专利名称：具有改善的束形成区的阴极射线管电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子枪，并且尤其涉及以下电子枪其对在被封入管(装配密封)中时的电极G1和/或G2的氧化所造成的发射问题更具抵抗力，并且该电子枪对由泵激(pumping)阴极射线管时执行的射频感应(RF加热)期间的加热所造成的热机械感应残余变形的问题更具抵抗力。
背景技术：
问题是，在制造阴极射线管期间某些电极的特性可能会被改变，并且从而可能改变管的某些特性。
当枪被密封到管上时，通过火焰等的加热熔化管颈的玻璃和枪基座的玻璃，以便以真空密封的形式将它们熔在一起。由于在空气中进行这种加热，使得靠近基座的枪的部分变热、并因此易于在表面被氧化，特别是在电极G1和G2的情况下(见附图)。然而，随后在阴极激活期间以及在发射测量期间、这些电极被枪的电子束轰击，如果这些操作是在不扫描屏幕的情况下被执行的，这将造成表面氧化物分解为金属和氧气。此外，氧是阴极的抑制剂，因为氧使阴极的电子发射退化。一种症状是，在阴极射线管被储存几天或几星期之后发射状况较差地再次启动。
随后，当泵激阴极射线管时，为了使枪脱气，借助于电磁自感来对枪执行射频感应加热。在该情况下，枪的金属部分被加热并因此膨胀，分别是它们的温度和它们材料的热膨胀系数的函数。因为在刚性地连接到组成枪的支架的两个烧结玻璃棒VF1和VF2的部分之间的膨胀不均衡，因此造成了机械应力。在该情况下，枪的最热部分是电极G2(被加热到大约750℃的温度)、G3(被加热到大约790℃的温度)及G1(被加热到大约680℃的温度)。机械应力的缺点是枪的某些部分的残余变形，以及在最坏的情况下是两个烧结玻璃棒VF1和VF2的破裂或断裂(特别是当RF加热结束之后枪被冷却时、如果它们受到机械应力)。
在阴极射线管的启动时的阴极射线管操作期间，膨胀随后由加热丝造成、并增加，直到与加热丝和阴极达到它们的额定温度(一般跨越加热丝的端的电压为6.3V)的时间相对应的稳态状态。枪的被加热最厉害的金属部分是最靠近加热丝和阴极的部分，尤其是阴极支座、电极G1和电极G2。在该情况下，机械应力的缺点是由于红、绿和蓝射束电流之间的差异造成的图像颜色不平衡(色温变化CTC)，CTC是由阴极射线管的启动时的非残余变形问题造成的。
此外，枪的成本尤其取决于组成枪的部分的材料的成本。具有低膨胀系数的合金，诸如FeNi系列的金属合金(也就是说其中Fe和Ni构成了超过95％的质量)以及FeNiCo系列的金属合金(也就是说其中Fe、Ni和Ci构成了超过95％的质量)，比不锈钢更昂贵。
其中电极是由FeNi组成的、并且具有例如下表中总结的特性的电子枪是周知的
图2代表在RF感应加热期间以及在枪启动时、这种电子枪中的电极G1至G4和阴极支座的膨胀的图表。可以看出，这种电子枪展示出可接受的、并且尤其在RF感应加热期间对于不同电极近似一致的膨胀。然而，电极G1和G2不具有抗氧化性，并且存在高的电子发射能力差的风险。
另一种类型电子枪，尤其是诸如Toshiba和Matsushita枪，为G1和G2使用“Kovar(铁镍钴合金)”(FeNiCo合金)材料。该合金具有低热膨胀系数，但是不能象不锈钢那样抗氧化，并且更贵。
应该理解，没有一种周知的电子枪，其中电极和电极支座由这样的材料组成，以致于电子枪对由电子枪被封入管(装配密封)中时的电极G1和/或G2的氧化所造成的发射问题有抵抗力，没有对枪的工作寿命不利的膨胀问题，CTC(色温变化)是稳定的、且可接受的。
氧化问题的常规解决方法是为电极G1和G2使用来自奥氏体钢系列的常规不锈钢，例如其UNS命名为S30500的305型钢。然而，在该情况下，电子枪将对由用于泵激的射频感应(RF加热)期间的加热所造成的热机械感应残余变形问题没有抵抗力。此外，枪具有普通的“CTC”。
当希望使枪对由用于泵激的射频感应(RF加热)期间的加热所造成的热机械感应残余变形问题更具抵抗力时，周知的解决方法是为电极G1、G2和G3使用具有低热膨胀系数的合金，尤其是膨胀系数在20℃至300℃之间位于3×10-6/℃至7×10-6/℃之间的金属合金。
