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DE2623828A1 - Elektrode, insbesondere gitterfoermige elektrode fuer elektronenroehren, und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Elektrode, insbesondere gitterfoermige elektrode fuer elektronenroehren, und verfahren zu deren herstellung

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DE2623828A1
DE2623828A1 DE19762623828 DE2623828A DE2623828A1 DE 2623828 A1 DE2623828 A1 DE 2623828A1 DE 19762623828 DE19762623828 DE 19762623828 DE 2623828 A DE2623828 A DE 2623828A DE 2623828 A1 DE2623828 A1 DE 2623828A1
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DE
Germany
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electrode
vitreous carbon
grid
carbon
phd
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DE19762623828
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Johannes Wilhelmus Krol
Bernhard Dipl Phys Lersmacher
Hans Dipl Ing Dr Lydtin
Horst Dipl Phys Seifert
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
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Priority to US05/798,315 priority patent/US4137477A/en
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Priority to GB22043/77A priority patent/GB1576448A/en
Priority to JP52060581A priority patent/JPS6013261B2/ja
Priority to CA279,199A priority patent/CA1081313A/en
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Description

PHILIPS PATENTVERWALTÜNG GMBH. Steindamm 94, 2000 Hamburg 1
Elektrode, insbesondere gitterförmige Elektrode für Elektronenröhren, und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Elektrode, insbesondere eine gitterförmige Elektrode, aus festem Kohlenstoff für Elektronenröhren, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Die Elektrode kann die Form einer ebenen oder gekrümmten Fläche, eines Zylinders oder einer Kugelkalotte aufweisen oder in sonstiger Weise der Geometrie der Röhre angepaßt sein.
Derartige Elektroden (im folgenden der Einfachheit halber Gitterelektroden genannt) aus festem Kohlenstoff weisen, insbesondere dann, wenn sie
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ORlGiNAL !MSPEOTED
in Hochvakuum-Elektronenröhren eingesetzt werden, gegenüber Gitterelektroden aus anderen Materialien, z.B. aus Metallen, eine Reihe von Vorteilen auf. Einige dieser Vorteile sind: Geringe thermische und Sekundär-Elektronenemission, sehr hohe Resistenz gegen thermischen Schock, relativ gute thermische und elektrische Leitfähigkeit, kein Schmelzen, hohe Sublimationstemperatur (Kohlenstoff dampf druck bei 2500 K etwa 10" bei 2000 K etwa 10 atm) und damit hohe zulässige Betriebstemperaturen sowie zunehmende mechanische Festigkeit bei höheren Temperaturen. ' ■ - ■ ' -
Es ist bekannt, als Material für das Gitter Elektrographit zu verwenden (DT-OS 23 58 583). Die Anfertigung derartiger Elek-. troden wird jedoch dadurch erschwert, daß es sich bei Elektrographit um ein körniges, wenig bruchfestes, mehr oder weniger poröses Material mit keramischem Habitus handelt. Trotz im allgemeinen sehr guter Bearbeitbarkeit lassen sich sehr dünnwandige Teile und Teile mit geringen Querabmessungen nicht oder nur sehr schwer herstellen. Unter den Begriffen "sehr dünnwandig" und "geringe Querabmessung" sind in diesem Zusammenhang lineare Abmessungen zu verstehen, die teilweise erheblich kleiner als 1 ram sind. So v/erden z.B. für bestimmte Gittertypen für den UHF-Bereich Gitterstäbe verlangt, die Querschnitte von 100 /um oder weniger-bei Längen von 1 era und mehr aufweisen. Solche Dimensionen sind auch bei Verwendung von feinkörnigem Elektrographit praktisch nicht realisierbar*. Außerdem besteht bei Elektrographit die Gefahr, daß bereits bei geringfügiger Ver-
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formung - etwa durch thermisch bedingte Dilatationen und Kontraktionen - kleine Teilchen abbröckeln, die zu Störungen beim Betrieb der Röhre führen.
