekte infolge Relatiwerschiebungen

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derartiger Elektroden und der Speicheranordnung völlig ausgeschaltet sind. Wie aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 2 hervorgeht, sind alle leitenden Füllungen 5 von den Seiten des Glassiebes aus versenkt und daher gegenüber den leitenden Überzügen 6 und 7 isoliert, wie es für die speziellen Speicherröhrenanordnungen erforderlich ist.

Es sei hervorgehoben, daß eine derartige Elektrode mit Vorteil bei den gebräuchlichen Fernsehaufnahmeröhren eingeführt werden kann, um die bis jetzt verwendeten, dünnen Glasmembranen zu ersetzen. Bei einer solchen Anwendungsform muß das Elektronenbild von der einen Seite der Speicherelektrode aus erzeugt und von der anderen aus betrachtet werden. Es ist ebenfalls notwendig, daß eine Sammelelektrode nahe bei der Speicherelektrode zur Steuerung der Sekundärelektronen eingeschaltet wird. Bisher bestand die Sammelelektrode aus einem leitenden Gitter, das in einem bestimmten Abstand gegenüber der Glasmembran angebracht war, so daß die Zusammenstellung in sich gegenüber durch Schwingungen erzeugten Mikrophoneffekten empfindlich war.

Die in Fig. 2 in Einzelheiten dargestellte Speicherelektrodenanordnung wird nach folgendem Verfahren ausgeführt. Nach einer gründlichen Reinigung des Siebes in einem Chromsäurebad od. dgl. entstehen die leitenden Füllungen dadurch, daß die Sieböffnungen mit einem Brei gefüllt werden, der feinverteilte, feste Partikelchen aus einer reduktionsfähigen Metallverbindung enthält. Wenn auch das bevorzugte Material für die Füllungen mit einem Nitrozellulosebindemittel zu einem Brei vermischtes Silberoxyd ist, können auch andere Verbindungen, z. B. Nickeloxyd, Silbersulfid und Cuprooxyd, mit Vorteil benutzt werden. Als Bindemittel kann für das Nitrozellulosebindemittel z. B. auch Wasser eingesetzt werden. Zufriedenstellende Ergebnisse können auch bei der Verwendung feinverteilter Metallteilchen, z. B. Silberteilchen, erzielt werden.

Nach der Entfernung aller überzähligen Stoffe von den Flächen des Siebes wird die in Fig. 3 dargestellte Anordnung erhitzt, damit die festen Teilchen der die Öffnungen füllenden Mischung in die Metallform reduziert werden, damit also im Falle von Silberoxyd metallisches Silber entsteht. Das Bindemittel wird dann entfernt, so daß der metallische Rückstand in gesinterter, poröser Form übrigbleibt. Die Endabschnitte der Füllungen nehmen im allgemeinen infolge einer Schrumpfung die in Fig. 4 dargestellte konkave Form an. Im Falle einer übermäßigen Schrumpfung wird weiteres Füllmaterial in die Öffnungen hineingedrückt und das Reduktionsverfahren wiederholt. Wie man sehen kann, reichen in diesem Stadium die Vertiefungen der Füllungen 9 bis an die Flächen 3 und 4 des Siebes heran und würden, wenn sie nicht verändert würden, einen Kurzschluß zwischen den Füllungen und einer Elektrodenfläche herstellen.

Damit ein Zwischenraum zwischen den Endabschnitten der Füllungen und den Siebflächen entsteht, werden die Füllungen in einem entsprechenden Bad geätzt. Wenn jedoch die Ätzflüssigkeit ohne vorherige Vorbereitung auf die Anordnung einwirken würde, würde sie in die porösen Füllungen und in die Fugen auf den Innenflächen 10 zwischen Füllung und Seitenwand der öffnung eindringen. Infolgedessen würden sich die Füllungen aus den Öffnungen herauslösen und könnten bei normaler Behandlung der Anordnung herausfallen. Um diese Möglichkeit zu unterdrücken, werden die gesinterten Metallfüllungen mit einem wachsähnlichen Material getränkt, das von der Ätzflüssigkeit nicht angegriffen wird. Bienenwachs bevorzugt man jedoch vor anderen Wachsarten. Auch Paraffine können nutzbringend verwendet werden. Die Imprägnierung kann ausgeführt werden, während sich die Anordnung im Vakuum unter erhöhter Temperatur befindet, so daß das Wachs richtig von den Poren der Füllung aufgesogen wird.