然而，这些金属合金，例如FeNi系列的金属合金(也就是说其中Fe和Ni构成了超过95％的质量)以及FeNiCo系列的金属合金(也就是说其中Fe、Ni和Ci构成了超过95％的质量)，比不锈钢更昂贵。
当希望为枪提供可接受的“CTC”时，例如如美国专利4492894中所述的，可以提供这样一种电子枪，其中选择枪的相继电极的材料，以便使在与加热丝和阴极达到它们的额定温度(一般跨越加热丝的端的电压为6.3V)的时间相对应的稳态状态下这些电极的膨胀均衡。因此，最热的电极将具有最低的膨胀系数。
然而，电极G3将具有比G2高的热膨胀系数，即使G3已经比G2热，并且电极G2将具有比G1高的热膨胀系数，即使G2已经比G1热。因此，电子枪将对由用于泵激的射频感应(RF加热)期间的加热所造成的热机械感应残余变形问题没有抵抗力。
美国专利4468588提出了CTC问题。该专利描述了一种解决方法，其中阴极支座使电极G1相对于阴极的变形最小化。然而，该文件既没有解决由电子枪被封入管(装配密封)中时的电极G1和/或G2的氧化所造成的发射问题，也没有解决使枪对由泵激阴极射线管时执行的射频感应(RF加热)期间的加热所造成的热机械感应残余变形更具抵抗力的问题。
发明内容
因此，本发明涉及一种使解决这些问题成为可能的电子枪。
因此，本发明涉及一种电子枪，至少包括由电极支座支撑的一个发射阴极，第一电极和第二电极，用于对阴极发射的电子束进行控制和成形，第三电极，如果电子枪有四个电极、则第三电极用于使电子束聚焦，以及如果电子枪具有超过四个电极、则第三电极用于使电子束预聚焦，以及第四电极，用于使电子束加速。
第一和第二电极由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
第三电极可以由FeNi组成，并且尤其是由膨胀系数与第一和第二电极稍微不同的FeNi48组成。
然而，优选地，第三电极由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
而且优选地，阴极支座由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
第四电极(G4)也可以由不锈钢组成，该不锈钢或者来自普通的奥氏体钢系列，或者来自诸如被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的铁素体钢系列。
膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的所述无氧化性合金优选地是来自诸如被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的铁素体钢系列的钢。
第三电极G3优选包括一块能够限定偏转器的电磁场的FeNi材料。
从以下说明及附图，本发明的各种目的及特点将变得更明显，其中图1代表本发明所适用的电子枪，图2代表与先有技术中周知的及上述的电子枪的例子有关的图表，图3(a)至3(d)代表与根据本发明的电子枪有关的图表，以及图4代表由装备有一块FeNi48磁性材料的Inox 430钢组成的电子枪G3的例子。
具体实施例方式
常规电视管具有基本上平的矩形前面板或屏。该屏在其内表面上有磷光体点或像素的镶嵌幕，当受到电子枪激励时，磷点或像素发出可能为蓝色、绿色或红色的光，这取决于哪种磷光体被激励。
如图1所示的被封入管的外壳中的电子枪指向屏的中心，并使通过多孔蒙罩(或荫罩)向屏上的各点发射电子束成为可能。电子枪允许将电子束聚焦在携带磷光体的屏的内表面上。
因此图1中的电子枪具有阴极K，其通过热发射来发射电子。该阴极由支座SK1支撑，支座SK1一边固定在玻璃棒VF1上、并且另一边固定在玻璃棒VF2上。在彩色屏的情况下，电子枪具有三个发射阴极，另外两个阴极由两个类似于支座SK1的支座支撑。
电极G1连同电极G2一起发动从由阴极发射的电子来形成沿XX’轴的电子束。电极G2使这样形成的电子束向被称为“交叉”的焦点聚焦。该焦点的尺寸尽可能的小。例如，电极G1处于参考地至150伏之间的可变电位。电极G2处于300伏至1200伏之间的固定电位。