Aus der DT-PS 11 94 988 ist eine Gitterelektrode bekannt, die in ihrer Gesamtheit aus einer Löcher, Schlitze oder ähnliche Aussparungen aufweisenden Folie aus pyrolytischem Graphit besteht. Pyrolytischer Graphit wird durch Stoffabscheidung aus einer thermisch zersetzbaren Gasphase hergestellt. Durch Einstellung der Prozeßparameter Druck und Temperatur kann eine hohe Vorzugsorientierung im abgeschiedenen Kohlenstoff erzielt werden, so daß sich die Eigenschaften der so erzeugten Schicht weitgehend denjenigen des Graphiteinkristalls nähern. Ein wesentliches Merkmal der Schichten aus pyrolytischem Graphit ist eine ausgeprägte Anisotropie der physikalischen Eigenschaften, wobei die Anisotropie der elektrischen und der thermischen Leitfähigkeit für die Verwendung bei Gitterelektroden besonders günstig ist. Ein Nachteil der Stoffabscheidung aus thermisch zersetzbaren Gasphasen besteht darin, daß hohe Genauigkeitsanforderungen bezüglich Abmessungen, Wandstärken, Maßtoleranzen usw., insbesondere bei der Anfertigung von Formkörpern mit komplexer Geometrie, nur sehr schwer erfüllt werden können. So werden beispielsweise für Körper, aus denen Gitterelektroden angefertigt werden sollen, bei einer Gesamtlänge bis zu 100 mm und Durchmessern von etwa 10 bis 50 mm Wandstärken von 150/um mit einer Wändstärkentoleranz von + 10/um gefordert. Derart hohe Genauigkeitsanforderungen können ein sehr ungünstiges Ver-
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hältnis von Aufwand (Kosten) zu Effizienz (Stückzahl pro Charge, Qualität) verursachen.
Es ist ferner eine Gitterelektrode bekannt, deren das eigentliche Gitter bildender Teil aus Kohlenstoffgarnen oder -fäden besteht, die vollständig mit pyrolytischem Graphit überzogen sind (DT-OS 23 58 583). Diese Gitterelektrode weist zwar den Vorteil auf, daß die Abmessungen der Gitterstäbe nicht wie im Falle mechanisch bearbeiteter Graphit-Hohlzylinder durch Werkzeugauslegung und/oder Graphitquälitat begrenzt sind. Bei der Fadengitterkonstruktion werden jedoch Garne oder Fäden verwendet, die durch Karbonisation von Cellulose, Polyacrylnitril oder Kunstseide hergestellt worden sind. Derartige Kohlenstoffgarne oder -fäden sind im allgemeinen polykristallin, auch wenn sie röntgenamorph erscheinen, haben also Korngrenzen. Dies wirkt sich sowohl auf ihre thermische und elektrische Leitfähigkeit als auch auf ihre mechanische Festigkeit ungünstig aus. Insbesondere ist es eine sehr geringe Steifheit, die die Verarbeitung von polykristallinen Kohlenstoffäden zu Gitterstrukturen negativ beeinträchtigt.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Elektrode zu schaffen, die gute mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist und die zugleich auf einfache Weise mit hoher Maßgenauigkeit herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektrode PHD 76-097 709849/0355 _5_
der eingangs genannten Art gelöst, bei der zumindest der das eigentliche Gitter bildende Teil aus glasartigem Kohlenstoff besteht.
Glasartiger Kohlenstoff ist an sich bekannt, z.B. aus Chem,-Ing.-Techn. 42 (1970) 659-669. Es handelt sich dabei um eine parakristalline Substanz geringer Dichte (etwa 1,5 g/cm ), die aus einer Reihe von organischen Hochpolymeren durch Festkörper-Pyrolyse hergestellt werden kann. Die wesentlichen Kennzeichen von glasartigem Kohlenstoff sind seine strukturbedingten physikalischen Eigenschaften, wobei die Art des Ausgangsmaterials praktisch keine Rolle mehr spielt. Dies bedeutet, daß zwar je nach Ausgangssubstanz eine unterschiedliche Prozeßführung bei der Transformation "hochpolymere Substanz -· glasartige Kohle" gewählt werden muß, jedoch eine nachträgliche Bestimmung des Ausgangsmaterials an den Eigenschaften des Endproduktes mit physikalischen und chemischen Methoden praktisch nicht mehr möglich ist.Glasartige Kohle mit praktisch identischen Eigenschaften kann deshalb aus so unterschiedlichen Ausgangspolymeren wie etwa Polyvinylidenchlorid, Phenol- oder Kresol-Resolen und -Novolaken, Polyimiden, regenerierter Zellulose, polymerisiertem Furfurylalkohol, Teerpech usw. hergestellt werden (Eignungskriterien sind weiter unten beschrieben).
