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Verfahren zur Herstellung von Hochvakuumröhren.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hochvakuumrohren und insbesondere auf ein Verfahren zur Bindung von Gasen, die bei der Herstellung und während des Betriebes aus den Elektroden und sonstigen Röhrenteilen frei werden.
Bei elektrischen Entladungsröhren, Glühlampen od. dgl. werden bekanntlich zur Bindung der bei der Herstellung oder während des Betriebes frei werdenden Gase gasbindende Stoffe, sogenannte Fangstoffe (Getter), benutzt. Zu diesem Zwecke wird, obgleich die Erdalkalimetalle, z. B. Kalzium oder Barium, in vielen Fällen eine bessere Fangwirkung haben, meist Magnesium benutzt, u. zw. deshalb, weil der Verwendung der Erdalkalien in mancher Hinsicht Übelstände anhaften. Bei der Verdampfung der Erdalkalimetalle, wie diese technisch vorgenommen wird, werden nämlich in der Röhre verhältnismässig grosse Gasmengen frei, welche die Kathode und sonstige Röhrenteile beeinträchtigen können.
Es ist zwar möglich, die das Erdalkalimetall liefernde Quelle, z. B. eine dieses Metall liefernde Pastille oder ein mit Barium gefülltes dünnwandiges Kupferröhrehen, in der Röhre vor der Verdampfung derart zu entgasen, dass während der Verdampfung nur noch geringe Mengen dieser schädlichen Gase frei werden. Wird auf diese Weise vorgegangen, so entstehen jedoch Erdalkalimetallspiegel von geringer gasbindender Wirkung.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Hochvakuumröhren anzugeben, bei dem ein oder mehrere Erdalkalimetalle derart verdampft werden, dass eine sehr befriedigende Bindung von Restgasen erhalten wird und trotzdem keine schädliche Wirkung der bei der Verdampfung normal frei werdenden Gase bemerkbar wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Erdalkalimetalle, abhängig von der Art und Weise, wie sie verdampft worden sind, eine sehr verschiedene Wirkung haben. Wird z. B. Barium in einer bereits teilweise entlüfteten Röhre zur Bindung der letzten Gasreste langsam verdampft, so dass auf der Kolbenwand ein glänzender Metallspiegel entsteht, so ist die gasbindende Wirkung dieses Metalls erheblich geringer, als wenn das Barium schnell und in Anwesenheit eines Gases verdampft wird, so dass ein Niederschlag von äusserst feinkörniger Struktur mit rauher Oberfläche entsteht.
Der erfindungsgemäss hergestellte Getterniederschlag besitzt eine grosse wirksame Oberfläche und reagiert aus diesem Grunde auch mit später austretenden Restgasen viel besser als ein glatter, kompakter Erdalkalispiegel. Letzterer wird nämlich bereits durch ganz geringe Sauerstoffmengen mit einer schützenden Oxydhaut überzogen, welche die tiefer liegenden Vorräte an Erdalkalimetall unwirksam macht. Es wird also durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens eine dauernde Aufrechterhaltung eines extrem hohen Vakuums erreicht.
Die Struktur des erfindungsgemässen Getterniederschlages ist dadurch für das Auge kenntlich, dass sie eine schwarze bzw. schwarzbräunliche Färbung von samtigem Aussehen bewirkt, während die weniger geeigneten Niederschläge eine metallisch glänzende Oberfläche aufweisen.
Solche besonders vorteilhafte schwarzbräunliche samtige Getterniederschläge werden dann erzielt, wenn während des Verdampfens des Gettermaterials genügend Zusammenstösse der fliegenden Metallpartikelchen mit Gasmolekülen stattfinden, d. h. also, wenn die mittlere Weglänge nicht allzu gross ist, so dass die von der Getterpille verdampften Metallatome nicht auf geradlinigen Bahnen bis zur Gefässwand gelangen, wodurch verhindert wird, dass ein dicht gefügter Metallspiegel entsteht.
Erfindungsgemäss wird nach Entlüftung der Röhre, nach vorsichtiger Entgasung des Fangstoffes und Entfernung der frei gewordenen Gase mit Hilfe einer Pumpe ein Gas in die Röhre ein-
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geführt, welches auf die Kathode und auf sonstige Röhrenteile keinen schädlichen Einfluss ausübt.
Ausserdem darf auch der Getterniederschlag in keiner Weise dadurch für spätere Absorption schädlicher Gase unwirksam gemacht werden, dass sich die Metallpartikelchen während des Fluges zur Wand bereits mit unedlen Gasen beladen. Aus diesen Gründen muss die Zerstäubung erfindungsgemäss in einer inerten, indifferenten Gasatmosphäre, also vorzugsweise in einem Edelgas, vorgenommen werden.
Es wird zu diesem Zwecke beispielsweise Argon benutzt. Nach der Verdampfung des Erdalkalimetalls wird die Röhre wieder vollkommen entlüftet.
Es ist schon bekanntgeworden, Entladungsgefässe zum Zwecke der besseren Entlüftung an der Pumpe mit einem Edelgas auszuspülen, jedoch nicht in Verbindung mit der Zerstäubung eines vorher entgasten Fangstoffes.
Durch Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung wird nun z. B. ein Bariumspiegel erhalten, der eine sehr befriedigende gasbindende Wirkung hat ; es befinden sich ausserdem in der Röhre keine Gase, die einen schädlichen Einfluss auf die Kathode oder auf sonstige Röhrenteile ausüben.
Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich z. B. wie folgt ausführen : Nach Entlüftung der Röhre wird eine z. B. aus einem mit Barium gefüllten dünnen Kupferröhrchen bestehende Bariumquelle durch vorsichtige Erhitzung, die so lange fortgesetzt wird, bis das Barium gerade schmilzt, entgast und dann werden die Elektroden durch eine Erhitzung auf hohe Temperatur teilweise von Gasen befreit. Die frei werdenden Gase werden bei sämtlichen Vorgängen stets durch Pumpen entfernt.
In die Röhre wird jetzt ein differentes Gas, z. B. Argon, unter einem Druck, z. B. von 2-3 mm, eingelassen und das Barium durch diese Gasatmosphäre schnell verdampft. Vor der Abschmelzung der Röhre wird das indifferente Gas wieder mit Hilfe der Pumpe entfernt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hochvakuumröhren, bei dem als gasbindender Stoff ein oder mehrere Erdalkalimetalle benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass nach teilweiser Entgasung der Elektroden und der sonstigen Röhrenteile und nach Entlüftung der Röhre und vor der Verdampfung des Fangstoffes die diesen Stoff liefernde Quelle vorsichtig entgast wird und dass dann nach Entfernung der dabei frei gewordenen Gase ein Gas eingelassen wird, das keinen schädlichen Einfluss auf die Kathode oder auf sonstige Röhrenteile ausübt, worauf der Fangstoff durch diese Gasatmosphäre verdampft und das indifferente Gas schliesslich wieder entfernt wird.