DE572700C - Gluehkathode fuer Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

• Glühkathode für Entladungsgefäße Es ist durch die Untersuchungen von Wehnelt bekannt, daß die Oxyde, Chloride und Fluoride der Erdalkalien und deren Gemische schon bei sehr niedrigen Temperaturen Elektronen emittierten. Neuere Arbeiten haben dann gezeigt, daß diese Eigenschaft irn gleichen Maße allen einfach zusammengesetzten Verbindungen der betreffenden Elemente zukommt. Von allen diesen Verbindungen hat praktisch nur das Oxyd Bedeutung erlangt. Sind in der Technik andere Ausgangsmaterialien, z. B. das Nitrat (nach dem alten Verfahren von Wehnelt) benutzt worden,so war doch in allen Fällen die Emissionssubstanz das Oxyd, welches sich durch irgendwelche Umsetzungen gebildet hatte. Nun zeigen gerade diejenigen Verbindungen, die bei besonders niedrigen Temperaturen schon sehr hohe Emission haben, nämlich die Verbindungen des am stärksten elektropositiven Bariums, welches in dieser Beziehung den Alkalien schon recht ähnlich ist, die unangenehme Eigenschaft, daß sie der Wirkung .des Glimmbogens schlecht widerstehen und sich leicht verflüchtigen. Es soll allerdings nicht unerwähnt bleiben, daß nach neueren Untersuchungen die Verflüchtigung der Oxyde in sehr hohem Maße von der gewählten Unterlage abhängt.
• Auch jetzt noch ergeben sich bei der Herstellung der Wehnelt-Kathode recht erhebliche Schwierigkeiten. Die Oxyde verändern sich während des Fabrikationsganges z. B. durch Kohlensäureaufnahme sehr leicht. Die notwendige Gleichmäßigkeit der Fabrikation läßt sich daher mit den Oxyden nur schwer erreichen, und es sind: Ausfälle, welche die Unkosten des Verfahrens sehr erhöhen, nicht zu vermeiden.
• Der Versuch, an Stelle der empfindlichen Oxyde die wesentlich unempfindlicheren und beständigeren Salze der Sauerstoffsäuren der Erdalkalien zur Fabrikation von Glühkathoden zu verwenden, scheiterte bisher vollkommen. Die in Frage kommenden Verbindungen, z. B. die Sulfate, Silikate, Phosphate und Carbonate, zeigen keine Emission, da der stark elektronegative Säurerest den Austritt der Elektronen vollständig verhindert. Erst wenn die Salze dissoziieren, d. h. wenn ein Teil des in vielen Fällen flüchtigen Säurerestes bei hoher Temperatur abgespalten und dementsprechend freies Oxyd vorhanden ist, setzt eine merkliche Elektronenemission ein. Das unter diesen Verbindungen noch am leichtesten dissoziierbare Carbonat ergibt daher bei vorsichtiger und vollständiger Dissoziation eine brauchbare Kathode; doch ist der Prozeß langwierig und schwierig.
• Eine genaue Durchprüfung der vorliegenden Verhältnisse .er,-ab nun, daß doch eine ganze Reihe von Salzen der Sauerstoffsäuren, und zwar gerade Salze von nichtflüchtigen Säuren, in hervorragendem Maße befähigt sind, bei schon recht niedrigen Temperaturen Elektronen auszusenden. Die hier in Frage kommenden emittierenden Substanzen sind die von einem oder mehreren Oxyden des Aluminiums, Chroms, Zinks oder Zirkoniums abgeleiteten Salze der stark: elektropositiven Metalle, insbesondere der Alkalimetalle und der Metalle der Erdalkalien. Mit steigender Acidität des Säurerestes nimmt die Fähigkeit der Substanz, Elektronen auszusenden, ab. So ist das Erdkalisalz der Zirkonsäure noch als eine ausgezeichnetemittierende Substanz anzusprechen, während dagegen das Titanat keine brauchbare Elektronenemission mehr zeigt. Oxyde, die saurer sind als die Titansäure, können daher als Säurereste nicht mehr verwendet werden. Die Elektronenaffinität des Säurerestes ist dann schon so groß, daß die Emissionselektronen (Valenzel.ektronen) vollständig gebunden sind.
• Die Verbindungen zeigen eine nur unwesentlich höhere Emissionstemperatur, besitzen aber eine Temperaturstabilität, wie sie den einfachen Verbindungen, wie z. B. den Oxyden, nicht zukommt. Während Barium als Oxyd auf einer Platinunterlage unter dem Einfluß des Entladungsstromes sich bald verflüchtigt, widerstehen die obengenannten Verbindungen auch dauernden, bedeutend stärkeren Entladungen.
• Zur Herstellung der Kathoden kann man die Verbindungen vorher fertigstellen (siehe Gmelin-Handbuch) und auf die stromführende Unterlage aufbringen. Zweckmäßiger stellt man jedoch die Verbindungen erst auf der Kathode her. Man erreicht dadurch, daß man von Substanzen ausgehen kann, die vollständig luftbeständig sind. Z. B. kann man zur Herstellung der Aluminate oder Zirkoniate der Erdalkalien so verfahren, daß man die Erdalkalicarbonate mit hydratischem oder anhydratischem Aluminium- bzw. Zirkonoxyd mit etwas Bindemittel auf die Unterlage aufbringt und dann erhitzt. Die Kohlensäure wird namentlich im Vakuum leicht ausgetrieben, indem sich gleichzeitig das entsprechende Salz bildet.
• Man kann als Ausgangsmaterial anstatt der Carbonate auch die Oxyde oder Hydroxyde wählen. Die während des Fabrikationsganges aufgenommene Kohlensäure wird beim Erhitzen durch die Wirkung des diesen Verbindungen hinzugesetzten sauren Oxydes leicht und schnell verdrängt. -Eine weitere Möglichkeit, die Verbindungen herzustellen, besteht darin, die Legierungen der Metalle oder die Metallpulvergemische zu oxydieren.
• Die soeben beschriebenen Salze können auch in Verbindung mit anderen Elektronen emittierenden Substanzen verwendet werden, man kann ihnen selbst auch zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit oder der Temperaturbeständigkeit Halterungssubstanzen, z. B. Erdalkalifluoride oder überschüssiges Aluminiumoxyd, zusetzen.
• Die neuerdings beobachtete günstige Wirkung bestimmter Unterlagen auf die Haltbarkeit der Oxydkathoden ist mit großer Wahrscheinlichkeit auf die in geringem Maße auftretende Bildung der oben beschriebenen Verbindung an der Oberfläche der Unterlage zurückzuführen.

Claims (3)

1. _PATEN TANSPRÜCII E: i. Glühkathode für Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß als emittierende Substanzen die von einem oder mehreren Oxyden des Aluminiums, Chroms, Zinks oder Zirkoniums abgeleiteten Salze der stark elektropositiven Metalle, insbesondere der Alkalimetalle und der Metalle der Erdalkalien, zur Anwendung kommen.
2. 2. Verfahren zur Herstellung der Glühkathode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Salze durch chemische Umsetzung erst auf der Kathode gebildet werden.
3. 3. Glühkathode nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage Metalle oder Legierungen verwendet sind, die bei der Oxydation amphotere Oxyde liefern. q.. Glühkathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die. Glühkathode die bei der Oxydation amphotere Oxyde bildenden Unterlagsmetalle in Form eines Überzuges auf einem anderen Metall enthält.