Der Vorteil von Gitterelektroden aus glasartigem Kohlenstoff im Vergleich mit solchen aus anderen Festkohlenstoffen läßt sich wie folgt beschreiben: Glasartiger Kohlenstoff ist reiner, ele-
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ORiGSMAL !HSPEOTED
mentarer Kohlenstoff, der sich hinsichtlich seines atomaren Bindungscharakters letztlich auf die graphitische Modifikation zurückführen läßt. Dies bedeutet, daß seine thermischen, elektrischen bzw. elektronischen Eigenschaften mit denen des Graphits vergleichbar sind. Maßgeblich jedoch ist seine im Vergleich mit allen anderen graphitartigen Festkohlenstoffen außergewöhnlich hohe mechanische Festigkeit. Besonders bemerkenswert sind dabei seine große Härte und Abriebfestigkeit. Glasartiger Kohlenstoff kann aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften gut zu mehr oder weniger komplizierten Formen, wie es Gitterelektroden im allgemeinen sind, mit hinreichender Stabilität und ausgezeichneter Oberflächengüte verarbeitet werden.
Kriterium für die Eignung eines organischen Hochpolymeren als Ausgangssubstanz für die Herstellung von glasartigem Kohlenstoff ist, daß die bei Y/ärmezufuhr auftretende pyrolytische Zersetzung bei einer Temperatur einsetzt, die unterhalb der Erweichungsoder Schmelztemperatur sowie unterhalb der Temperatur der Sublimation oder Depolymerisation liegt. Diese Bedingung wird im allgemeinen von irreversibel aushärtenden Kunststoffen, d.h. von Duroplasten, erfüllt. Duroplaste schließen sich bei der Polykondensation, der Polyaddition bzw. der Polymerisation über Hauptvalenzen zu räumlich vernetzten Makromolekülen zusammen. Eine besonders charakteristische Gruppe von irreversibel aushärtenden Polykondensaten sind die Phenol- und Kresol-Resole und -Novolake. Sie sind auch für die Herstellung von glasartigem Kohlenstoff besonders gut geeignet.
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Nicht geeignet sind nach dem oben genannten Kriterium die Thermoplaste (Polyamide, Polyäthylene, Polyvinylchlorid usw.)» die im allgemeinen vor Beginn der thermischen Zersetzung schmelzen und/oder depolymerisieren. Jedoch kann man durch chemische und physikalische Maßnahmen, wie z.B. oxidative Vernetzung oder durch Überziehen mit einer nichtschmelzenden oder nichtdepolymerisierenden Umhüllung, auch diese Substanzen intermediär in Duroplaste überführen und damit der pyrolytischen Umwandlung zu glasartigem Kohlenstoff zugänglich machen (siehe z.B. Philips Techn. Tijdschr. 36 (1976) Nr. 4, pp 109-119; hier wird ein Verfahren der intermediären Stabilisierung von thermoplastischem Schaumstoff beschrieben).
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden der eingangs genannten Art. Dabei kann man auf zweierlei Weise vorgehen: Entweder man formt einen Körper aus gehärtetem Kunstharz bzw. bearbeitet ihn soweit, daß er die Form der gewünschten Elektrode aufweist, und karbonisiert ihn anschließend. Das Bearbeiten des Formkörpers aus gehärtetem Kunstharz erfolgt dabei z.B. durch Fräsen, Bohren und/oder Drehen. Oder man karbonisiert zunächst einen gegebenenfalls roh vorgeformten Körper aus gehärtetem Kunstharz und bearbeitet anschließend den so erhaltenen Körper aus glasartigem Kohlenstoff zur gewünschten Elektrode weiter« In diesem Falle erfolgt die Weiterbearbeitung z.B. durch Schleifen, Laser- bzw. Elektronenstrahl schneiden und/oder Funkenerosion. Das Schneiden mittels Laserstrahlen wird dabei bevorzugt.
