專利名稱：間熱式電子槍及其陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間熱式電子槍以及使用該電子槍的陰極射線管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
單電位電子槍廣泛用于陰極射線管，特別是在小電流應(yīng)用產(chǎn)品，如工業(yè)顯示和監(jiān)視系統(tǒng)，單電位電子槍具有好的分辨率特性及聚焦特性。在批量生產(chǎn)中，由于單電子槍結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致生產(chǎn)、制造工藝難以控制，控制電子槍性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)難以檢驗(yàn)，使生產(chǎn)制造成品率低，成本較高，難以適應(yīng)目前市場的要求?，F(xiàn)有技術(shù)的單電位電子槍結(jié)構(gòu)，如圖1所示，按電子槍的組成，分別由陰極1、第一控制柵極2、加速控制柵極3、電子束的聚焦控制電極4與陽極7組成。其主要特征是組成電子槍的聚焦控制電極4與陽極7形成單電位電子透鏡。從陰極發(fā)射的電子束與電子槍軸相交，在第一控制柵極2與加速控制柵極3間形成了最小交叉點(diǎn)5，隨后電子束受聚焦控制柵極4加速，受電子束間的排斥力作用而逐漸發(fā)散，受聚焦控制極4與陽極7間的主透鏡作用，形成了聚焦電子束光斑8，這個(gè)在主透鏡處的電子束包絡(luò)，稱之為電子束直徑，它受主透鏡電場分布的不同而不同，電子束直徑的不同，直接影響至屏幕上電子束光點(diǎn)的大小。因此，為了達(dá)到高分辨率顯示目的，控制電子束光點(diǎn)的大小，也就是控制電子束直徑大小，控制預(yù)聚焦場的大小，控制電子束在主透鏡的發(fā)散角是至關(guān)重要的。
為了得到小的電子束光點(diǎn)直徑，最小交叉點(diǎn)的直徑必須控制很小，但是在電子束電流增大時(shí)，它的控制就變得較困難了。在單電位電子槍結(jié)構(gòu)中，與加速控制柵極3靠近的聚焦控制柵極4電壓有6000V左右，這使得電場滲透較大，由于聚焦控制柵極4孔徑限制，使得大部分電子束被攔截，電子束之間的排斥力使得電子光學(xué)系統(tǒng)的像差增大，從而使電子束發(fā)散角增大，電子束光點(diǎn)也變得較大。
另一方面，受電子槍結(jié)構(gòu)限制，在電子槍熔接時(shí)，加速控制柵極3與聚焦控制柵極4、聚焦控制柵極4與陽極7間隔只能靠墊片保證，這在后續(xù)的生產(chǎn)工藝中，難以控制與檢驗(yàn)；而且在電子槍制造過程中，取卸墊片極易造成間隔的傾斜，這使得加速控制柵極3與聚焦控制柵極4的電場分布發(fā)生變化，難以保證預(yù)聚焦場滿足電子束發(fā)散角的要求，從而使屏幕上電子束光點(diǎn)畸變而出現(xiàn)顯示模糊的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種間熱式電子槍及其陰極射線管，要解決的技術(shù)問題是使得電子槍的最小交叉點(diǎn)尺寸減小，從而減小電子束光點(diǎn)直徑，使陰極射線管屏幕上的光點(diǎn)尺寸減小。
一種間熱式電子槍，具有陰極、預(yù)聚焦透鏡和主透鏡，預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極、加速控制柵極，主透鏡包括聚焦控制柵極和陽極，所述加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍。
本發(fā)明的第一控制柵極孔徑為0.20至0.35毫米。
本發(fā)明陰極與第一控制柵極的間隔為第一控制柵極孔徑的0.1至0.3倍，第一控制柵極與加速控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的0.3至0.5倍。
本發(fā)明的第一控制柵極孔周厚度為第一控制柵極孔徑的0.2至0.3倍。
本發(fā)明的聚焦控制柵極由兩個(gè)底部開有孔呈杯狀、杯口帶有法蘭且兩法蘭對接的電極組合而成，陽極的形狀為杯狀、底部開有孔、杯口帶有法蘭。
本發(fā)明的第一控制柵極形狀為杯狀，杯底開有孔，加速控制柵極形狀為平板狀，中間沿短軸線一字排列有三個(gè)孔，兩邊的孔為定位孔，其相鄰的兩邊分別有突出的凹形，其中一邊的凹形一側(cè)有一凸出。