电极G3，根据该例子、施加于电极G3的电位在6000伏至9000伏之间，该电极G3有助于电子的加速。
电极G4，施加于电极G4的电位基本上与电极G2的电位相等，该电极G4和电极G3以及面向G4的电极G5的一部分一起组成用于电子束的预聚焦电子透镜。
电极G5、G6和G7，它们组成了四极透镜、并将诱导电子束的四极效应，以便在垂直面内施加一压缩电子束的力、以及在水平面内施加畸变。
器件G7-G8，该器件G7-G8产生一种有助于在水平面上对电子束施加压缩力、并在垂直面上施加畸变的四极效应。
电极G9，该电极G9和G8一起组成了主输出透镜。
如上所述的电子枪的所有元件都必须尽可能严格地沿XX’轴对准，并且当电子枪被加热时、电子枪的所有元件的位置沿XX’轴保持固定。这就是为什么这些不同元件被固定在两个烧结玻璃棒VF1与VF2之间，这样具有在热效应下不变形的优点。
本发明涉及一种以把特殊金属合金用于某些部分为特征的电子枪结构。本发明的目的是获得一种电子枪其中，连接到烧结玻璃棒VF1和VF2(组成了电子枪部分的支撑部分)的部分(电极和阴极支座)基本上以与紧接着它们之后的部分相同的方式膨胀，以避免在玻璃棒中造成应力，特别是在RF感应加热期间以及在管的电子枪的启动时，其中，电极、特别是电极G1和G2不易于变得被氧化，其中，色温变化(CTC)保持为可接受的。
因此本发明提出，对于电极G1和G2，应该使用膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间(例如在7×10-6/℃至13×10-6/℃之间)的无氧化性合金。该合金优选地是来自铁素体钢系列的不锈钢，优选地是来自被称为430型的、UNS标准中的命名为S43000的子系列的不锈钢，并且在说明书剩下部分中来自430型的不锈钢将被称为Inox 430钢。在美国钢铁学会(AISI)的“Atlas Stainless Steel Grades”文件中描述了该Inox 430钢。
这种金属具有以下优点具有低热膨胀系数，便宜，以及无氧化性。为电极G1和G2选择该材料，这是因为电极G1和G2是最易于既受到电子束氧化又受到电子束轰击的电极。下表总结了这种电子枪的特性。
电极G3例如由FeNi48组成。
此外，图3a图解显示了电极G1至G4和诸如SK1的阴极支座的膨胀。可以看出，在RF感应加热期间以及在电子枪启动时，这些不同元件的膨胀基本上相等。电极与相邻元件(电极或阴极支座)的膨胀几乎没有差异。因此，可以认为连接到烧结玻璃棒VF1和VF2的元件的膨胀基本上是相似的。金属部分几乎没有残余变形，并且几乎没有在玻璃棒VF1和VF2中造成应力的风险。
因而，因为电极G1至G4和阴极支座的相似膨胀、低的电极G1和G2氧化风险、可接受的CTC以及经济原因，所以这种电子枪是有利的。
电极G3易于被电子束轰击，但是在管制造期间几乎不受到氧化，这是因为在密封期间电极G3没有被加热。
然而，根据替换实施例，连接到两个烧结玻璃棒VF1和VF2的G3的部分可以由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间(例如在7×10-6/℃至13×10-6/℃之间)的无氧化性合金组成。例如，它可以是诸如Inox 430钢的钢系列的无氧化性金属合金。第三电极G3也包括一块能够限定偏转器的电磁场的材料，例如一块“插入”FeNi48。图4表示由装备有一块FeNi48的Inox 430组成的这种电极G3的示范性实施例。
下表显示了其中电极G1至G3由Inox 430钢组成的电子枪的特性。
图3b中的图显示了该替换实施例中的电极G1至G4和阴极支座的膨胀。这些元件的膨胀看上去是相似的。
根据本发明的另一个替换实施例，电极G1和G2由如上定义的材料(Inox 430钢)组成，并且具有低热膨胀系数的合金用于阴极支座。该合金不需要抗氧化，因为支座从不被电子束轰击，但是优选地使用来自被称为430型的、美国命名为S43000的铁素体钢系列的不锈钢。下表给出了这种电子枪的特性
