专利名称：用于阴极射线管的阴极结构和电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及插入阴极射线管电子枪中的阴极结构。
流行趋势是要求改善阴极射线管的荧光屏亮度、寿命、变亮(bright-up)时间和消耗等方面的性能。
大多数这些参数基本上都取决于用于产生扫描阴极射线管荧光屏的电子束或多电子束的阴极结构和阴极类型。
至今为止普遍使用的涂有氧化物的阴极对这些要求有所制约，趋势是用储备式阴极代替它们，这种储备式阴极能够实现具有较长寿命的较高电流密度。
储备式阴极或浸渍式阴极在约1000℃-1200℃的温度下工作。为了使装配这种阴极的电子枪获得良好的性能稳定性，必须使构成阴极的材料在这些温度下的膨胀最小，通过使用难熔材料和选择限制热损失的阴极支撑部件的尺寸可实现该结果。
为实现该结果，美国专利US4184100和US5218263展示了两种通常使用的结构-在一端有发射部分并包含加热元件的大体圆柱形的阴极体；-用作屏蔽体的金属壳体，该壳体包围阴极体且大体为圆柱形，起热屏蔽作用；和-在屏蔽体内支撑阴极体的装置。
支撑装置必须是这样的，它们可以为刚性组件同时还使导热损失最小。支撑阴极体的装置可以是由金属带构成的搭接片，该搭接片为小截面以使热损失最小，这些搭接片的一侧连接到阴极体上，另一侧连接到屏蔽体上。在另一个实施例中，从屏蔽体的圆柱形部分切割出该搭接片，该搭接片的一端与屏蔽体保持为一体，而另一端连接到阴极体上。
可是，当将阴极体配置于壳体中并固定到其上时，使用非常小的截面的金属搭接片就不能提供足够的要求达到的机械刚度；并且，在阴极工作期间这些搭接片容易因阴极体的热膨胀而变形。
专利申请公开EP534842披露了这样的阴极结构，其中因该结构的支撑装置由大体截锥形且其表面钻有孔的环构成，因而它们有更强的刚性。可是，该结构存在因阴极体与其壳体之间的热交换，从而降低阴极热效率的缺点。
本发明的目的在于改进阴极支撑结构以允许在其支撑装置中有两个阴极刚性组件和使阴极体与其壳体之间的导热损失最小。
为此，按照本发明的一个实施例，阴极结构包括在金属壳体内的支撑阴极体的装置，其中支撑装置包括通过分支的端部之一与金属壳体连接的第一系列分支，和通过分支的端部之一与阴极体连接的第二系列分支，第一系列分支的第二端部和第二系列分支的第二端部通过中间件连接在一起。
根据下列描述和附图可明了其它优点，其中-
图1、2a和2b表示按照现有技术在其壳体内支撑阴极体的装置；-图3表示按照本发明的阴极结构的分解图；-图4表示按照本发明另一实施例的阴极结构的俯视图；-图5表示按照本发明的由单金属件构成的支撑装置的实例；和-图6表示按照本发明第一实施例当使阴极达到温度时支撑阴极体的装置所承受的机械应力。
如图1所示，按照现有技术的储备式阴极1由在其一端有发射部分6的圆柱形阴极体3，和安装于阴极体的空心部分中且用于加热发射部分的灯丝5构成。借助在壳体表面上局部切割出的搭接片4，其中该搭接片的一端与壳体保持为一体，而另一端被推向壳体内并焊接到阴极体上，从而阴极体与空心金属壳体2连接。为了避免从阴极体传向壳体的热损失，需要使用截面非常小的搭接片，但因接近将搭接片的端部点焊于阴极体上的点和难以从这些材料进行切割，因而通过使壳的厚度最小(约25-30μm)来限制搭接片的厚度和宽度，是难以实现的。
图2a和2b表示按照现有技术另一个实施例的俯视图和剖面图。阴极11有包括发射部分16的阴极体13和加热灯丝15，阴极体13插入壳体12中并通过支撑装置14与壳体连接，支撑装置14为大体截锥形冠顶(crown)形式并钻有孔17。这些支撑装置的优点是可提供足够的机械刚度以将阴极体固定于壳体中，但因在部件12与13之间形成桥的大量材料，因而该支撑装置存在增加阴极体13与其壳体12之间的热交换的缺点。
如图3所示，按照本发明的阴极21包括借助于下列装置固定于壳体22内的阴极体23第一系列分支31，各分支的一侧与阴极体连接，另一侧与中间件30连接；第二系列分支32，各分支32的一侧与壳体22连接，另一侧与相同的中间件30连接。
通过焊接可将分支31和32连接于中间件30上，或者通过例如切割金属板，用制成的单个部件形成分支31和32，在后一情况下可减少制造阴极体支撑部件的成本。
中间件30最好选择为环形，其直径值为壳体内径与阴极体外径之间的中间值。在两个系列分支之间的机械连接增强阴极支撑并可使用小横截面的分支，这些可提供低热损失的优点。
在本发明的一个实施例中，如图3和4所示，其一端焊接到壳体22上的第一系列分支31包括三个相互相对地按120°的角度排列的分支；其一端焊接到阴极体上的第二系列分支32包括三个相互相对地按120°的角度排列的分支。该结构使阴极体与其壳体之间的热桥数量最小，同时还提供良好的机械稳定性和阴极体的良好位置保持性能。可是，并不限于该数字，在各系列分支中可使用多于三的分支和/或第一系列分支与第二系列分支有不同的分支数。
