专利名称：直热式电子枪及其阴极射线管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直热式氧化物阴极电子枪以及使用该电子枪的阴极射线管结构。
背景技术：
阴极射线管广泛用于我们生活和工作的各个方面，如工业显示和监视系统，我们日常生活所看的电视是其最广泛的应用实例。长期以来，人们过多地关心其亮度、对比度、分辨率等因素，而忽视了其功耗问题。在科技快速发展的今天，这个问题已是一个不得不考虑地问题。在静画面显示系统中，目前所有阴极射线管都是采用热丝加热，即间热式来实现电子发射的。对于间热式结构的电子枪，其电子发射的热启动时间大约在8秒左右，但是，即使是这么短的时间，对于具有图像显示特征的终端显示器件来说，仍然显得不够快。为了缩短阴极发射电子所需的时间，国外已有快速启动阴极的电子枪，如美国专利5493172所公开的结构，其管颈为φ13，成本较低、功耗小，但它的耐电压特性及电子光学特性的弊端也逐显不足。近年来，国内大多数制管厂生产φ20结构的显像管，其电子枪仍为间热式阴极结构，这种结构的电子发射速度不够快。在行业内，已采用多种技术来弥补其不足，虽然使灯丝功率从原来的3.6瓦降至现在的2瓦，但是启动速度慢仍然是其最大缺陷；目前普遍在整机电路上采取了预置工作状态的方式，以缩短达到电子发射所需要的时间；还有为了缩短阴极发射的启动时间，采用提高热丝工作功率的方式，即使热丝工作电压远远地高于其额定工作电压，强行使其启动速度提高到目前的3至4秒。从电子枪工作的原理上讲，一方面会使加速阴极电子发射，导致寿命缩短；另一方面不利于节能。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种直热式电子枪及其阴极射线管，要解决的技术问题是提高电子枪阴极的启动时间，降低热丝的功耗。
本实用新型采用以下技术方案一种直热式电子枪，包括阴极组件，所述阴极组件的阴极为涂覆在基金属热丝带上的氧化物涂层，基金属热丝带的两端分别连接有热丝引线，热丝引线固定设置在玻璃化支持体上。
本实用新型的基金属热丝带形状为带状，两端向同一方向弯折90度呈凹形。
本实用新型基金属热丝带的宽度为0.6至0.8毫米，厚度为0.02毫米，玻璃化支持体与阴极相对的一面还设有结晶化玻璃体，两热丝引线相距为6毫米，其直径为φ1毫米。
本实用新型的氧化物涂层是三元碳酸盐氧化物涂层。
本实用新型的三元碳酸盐氧化物涂层厚度为5至15微米。
本实用新型阴极组件的预聚焦透镜组件包括第一阳极、第二阳极和第一聚焦极；阴极组件的主透镜系统包括第二聚焦极和第三阳极。
本实用新型基金属热丝带两端外设有陶瓷垫片，其形状呈截面为椭圆的筒体，在其上端部长轴位置各设有阴极与第一阳极的间隔台阶，陶瓷垫片的长轴内径为4.5毫米，热丝引线沿轴向紧靠其长轴内表面。
一种阴极射线管，包括电子枪，所述电子枪的阴极组件的阴极为涂覆在基金属热丝带上的氧化物涂层，基金属热丝带的两端分别连接有热丝引线，热丝引线固定设置在玻璃化支持体上。
本实用新型阴极射线管的管径为20毫米。
本实用新型的阴极射线管是扁平显像管。
本实用新型与现有技术相比，基金属热丝带的两端连接热丝引线，氧化物阴极涂层涂覆在基金属热丝带上，使电子发射时间降低为1至2秒，采用直热式电子枪和大口径电子枪主透镜结构的阴极射线管，可使其耐压特性提高10％以上，节能约90％，而且减少了以前所采用的预置电路，节省了显示器整机成本，实现数据图像的快速显示。
图1为现有技术电子枪结构纵向剖面示意图。
图2为本实用新型实施例的阴极组件剖面图。
图3为本实用新型实施例的阴极组件及陶瓷垫片立体图。
图4为本实用新型实施例的陶瓷垫片立体图。
图5为间热式阴极结构示意图。