本發(fā)明陽極的孔徑為4.0mm。
本發(fā)明的電子槍外徑為φ10.2至φ11.0mm。
一種陰極射線管，包括電子槍所述電子槍的預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極、加速控制柵極；主透鏡系統(tǒng)包括聚焦控制柵極和陽極，加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍。
本發(fā)明的陰極射線管是扁平顯像管或小型直觀式顯像管。
本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比，加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍，聚焦控制柵極是由兩個(gè)對接的電極組合而成，加速電極的形狀為杯狀、杯口帶有法蘭，減小了電子槍的最交叉點(diǎn)尺寸，較好地控制了電子束發(fā)散角，調(diào)整聚焦控制柵極與陽極之間的間隔，保證主透鏡的電場分布，改善了電子槍制造的工藝性，從而提高了聚焦性能及良品率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單電位電子槍結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)單電位電子槍外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明間熱式電子槍實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明間熱式電子槍在條件1時(shí)預(yù)聚焦系統(tǒng)電子束軌跡示意圖。
圖5是本發(fā)明的間熱式電子槍在條件1時(shí)主透鏡系統(tǒng)電子束軌跡示意6是本發(fā)明間熱式電子槍在條件2時(shí)預(yù)聚焦系統(tǒng)電子束軌跡示意圖。
圖7是本發(fā)明間熱式電子槍在條件2時(shí)主透鏡系統(tǒng)電子束軌跡示意圖。
圖8是本發(fā)明間熱式電子槍實(shí)施例的加速控制柵極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明的間熱式電子槍實(shí)施例的聚焦電極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是本發(fā)明間熱式電子槍陽極與會聚帽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是采用本發(fā)明間熱式電子槍的陰極射線管實(shí)施例(一)的示意圖。
圖12是采用本發(fā)明間熱式電子槍的陰極射線管實(shí)施例(二)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的間熱式電子槍，它包括陰極1、第一控制柵極2、加速控制柵極3、聚焦控制電極4、6、陽極7，其中聚焦控制電極4和陽極7為高電位等值電壓、電極6施加有一較低的電壓，因此電極4、6、7形成了單電位電子透鏡，其應(yīng)用實(shí)例如圖2所示。
如圖3所示，本發(fā)明的間熱式電子槍包括陰極、預(yù)聚焦透鏡和主透鏡，預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極32、加速控制柵極33、聚焦控制電極34，陰極31設(shè)置在第一控制柵極31前；第一控制柵極32形狀為杯狀，杯底開有孔，并朝向加速控制柵極33，第一控制柵極32與加速控制柵極33分別施加一定的電壓，加速控制柵極33與聚焦控制柵極34相鄰并保持一定間距；主透鏡包括聚焦控制柵極34和陽極35。聚焦控制柵極34和陽極35上分別施加300伏和6000伏電壓，因此在相距一定距離的兩電位之間形成了一個(gè)雙電位電場結(jié)構(gòu)。加速控制柵極32施加有加速電壓，在第一控制柵極32與加速控制柵極33之間形成預(yù)聚焦透鏡；聚焦控制柵極34與陽極35之間為主透鏡場，它對已初步聚焦的電子束進(jìn)一步聚集并加速電子束轟擊熒光屏上的熒光粉發(fā)光。