Von den Oberflächen der Füllungen wird das Wachs mit einem Lösungsmittel, z. B. Benzol, entfernt. Die Anordnung wird dann einer Ätzflüssigkeit ausgesetzt. Das Wachs innerhalb der Füllung dient dann als Mittel zur Hemmung, das die Lösungsgeschwindigkeit verringert und gleichzeitig verhindert, daß die Ätzflüssigkeit die Füllung durchdringt und die Verbindung zwischen der Füllung und den Seitenwänden der Öffnung zerstört. Das Ätzen und Auflösen werden abwechselnd fortgesetzt, bis die Endabschnitte 8' der Füllungen gegenüber den Flächen des Siebes eingesunken sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Hierdurch sind die Füllungen gegenüber den Flächen des Siebes elektrisch und mechanisch isoliert. Der Rest des Mittels zur Hemmung wird danach mit einem passenden Lösungsmittel entfernt. Dieser Verfahrensschritt kann jedoch so lange zurückgestellt werden, bis die leitenden Gitter auf den Siebflächen aufgebracht sind, was hiernach erklärt wird.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Vorderseite 3 und die Rückseite 4 des Siebes Steuerelektroden in einer bestimmten, räumlichen Anordnung gegenüber den geladenen Speicherfüllungen tragen können. Die Gitter werden dadurch aufgebracht, daß zuerst ein dünner Metallüberzug insbesondere aus Silber auf das Sieb aufgedampft wird. Das Aufdampfen geschieht senkrecht zur Siebfläche und in einem solchen Abstand, daß das Metall an der Stelle 11 der Siebfläche dicker als an den freigelegten Seitenwänden 12 der Öffnungen aufgetragen wird, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Dann wird das Flächengitter bis zu einer erwünschten Dicke galvanisch mit einem zweiten Überzug auf dem aufgedampften Überzug verstärkt, wobei ein gebräuchliches, galvanisches Bad mit geringer Leistung benutzt wird. Dies ist ein galvanisches Bad, das einen selektiven Niederschlag auf den äußersten Flächen der Anordnung herstellt. Hierdurch ergibt sich ein galvanischer Überzug über dem aufgedampften, der wiederum an der Stelle 14 auf der Siebfläche dicker als an der Stelle 15 an den Seitenwänden der Öffnungen ist. Das Galvanisierverfahren wird so lange fortgesetzt, bis der Niederschlag auf dem Sieb dicker als das gewünschte Flächengitter ist, und zwar um einen Betrag, der ungefähr der Dicke der Überzüge auf den Seitenwänden der öffnungen entspricht.

Die endgültige Form für die Speicherelektrodenanordnung, die in Fig. 7 dargestellt ist, wird mit einem weiteren Ätzverfahren erzielt, in dem die freigelegten Metallflächen geätzt werden, um die Abschnitte 12 und 15 der Metallüberzüge zu entfernen, die die Füllung und das Flächengitter verbinden. Hierdurch werden die Abschnitte 16 der Seiten wände der Öffnungen freigelegt, ohne daß die Überzüge von der Oberfläche des Siebes vollständig entfernt werden. Entsprechend dem Anwendungsbereich der Elektrodenanordnung können die Flächengitter auf einer einzigen oder auf beiden Seiten des Siebes aufgebracht werden. Wenn Gitter auf der Vorder- und Rückseite erforderlich sind, können sie gleichzeitig oder dadurch aufgebracht werden, daß die verschiedenen Verfahrensschritte abgewechselt werden, wie oben bereits erwähnt wurde.

Als besonderes Beispiel ist eine Speicherelektrodenanordnung ausgeführt worden, die ein 0,125 mm dickes Glassieb mit 14 400 öffnungen je Quadratzentimeter gebraucht, deren Querschnitt 6,25 · 10—⁴ mm² beträgt. Die Öffnungen sind mit einem Brei aus gepulvertem Silberoxyd gefüllt. Die maximale Teilchengröße beträgt 10~³ mm; die Viskosität des Bindemittels Nitrozellulose-Amylacetatlack ist 10,3 cSt. Die Reduktion zum metallischen Silber erfolgt in der Luft 1 Stunde lang bei 400 bis 450° C.

