DE1764670C - Verfahren zum Herstellen einer Sekundäremissionselektrode - Google Patents

Description

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- sind nur zwei weitere Stufen dargestellt, die jalousiestellen einer Sekundäremissionseiektrode mit einer artige Vervielfacherelektroden 20, 22 mit jeweils

Magnesiurnoxydschicht auf einem Träger aus Metall, einer Anzahl von schräggesteilten Elektrodenbtreifen

für einen Sekundärelektronenvervielfacher. 24 enthalten. Die Oberfläche der ersten Sekundär-

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen 5 emissionselektrode 16 ist von einer Feldelektrode 25 einer Sekundäremissionselektrode, die eine Magne- umgeben, die die von der ersten Sekundäremissionssiumoxydschicht enthält, wird der Träger zuerst mit elektrode 16 ausgehenden Sekundärelektronen auf einer Schicht aus einem Oxyd eines verhältnismäßig die zweite Vervielfacherelektrode 20 lenkt, wo sie

inaktiven Metalls, z. B. Silberoxyd oder Goldoxyd, auf Schichten 28 auftreffen, die einen verhältnimäßig überzogen und dann im Hochvakuum mit einer io hohen SekundäremJssionsfaktor aufweist.

Magnesiumschicht bedampft. Anschließend wird die Im Betrieb der Röhre, die ein bevorzugtes Anwen-

Magnesiumschicht unter gleichzeitiger Reduktion der dungsgebiet für gemäß der Erfindung hergestellte

darunter befindlichen Oxydschicht oxydiert (deutsche Sekundäremissionselektroden darstellt, wird eine

Patentanmeldung W 3973 VIIIc, 21g, 13/03, be- nicht dargestellte Speicherplatte durch den vom

kanntgemacht am 3. Juni 1953). 15 Strahlerzeugungssystem erzeugten Elektronenstrahl

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der abgetastet, und die reflektierten Elektronen treffen

Träger im Vakuum zuerst mit einer Schicht aus auf die obere Seite der ersten Sekundäremissions-

Chrom, Gold oder Nickel und dann mit einer elektrode 16 auf. Die an der Elektrode 16 entstehen-

Magnesiumschicht bedampft. Die Magnesiumschicht den Sekundärelektronen werden in den folgenden

wird dann durch Erhitzen in Sauerstoff oxydiert und ao Stufen des Vervielfachers in üblicher Weise verviel-

anschließend etwa 3 Minuten bei etwa 750° C in facht (siehe z. B. USA.-Patentschrift 2 433 941).

Wasserstoff erhitzt (USA.-Patentschrift 3 308 324). Der Sekundärelektronenvervielfacher soll einen

Es ist weiterhin bekannt, eine Sekundäremissions- möglichst hohe« Verstärkungsgrad und einen mögschicht aus Magnesiumoxyd durch Aufdampfen von liehst großen Störabstand aufweisen. Diese Eigen-Magnesium in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre as schäften hängen in erheblichem Maße von der Oberherzustellen (USA.-Patentschrift 2 942 132). fläche der ersten Sekundäremissionselektrode 16 und

Nachteilig a,. den bekannten Verfahren ist, daß der Vervielfacherelektroden 20, 22, an denen die

sie Magnesiumoxydschinhten ~-Iativ kleiner Dichte Elektronen vervielfacht werden, ab.

liefern, deren Sekundäremissionsfaktor aus diesem Ein bewährtes Material für die Beschichtung von

Grunde relativ niedrig ist und s z\\ bei wiederholter 3° Sekundäremissionselektroden ist Magnesiumoxyd.

Beaufschlagung der Schicht mit Primärelektronen Die bekannten Herstellungsverfahren liefern jedoch

verschlechtert. Schichten relativ niedriger Dichte. Gemäß der Erfin-

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe dung werden die Oberflächen des Elektronenverviel-

zugnindc, ein Verfahren zum Herstellen von Ma- fachrrs, auf die die zu vervielfachenden Elektronen

gnesiumoxydschichten anzugeben, deren Dichte im 35 auftreffen, durch relativ dichte Schichten aus Magne-

