NL8302276A - Kathodestraalbuis met een fe-co-cr schaduwmasker en werkwijze ter vervaardiging van zo'n schaduwmasker. - Google Patents

Description

4 V « ' 4 Ί ΡΗΝ 10.720 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfabrieken te Eindhoven "Kathodestraalhiis net een Fe-Co-Cr schaduwmasker en merkwijze ter vervaardiging van zo'n schaduwmasker."

De uitvinding heeft betrekking op een kathodestraalbuis voor het weergeven van gekleurde beelden bevattende, in een geëvacueerde entailing, middelen voor het opwekken van een aantal elektronenbundels, een beeldscherm bevattende een groot aantal in verschillende kleuren 5 luminescerende gebieden, en kleurselektiemiddelen gevormd door een ferrcmagnetische plaat, voorzien van een aantal openingen die elke elektronenbundel toevoegen aan luminescerende gebieden van één kleur, welke plaat zodanig is gemagnetiseerd dat in elke opening een magnetisch quadrupcolveld ontstaat.

10 Een dergelijke kathode-straalbuis van het nafocusserings- type, is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4,135,111. Het doel van nafocussering is het vergroten van de helderheid van het weergegeven beeld door het vergroten van de transmissie van de kleurselektiemiddelen . Bij buizen zonder nafocussering wordt een zeer 15 groot gedeelte, bijvoorbeeld 80 a 85%, van de elektronen onderschept door het zogenaamde schaduwmasker. Door nafocussering toe te passen kunnen de openingen in de kleurselektiemiddelen worden vergroot, aangezien ten gevolge van de focussering in de openingen de elektronenspots cp het scherm aanzienlijk kleiner zijn dan de openingei zodat er 20 toch voldoende ruimte is tussen de elektronenspots van de verschillende elektronenbundels.

De elektronenlens welke wordt gevormd in de openingen van het schaduwmasker van de bekende buis is een magnetische quadrupoollens. Quadrupoollenzen zijn, aangezien het magnetische veld loodrecht op 25 de elektronenbaan staat, relatief zeer sterk waardoor met een relatief gering magnetisch veld kan worden volstaan. Dat een quadrupoollens in één richting focusseert en in de richting loodrecht daarop defocusseert is in principe geen bezwaar als alle quadrupolen dezelfde oriëntatie hebben. Bij voorkeur hebben daarom de luminescerende gebieden van het 30 beeldscherm de vorm van nagenoeg evenwijdige stroken waarvan de lengteriching nagenoeg evenwijdig is aan de defocusserende richting van quadrupoollenzen.

Voor het materiaal van de folie van permanent magnetisch 8302276 EHN 10.720 2 * * materiaal dat het schaduwmasker van de bekende buis vormt zijn twee verschillende legeringen voorgesteld, nl. een legering die 20 gew.% Fe, 20 gew.% Ni en 60 gew.% Cu bevat, en één die naast Fe,27 gew.% Cr, 15 gew.% Co, 1 gew.% Nb en 1 gew.% Al bevat. Voorzover deze legeringen g echter al qua magnetische eigenschappen voldoen aan de eisen die voor zo'n toepassing gesteld worden H,: ^ 20 kA/m

Br:> 0,5 Tesla T : > 450°C

voldoen ze, in plaat of folievorm, echter niet aan de mechanische eisen 10 die gesteld worden om een schaduwmasker met een gewenste krctrming te realiseren. Voor dit laatste is tenminste een plastische rek van 8% benodigd.

Gebleken is nu dat uitgaande van een materiaal met de samenstelling 25 - 27 gew.% Cr 15 10-11 gew.% Co rest in wezen Fe (afgezien van onvermijdelijke verontreinigingen) , aan de conflicterende eisen t.a.v. magnetisch en mechanische eigenschappen voldaan kan worden. Meer i.h.b. is het mogelijk om uitgaande van dit materiaal een vlakke plaat of folie 20 te vervaardigen, deze te etsen, vervolgens te gloeien en te magnetiseren en vervolgens een gewenste krarrming, i.h.b. een bolle vorm, te geven.