图6为本实用新型实施例的双电位透镜结构示意图。
图7为本实用新型实施例的单电位透镜结构示意图。
图8为本实用新型实施例阴极射线管结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1和图5所示，现有技术扁平显示管所用的间热式阴极电子枪，热丝设置在阴极套筒内，阴极套筒的端部是带有阴极的阴极帽。
如图2所示，本实用新型的直热式电子枪，阴极组件由基金属热丝带2和三元碳酸盐涂层所构成的阴极1组成。三元碳酸盐涂层厚度为5微米，或在5至15微米之间；基金属热丝带2形状为带状，两端向同一方向弯折90度呈一凹形，其宽度为0.6毫米，或在0.6至0.8毫米之间，厚度为0.02毫米，两端分别连接有热丝引线4，热丝引线4固定设置在玻璃化支持体3上，玻璃化支持体3固熔在结晶化玻璃5上，两热丝引线4相距为4.5毫米，其直径为φ1毫米，长度为8至12毫米。
如图3和图4所示，在基金属热丝带2两端外设有陶瓷垫片6，陶瓷垫片6形状呈截面为椭圆的筒体，在阴极1一端的端部沿长轴位置各设有一台阶，台阶上设置第一阳极8，其高度根据阴极1与第一阳极8的间隔来设定，陶瓷垫片6的长轴内径为4.5毫米，热丝引线3沿轴向紧靠其长轴内表面。
如图6所示，为采用直热式三元碳酸盐氧化物涂层阴极的电子枪所构成的双电位主透镜结构，阴极组件7外设置第一阳极8，阴极组件7前顺序设置第二阳极9、第一聚焦极10和第三阳极12。
如图7所示，为采用直热式三元碳酸盐氧化物涂层阴极的电子枪所构成的单电位主透镜结构，阴极组件7外设置第一阳极8，阴极组件7前顺序设置第二阳极9、第一聚焦极10、第二聚焦极11和第三阳极12。
如图8所示，采用上述直热式阴极的电子枪的扁平显像管，管径为20毫米，直热式阴极电子枪13设置在扁平显像管的管颈14内，电子枪13与管颈14熔封，管颈上端部内涂覆有导电石墨，背面板15内表面涂覆有荧光粉。给扁平显像管通电和输入信号，大约1至2秒后受基金属热丝的直接加热，当阴极温度达到约850℃时，就有电子从阴极上发射出来，这些电子受电子枪中各电极的加速、会聚作用形成电子束，受电子束轰击，激发背面板15上所涂覆的荧光粉发光形成图文信息，透过前面板16就可以直接观察到背面板上具有一定信息的图像信号。
三元碳酸盐是喷涂在作为基金属热丝的高熔点钼-镍合金金属基板上，基板的主要组成元素的重量比为Mo∶Ni∶Fe＝30∶62∶5，通过微型焊接工艺与热丝引线焊接在一起，基金属材料含有可使氧化物还原的还原剂成分，其中金属镁的含量在0.08至0.095％之间，硅含量在0.03至0.05％之间，在冷态与电子发射的热态下，电阻值约为0.70欧姆。由碳酸钡、碳酸钙、碳酸锶所形成的三元碳酸盐氧化物重量比为Ba∶Sr∶Ca＝(47至58)∶(39至43)∶(3至10)。其碳酸盐微粒为针状结构，粒径大小为1.1微米。电子枪主透镜为单电位的UPF主透镜电子枪结构，其主透镜间隔为4.20至5.50毫米之间，或主透镜为双电位BPF主透镜电子枪结构，其主透镜电压比为10至15％，主透镜间隔为0.40至1.0毫米之间。
电子枪由阴极系统和主透镜系统组成，针对其整管结构，阴极系统的设计是考虑最小交叉点直径大小及其位置进行优化设计；其主透镜系统则是兼容考虑整管分辨率及其聚焦性能，同时考虑电子束透镜系统而与阴极系统进行匹配设计的。
从电子光学来讲，屏面上电子束光点的大小DT主要由三种因素决定，就是放大了的交叉点DX，球面像差DSA和空间电荷效应DSC。用公式表示如下DT＝((DX+DSA)2+DSC2)1/2(1)在(1)式中，DX为放大了的交叉点尺寸；DSA为球面像差影响下，电子束聚焦的最小的弥散圆大小；DSC为空间电荷效应对光点尺寸的影响。