Vcrgleich zu den nach den bekannten Verfahren siumoxyd gebildet. Solche Magnesiumoxydschichten

hergestellten Schichten verhältnismäßig groß ist und relativ hoher Dichte sind bei dem in Fig. 1 dar-

die daher einen höheren Sekundäremissionsfaktor gestellten bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfin-

aufweisen als die bekannten Schichten geringerer dung die Schicht 27 der ersten Sekundäremissions-

Dichte sowie frei von Ermüdungserscheinungen sind. 4° elektrode 16 und die Schichten 28 auf den streifen-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung da- förmigen Teilen 24 der zweiten Sekundäremissions-

durch gelöst, daß die Magnesiumoxydschicht auf dem elektrode 20. Die Elektroden der dritten Stufe 22

Träger durch pyrolytisches Zersetzen von flüchtigem und weiterer, nicht dargestellter Stufen können eben-

Magnesium-Acetylacetonat oder einem flüchtigen falls mit solchen Schichten versehen sein,

substituierten Acetylacetonat des Magnesiums ge- 45 Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung rcla-

bildet wird. tiv dichter Schichten aus Magnesiumoxyd auf einer

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin- Oberfläche einer Sekundäremissionselektrode nach

dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher Erfindung. Da es bei einem Elektronenvervielfacher

erläutert, es zeigt 50 besonders darauf ankommt, daß die erste Verviel-

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Teiles eines Elek- fachungselektrode frei von Störeffekten ist, wird im tronenstrahlerzeugungssystems und eines Elektronen- folgenden die Herstellung der ersten Sekundäremisvcrvielfachers einer Image-Orthicon-Fcrnsehauf- sionselektrode 16 beschrieben. Bei einer Aufnahmenahmeröhre und röhre der in Fig. 1 dargestellten Art machen sich

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Einrichtung zum 55 Fehler oder Ungleichmäßigkeiten in der Sekundär- Hersteifen einer relativ dichten Schicht aus Magne- elektronenemission der ersten Sekundaremissions-

siumoxyd auf einer Sekundäremissionselektrode für elektrode besonders störend bemerkbar, da der von

den Elektronenvervielfacher der in Fig. 1 darge- der Speicherplatte zurücklaufende Elektronenstrahl

stellten Röhre. im Betrieb einen beträchtlichen Teil der Oberfläche

Das Strahlerzeugungssystem der in Fig. 1 dar- 60 der Elektrode 18 überstreicht, gestellten Fernsehaufnahmeröhre enthält eine in- Bei der an Hand von Fig. 2 erläuterten Herdirekt geheizte Kathode 10, ein Steuergitter 12, eine stellung der ersten Sekundäremissionselektrode 16 Beschlcunigungselektrode 14 und eine Blende 16, die geht man von einer Trägerplatte 30 aus, an der der auf einem Flansch 17 gehaltert ist und eine öffnung Halteflansch 17, z. B, durch Schweißen oder Hart-18 aufweist. Die Blende 16 dient außer zur Strahl- 65 löten, bereits befestigt ist. Die Trägerplatte kann aus begrenzung auch als die erste Sekundäremissions- einem elektroplaltierten Nickelblech bestehen, das tL&uode (Dynode) eines Elektronenvervielfacher, etwa 2 Stunden bei etwa 600° C im Vakuum erhitzt der im allgemeinen noch weitere Stufen enthält. Hier worden ist. Auf das Nickelblech wird dann eine etwa

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10 000 A dicke Silberschicht aufgedampft. Die Ge- Schiffchen 68 mit einer Mischung 80 aus Magnesiumsamtdicke der mit der Silberschicht versehenen Trä·· acetylacetonat oder irgendeinen flüchtigen substigerplatte beträgt etwa 0,13 mm. tuierten Acetylacetonat des Magnesiums und fein-

Das unmittelbare Aufbringen von Magnesiumoxyd teiligem Aluminiumoxyd gefüllt. Bei einem flüchtigen auf die Silberschicht bringt verschiedene Vorteile mit 5 substituierten Acetylacetonat des Magnesiums sind sich. Die Silberschicht ist besonders geeignet, da sie die Wasserstoffatome durch andere Atome oder bei den hohen Temperaturen nicht schmilzt oder Atomgruppen ersetzt, die die Flüchtigkeit der Veroxydiert, welche bei dem im folgenden beschriebenen bindung nicht beeinträchtigen. Das beigemischte pyrolytischen Niederschlagsverfahren erforderlich Aluminiumoxyd hat den Zweck, die Wärme gleichsind. Außerdem verursacht Silber kein störendes xo mäßig im Magnsiumacetylacetonat oder dem flüchepitaktisches Wachsen im Magnesiumoxyd, was zu tigen substituierten Magnesiumacetylacetonat zu ver-Spannungen und Versetzungen im Kristallgitter des teilen.