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Diese beiden Verfahrensvarianten haben Jeweils folgende Vorteile, die von Fall zu Fall gegeneinander abzuwägen sindi Im ersten Fall hat man den wesentlichen Vorteil der leichten Bearbeitbarkeit des polymeren Ausgangsmaterials. Nachteilig ist die durch Schrumpfung bedingte "Toleranzen-Unsicherheit". Man wird Verfahren 1 nur in solchen Fällen anwenden können, bei denen große Toleranzen (ss 1,0 cam) zulässig sind, also etwa bei grobmaschigen Triodengittern großer Dimensionen, Im Normalfalle wird sich eine Nachbearbeitung (Feinbearbeitung) des karbonisierten Gitterkörpers nicht vermeiden lassen. Dies gilt also besonders bei feinmaschigen Gittern mit engen Maßtoleranzen (js 1 bis 1,0 mm), insbesondere auch bei Röhren mit selireren Gittern (Tetroden, Pentoden) mit hohen Präzisionsforderungen hinsichtlich der Gitterabstände (1,0 Ms 0,1 mm bei UHF-Leistungsröhren).
Bei der zweiten Verfahrensvariante, bei der ein Körper aus glasartigem Kohlenstoff zur gewünschten Elektrode weiterbearbeitet wird, kann es zweckmäßig sein, die Elektrode anschließend einer Glühbehandlung bei 700 bis 12000G in einer reaktiven Atmosphäre zu unterziehen. Eine solche Glühbehandlung ist in der Patentanmeldung P 26 13 170.4 vorgeschlagen worden.
Als Ausgangsmaterolisn für das erfindungsgemäße Verfahren dienen vorzugsweise vorkondensiertes festes Phenol-Resol in Pulverform oder flüssiges Piienol-Resol oder Mischungen von irorkondensiertera Furfurylalkohol mit Phenol-Resolen» Ein© weitere zweckmäßige Ausführungsfonn des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, einen gitterförraigen Hohlkörper durch netzartiges Aufwickeln.
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oder bei ebenen Gittern durch netzartiges Verflechten, von Phenolharzdrähten herzustellen und anschließend zu karbonisieren. Äußerst zweckmäßig ist es, die Rohkörper durch Tiefziehen von Folien aus polymerem Material herzustellen. Besonders geeignet sind für diese Technik Phenolharzplättchen und -folien und Polyimidfolien.
Bei der Dimensionierung der Formen für die Kunststoffrohlinge, die zu Gitterelektroden weiterverarbeitet werden sollen, muß die bei der Karbonisation austretende Schrumpfung in Rechnung gestellt werden. Diese Schrumpfung kann 20% bis 30% linear der Abmessungen des Ausgangsmaterials betragen.
Die Karbonisation wird nach bekannten Verfahren durchgeführt, die sich zusammengefaßt wie folgt umschreiben lassen: Der vorgeformte Körper wird in einer inerten Gasatmosphäre (N2» Ar) oder im Vakuum in einem ein- oder mehrstufigen Prozeß einer Temperaturbehandlung bis mindestens 10000C, vorzugsweise aber 16000C, oder in besonderen Fällen bis 2500°C (30000C), unterzogen. Die Beheizung sollte dabei so erfolgen, daß alle Teile des zu karbonisierenden Körpers sich stets auf gleicher Temperatur befinden. Dadurch werden Temperaturgradienten im Material und die damit verbundenen Störungen (z.B, mechanische Spannungen) vermieden. Dieses isotherme Aufheiζverfahren bestimmt die Aufheizgeschwindigkeit insofern mit, als naturgemäß dünnwandige Teile schneller in den "isothermen Zustand" gebracht sind als dickwandige. Der wesentliche geschwindigkeitsbestimmende Vorgang
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ist jedoch folgender: Mit zunehmender Temperatur beginnt sich das Ausgangsmaterial zu zersetzen (Pyrolyse). Die atomaren und molekularen Spezies der entstehenden Zersetzungsprodukte müssen über Festkörperdiffusion den Körper verlassen. Es darf nicht zu lokalen Agglomerationen von Zersetzungsprodukten im Volumen kommen, die im Falle einer Überschreitung eines gewissen Dampfdruckes den Körper zersprengen würden. Die Aufheizbedingungen sind dadurch vorgegeben, daß die erstgenannte "Temperaturdiffusion11 zur Einstellung isothermer Verhältnisse sehr viel schneller erfolgt als das "Ausdiffundieren" der flüchtigen Zersetzungs-