如圖8所示，加速控制柵極33為平板結(jié)構(gòu)，中間沿短軸線一字排列有三個(gè)孔，兩邊的孔為裝配定位孔，孔兩側(cè)的兩邊分別有突出的凹形，其中一邊的凹形一側(cè)有一凸出。加速控制柵極33對從陰極31發(fā)射的電子有加速控制作用，調(diào)整加速控制極33與第一控制柵極32間的間隔距離，使得最小交叉點(diǎn)的大小和位置得以控制，從而進(jìn)入主透鏡的電子束發(fā)散角得以控制。
如圖9所示，聚焦控制電極34由兩個(gè)形狀為杯狀、杯底開有孔，杯口帶有法蘭，兩法蘭對接的第一聚焦控制柵極341和第二聚焦控制柵極342組合而成。
如圖10所示，陽極35的形狀為杯狀，底部開有孔徑為4.0mm的孔，杯口帶有法蘭。會聚帽36與陽極35對接組焊而成。
當(dāng)?shù)谝豢刂茤艠O32的中心孔徑為D1，D1為0.20毫米，當(dāng)陰極31與第一控制柵極32的間隔為0.1倍D1、第一控制柵極32與加速控制柵極33間距為0.3倍D1、加速控制柵極33與聚焦控制柵極34間距為1.5倍D1、聚焦控制柵極34與加速陽極35間距為1.3倍D1、第一控制柵極31孔周厚度為0.2倍D1、電子槍外徑為φ10.2mm時(shí)，可使發(fā)射電子束很好地聚焦并滿足整管顯示要求。表1為現(xiàn)有電子槍與本發(fā)明電子槍特性測試結(jié)果比較，如圖4所示，為表1中條件1時(shí)預(yù)聚焦透鏡結(jié)構(gòu)及電子束軌跡情況，如圖5所示，為表1中條件1時(shí)主透鏡結(jié)構(gòu)及電子束軌跡情況；陰極發(fā)射電流為100微安時(shí)，屏幕中心5％處的電子束光點(diǎn)直徑為0.74毫米當(dāng)?shù)谝豢刂茤艠O32的中心孔徑為0.35毫米時(shí)，陰極31與第一控制柵極32的間隔為0.3倍D1、第一控制柵極32與加速控制柵極33間距為0.5倍D1、加速控制柵極33與聚焦控制柵極34間距為2.5D1、聚焦控制柵極34與陽極35間距為1.5D1、第一控制柵極31孔周厚度為0.3D1、電子槍外徑為φ11.0mm時(shí)，最小交叉點(diǎn)位置向陽極方向移動，其尺寸稍有增大。表1為現(xiàn)有電子槍與本發(fā)明電子槍特性測試結(jié)果比較，如圖6所示，為表1中條件2時(shí)預(yù)聚焦透鏡結(jié)構(gòu)及電子束軌跡情況，如圖7所示，為表1中條件2時(shí)主透鏡結(jié)構(gòu)及電子束軌跡情況；從表1可看出，此時(shí)在陰極發(fā)射電流為100微安時(shí)，屏幕中心5％處的電子束光點(diǎn)直徑為1.10毫米。
當(dāng)?shù)谝豢刂茤艠O32的中心孔徑為0.25毫米時(shí)，陰極31與第一控制柵極32的間隔為0.15D1、第一控制柵極32與加速控制柵極33間距為0.45D1、加速控制柵極33與聚焦控制柵極34間距為1.8D1、聚焦控制柵極34與陽極35間距為1.35D1、第一控制柵極32孔周厚度為0.25D1、電子槍外徑為φ10.5，其最小交叉點(diǎn)直徑為0.013，其位置向第一控制柵極方向移動，其詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1條件3結(jié)果。
從理論的電子光學(xué)模擬計(jì)算及實(shí)際測量可知，當(dāng)陰極31與第一控制柵極32的間隔為0.1至0.3倍D1、第一控制柵極32與加速控制柵極33間距為0.3至0.5倍D1、加速控制柵極33與聚焦控制柵極34間距為1.5至2.5倍D1、聚焦控制柵極34與加速陽極35間距為1.3至1.5倍D1、第一控制柵極31孔周厚度為0.2至0.3倍D1、電子槍發(fā)射電流為100微安時(shí)，可使熒光屏上的電子束光點(diǎn)滿足整管的顯示要求。
如圖4、圖5、圖6和圖7所示，本發(fā)明的間熱式電子槍的工作原理熱電子從陰極31的中心及邊緣分別發(fā)射，形成電子束路徑40、40’，從而在第一控制柵極32和加速控制柵極33間形成最小交叉點(diǎn)45，在加速控制柵極33電場的加速作用下，最小交叉點(diǎn)處的電子束開始發(fā)散，但受加速控制柵極33、聚焦控制柵極34及聚焦控制柵極34、陽極35間形成的會聚透鏡的作用下，電子束會聚成一定尺寸大小的光斑，激發(fā)熒光屏上的熒光粉發(fā)光，從而形成一定大小的電子束光點(diǎn)59。
如圖11和圖12所示，為應(yīng)用本發(fā)明間熱式電子槍的扁平陰極射線管和微型顯象管，間熱式電子槍定位、對中后插入陰極射線管頸內(nèi)，并按整管性能要求的封口長度封入管殼的管頸管處。