Magnesiumoxyds führen würde. Solche Spannungen Die Mischung 80 enthält zwischen 3 und 250 mg und Versetzungen verringern den Sekundäremissions- Magnesiumacetylacetonat oder flüchtiges substituierfaktor des Magnesiums. Silber ist zwar als Unterlage 15 tes Magnesiumacetylacetonat auf 1 g Aluminiumfür eine Magnesiumoxydschicht einer Sekundäremis- oxyd. Diese Menge liefert eine etwa 100 bis 1000 A sionselektrode besonders geeignet, das vorliegende dicxe Magnesiumoxydschlrht auf der Trägerplatte Verfahren kann jedoch auch mit anderen Unterlage- 30, wenn die Trägerplatte einen Durchmesser von materialien mit Erfolg angewandt w;rden, z.B. bei 1,56cm und die öffnung 18 einen Durchmesser von Verwendung von Gold als Unterlage. 20 25 μΐη haben. Wenn die zu beschichtende Träger-

Das aus der Trägerplatte 30 und dem Halteflansch platte der Elektrode eine hiervon abweichende FIa-17 bestehende Werkstück wird mit der Oberseite chengröße hat, bestimmt man das Verhältnis des nach unten durch eine öffnung 32 in eine becher- Mischungsgewichtes zur Schichtdicke empirisch, wie förmige Halterung 34, die z. B. aus Aluminium- es auch im obigen Falle geschehen ist.
oxyd besteht, gesteckt und durch einen aus Metall 35 Nachdem die Mischung 80 in das Quarzschiffchen bestehenden Halterungsring 36 gehaitert, der zwi- 68 eingebracht worden ist, wird durch die Kanäle 70 sehen einen radial verlaufenden Teil 38 des Flan- und 72 jeweils Sauerstoff mit einer Strömungssches 17 und den nach innen vorspringenden Hoden geschwindigkeit von etwa 0,18 nrVh eingespeist, der Halterung 34 eingesetzt ist. Der Ring 36 besteht Durch die beiden anderen Einlaßkanäle, von denen aus zwei Teilen, so daß er leicht bei der Montage 30 in Fig. 2 nur der Kanal 74 zu sehen ist, wird Stickeingesetzt und nach der Beschichtung wieder entfernt stoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa werden kann. 0,55 m^:)/h eingeführt. An Stelle von Stickstoff kann

Zur Erhitzung der Trägerplatte 30 während der auch irgendein anderes Inertgas verwendet werden. Beschichtung ist ein Heizblock 40 vorgesehen, der Der Sauerstoff kann ganz oder teilweise durch ein z. B. aus Graphit besteht und im Feld einer Hoch- 35 eine Verbrennung ermöglichendes, sauerstoffhaltiges frequer..:spule 42 angeordnet ist, deren Klemmen 44, Gas ersetzt werden. Das oben angegebene Verhältnis 46 mit einem nicht dargestellten Hochfrequenzgene- von Sauerstoff zu Stickstoff hat sich für die Herrator verbunden sind. Der Block 40 hat eine Bob- stellung der gewünschten Magnesiumoxydschichten rung 48, in die ein nicht dargestelltes Thermoelement als vorteilhaft erwiesen, gute Ergebnisse können jezur Überwachung der Temperatur des Blockes ein- 40 doch auch mit anderen Mischungsverhältnissen ergesetzt werden kann. reicht werden. Das in das Quarzrohr 58 eingespeiste

Der Block 40 und die becherförmige Halterung 34 Gas kann z. B. 98% Sauerstoff enthalten, wenn man werden von einem Stab 50 getragen. Der Block 40 die nötigen Vorkehrungen zur Vermeidung von Exist am Stab 50 durch Aufhängungen 52, 54 gehaltert, plosionen trifft. Man kann auch mit höheren Stickdie so bemessen sind, daß sich das untere Ende des 45 Stoffanteilen arbeiten. Bei Erhöhung des Stickstoff-Blockes relativ nahe beim Flansch 17 befindet und anteils der Mischung treten jedoch vermehrt Kohlenein guter Wärmeübergang zur Trägerplatte 30 ge- Stoffeinschlüsse in der gebildeten Schicht auf, die bei währleislct ist. Dieser Abstand kann in der Praxis einem Stickstoffgehalt von 85°/o merklich und bei etwa 25 bis 50 (im betragen. Verwendung von 100⁰Vo Stickstoff untragbar werden.