2 produkte. Es ist also immer > D (Dimension ~f-; λ = Koeffizient der Wärmeleitung;f= spezifisches Gewicht; c = spezifische Wärme; D = Diffusionskoeffizient). Für die Praxis der Herstellung von glasartigem Kohlenstoff bedeutet dies, daß für Wandstärken bis zu 0,2 mm die Transformation "Polymer _♦ Kohlenstoff" mit Aufheizgeschwindigkeiten um 100°C/h erfolgen kann, während mit jeder Verdopplung der Wandstärke (kürzeste Diffusionslänge) sich die Aufheizgeschwindigkeit um ~r verlangsamt (für eine Wandstärke von 1 mm gilt eine Aufheiζgeschwindigkeit von etwa 4°C/h entsprechend 250 h für eine Temperaturgrenze von 10000C). Danach kann die Aufheizung schneller erfolgen, da die pyrolytische Zersetzung praktisch beendet ist. Im Mehrstufenprozeß, der im Rahmen der Beispiele noch näher erläutert ist, v/erden bei dieser weiteren Aufheizung Temperaturen bis 20000C und mehr erreicht.
Gitterelektroden aus glasartigem Kohlenstoff haben gegenüber sol-PHD 76-097 709849/0355 _ ^ _
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chen aus Graphit und besonders auch pyrolytischem Graphit eine geringere Leitfähigkeit für elektrischen Strom und Wärme. Diese Nachteile können in vielen Fällen durch entsprechende Dimensionierung der V/anddicken ganz oder teilweise kompensiert werden. Es ist ferner möglich, die Leitfähigkeiten durch Inkorporation einer zweiten, dispersen Phase - etwa aus Metallpartikeln oder aus Graphitfäden - in gewissen Grenzen zu variieren.
Die Leitfähigkeiten können vorzugsweise auch durch Aufbringen einer dünnen Schicht (etwa 1 bis 10/um dick) von hochorientiertem pyrolytischem Graphit wegen der Eindringtiefe im UHF-Bereich (~ 1000 MHz) positiv beeinflußt werden (skin-Effekt). In diesem Falle dient das vorgeformte Gitter aus glasartigem Kohlenstoff als Substrat für die Abscheidung von pyrolytischem Graphit und ist von letzterem allseitig umhüllt (Verbundelektrode).
Gitterelektroden aus glasartigem Kohlenstoff stellen eine Ergänzung in der Skala der Elektroden auf Festkohlenstoffbaäs dar. Ihre Vorzüge sind die Vielfalt der möglichen Ausgangsmaterialien, deren einfache Formbarkeit und Bearbeitbarkeit, die Möglichkeit der Herstellung von Teilen hoher Präzision bei sehr engen Toleranzen, sehr gute mechanische Festigkeiten und außergewöhnlich gute Oberflachen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Körper, aus dem eine Gitterelektrode angefertigt werden soll,
Fig. 2 einen der anzufertigenden Gitterelektrode entsprechenden Rohkörper (vgl. Beispiel 3),
Fig. 3 eine Drahtgitterelektrode aus glasartigem Kohlenstoff (vgl. Beispiel 4).
Fig. 1 veranschaulicht die hohen Genauigkeitsanforderungen, die bei der Herstellung von Gitterelektroden gegeben sind. So wird beispielsweise für einen Körper 1, aus dem eine Gitterelektrode angefertigt v/erden soll, bei einer Gesamtlänge 1 von etwa 50 mm und Durchmessern a und b von etwa 30 mm und 40 mm eine Wandstärke d von 150/um mit einer Wandstärkentoleranz von + 10/um gefordert.
Die in den nachfolgenden Beispielen erwähnten Karbonisationen wurden in einem zwei- oder dreistufigen Prozeß durchgeführt, und zwar
1. die eigentliche Pyrolyse, also die Transformation "Polymer _ Kohlenstoff" in inerter Atmosphäre bis etwa 8000C (in manchen Fällen bis 10000C);
2. die Nachbehandlung im Vakuum bis 16OO°C zwecks Entfernung von Restverunreinigungen und besonders auch von Wasserstoff;
3. gegebenenfalls (bei besonderer Reinheitsforderung) ein zweiter Nachbehandlungsschritt im Vakuum (10"^ mm Hg und kleiner) bis maximal 28000C.