Die Anordnung wurde mit dem handelsüblichen Bienenwachs überzogen und dem Vakuum bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Wachses 1 Minute lang ausgesetzt. Handelsübliches Benzol wurde verwendet, um das Wachs von den Siebflächen zu entfernen und an den Enden der Füllungen aufzulösen. Die Endabschnitte der Füllungen wurden 5 Sekunden lang in einer 40%igen Salpetersäure geätzt. Das Auflösen und Ätzen erfolgte abwechselnd, bis die Endabschnitte der Füllungen wenigstens 0,01 mm von den Siebflächen entfernt waren. Dann wurde der Rest des Wachses durch Kochen in Benzol aus der Anordnung entfernt.

Die Flächenelektroden wurden dadurch hergestellt, daß ein Silberüberzug von etwa 150 Ä Dicke auf die Siebflächen aufgedampft und eine weitere Schicht aus Silber von 1 bis 2 Mikron Dicke galvanisch aufgebracht wurde. Die galvanische Lösung enthielt 41 g/l Silberzyanid, 40 g/l Kaliumzyanid, 11 g/l Kaliumhydroxyd und 62 g/1 Kaliumkarbonat in Wasser. Die Galvanisierung hatte in einem Vorbad 15 Sekunden lang begonnen, wobei die obige Lösung in einer Verdünnung von 10: 1 mit Wasser verwendet wurde, und wurde 1 Minute lang in dem vollständig unverdünnten Bad fortgesetzt. Die Bäder wurden bei Raumtemperatur und einer Stromdichte von 1 A/m² ausgeführt.

Die endgültige Form wurde durch Entfernung der aufgedampften und galvanisch aufgebrachten Überzüge von den Seitenwänden erzielt, wobei das Ätzen in einer gesättigten Lösung von Kaliumzyanid in Wasser 10 Sekunden lang geschah.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Speicherelektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren, die ein stabiles, aus einem Stück bestehendes, sich selbst abstützendes Sieb mit vielen Löchern in gleichmäßigem Abstand enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb aus einem nichtmetallischen, nichtleitenden Material besteht und daß ein leitender Überzug auf beiden Oberflächen des Siebes und Füllungen aus einem leitenden Material innerhalb der öffnungen vorhanden sind, wobei die einzelnen Füllungen von den beiden Überzügen räumlich getrennt und durch das Sieb elektrisch isoliert sind.

2. Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stabile Sieb aus Glas besteht.

ίο

3. Verfahren zur Herstellung einer Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Füllungen in den Öffnungen eines nichtmetallischen Siebes hergestellt und mit einem wachsähnlichen Mittel, das eine Ätzung hemmt, getränkt werden, daß das Mittel zur Hemmung der Ätzung aus den Endabschnitten der Füllungen herausgelöst wird, daß die Füllungen so weit geätzt werden, daß ihre Enden gegenüber den Siebflächen eingesunken ao sind, daß ein leitender Überzug auf den Siebflächen hergestellt wird und daß der Überzug so weit abgeätzt wird, daß er von den Seitenwänden der Öffnungen verschwindet, ohne daß er dabei völlig von der Oberfläche des Siebes entfernt wird. as

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Glassiebes mit einer Suspension feinverteilter, fester Partikelchen einer reduktionsfähigen Metallverbindung gefüllt werden, daß die festen Teilchen der Füllungen durch Reduktion in die metallische Form übergeführt werden und daß die Füllungen mit einem wachsähnlichen Mittel zur Hemmung der Ätzung getränkt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Glassiebes mit einer Mischung feinverteilter Partikeln aus Silberoxyd und eines Nitrozellulosebindemittels gefüllt werden, daß die Mischung erhitzt wird und metallische Silberfüllungen hierdurch entstehen, die mit den Seitenwänden der Öffnungen verbunden sind, daß die Füllungen mit einem Wachs getränkt werden, daß auf den Oberflächen des Siebes ein dickerer, metallischer Überzug als auf den Seitenwänden der Öffnungen gebildet wird und daß der Überzug· so weit geätzt wird, daß er von den Seitenwänden der Öffnungen verschwindet, ohne daß er völlig von den Sieboberflächen entfernt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 687 492.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen