专利名称：用以制造阴极射线管的注入阴极的方法
技术领域：
本发明涉及关于制造注入阴极的方法，尤其是用以装备阴极射线管的电子枪。
一注入式阴极包括一多孔的耐熔材料发射极板(钨，钼，铼等)，其中注入发射材料(钡，锶，钙，铝，铯等)。此发射极板是以小的耐熔金属碟形式安排在支撑件(钽，钼等)上此极板和碟单元形成阴极的上部分。
发射极板及其支撑件装配在一起后形成一机械单元可承受制作阴极的不同阶段及该阴极的高温工作；此外，发射极板与其支撑件间的接触应极为完美以便保证阴极的性能。
以往技术采用不同方法制造注入式阴极的上部。第一个方法包括在发射极板的背面表面上镀上一涂层以便与支撑件焊接。涂层通常为钼或铼的粉末。此涂层的主要缺点是太贵；另外由于高度蒸发及沉积会造成贮存的困难；并且很难控制和重复在该支撑件上的沉积量，因而造成此介面的不同厚度；此外不大可能在小型阴极(小于2mm)上沉积；而且需要将覆盖涂层的极板表面对齐以便进行熔接。
第二个方法如1993年6月8日颁发给L.R.Falce等的在美国专利5,218,263中揭示的，在支撑件上阴极的发射极板上由一盖子或盖住后者一部分的一片以机械方式堵住发射极板。盖子有一孔穴使极板可以发射到管中。此盖子与支撑件焊接一起，因而与阴极的上部形成一片。其缺点为此结构会增加阴极的重量，而且对阴极的发弧时间不利；自发射板到阴极其它组件的低热传导效率对于阴极的整体性能不利；存在极板装配偏斜或有较高自由度的危险；在阴极前面的电子枪与发射极板表面之间有一金属片，该金属片会改变所加的电场的构成；随后材料沉积在阴极输出处极板表面上会降低从阴极的输出。
第三种方法如1992年12月15日颁布给K.S.Lee的美国专利5,171,180中揭示的方法，该方法包括直接将发射极板装配在支撑件上而无焊剂，之后在高温氢炉中将各部组合件予以处理以使发射极板中所含的发射材料与支撑件起化学作用而形成接合。主要缺点为与支撑件形成接合的极板内含有的发射材料的损失会降低阴极的工作寿命；对一批零件需要许多小型氢炉设备进行处理；在炉中处理期间或在化学反应期间极板定位造成的移动都将造成不能保证极板的正确定位；此外发射极板的定位稳定性在使用期间也不能保证；而且成分可能分离成层。
1992年7月7日颁布给J.Choi的美国专利5,128,584号揭示的第四个方法包括预先对欲结合的两个表面进行粗糙处理，然后将阴极板直接焊接在其支撑件上。采用电阻焊进行焊接并且通过二个组件间的良好连接而实现。这种方法最大的缺点具需要焊接耐熔材料的电源，因为它会造成温度大幅度增高而改变或破坏极板中的发射成分；另外由于在将阴极装配到电子枪期间，焊剂仍然脆弱而易碎，所以具有焊接易碎性；而且需要将极板的表面对齐以便于焊接；但是对齐小型发射极板(小于2mm)的表面是困难的。
本发明的目的在于提供一制造注入式阴极的方法，特别是将发射极板装配在其支撑件上的方法，此方法没有上述以往技术的缺点，此方法简单易行而且经济，而对发射极板发射性的影响而言则为中性，因而可保证可靠而重复地将发射极板在其支撑件上定位。
按照本发明制造注入阴极的方法包括在耐熔金属支撑件的内部焊接耐熔的多孔发射极板，其中，为便于焊接，纯金属过渡材料被安排在发射极板与其支撑件之间。在一特别优异的实施方式中，此过渡材料是一种插入在发射极板与支撑件之间的薄金属板。
在图中
图1代表以往技术的注入阴极的剖面图。
图2说明本发明的阴极的侧视图，在立体图中显示该阴极的上部。
图3是说明本发明的阴极的顶视图。
图4是说明本发明的较佳实施模式的剖面图。
如图1所示，一注入阴极通常含有圆柱体2，其末端为包括发射极板1的阴极的上部，该极板通常包含钨作为基本材料并被安排在支撑件13之上，支撑件的材料多为钽或钼。在圆柱体2内插入加热元件5。一圆柱体4形成阴极的外壳，并作为热屏蔽以防止由热元件5所产生的热量损失，因而可增加该装置总的热效应。阴极2的本体保持在屏蔽内的位置，并由条状物3将本体2(如第6点)焊接在外壳4上。
关于阴极不同元件的装配上的困难之一涉及发射极板1与其支撑件13的连接。此连接在机械上应十分坚固，能提供良好的热传送，对极板发射特性的影响为中性，且所有操作的工作温度可超过1200℃。
在发射、作业寿命、发弧期间的稳定性参数及发射阈值的稳定性参数基本上取决于发射极板及阴极结构的其它部分的机械强度。
由于发射极板及其支撑件均为耐熔材料，因此将二者直接焊接极为困难；以往技术曾有不同的解决方法，但对于生产阴极射线管的关键组件并未提供一种简单、可靠及廉价的具有重复特性的解决方案。
为了使耐熔金属支撑件13和发射极板1之间完全接触(该接触良好可使在加热元件5及发射极板1之间有良好的热传导)，必须在不破坏极板的多孔性也不改变极板发射特性的情况下将材料焊接在一起。但焊接不能在太高温度下进行。
如图2所示，本发明在极板1与支撑件13间插入一金属过渡材料8，该材料8在化学上是中性的并可使此二组件在相当低的温度下焊接在一起，从而不会使发射极板的发射特性降低。因此，所选的材料其熔点应在阴极的工作温度及构成发射极板的金属的工作温度之间。
置于发射极板和支撑件之间作为介面的过渡材料可以是金属粉末，平的丝带或金属线。
由于特别是基于热输出原因，需要最大程度地减少过渡材料量以降低阴极的重量和/或尺寸，所以在一种优异实施例模式中过渡材料是以真空直接蒸发方式将材料沉积在支撑13件之上。以这种方法，材料8涂层的厚度可以控制在1到25微米之间，此厚度可使元件1和13良好的焊接而不会影响阴极的热输出特性。
在另一较佳的实施例模式中，过渡材料为薄金属片式，其厚度选择在1至25微米之间。薄片切成的尺寸使其不会全部占有支撑件13和极板1间的接触面，以便降低过渡材料的重量。然而，为了在极板与支撑件之间可靠地焊接，考虑到小尺寸组件的焊接，所以过渡材料所覆盖的表面必需充足。经验显示，薄片的表面约为发射极板表面的04及0.7倍，通常为圆形，从而有可能保证在良好的可靠的条件下进行组件间的焊接。
如图3所示，为支撑件13的内部图，薄片10例如切成四角为圆角的矩形，此种形状的优点是当将其插入通常为一碟形的支撑件13内时能自动地放在中心。这种方式通过将焊接点9置于板的中心可以保证将发射极板1焊接在支撑件13上。以直径为1.27mm的圆柱形发射极板而言，金属片最好选择为1.1mm长、0.6mm宽，厚度选为1-25微米。
介面8的金属材料应选为在高温下不会发生化学反应，同时确保发射极板与支撑件之间有良好的机械连接。而且，它的熔点应相当低以不降低发射极板的发射特性。
可使用不同的金属，纯的或合金形式以实现本发明例如镍、铬、钒及铼等金属，不论从机械上考虑还是对发射极板的发射特性的中性而言均有良好的效果。
在一优异的实施例模式中，我们选择纯镍制作薄片10。此金属的熔点为1,453℃，介于阴极的工作温度1,200℃和钨板的熔点3,410℃之间；其热传导性良好，而钨与钽间又有良好的焊接性。此外，镍还具有磁材料的特性；因此，考虑到构成阴极的组件尺寸甚小，可以通过薄片电磁性使它自动沉积在盘上，而这种沉积人为地控制是相当困难的。
权利要求
1.一种制造注入阴极的方法，包括在耐熔金属支撑件(13)的内部焊接多孔的发射极板(1)，其特征在于为了便于焊接，在极板及支撑件中间放置一纯金属过渡材料(8)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述过渡材料(8)的熔点在阴极的工作温度和构成发射极板的金属的熔点之间。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述过渡材料(8)是在真空中沉积在发射极板的支撑件上。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述过渡材料为一薄金属板形式。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述金属板基本上是一矩形。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述过渡材料(8)是金属粉形式。
全文摘要
一种制造注入阴极的方法，阴极上部包括一位于支撑碟(13)之内的耐熔材料的发射极板(1)；其中，通过在极板(1)与支撑件(13)之间熔化一金属材料(8)可以将碟焊接在支撑件上。材料(8)的熔点选择在阴极的工作温度和构成发射极板的组合件的熔点之间。
文档编号H01J1/20GK1162831SQ97104570
公开日1997年10月22日 申请日期1997年3月28日 优先权日1997年3月28日
发明者让-克劳德·普鲁沃斯特 申请人:汤姆森管及展示有限公司