DE1072753B - Kathode fur elektrische Entladungsgefaße und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Das Patent 895 479 betrifft eine Wanderkathode, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine Öffnungen eines denselben bedeckenden Mantels (Emissionsstoffträger) zur Kathodenoberfläche hin wandern. Der poröse Mantel besteht dabei meist aus einem porigen Sinterkörper aus hochschmelzendem Metall, z. B. aus Wolfram, auf dem Emissionssubstanzen wie Barium oder Thorium zu wandern vermögen. Durch die Verwendung von Wolfram ist die Gewähr dafür gegeben, daß der poröse Mantel auch bei hohen Temperaturen sein Durchlässigkeitsvermögen beibehält, weil nicht wie bei anderen Metallen ein Zusammensintern und damit ein unerwünschtes Verschließen der freien Poren bei den üblichen Betriebstemperaturen zu befürchten ist. In vielen Fällen besteht der Wunsch, als Emissionsunterlage ein Metall zu verwenden, das für die Emissionssubstanz, wie z. B. Barium, eine niedrigere Austrittsarbeit als Wolfram ergibt, ohne daß sich jedoch die obenerwähnten Mängel einstellen können. Entsprechend besteht das besondere Kennzeichen der Kathode darin, daß an der Kathodenoberfläche als Emissionsunterlage ein mit der aktiven Substanz eine niedrigere Austrittsarbeit als Wolfram ergebendes Metall, insbesondere Molybdän, dessen Durchlässigkeitsvermögen an sich nicht ausreichend wärmebeständig ist, als dünne Schicht auf dem porösen, seine poröse Struktur beibehaltenden Wolframkörper vorgesehen ist.

Es ist bekannt, bei einer Vorratskathode den porös gesinterten Emissionsstoffträger mit einem oder mehreren Metallen der Platingruppe zu legieren oder an der Oberfläche zu überziehen, damit die aktive Substanz aus Alkali- oder Erdalkalimetall mit diesen Metallen jeweils eine Legierung bildet, die sich im Betrieb, nur sehr langsam zersetzt, so daß dadurch eine übermäßige Verdampfung von aktiver Substanz an der Oberfläche vermieden wird. Durch diese Maßnahme wird jedoch nicht die Austrittsarbeit wesentlich herabgesetzt und deshalb auch nicht die Möglichkeit geschaffen, die Betriebstemperatur und damit automatisch die Verdampfung aktiver Substanz an der Oberfläche erheblich herabzusetzen, also auch nicht auf Grund einer geringeren thermischen Belastung eine noch längere Lebensdauer zu erzielen.

Bei derartigen Kathoden ist es nämlich vorteilhaft, die von der Betriebstemperatur abhängende Verdampfungsgeschwindigkeit der Emissionssubstanzen an der Emissionsoberfläche so niedrig wie möglich zu halten, um dadurch die Lebensdauer und auch die Betriebssicherheit zu erhöhen. Dem steht jedoch die Emissionsbedingung gegenüber, weil bei einer die Verdampfungsgeschwindigkeit reduzierenden Maßnahme hinsichtlich der Temperatur die Emission abfallen würde.

Kathode für elektrische Entladungsgefäße und Verfahren zu deren Herstellung

Zusatz zum Patent 895 479

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. rer. nat. Werner Veith, München,

und Dipl.-Phys. Hans-Jochen Benda, Pretzfeld (OFr.),

sind als Erfinder genannt worden

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ohne Erniedrigung der Emission die Betriebstemperatur einer derartigen Wanderkathode herabzusetzen, um dadurch die Verdampfungsgeschwindigkeit der Emissionssubstanzen an der Emissionsoberfläche zu senken und so, bei gleicher Emission, den Vorteil größerer Lebensdauer zu erhalten.

Diese Aufgabe.wird dadurch gelöst, daß bei einer Kathode für elektrische Entladungsgefäße mit einem porösen Körper aus hochschmelzendem Material, auf dessen die Emissionsoberfläche bildenden Teilen eine zusätzliche Metallschicht aufgebracht ist, nach Patent 895 479, nach der Erfindung die die Emissionsoberfläche bildenden Teile des Körpers wenigstens teilweise aus Materialien mit einem kleineren metallischen Atomradius als die Metalle der Platingruppe bestehen, und zwar aus Beryllium, Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom und/oder deren Legierungen.

