[发明专利]显像管高压磁场再生法

说明书

本发明涉及阴极射线显示器件的再生激活方法，特别涉及电子发射能力低下的老化显像管的再生激活方法。

目前，对于经长期工作后发生电子发射能力低下的老化显像管，也有采用在显像管的栅极与阴极之间施加正电压进行再生使其激活的方法，这种方法实质是利用离子溅射剥蚀除去阴极表面非活性物质以露出新鲜表面使显像管复活。这种方法的缺点是所产生离子溅射的区域往往是一个点，面积很小，在显像管此后的工作中往往因电流密度过大而又很快老化。此外，现有技术所采用的250V以下电压也过低，其加速的离子能量往往不足以使硅、钙等较大原子量的原子发生溅射剥除，这使得相当多的再生管使用寿命极短或者就根本不能激活，中国专利94220123即存在这些缺点。

本发明的目的是解决再生管实际使用寿命低及大量的老化的显像管不能被激活的问题。

本发明的目的是这样实现的：在显像管的管颈处外加一个附加磁场，该磁场可以是恒定的也可以是交变的或者是旋转的(附图一)。当显像管的灯丝通以电流，阴极接零、栅极接较高的正电压时，老化阴极所发射的少量热电子在受栅极正电场加速的过程中，可能撞击到管内残存气体分子并使其电离。电离的离子带正电，受电场加速的方向与电子相反，其运动方向指向阴极，离子最终将撞击到阴极的表面并使被撞击处的物质受溅射而被剥除，被剥除处露出了内部新鲜的具有热电子发射能力的表面，该显像管又具有了一定的电子发射能力即获得了再生。在阴、栅极之间未施加磁场时，电子的加速度方向与电场等位面法线n一致；离子的加速度方向与电场E一致(附图2)，即电子、离子的加速度方向相反但都在一条直线上，也即可认为是在阴、栅极的表面法线上，阴极受离子轰击的点就是原来的电子发射处。阴栅、极之间一旦发生了电离，阴极受离子撞击处除了获得激活，热子发射能力增加外，该处的温度也急剧升高，热电子发射能力将更高，外电路中的电流剧增。受电路限流作用的制约，阴、栅之间的外加电压剧跌，电离过程消失，溅射剥除再生激活的作用也同时消失，即这种方法只能使阴极某一极小的区域内获得再生激活。由于阴极所得到的激活区域太小，此后该阴极在工作中就显得电流密度过大，局部工作温度过高，活性物质蒸发太快，以至又很快返回到原来的老化状态，这种方法所得到的再生管使用寿命很有限。但当阴、栅之间存在附加磁场，而磁力线的方向与电子运动方向的夹角又不为零时，运动着的电子将受洛仑兹力而改变方向，即偏离了阴栅极的表面法线；电子在到达栅极之前随时都可能发生电离事件，即离子的产生位置不定。此外离子在磁场中也要受到偏转，且不同种类不同质量的离子的偏转量是不同的，即离子在阴极表面的撞击点更不固定。这样，只要一旦阴极某处发生了溅射、只要外加的磁场足够强，整个阴极表面都有可能被溅射剥除一遍。再生管的再生效果将得到明显改善，使用寿命也将明显得到延长，实践也证明了这一点。

本发明的附加磁场可以是永久磁铁也可以是电磁铁，其中以常见的能产生旋转磁场的单相异步电动机的定子组件为最好，但定子组件的内径应与显像管管颈的直径大小相近并稍大一点。

关于再生电压的问题：当电场的电压较低，离子所获得的能量不大于某元素的临界溅射激发能时，该元素就不可能被溅射剥除，溅射激活的过程就不可能发生或者溅射剥除得不充分，阴极表面的轻元素如氢、碳、氧、氮、碳等可能被剥除而象硅、钙等在制造显像管时有意及无意加入的原子量较大的元素就不能被清除，这使得再生管的激活不充分，有些管子根本就不可能被激活。

本发明将再生激发电压由常规250V以下提高到3000V以下，根据管子不同的老化程度选择不同的电压。再生时先应取较低的激发电压，以尽可能减少阴极活性物质的溅射损失，例如250或300V以下，如果该电压下管子不能被激活或者激活效果很差，说明在这一电压下所激发的离子能量不够，溅射剥除得不充分，阴极表面还有较多的原子量较大的非活性物质所覆盖，此时应逐步提高激发电压，直到获得满意的发射能力为止。限制电压进一步提高的主要因素是显像管阴极和灯丝之间的耐压。

下面结合附图再作进一步说明：

附图一是三枪彩色显像管在阴极位置附近的径向剖面示意图，R、G、B分别代表红、绿、蓝三个圆形的阴极，C1是一个长条形金属片，是三个阴极的公共栅极，与阴极平行，中间由真空隔开，即阴、栅空间。D为彩管的管颈玻壳，S、N为附加磁场的磁极，带箭头的直线为附加磁场的磁力线。当阴极发射的电子飞向栅极时，电子运动的方向与磁力线垂直，电子所受的洛仑兹力最大，当S、N极的中心线不与彩管电子枪轴线垂直时，只要不与其平行，电子都可能受到偏转。