Overeenkomstig de uitvinding is verwezenlijkt, dat Fe-Co-Cr legeringen die Cr bevatten in een gebied van 25-27 gew.%,

Co in een gebied van 10-11 gew.% en de rest in wezen Fe, zo geproduceerd 25 kunnen worden dat ze in de vorm van een plaat of folie met een dikte tussen 100 en 300 ^um tegelijkertijd een coërcitief kracht in het gebied van 25-50 kA/m bezitten, een remanentie in het gebied van 0,5 tot 1 Tesla en een plastische rek van tenminste 8%. In het belang van de mechanische eigenschappen is de bovengrens van het Cr-gehalte 30 27 gew.%, terwijl on dezelfde reden het materiaal geen opzettelijke toevoegingen als Nb, Ta, Si, Mn e.d. bevat. Toevoegingen maken het materiaal bros. In het belang van de magnetische eigenschappen is de benedengrens van het Co-géhalte 10 gew.%.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van 35 bijgaande tekening, waarvan figuur 1 een kathodestraalbuis voor het weergeven van gekleurde beelden volgens de uitvinding voorstelt, figuur 2 de focussering met behulp van een magnetische 8302276 * * 1 ESN 10.720 3 quadrupoollens toelicht, figuur 3 dient ter verduidelijking van het principe van de uitvinding, figuur 4 een uitvoeringsvorm van een masker volgens de 5 uitvinding weergeeft, en figuur 5 de B-H lus van een magnetisch materiaal met de samenstelling Co 10,5%, Cr 26% Fe 63,5% weergeeft.

De in figuur 1 weergegeven tuis bevat een glazen omhulling 1, middelen 2 voor het opwekken van drie elektronenbundels 3, 4 en 5, 10 een beeldscherm 6, kleurselektiemiddelen 7 en afbuigspoelen 8. De elektranenbundels 3, 4 en 5 werden opgewekt in één vlak, het vlak van tekening van figuur 1, en warden met behulp van de afbuigspoelen 8 over het beeldscherm 6 afgetogen. Het beeldscherm 6 bestaat uit een groot aantal rood, groen en blauw luminescerende fosforstrippen waarvan de 15 lengterichting loodrecht op het vlak van tekening van figuur 1 staat.

Bij normaal gebruik van de buis staan de fosforstrippen verticaal en geeft figuur 1 dus een horizontale doorsnede van de buis weer. De kleurselektiemiddelen 7, welke aan de hand van de figuren 2, 3. en 4 nader zullen worden beschreven, bevatten een groot aantal openingen 9 welke 20 in figuur 1 slechts schematisch zijn aangegeven. De drie elektronenbundels 3, 4 en 5 passeren de openingen 9 onder een kleine hoek met elkaar en treffen dientengevolge elk slechts fosforstrippen van één kleur. De openingen 9 in de kleurselektiemiddelen 7 zijn dus zeer nauwkeurig gepositioneerd ten opzichte van de fosforstrippen van het 25 beeldscherm 6.

In het reeds vermelde Amerikaanse octrooischrift 4,135,111 worden in de openingen 9 magnetische quadrupoollenzen gevormd voor het focusseren van de elektranenbundels.

Het principe van een magnetische quadrupoollens wordt nog 30 eens toegelicht aan de hand van figuur 2. Vier magneetpolen welke cyclisch ncord-zuid-noord-zuid (N-S-N-S) zijn gemagnetiseerd vormen een magnetisch veld waarvan enkele veldlijnen met 10, 11, 12 en 13 zijn aangegeven. Een elektronenbundel waarvan de as samenvalt met de as 14 van de quadrupoollens en waarvan de elektronen loodrecht op het 35 vlak van tekening naar achteren bewegen, ondervindt de met de pijlen 15, 16, 17 en 18 aangegeven fccusserende en defocusserende krachten.

De doorsnede van de elektronenbundel wordt dus in de verticale richting uitgerékt en in de horizontale richting smaller gemaakt.

8302276 EHN 10.720 4 1 / v

In figuur 3 is een dergelijke magnetische quadrupoollens schematisch in een opening 9 van de kleurselektiemiddelen 7 getekend.

Het verloop van de magnetisatie langs de rand van de opening 9 is aangegeven met N, S, N, S zodanig dat een quadrupoolveld wordt gevormd.