Die aus dem Block 40, der Halterung 34 und dem 5° Die Kohlenstoffeinschlüsse beeinträchtigen die Eigen-

tu beschichtenden Werkstück 17, 30 bestehende An- schäften der gebildeten Magnesiumoxydscnioht.

Ordnung reicht in eine obere öffnung 56 eines Rohres Nachdem die Zufuhr der Gase in das Quarzrohr

58, das z. B. aus Quarz bestehen kann. 58 angestellt worden ist, wird die auf der becher-

Das untere Ende des Rohres 58 ist durch eine förmigen Halterung 34, dem Block 40 und dem

Platte 60 aus Isoliermaterial, z. B. Asbest, geschlos- 55 Werkstück 17, 30 bestehende Anordnung in das

sen. Die Platte 60 ruht auf einer aus Metall bestehen- Quarzrohr 58 eingeführt und mittels des Stabes 50

den Heizplatte 62, in der sich ein Widerstandsheiz- befestigt.

körper 64 befindet. Die Platte 60 hat in der Mitte Der Block 40 und die Trägerplatte 30 werden

eine öffnung 66 zur Aufnahme eines Quarzschiff- dann mit Hilfe der Hochfrequenzspule 42 auf etwa

chens 68, das Beschlchtungsmaterial enthält und 60 900° C erhitzt. Diese Temperatur wird mit Hilfe

direkt auf der Oberiläche der Heizplatte 62 steht. eines nicht dargestellten Thermoelementes durch

Um die noch n&ier zu beschreibende Atmosphäre Regelung der Hochfrequenz-Eingangsleistung der

im Rohr 58 umzuwälzen, ist die Platte 60 mit Oas- Spule 42 in bekannter Weise konstant gehalten,

einlaßkanälen versahen, von denen in Fig. 2 drei Eine Temperatur "«on etwa 900⁰C hat sich zwar als Kanäle 70, 72 und 74 dargestellt sind. Die obere 6s optimal erwiesen, man kann jedoch auch mit Tem-Stirnwand des Rohres 58 weist eine Anzahl von Oas- peraturen bis herunter zu 350⁰C und hinauf bis

auslaßöffnurtgen 76,78 auf. theoretisch 2800° C brauchbare Ergebnisse erhalten.

Zum Beschichten der Trägerplatte 30 wird das Bd Erhöhung der Temperatur bis 2800° C besteht

Claims (8)