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Bei Stufe 1 wird als inerte Atmosphäre vorzugsweise langsam strömender Stickstoff verwendet, der gleichzeitig die entstehenden gasförmigen Zersetzungsprodukte aus dem Reaktionsgefäß wegführt. Die Begrenzung der Behandlungstemperaturen auf 8000C (unter Umständen 10000C) in dieser ersten Stufe ermöglicht den Einsatz von Öfen mit gewöhnlichen Kanthaldraht-Heizwicklungen.
Stufe 2 wird vorzugsweise in einem Vakuumofen mit Graphit-Heizelement durchgeführt. Es hat sich gezeigt, daß Behandlungstemperaturen bis etwa 16OO°C im allgemeinen ausreichen, um Restverunreinigungen zu entfernen. Die Temperatursteigerungen liegenbei 100 bis 200°C/h (je nach Probenfomien und Y/andstärken).
Stufe 3 wird nur in seltenen Fällen durchgeführt. In einem Vakuumofen entsprechend Stufe 2 werden die Temperaturen mit etwa 500°C/h bis auf 2000 bis 28000C gebracht.
Beispiel 1
Eine abgewogene Menge eines vorkondensierten, festen Phenol-Resols wird
a) in Pulverform und
b) als Granulat
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in je eine PreßformNfaie aus gehärtetem, warmfestem Stahl besteht. Die mit dem Preßling in Kontakt kommenden Flächen der Form sind vorzugsweise poliert. Um ein Haften des Harzpreßlings zu verhindern, kann die Form mit einem Trennmittel versehen v/erden. Unter einem Druck von einigen atm (10 bis 100 atm) wird
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OBlGiNAU
die Form auf etwa 1500C erhitzt. Die Dauer dieser Erwärmung richtet sich in erster Linie nach der Wandstärke des Preßlings und wird im allgemeinen die Dauer von einigen Minuten nicht überschreiten. Die Preßform kann so ausgelegt werden, daß die Gitteröffnungen bereits während des Formungsvorganges eingepreßt werden. - Die im vorstehenden geschilderte Pz^eßtechnik entspricht der in der Bakelite-Herstellung seit langem bewährten Verfahrensweise. - Anschließend wurde wie folgt karbonisiert: Ein Preßling mit einer Wandstärke von 0,3 mm wurde in einer Stickstoffatmosphäre in einem Ofen mit einer Temperatursteigerung von 200C/h in 40 h auf 8000C erhitzt, dann in etwa 12 Stunden auf 200C abgekühlt. Nach dieser Behandlung hatte der Gitter-Rohkörper eine lineare Schrumpfung von etwa 23% erfahren, die sich in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt nicht merklich änderte. In diesem 2. Behandlungsschritt wurde der Körper im Vakuum (etwa 10 mm Hg) mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 200°C/h auf eine Endtemperatur von 160O0C gebracht und dann innerhalb 24 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt.
Beispiel 2
Eine definierte Menge eines flüssigen Phenol-Resols mit einer Anfangsvislcosität von etwa 5000 cP wird unter Applikation eines Niederdruck-Vakuums (10° bis 10 mm Hg) in eine dem herzustellenden Körper entsprechende Form gesaugt und dann in bekannter Weise ausgehärtet und entformt. - In gleicher Weise kann auch nach bekannten Verfahren der Spritzgußtechnik vorgegangen werden. - Anschließend wurde wie in Beispiel 1 karbonisiert.
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nt
Beispiel 3
Ein der anzufertigenden Gitterelektrode entsprechender Rohkörper 1 wird aus einem massiven Block ausgehärteten Phenolharzes durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt (s. Figur 2). Die Anbringung der Gitteröffnungen 2 kann vor oder nach der Karbonisation erfolgen.