在本发明的最佳实施例中，将中间件30连接到阴极体上或壳体22上的一系列分支的这些部分位于垂直于阴极旋转轴Z的相同径向面中。其结果是，连接阴极体与其壳体的装置被缩短，可获得比现有技术中的结构短的阴极结构。有益的是，将中间件30连接到阴极体上和其壳体上的这两个系列的分支31和32的这些部分可设置于垂直于阴极旋转轴Z的相同径向平面上。该结构的优点还在于，可进一步缩短阴极的总长度，允许使用比现有技术短的灯丝25加热发射体26，从而因包含低的热质量，导致非常迅速的点亮时间。
在另一个实施例中，示于图5中的用于阴极体的支撑部件包括从接合点34开始的从环向外延伸的第一系列分支31和从接合点33开始的从环向内延伸的第二系列分支32，使接合点33与接合点34偏离，以便它们不相互相对地设置。
就涂有氧化物的阴极或钽-浸渍阴极而言，切割厚度为25μm例如镍/铬的金属板材，可制备支撑阴极的装置30、31和32，该装置30、31和32包括直径为1.8mm的阴极体和直径为4.6mm的壳体。分支31、32的宽度和环的宽度为0.4mm，环的平均直径为3.2mm。各分支31包括要设置于环30与壳体22之间的第一部分35，和使该分支焊接于壳体上的端部135，其中端部135曾经被这样弯折以便使其平行于壳体的内表面。同样，各分支32包括要设置于环30与阴极体23之间的第一部分36，和使该分支焊接于阴极体上的端部136，其中端部136曾经被这样弯折以便使其平行于阴极体的外表面。
如果选择使用相互偏移角度为θ＝2π/N的N个分支31，那么也要使用N个分支32，分支32的接合点33与分支31的接合点34偏移θ/2。该支撑装置结构有增加阴极体与壳体之间热耦合长度，并由此增加所述阴极体与壳体之间温度梯度的优点，以及降低导热损失和缩短阴极的点亮时间的优点。此外，在内分支32与中间件30的接合点和外分支31与中间件30的接合点之间的偏移，使更容易地进行下列焊接操作成为可能，即按两步，首先将内分支焊接到阴极体上，然后将外分支焊接到壳体22上。在这种情况下，可借助所获得的明显间隔，用激光焊或电阻焊进行焊接。
在由上述实施例导出的另一实施例中，环30、分支31的部分35和分支32的部分36分别位于垂直于阴极体旋转轴Z的相同平面上。这种排列增加了阴极结构的机械稳定性，特别是，它可防止因阴极工作期间的热膨胀使支撑分支31和32延长所引起的阴极体沿径向轴Z的移动。在这种情况下，如图6所示，当阴极在温度下工作时，因温度效应，支撑阴极体的分支部分35和36在径向方向上将变长，分别对环施加离心力F和向心力FR，在这些力的作用下，如图6中的虚线所示，环30沿径向面弹性变形。
正如参照本发明的另一实施例所述的那样，图6所述的结构同样适用于制造涂有氧化物的阴极，正如可用于浸渍阴极那样。
在未示出的实施例中，支撑装置包括用与分支31、32不同的金属构成的中间件30，通过例如激光焊接，将该分支固定于中间件上。该结构的优点是，可根据降低热传导性的能力来选择分支31、32的金属，和可根据其机械弹性来选择中间件的金属。
权利要求
1.用于阴极射线管的阴极结构，包括在金属壳体(22)内的支撑阴极体(23)的装置(30、31、32)，该支撑装置包括通过分支的端部(135)之一与金属壳体连接的第一系列分支(31)，和通过分支的端部(136)之一与阴极体连接的第二系列分支(32)，其特征在于，第一系列分支的第二端部(33)和第二系列分支的第二端部(34)通过中间件(30)连接在一起。
2.如权利要求1所述的阴极结构，其特征在于，中间件(30)为环的形式。
3.如权利要求1和2中任一项所述的阴极结构，其特征在于，至少一个系列的分支设置在相同平面上其长度的一部分上。
4.如权利要求2和3中任一项所述的阴极结构，其特征在于，中间件(30)为平面环的形式，至少一个系列的分支设置在与环的平面相同的平面上其长度的一部分(35；36)上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的阴极结构，其特征在于，中间件、第一系列分支和第二系列分支构成为由单个材料形成的部件。
6.如权利要求1-5中任一项所述的阴极结构，其特征在于，第一系列分支和/或第二系列分支具有至少三个分支。
7.如权利要求1-6中任一项所述的阴极结构，其特征在于，连接第一系列分支的分支与中间件(30)的接合点(34)，相对于连接第二系列分支的分支与中间件的接合点(33)偏移。
8.如权利要求7所述的阴极结构，其特征在于，第一和第二系列分支有相同的分支数目，连接相同系列的各分支与中间件的接合点设置在两个连接另一系列分支与环的接合点之间的一半之处。
9.一种电子枪，装有如上述任一项权利要求所述的阴极结构。
10.一种阴极射线管，装有至少一个如权利要求9所述的电子枪。
全文摘要
本发明涉及插入阴极射线管电子枪中的阴极结构。该阴极包括在其端部设置发射片(26)的阴极体(23),用支撑装置将该阴极体固定于壳体(22)内,该支撑装置包括:第一系列的分支(31),各分支的一侧与阴极体连接,另一侧与中间件(30)连接;和第二系列的分支(32),各分支(32)的一侧与壳体(22)连接,另一侧与相同的中间件(30)连接。
文档编号H01J1/92GK1253659SQ98804526
公开日2000年5月17日 申请日期1998年4月24日 优先权日1997年4月25日
发明者J·C·普鲁沃斯特, J·R·阿达姆斯基, F·菲彻特 申请人:汤姆森管及展示有限公司