jedoch eine erhebliche Explosionsgefahr und die Temperatur des Blockes 40 und der Trägerplatte 30 sollten daher aus praktischen Gründen nicht über 2000° C erhitzt werden. Das Widerstandsheizelement 64 wird nun einge- S schaltet, um das QuarzschifTchen 68 mit der Mischung 80 auf eine Temperatur zwischen 250 und 300° C zu erhitzen. Bei dieser Temperatur sublimiert das Magnesiumacetylacetonat oder das flüchtige substituierte Acetylacetonat in der Mischung und die dabei entstehenden Dämpfe gelangen mit der Oasströmung im Quarzrohr 58 nach oben zur Trägerplatte 30. Wenn das verdampfte Acetylacetonat oder substituierte Acetylacetonat des Magnesiums die wesentlich heißere Trägerplatte 30 erreicht, wird e« pyrolytisch ij zersetzt, wobei Magnesiumoxyd entsteht, das sich auf der Trägerplatte 30 niederschlägt. Die außerdem entstehenden gasförmigen Zersetzungsprodukte, die eventuell oxydieren, verlassen das Quarzrohr 58 mit der Oasströmung. »» Bei der bevorzugten Ausführung des Verfahrens, bei dem die Trägerplatte 30 auf einer Temperatur von etwa 900° C gehalten wird, die Mischung 80 aus 150 mg Magnesiumacetylacetonat und 1 g Aluminiumoxyd besteht und das Quarzschiffchen 68 auf «5 eine Temperatur zwischen 250 und 300° C erhitzt wird, entsteht auf der Trägerplatte 30 innerhalb von etwa 5 Minuten eine etwa 600 A dicke Magnesiumoxydschicht, die sich durch eine besonders hohe Dichte auszeichnet. Die erwähnte Dicke der Magnesiumoxydschicht ist optimal hinsichtlich der gewünschten Sekundärelektronenemission und des Haftvermögens, d. h. sie blättert nicht ab. Zufriedenstellende Ergebnisse werden jedoch auch mit Schichtdicken von 100 bis 1000 A erhalten. Wenn die Sublimation der Mischung 80 aufhört, wird die Hochfrequenz von der Spule 42 abgeschaltet, und man läßt die Trägerplatte 30 sich auf Raumtemperatur abkühlen. Während des Abkühlens läßt man das Oas weiter durch das Quarzrohr 58 strömen, um die Abkühldauer zu verkürzen. Die Dichte der durch das vorliegende Verfahren erhaltenen Magnesiumoxydschichten ist etwa 20 bis 25*'· höher als die mittels der bekannten Verfahren erhaltenen Magnesiumoxydschichten. Vermut- so Hch hat dies seine Ursache darin, daß bei dem vorliegenden Verfahren das Wachsen eines gröber polykristallinen Materials, das eine höhere Dichte hat, gefördert wird. Der Dichteunterschied ist von einem erheblichen Unterschied im Verhalten der die Schicht tragenden Sekundäremissionselektroden begleitet. Eine Sekundäremissionselektrode, die nach dem vorliegenden Verfahren mit einer Magnesiumoxydschicht überzogen worden ist, zeigt bei Verwendung als Blenden- Sekundäremissionselektrode des Elektronenvervielfachers einer Image-Orthicon-Fernsehaufnahmeröhre eine erheblich bessere Sekundäremission sowohl im unbehandelten Zustand als auch bei späterer Behandlung mit Caesium. Der Vervielfachungsfaktorbekannter Sekundäremissionselektroden bet ägt ohne Caesiumbehandlung etwa 2,5 und mit Caesiumbehandlung etwa 4,0. Im Vergleich dazu beträgt der Vervielfachungsfaktor einer Sekundäremissionselektrode, die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurde, ohne Caesiumbehandlung etwa 6,7 und nach der Behandlung mit Caesium etwa 9,5. Die oben angegebenen Werte wurden jeweils bei einer Betriebsspannung von etwa 280VoIt ermittelt. Die Oberfläche einer Sekundäremissionselektrode, die eine gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellte dichte Schicht aus Magnesiumoxyd aufweist, zeigt außerdem bei häufigem Elektronenbeschuß ganz wesentlich geringere Ermüdungserscheinungen als Sekundäremissionsetektroden mit in bekannter Weise hergestellten Magnesiumoxydschichten. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Sekundäremissionselektrode mit einer Magnesiumoxyd schicht auf einem Träger aus Metall, für einen Sekundäretekironenvervielfacher, dadurch ge kennzeichnet, daß dieMagnesiumoxydschidi' auf dem Träger durch pyrolytisches Zersetzer von flüchtigem Magnesium-Acetylacetonat ode, einem flüchtigen substituierten Acetylaceton;)' des Magnesiums gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Träger vor dem Aufbringen der Magnesiumoxydschicht mit einer etw» 10000 A dicken Silberschicht versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger eine 1 κ> bis 1000 A dicke Magnesiumoxydschicht gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger eine etwa 600 A dicke Magnesiumoxydschicht gebildet. wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der sich das verdampfte Acetylacetonat oder flüchtige substituierte Acetylacetonat des Magnesiums unter Bildung von Magnesiumoxyd auf dem Träger pyrolytisch zersetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf eine Temperatur zwischen 350 und 2000° C erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger auf eine Temperatur von etwa 900° C erhitzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Acetylacetonat oder substituierte Acetylacetonat des Magnesiums in Mischung mit einem inerten Pulver bei einer Temperatur zwischen 250 und 300° C verdampft wird und der Dampf zusammen mit einem oxydierenden Gas zu dem erhitzten Träger geleitet wird.