5 De elektronenbundel welke de opening 9 passeert wordt gefocusseérd in het horizontaal getekende vlak en gedefocusseerd in het verticaal getekende vlak waardoor, als het beeldscherm zich precies In het horizontale focuspunt bevindt, de elektronenspot 19 ontstaat. Zoals nog zal worden toegelicht verdient het aanbeveling niet precies op het beeld-10 scherm 6 te focusseren waardoor een iets bredere elektronenspot ontstaat. Het is slechts van ondergeschikte invloed op de focussering wanneer de elektronenhnndel de opening 9 onder een kleine hoek passeert, daardoor vindt de kleurselektie van de drie elektronenbundels 3, 4 en 5 op geheel analoge wijze plaats als in de bekende schaduwmaskerbuis. Door 15 de sterke focussering kan de opening 9 echter veel groter zijn dan in de momenteel in de praktijk toegepaste schaduwmaskerbuizen waardoor veel meer elektronen het beeldscherm 6 treffen en een helderder beeld ontstaat. De defocussering in verticale richting behoeft daarbij geen bezwaar te zijn als fosforstrippen worden toegepast welke evenwijdig 20 zijn aan de lengterichting van de spot 19. Kleurselektiemiddelen voorzien van een groot aantal magnetische quadrupoollenzen kunnen op de volgende manier gerealiseerd worden.

Legeringen voor plaatvormige schaduwmaskers voor kathode-straalbuizen volgens de uitvinding kunnen b.v. bereid worden door het 25 gieten uit een smelt die een mengsel dat Fe, Co en Cr in de hiervoor aangegeven gebieden bevat. De behandeling van het gietstuk na het gieten is in het bijzonder als volgt. Het gietstuk wordt heet gevormd b.v. door heet walsen, tot een plaat met-een eerste dikte en vervolgens koud gevormd, b.v. door koud walsen, tot een plaat met een tweede, 30 geringere, dikte. De verkleining van het dwarsqppervlak van de plaat die hierbij optreedt wordt de vervormingsgraad genoemd. In de verkregen plaat, die voor het beoogde doel bij voorkeur een dikte heeft tussen 100 en 300 ^,um worden de benodigde openingen geëtst en de geëtste plaat wordt aan een gloeibehandeling onderworpen. De gloeibehandeling 35 produceert een twee-fasige structuur met permanent magnetische deeltjes in een niet-magnetische, ductiele matrix. De gloeibehandeling is niet geoptimaliseerd t.a.v. de magnetische eigenschappen omdat hij tevens dient cm in combinatie met de voorafgaande koude vervormingsstap binnen 8302276 4 « ^r « HBï 10.720 5 het aangegeven saraenstellingsgebied een legering met een plastische rék van tenminste 8% te produceren.

De gloeihéhandeling omvat daartoe de volgende stappen: het houden van de legering cp een temperatuur boven 650°C; 5 het verlagen van de temperatuur tot een temperatuur beneden 550°C; het houden van de legering op de laatste temperatuur ; waarbij de verlaging van de temperatuur plaatsvindt op in wezen exponentiële wijze of op in wezen lineaire wijze in een aantal 10 stappen met verschillende afkoelsnelheden waarbij een exponentiële verlaging van de tenperatuur benaderd wordt.

Fig. 5 geeft de B-H lus weer van een op de bovenstaande wijze geproduceerde legering net de sairenstelling Co 10,5%; Cr 26%;

Fe 63,5%. De plastische rék van deze legering na koude vervorming 15 bedroeg 10%. Een folie van deze legering met een dikte van 150 ^um werd zodanig gemagnetiseerd dat in de openingen quadrupolen ontstonden (zie fig. 4) en kon vervolgens gemakkelijk tot een in twee onderling loodrechte richtingen gekramd (bol) schaduwmasker gevormd worden.

Dit werd opgehangen in een maskerring. Cp zich is het een afwijking 20 van de bestaande technieken voor het vormen van voorwerpen uit Fe-Co-Cr dat het magnetiseren voorafgaat aan de uiteindelijke vormgevingsstap.

Een uitvoer ingsvoorbeeld wordt beschreven aan de hand van figuur 4. De kleurseléktiemiddelen 7 bestaan uit een folie van een permanent magnetisch materiaal cp basis van een walsbaar en voor het 25 vervaardigen van de openinuen 9 etsbare Fe-Co-Cr legering bevattende in gewichtsprocenten 26% chroom, 10,5% kobalt, rest ijzer.

Nadat de openingen erin geëtst zijn wordt het folie aan een magnetische gloeibehandeling onderworpen, zodanig dat de in de tabel aangegeven eigenschappen worden verkregen.