從圖4、圖5、圖6和圖7所示的電子束軌跡可以看出，圖3所示的間熱式電子槍形成的加速控制柵極33與聚焦控制柵極34、聚焦控制柵極34與陽極35間的電場分布，其電場所形成的電子透鏡對電子束的作用具有會聚作用，也就是說在加速控制柵極33與聚焦控制柵極34、聚焦控制柵極34與陽極35間形成的凸透鏡的作用較強(qiáng)，這樣就擬制了電子束的發(fā)散角，從而使屏幕上電子束光點(diǎn)尺寸減小，提高了顯示分辨率。
本發(fā)明的間熱式電子槍中合理地設(shè)置了加速控制柵極33的孔周厚度、加速控制柵極33與聚焦控制柵極34的間隔，使得預(yù)聚焦場的電子束在加速的同時(shí)，受軸向會聚力作用并不能快速發(fā)散；同時(shí)在穿過聚焦控制柵極34電極的同時(shí)，迅速進(jìn)入聚焦控制柵極34與陽極35形成的主透鏡會聚區(qū)域，使得電子束在進(jìn)入主透鏡時(shí)具有相對小的發(fā)散角。
上述結(jié)構(gòu)有效的擬制了最小交叉點(diǎn)的大小，但是受顯示畫面灰階的影響，電子束電流會有大小不同。擬制大電流情況下最小交叉點(diǎn)的大小，同時(shí)也要使其在小電流情況下保持基本一致的最小交叉點(diǎn)直徑。在小電流發(fā)射時(shí)，由于陰極發(fā)射的電子束少，最小交叉點(diǎn)靠近陰極，使得預(yù)聚焦場和主透鏡的放大倍數(shù)增大；同時(shí)由于最小交叉點(diǎn)向陰極方向移動，使得電子束光點(diǎn)在預(yù)聚焦場和主透鏡位置受電場的會聚力減小，電子束發(fā)散角就會稍大一些，而使得屏上的電子束光點(diǎn)有所增加，這樣畫面顯示的分辨率就會降低。在本發(fā)明中，通過對上述情況兼容考慮，得出了具有最佳性能的電子束光點(diǎn)特性的條件其中D1為第一控制柵極32的孔直徑，為0.25毫米時(shí)，各電極的尺寸設(shè)置如下第一控制柵極32孔周厚度為0.2至0.3D1；陰極31與第一控制柵極32的間隔為0.1至0.3D1；第一控制柵極32與加速控制柵極33的間隔為0.3至0.5D1；加速控制柵極33與聚焦控制柵極34間距為1.5D1至2.5D1；聚焦控制柵極34與陽極35的間距為1.0D1至1.5D1。
上述設(shè)置的理由是當(dāng)陰極31與第一控制柵極32的間隔大于所給最大值時(shí)，其間的電場變?nèi)?，透鏡作用區(qū)域增長，使得電子束光點(diǎn)變大而影響聚焦性能；當(dāng)其間隔小于所給最小值時(shí)，一方面，極易造成熱發(fā)射過程的短路等現(xiàn)象，另一方面，由于陰極附近電場增強(qiáng)，使得單位時(shí)間電子發(fā)射量增大，這樣使得第一控制柵極32、加速控制柵極33孔周部分的熱膨脹效果增強(qiáng)，引起第一控制柵極32與加速控制柵極33間隔變化，從而引起電子槍的一些電氣特性變化引起整機(jī)性能<p>如表2所示，各自用式((Ti0.3Zr0.35Hf0.35)1-eXe)CoSb(X＝V、Nb或Ta)表示的各種組成的熱電材料都被認(rèn)可具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能。
另外，用選自V、Nb和Ta中的至少一種代替實(shí)施例2至18中制造的熱電材料中的部分Ti、Zr和Hf，從而制造出各種也都具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能的熱電材料。
另外，用選自Cr、Mo和W中的至少一種代替實(shí)施例1至18中制造的熱電材料中的部分Ti、Zr和Hf，從而制造出各種也都具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能的熱電材料。
(實(shí)施例34至38)用Ni代替上述實(shí)施例1中制備的用式(Ti0.3Zr0.35Hf0.35)CoSb表示的熱電材料中的部分Co，從而制造出用式(Ti0.3Zr0.35Hf0.35)Co1-fNifSb表示的熱電材料。
更具體地說，按照上述實(shí)施例1說明的相同步驟制造這些熱電材料，除了另外以下面表3所示的比例“f”摻入Ni作為代替成分。然后，按上述相同的方式評價(jià)這些熱電材料中每一種在300K和700K溫度下的性能，得到的結(jié)果匯總于下面的表3。
表3

