СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЛУЧЕВОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА Российский патент 1996 года по МПК H01J9/04 

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к производству электроннолучевых приборов (ЭЛП) с оксидным катодом. С помощью предлагаемого способа можно, в частности, усовершенствовать процессы активирования катодов многопрожекторных ЭЛП, например, трехлучевых кинескопов для цветного телевидения.

Известен способ изготовления многолучевых ЭЛП, при котором в процессе их откачки на каждый из модуляторов прибора подают положительное относительно катода напряжения [1] Подача этого напряжения приводит к отбору тока с каждого катода с целью интенсификации процесса термообработки, так как при этом происходит не только термическое разложение карбонатов исходного покрытия катода, обусловленное его нагревом, но и электролитическая диссоциация образующихся окислов с выделением атомов металлического бария.

Недостатком этого способа является существенная опасность переноса материала катода под действием электростатических сил, что приводит к снижению эмиссионной активности катода и возможности паразитной эмиссии с модулятора и других элементов электронно-оптической системы (ЭОС) прибора. Кроме того, невозможность получения информации о изменении активности отдельного катода в процессе его активирования не позволяет объективно определить момент окончания этого процесса, оптимальный для каждого катода прибора. А это, в свою очередь, приводит к получению после процесса активировки значительного числа некачественно отактивированных приборов, что негативно отражается на качестве прибора в целом в процессе его эксплуатации.

Известен также способ изготовления многолучевого ЭЛП (преимущественно электронно-лучевой трубки), содержащей несколько электронно-оптических систем, каждая из которых содержит оксидный катод, модулятор и ускоряющий электрод, в котором активировку оксидных катодов осуществляют в процессе откачки путем разложения щелочно-земельных металлов при нагреве в вакууме и формирования оксидного слоя при подаче импульсного напряжения на каждый из модуляторов до получения заданной величины полного тока каждым из катодов [2] Этот способ позволяет практически исключить возможность переноса материала катода на другие элементы ЭОС, а также прекратить процесс активирования катода при достижении им заранее заданной эмиссионной активности. Этот способ является наиболее близким к описанному ниже техническому решению.

К недостаткам известного способа следует отнести его малую эффективность для активирования катодов многолучевых ЭЛП, так как в данном случае активирование катодов происходит в основном за счет термического разложения карбонатов исходного покрытия катодов. Нагрев же катодов производится, как правило, от подогревателей, подключенных к общему источнику питания, что делает невозможным прекратить активирование отдельно взятого катода в приборе по достижении им заданного уровня тока. Таким образом при активировании катодов многопрожекторных ЭЛП с помощью данного способа не удается учесть индивидуальные особенности каждого катода. К недостаткам способа следует отнести также окончание активирования катода после получения с него заданного уровня тока, так как этот уровень определяется для каждого типа ЭЛП путем усреднения данных полученных экспериментально. Очевидно, что определенный таким образом уровень тока окончания процесса активирования принципиально не может быть оптимальным для отдельно взятого катода, так как при его определении не могут быть учтены индивидуальные особенности ЭОС конкретного прибора.

Целью изобретения является увеличение процента выхода высококачественных ЭЛП путем оптимизации процесса активирования их катодов, на основе учета индивидуальных особенностей каждого катода при отслеживании динамики их активировки.

Цель достигается тем, что при нагреве катода ЭЛТ под вакуумом до заданной температуры на модулятор относительно катода подают импульсы напряжения длительностью 200-700 мс с частотой следования 0,5-1,5 Гц, при этом после подачи каждых 50-70 импульсов измеряют приращение полного тока катода за фиксированный отрезок времени, для чего на модулятор прибора подают нулевое напряжение, а на его ускоряющий электрод-номинальное напряжение. При этом отрезок времени, в течение которого измеряют приращение тока, выбирают длительностью 10-20 с.

После того, как приращение полного тока катода во время очередного измерения станет равным нулю или приобретет отрицательное значение, подачу импульсов между катодом и модулятором прекращают и процесс активирования заканчивают.

Подача на модулятор относительно катода импульсов положительной полярности длительностью 200-700 мс с частотой следования 0,5-1,5 Гц позволяет интенсифицировать процесс активирования катода, так как при отборе с него тока происходит электролитическая диссоциация окислов, содержащихся в покрытии катода, в результате чего происходит выделение атомов металлического бария. В результате ускорения процесса активирования время пребывания катода под действием высокой температуры сокращается, что препятствует неоправданному расходу их эмиссионного запаса в результате перегрева, а это в свою очередь способствует увеличению долговечности ЭЛП в целом.

Измерение приращения полного тока катода, происходящее за фиксированный отрезок времени длительностью 10-20 сек, при нулевом напряжении на модуляторе и номинальном напряжении на ускоряющем электроде (соответствующем режиму испытания данного типа ЭЛП; последнее обычно указывается в технических условиях на изготовление данного типа ЭЛП в разделе, регламентирующем испытания прибора на эмиссионную активность) позволяет объективно оценить динамику роста эмиссионной активности катода в ходе процесса активирования.

Процесс активирования катода прекращают после получения информации о том, что рост его эмиссионной активности прекратился. Продолжение процесса после этого бесполезно и даже вредно, так как может привести к снижению долговечности ЭЛП.

Выбор электрического режима измерения приращения полного тока катода, соответствующий режиму испытаний готового прибора на эмиссионную активность позволяет объективно определить оптимальный момент времени окончания процесса активирования катода с учетом его индивидуальных свойств и в максимальной степени подготовить его к следующей технологической операции (тренировке), при которой происходит стабилизация эмиссионных свойств катода.