30

Tabel

Samenstelling : Co 10,5% Cr 26% Fe 63,5%

Br : ^ 0,5 Tesla

Hc : 25 Wm

35 Tc : ^.475°C

Treksterkte : 10^ MP

Elasticiteits ,

modulus : 2,8 X 1QJ MP

8302276 PHN 10.720 6

Het magnetiseren kan op diverse, de vakman bekende, manieren geschieden.

Indien in het uitvoer ingsvoorbeeld van figuur 4 de openingen 9 niet vierkant zijn, maar ronde gaten net een diameter van 0,92 ran. en de steek tussen de openingen 9 0,8 nrn bedraagt wordt een transmissie 5 van 50% verkregen. Bij een dikte van het folie van 0,15 ran en een energie van de elektronenbundel van 25 keV is de brandpuntsafstand van de quadrupoollenzen kleiner dan 20 mm. Bij niet-loodrechte inval van de elektronenbundel (nabij de hoeken van het beeldscherm) wordt de brandpuntsafstand wat kleiner. De afstand tussen de kleurselektie-10 middelen 7 en het beeldscherm 6 bedraagt 15 ran in het midden en 10 ran aan de rand van het beeldscherm, een en ander zodanig dat het brandpunt van de quadrupoollenzen steeds iets voorbij het beeldscherm 6 ligt cm te voorkomen dat een zogenaamde focusring zichtbaar wordt. Door de magnetisatie te laten variëren over de kleurselektiemiddelen kan 15 overigens een grote mate van vrijheid van de afstand tussen de kleurselektiemiddelen 7 en het beeldscherm 6 worden verkregen.

Een beeldscherm voer een buis volgens de uitvinding kan met een bekende belichtingsmethode warden vervaardigd waarbij de kleurselektiemiddelen worden afgebeeld op een lichtgevoelige laag op een 20 venstergedeelte van de buis. In verband met de grote transmissie van de kleurselektiemiddelen volgens de uitvinding moet de toegepaste belichtingsmethode wel geschikt zijn om de openingen 9 sterk versmald af te beelden. Een hiervoor geschikte belichtingsmethode maakt gebruik van twee of meer lichtbronnen qp enige afstand van elkaar zoals wordt beschreven in 25 de Duitse octrooiaanvrage 2,248,878. Uiteraard leent een buis volgens de uitvinding zich ook uitstekend voor zogenaamd elektronisch belichten waarbij de gevoelige laag op het venstergedeelte met behulp van een elektronenbundel wordt "belicht".

30 3302276 35

Claims (3)

1. Kathodestraalbuis voor het weergeven van gekleurde beelden bevattende, in een geëvacueerde aihulling, middelen voor het opwekken van een aantal eléktronenbundels, een beeldscherm bevattende een groot aantal in verschillende kleuren luminescerende gebieden, en kleur- 5 selektiemiddelen gevormd door een ferromagnetische plaat welke is voorzien van een groot aantal openingen welke elke elektronenbundel toevoegen aan luminescerende gebieden van één kleur, welke plaat zodanig is gemagnetiseerd dat in elke opening een magnetisch quadrupoolveld ontstaat, met het kenmerk, dat de ferrcmagnetische plaat is gevormd 10 uit een folie bestaande uit een Fe-Co-Cr legering met 25-27 gew.% Cr, 10-11 gew.% Co, en, afgezien van onvermijdelijke verontreinigingen, de rest in wezen Fe.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van een gemagnetiseerde ferrcmagnetische plaat geschikt voor toepassing in een kathode-straalbuis 15 volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een vlakke plaat wordt verschaft bestaande uit een Fe-Co-Cr legering met 25-27 gew.% Cr, 10-11 gew.% Co en, afgezien van onvermijdelijke verontreinigingen, de rest in wezen Fe, in welke plaat openingen worden geëtst, waarna de plaat aan een magnetische gloeibehandeling wordt onderworpen, wordt 20 gemagnetiseerd en in een gewenste gekromde vorm wordt gebracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de magnetische gloeibehandeling de volgende stappen omvat: het houden van de legering op een temperatuur boven 650°C; 25 het verlagen van de temperatuur tot een temperatuur beneden 550°C; het haiden van de legering op de laatste tenperatuur, waarbij de verlaging van de tenperatuur plaatsvindt cp in wezen exponentiële wijze of cp in wezen lineaire wijze in een aantal 30 stappen met verschillende afkoelsnelheden waarbij een exponentiële verlaging van de tenperatuur benaderd wordt. 8302275 35