如表3所示，各自用式(Ti0.3Zr0.35Hf0.35)Co1-fNifSb表示的各種組成的熱電材料都被認(rèn)為具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能。
另外，用選自Ni、Pd和Pt中的至少一種成分代替實(shí)施例1至18中制造的熱電材料中的部分Co，從而制造出各種也都具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換性能的熱電材料。
(實(shí)施例39至48)
權(quán)利要求
1.一種間熱式電子槍，具有陰極、預(yù)聚焦透鏡和主透鏡，預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極、加速控制柵極，主透鏡包括聚焦控制柵極和陽極，其特征在于所述加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間熱式電子槍，其特征在于所述第一控制柵極孔徑為0.20至0.35毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的間熱式電子槍，其特征在于所述陰極與第一控制柵極的間隔為第一控制柵極孔徑的0.1至0.3倍，第一控制柵極與加速控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的0.3至0.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的間熱式電子槍，其特征在于所述第一控制柵極孔周厚度為第一控制柵極孔徑的0.2至0.3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的間熱式電子槍，其特征在于所述聚焦控制柵極由兩個(gè)底部開有孔呈杯狀、杯口帶有法蘭且兩法蘭對接的電極組合而成，陽極的形狀為杯狀、底部開有孔、杯口帶有法蘭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的間熱式電子槍，其特征在于所述第一控制柵極形狀為杯狀，杯底開有孔，加速控制柵極形狀為平板狀，中間沿短軸線一字排列有三個(gè)孔，兩邊的孔為定位孔，其相鄰的兩邊分別有突出的凹形，其中一邊的凹形一側(cè)有一凸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的間熱式電子槍，其特征在于所述陽極的孔徑為4.0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的間熱式電子槍，其特征在于所述電子槍外徑為φ10.2至φ11.0mm。
9.一種陰極射線管，包括電子槍，其特征在于所述電子槍的預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極、加速控制柵極；主透鏡系統(tǒng)包括聚焦控制柵極和陽極，加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陰極射線管，其特征在于所述陰極射線管是扁平顯像管或小型直觀式顯像管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種間熱式電子槍及使用該電子槍的陰極射線管，要解決的技術(shù)問題是使得電子槍的最小交叉點(diǎn)尺寸減小，從而減小電子束光點(diǎn)直徑，使陰極射線管屏幕上的光點(diǎn)尺寸減小，本間熱式電子槍具有陰極、預(yù)聚焦透鏡和主透鏡，預(yù)聚焦透鏡包括第一控制柵極、加速控制柵極，主透鏡包括聚焦控制柵極和陽極，加速控制柵極與聚焦控制柵極間距為第一控制柵極孔徑的1.5至2.5倍，聚焦控制柵極與陽極間距為第一控制柵極孔徑的1.3至1.5倍，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，減小了電子槍的最交叉點(diǎn)尺寸，較好地控制了電子束發(fā)散角，保證主透鏡的電場分布，改善了電子槍制造的工藝性，從而提高了聚焦性能及良品率，適用于工業(yè)顯示和監(jiān)視系統(tǒng)。
文檔編號H01J29/48GK1624858SQ20041007733
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者張敏, 王芳芹 申請人:深圳市視得安科技實(shí)業(yè)股份有限公司