Выбор нижнего предела длительности импульсов, подаваемых на модулятор прибора 200 мс обусловлен тем, что при более низких длительностях импульсов процесс электролитической диссоциации окислов покрытия с выделением металлического бария не влияет в сколько-нибудь значительной степени на время активирования. Выбор верхнего предела длительности импульсов 700 мсек обусловлен тем, что при более продолжительных импульсах возрастает опасность отравления катода и перенос вещества его покрытия на другие элементы ЭОС. Выбор частоты следования импульсов 0,5-1,5 Гц обусловлен теми же соображениями.

Выбор нижнего предела момента измерения приращения тока катода после подачи 50 импульсов между катодом и модулятором обусловлен тем, что в начале процесса активирования с отбором тока с катода выбор более раннего момента измерения может привести к его отравлению. Кроме того, это привело бы к неоправданному увеличению времени процесса. Выбор верхнего предела после 70 импульсов обусловлен тем, что выбор более позднего момента окончания процесса привел бы к менее точному определению этого момента, а значит, процесс утратил бы свою оптимальность.

Выбор нижнего предела отрезка времени, в течение которого измеряют приращение тока катода 10 сек, обусловлен тем, что уменьшение продолжительности этого отрезка может привести к чисто техническим затруднениям при измерении приращений тока.

Выбор верхнего предела 20 сек обусловлен тем, что его увеличение приводит к неоправданному затягиванию технологического процесса.

При активировании катодов многопрожекторных ЭЛП импульсы, действующие между катодами и модулятором, подают от отдельных генераторов, что позволяет путем изменения их длительности и частоты следования выравнивать скорости повышения эмиссионной активности катодов ЭЛП, что существенно сокращает разброс эмиссионных характеристик катодов. Кроме того, это позволяет прекращать подачу импульсов на катод, эмиссионная активность которого перестала расти (независимо от других катодов). Накал отключают только после прекращения роста эмиссионной активности всех катодов прибора и это не приводит к сколько-нибудь значительному разбросу эмиссионных характеристик катодов, т.к. после прекращения подачи импульсов на какой-либо катод скорость изменения его физико-химических свойств резко снижается.

Предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна" и "существенные отличия", так как в настоящее время в патентной и технической литературе отсутствуют сведения о технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа. Неизвестны такие решения и из практики электровауумного приборостроения.

Ниже приводится пример реализации предложенного способа.

После обезгаживания колбы и внутренних деталей трехлучевого кинескопа типа 61ЛК5Ц-1 (в котором используется катодно-подогревательный узел типа КПУ-57) и подъема температуры катода до заданной температуры путем подачи на кинескоп напряжения накала согласно табл. 1, на каждый из трех катодов относительно модулятора от отдельных генераторов были поданы импульсы отрицательной полярности амплитудой 8 В, длительностью 500 мс и частотой следования 1 Гц. После подачи 60 импульсов их подачу прекратили, на модулятор подали нулевое, а на ускоряющий электрод положительное напряжение величиной 200 В. Затем произвели измерение приращений полных токов всех катодов кинескопа. Далее цикл повторялся для каждого катода до прекращения роста его эмиссионной активности, после чего подачу импульсов на него прекращали. При этом напряжение накала увеличивали на 0,5 В в течениe каждого цикла. Напряжение накала было отключено после прекращения роста эмиссионной активности последнего катода кинескопа. Динамика процесса активирования каждого катода приведена в табл. 2. Процесс откачки продолжали до окончания технологического цикла откачки.

Использование предполагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволит: обеспечить оптимальный режим активирования катода в ЭЛП, с учетом его индивидуальных особенностей и особенностей ЭОС прибора, что в значительной степени повысит качество ЭЛП путем увеличения долговечности и снижения разброса токов катода как внутри многолучевых ЭЛП, так и от прибора к прибору.

Использование: изобретение относится к электронной технике, в частности к способам термообработки оксидных катодов многолучевых электровакуумных приборов при подаче импульсного напряжения, и может быть использовано в промышленной электронике. Сущность изобретения: для увеличения долговечности катодов и снижения разброса токов их лучей длительность активирующих импульсов между катодом и модулятором составляет 200 - 700 мс, а частота их повторения - 0,5 - 1,5 Гц, при этом после подачи каждых 50 - 70 импульсов измеряют приращение полного тока катода за фиксированный промежуток времени, для чего на модулятор подают нулевое напряжение, а на ускоряющий электрод - номинальное напряжение. Указанные операции повторяют до тех пор, пока приращение полного тока катода при очередном измерении либо не станет равным нулю, либо не приобретет отрицательное значение, после чего подачу импульсов между катодом и модулятором заканчивают. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЛУЧЕВОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА, содержащего несколько электронно-оптических систем, каждая из которых содержит оксидный катод, модулятор и ускоряющий электрод, в котором активирование оксидного катода осуществляют в процессе откачки путем разложения карбонатов щелочноземельных металлов при нагреве в вакууме и формирования оксидного слоя при подаче импульсного напряжения на каждый из модулятора до получения заданной величины полного тока каждым из катодов, отличающийся тем, что длительность импульсов составляет 200 - 700 мс, а частота их повторения 0,5 - 1,5 Гц, при этом после подачи каждых 50 - 70 импульсов измеряют приращение полного тока катода за фиксированный отрезок времени, для чего на модулятор подают нулевое напряжение, а на ускоряющий электрод - номинальное напряжение, указанные операции повторяют до тех пор, пока приращение полного тока катода при очередном измерении станет равным нулю или приобретет отрицательное значение, после чего заканчивают подачу импульсов между катодом и модулятором. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отрезок времени, в течение которого измеряют приращение полного тока катода, выбирают в пределах 10 - 20 с.