其中，DX＝M×dx(2)dx为虚交叉点大小；M为透镜的放大率。
DSC＝CS×α3(3)式中，CS为球差系数；α为入射角。
在本实用新型所应用的实例中，其阴极的工作电流较小。因此，可不考虑空间电荷效应的情况，此时屏上光点尺寸大小就等于放大了的交叉点和最小弥散园束径之和。
DT＝DX+DSA(4)从而以上(1)至(4)式可知，为了满足扁平显示管的显示要求，在设计电子枪时，即要缩小最小交叉点直径DX；同时要减小电子束的聚焦弥散园大小。在实际的应用中，就要优化阴极系统，增大主透镜直径，减小球面象差。根据以上几点，我们设计了用于φ20扁平管或直观显示管用的电子枪阴极系统和主透镜结构。其典型工作条件为Eb＝6KV，EC1＝OV，EC2＝300V，Ef＝0.6V，If＝280mA。
本实用新型的直热式电子枪及其阴极射线管，具有低功耗、启动速度快、节能的特点；其管颈直径为φ20，同时主透镜系统具有较大电子束直径结构，电子束光点尺寸小，应用此电子枪的阴极射线管，可使显示画面具有高清晰度、球差小、畸变小的特征。可广泛应用于驾驶舱仪表显示、图像跟踪显示等领域。
权利要求1.一种直热式电子枪，包括阴极组件，其特征在于所述阴极组件的阴极为涂覆在基金属热丝带上的氧化物涂层，基金属热丝带的两端分别连接有热丝引线，热丝引线固定设置在玻璃化支持体上。
2.根据权利要求1所述的直热式电子枪，其特征在于所述基金属热丝带形状为带状，两端向同一方向弯折90度呈凹形。
3.根据权利要求2所述的直热式电子枪，其特征在于所述基金属热丝带的宽度为0.6至0.8毫米，厚度为0.02毫米，玻璃化支持体与阴极相对的一面还设有结晶化玻璃体，两热丝引线相距为6毫米，其直径为φ1毫米。
4.根据权利要求3所述的直热式电子枪，其特征在于所述氧化物涂层是三元碳酸盐氧化物涂层。
5.根据权利要求4所述的直热式电子枪，其特征在于所述三元碳酸盐氧化物涂层厚度为5至15微米。
6.根据权利要求5所述的直热式电子枪，其特征在于所述阴极组件的预聚焦透镜组件包括第一阳极、第二阳极和第一聚焦极；阴极组件的主透镜系统包括第二聚焦极和第三阳极。
7.根据权利要求6所述的直热式电子枪，其特征在于所述基金属热丝带两端外设有陶瓷垫片，其形状呈截面为椭圆的筒体，在其上端部长轴位置各设有阴极与第一阳极的间隔台阶，陶瓷垫片的长轴内径为4.5毫米，热丝引线沿轴向紧靠其长轴内表面。
8.一种阴极射线管，包括电子枪，其特征在于所述电子枪的阴极组件的阴极为涂覆在基金属热丝带上的氧化物涂层，基金属热丝带的两端分别连接有热丝引线，热丝引线固定设置在玻璃化支持体上。
9.根据权利要求8所述的阴极射线管，其特征在于所述阴极射线管的管径为20毫米。
10.根据权利要求9所述的阴极射线管，其特征在于所述阴极射线管是扁平显像管。
专利摘要本实用新型公开了一种直热式电子枪及其阴极射线管，要解决的技术问题是提高电子枪阴极的启动时间，降低热丝的功耗，采用以下技术方案一种直热式电子枪，包括阴极组件，所述阴极组件的阴极为涂覆在基金属热丝带上的氧化物涂层，基金属热丝带的两端分别连接有热丝引线，热丝引线固定设置在玻璃化支持体上，一种阴极射线管，使用上述电子枪，与现有技术相比，基金属热丝带的两端连接热丝引线，氧化物阴极涂层涂覆在基金属热丝带上，使电子发射时间降低为1至2秒，可使其耐压特性提高10％以上，节能约90％，可广泛应用于驾驶舱仪表显示、图像跟踪显示等领域。
文档编号H01J31/12GK2705888SQ20042004563
公开日2005年6月22日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者张敏, 王芳芹 申请人:深圳市视得安科技实业股份有限公司