Beispiel 4
Ein gitterfönniger Hohlkörper 1 wird durch netzartiges Aufwickeln von Phenolharzdrähten 3 (s. Fig. 3) mit einem Durchmesser von 30 bis 500 (1000)/um nach einer im Prinzip für Metalldrahtgitter bekannten Wickeltechnik hergestellt. Es wurden Phenolharzdrähte bzw. Drähte aus glasartigem Kohlenstoff im Durchmesserbereich von etwa 30 /um bis 3 mm hergestellt. Die massiven Teile 4 und der in der Figur dargestellten Gitterelektrode können sowohl aus glasartigem Kohlenstoff als auch aus anderen Substanzen wie etwa Molybdän, Tantal, Graphit oder Pyrographit bestehen. Eine Fixierung der Drahtwicklung wird durch Verkleben an allen oder an einzelnen Kreuzungspunkten vorgenommen. Dabei werden beispielsweise Phenolharzkleber verwendet; durch Anlösen der Kreuzungsstellen mit einem aggressiven Lösungsmittel (z.B. CHpCIp* Aceton, Essigsäuremethylester usw.) und Zusammenpressen kann ebenfalls ein Verbund erreicht werden. Vorteilhaft ist es auch, liarzdrähte zu verwenden, die zwar durch Wärmebehandlung verfestigt sind, jedoch noch nicht auskondensiert sind (Resitol-Zustand). Durch entsprechende Wärmebehandlung nach dem Wickeln kann unter Einwirkung von Druck die Restreaktion bis zur vclli-
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gen Aushärtung (Rosit-Zustand) vollzogen werden. Es wird dadurch eine Stabilisierung, also eine Verbindung der Kreuzungspunkte im Sinne einer "Verschveißung" erreicht. Anschließend wurde, wie bereits beschrieben, karbonisiert.
Beispiel 5
Ein für die Weiterverarbeitung zur Gitterelektrode benötigter Körper wird durch Tiefziehen einer dünnen Platte oder Folie eines duroplastischen hochpolymeren Materials hergestellt. Dabei werden
a) sowohl vorkondensierte als auch auskondensierte Phenolharze verwendet. Eine besondere Bedeutung kommt bei diesem Verfahren
b) Polyimidfolien zu, die sich durch ein besonders günstiges Karbonisationsverhalten auszeichnen.
Dem Tiefziehverfahren liegt die Tatsache zugrunde, das praktisch alle Duroplaste einen bestimmten Temperaturbereich haben, in dem sie bei Aufbringung äußerer Kräfte plastisch verformbar sind.. Dieser Plastizitätsbereich (Makrobrown'sche Bewegung) liegt bei sehr vielen Polymeren bei etwa 200 bis 250°C. - Die aus Folien geformten Rohkörper wurden karbonisiert, wie es den vorher beschriebenen Relationen von V/andstärken und Aufheizgeschwindigkeiten entspricht.
Patentansprüche:
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ORiGfNAL INSPECTED
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Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    , 1. ) Elektrode, insbesondere gitterförmige Elektrode, aus festem Kohlenstoff für Elektronenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der das eigentliche Gitter bildende Teil der Elektrode (1) aus glasartigem Kohlenstoff besteht.
  2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) bzw. deren aus glasartigem Kohlenstoff bestehender Teil mit pyroly ti schein Graphit überzogen ist.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung der Elektrode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Körper aus gehärtetem Kunstharz formt bzw. soweit bearbeitet, daß er die Form der gewünschten Elektrode aufweist, und ihn anschließend karbonisiert.
  4. 4. Verfahren zur* Herstellung der Elektrode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen gegebenenfalls roh vorgeformten Körper aus gehärtetem Kunstharz karbonisiert und den so erhaltenen Körper aus glasartigem Kohlenstoff anschließend zur gewünschten Elektrode weiterverarbeitet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet> daß man den Körper aus glasartigem Kohlenstoff durch Schneiden mittels Laserstrahlen zur gewünschten Elektrode weiterbearbeitet.
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  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrode einer Glühbehandlung bei 700 bis 12000C in einer reaktiven Atmosphäre unterzieht.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunstharz vorkondensiertes festes Phenol-Resol in Pulverform oder flüssiges Phenol-Resol oder Mischungen von vorkondensiertem Furfurylalkohol mit Phenol-Resolen einsetzt.
    8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkörper aus gehärtetem Kunstharz durch netzartiges Aufwickeln oder Verflechten von Phenolharzdrähten herstellt.
    9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunstharz Polyimidfolien einsetzt.
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