Ein weiterer, hierdurch erzielter Vorteil ist darin zu sehen, daß bei konstanter Temperatur, also bei konstanter Verdampfungsgeschwindigkeit, die Emission erhöht wird. Im Falle der Temperaturerniedrigung bei gleichbleibender Emission wird eine sehr vortelhafte geringe thermische Belastung sowohl des Heizers als auch der Umgebung der Kathode erzielt, wodurch thermische Störeffekte, wie z. B. Durchbrennen des Heizers oder Gitteremission, weitgehend herabgesetzt werden können.

Der den Emissionsstoffvorrat bedeckende oder diesen umschließende Körper aus hochschmelzendem Metall kann beispielsweise ein poriger Sinterkörper oder ein ähnlich strukturierter Körper aus Wolfram

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öder dem Wolfram ähnlichen Metallen sein. Die mindestens einen Teil der Emissionsoberfiäche bildenden obenerwähnten Metalle mit kleinerem metallischen Atomradius als die Metalle der Platingruppe können im Sinne der Erfindung eine zusammenhängende und die Oberfläche ganz bedeckende Schicht auf dem Kör- "~ per .aus hochschmelzendem Metall bilden, sie können aber auch nur Teile der Oberfläche, und zwar sowohl -zusammenhängende als auch nicht zusammenhängende Teile derselben bedecken.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Metalle auf den Körper aus hochschmelzendem Metall aufzudampfen. Weiterhin kann, es aber auch zweckmäßig sein, die Metalle auf den Körper aus hochschmelzendem Metall aufzusintern. Auch ein elektrolytisches Verfahren der Aufbringung kann vorteilhaft angewendet werden.

Eine andere Möglichkeit, die den Vorteil bietet, gleich bei der Herstellung des Körpers aus hochschmelzendem Metall die anderen Metalle zuzusetzen, ist dadurch gegeben, daß eine Legierung aus diesen genannten Metallen, wie Beryllium usw., und dem hochschmelzenden Metall wenigstens teilweise gebildet wird. Dies kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß beim Sintern des hochschmelzenden Metalles die Metalle der erwähnten Art oder deren Legierungen im flüssigen Zustand zugesetzt werden. Es kann aber auch Metall der beschriebenen Art beim Sintern des Körpers aus hochschmelzendem Metall in Pulverform zugesetzt werden, so daß die beschriebene Oberflächenausbildung bereits beim Sintern dieses Körpers entsteht, falls dieser Körper durch Sintern hergestellt wird.

Es kann auch zweckmäßig sein, diese Oberflächenausbildung nach der Erfindung dadurch zu erzielen, daß diese Metalle oder deren Legierungen in Form eines durchlöcherten Bleches auf die Oberfläche des Körpers aus hochschmelzendem Metall angebracht werden.

Claims (8)

Patentansprüche: 40

1. Kathode für elektrische Entladungsgefäße mit einem porösen Körper aus hochschmelzendem Material, auf dessen die Emissionsoberfläche bildenden Teilen eine zusätzliche Metallschicht aufgebracht, ist, nach Patent 895 479, dadurch gekennzeichnet, daß die die Emissionsoberfläche bildenden Teile des Körpers wenigstens teilweise aus Materialien mit einem kleineren metallischen " Atomradiüs als die Metalle der Platingruppe bestehen, und zwar aus Beryllium, Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom und/oder deren Legierungen.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle oder deren Legierungen in Form eines durchlöcherten Bleches auf der Oberfläche des Kathodenkörpers aus hochschmelzendem Metall angebracht sind.

3. Verfahren zur Herstellung einer Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle oder deren Legierungen auf den Kathodenkörper aus hochschmelzendem Metall aufgedampft werden.-

4. Verfahren zur Herstellung einer Kathode nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle oder deren Legierungen auf den Kathodenkörper aus hochschmelzendem Metall aufgesintert werden.

5. Verfahren zur Herstellung einer Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle oder deren Legierungen elektrolytisch auf den Kathodenkörper aus hochschmelzendem Metall aufgebracht werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines porösen Körpers für eine Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle oder deren Legierungen bei der Herstellung des Kathodenkörpers aus hochschmelzendem Metall diesem zugesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusetzen durch Legieren erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusetzen durch Sintern erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 895 479.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 970 707.

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