图3c表示该变型中的电极G1至G4和阴极支座的膨胀。看上去，这些膨胀相对于不同元件是相似的。如同以前，具有良好的抗氧化性和可接受的CTC(足够的灵活性被给予诸如SK1的阴极支座)。
根据另一个替换实施例，电极G1至G3和阴极支座由Inox 430钢组成。
因此在该电子枪中·为G2和G1使用来自铁素体钢系列的不锈钢，优选地使用来自被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的不锈钢，如AISI的“AtlasStainless Steel Grades”文件中所描述的；·为连接到两个烧结玻璃棒的G3的部分使用来自铁素体钢系列的不锈钢，优选地使用来自被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的不锈钢，在该情况下电极G3也包括一块能够限定偏转器的电磁场的材料，例如一块“插入”FeNi48；·为阴极支座使用来自铁素体钢系列的不锈钢，优选地使用来自被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的不锈钢。
在以上的示范性实施例中，关于电极G4，足以使用便宜的材料，例如来自普通的奥氏体钢系列的不锈钢，或者来自诸如被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的铁素体钢系列的不锈钢。在电子枪具有超过四个电极的情况下，诸如图1所示的情况，电极G4以及下列等等可以由该材料组成。
权利要求
1.一种电子枪，至少包括由电极支座(SK1)支撑的三个发射阴极(K)，第一电极(G1)和第二电极(G2)，用于对阴极(K)发射的电子束进行控制和成形，第三电极(G3)，用于使电子聚焦或预聚焦，以及第四电极(G4)，用于使电子束加速，其特征在于，第一和第二电极(G1、G2)由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
2.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，第三电极由FeNi组成。
3.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，第三电极(G3)由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
4.根据权利要求1、2和3之一所述的电子枪，其特征在于，阴极支座(SK1)由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的无氧化性合金组成。
5.根据前述权利要求之一所述的电子枪，其特征在于，第四电极(G4)由不锈钢组成，该不锈钢或者来自普通的奥氏体钢系列，或者来自诸如被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的铁素体钢系列。
6.根据前述权利要求之一所述的电子枪，其特征在于，膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10-6/℃至13×10-6/℃之间的所述无氧化性合金是来自诸如被称为430型的、UNS命名为S43000的子系列的铁素体钢系列的钢。
7.根据权利要求3所述的电子枪，其特征在于，第三电极G3也包括一块能够限定偏转器的电磁场的FeNi材料。
8.根据前述权利要求的任何之一所述的电子枪，其特征在于，所述无氧化性合金具有在20℃至300℃之间为7×10-6/℃至13×10-6/℃之间的膨胀系数。
全文摘要
一种阴极射线管电子枪，其至少包括用于对阴极(K)发射的电子束进行成形和聚焦的第一电极(G1)和第二电极(G2)。这些电极(G1、G2)由膨胀系数在20℃至300℃之间位于4×10
文档编号H01J29/48GK1677610SQ20051006291
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者让-吕克·里科, 克里斯蒂安·加里米奇, 菲利普·阿诺 申请人:汤姆森许可贸易公司