DE593719C

DE593719C - Process for the production of cathodes for discharge tubes

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Publication number: DE593719C
Application number: DEV22543D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRICITAETS AG; Ver Gluehlampen & Elec AG
Current assignee: ELECTRICITAETS AG; Ver Gluehlampen & Elec AG
Priority date: 1927-04-30
Filing date: 1927-05-18
Publication date: 1934-03-05
Also published as: BE348355A; GB289762A

Description

Es ist· längst bekannt, daß die Erdalkalimetallebzw. ihre Oxyde besonders hohe spezifische Emissionsfähigkeit aufweisen, und es werden deshalb schon längst in den verschiedenen Entladungsröhren Kathoden angewendet, die mit diesen Metallen bzw. ihren Oxyden bedeckt sind. Solche Röhren werden z. B. als Sende- und Empfangsröhren, in der drahtlosen Telegraphic, Telephonie, als Gleichrichter und Röntgenröhren verwendet.It has long been known that the alkaline earth metals or. their oxides have particularly high specific emissivity, and have therefore long been used in the various Discharge tube cathodes used with these metals or their oxides are covered. Such tubes are z. B. as transmitting and receiving tubes, in wireless telegraphic, telephony, as Rectifiers and x-ray tubes used.

Die emittierende Schicht dieser KathodenThe emitting layer of these cathodes

soll möglichst gut an dem Kerndraht haften, dabei soll sie möglichst dünn sein, damit ihr Widerstand nicht zu groß sei. Die bisher hergestellten derartigen Kathoden entsprechen den Anforderungen hauptsächlich deshalb nicht, weil sie beim Gebrauch der Röhre keine genügend gleichmäßige Emission ergeben. Die meisten bisher bekanntgewordenen Verfahren bestehen im wesentlichen darin, daß eine oder mehrere Verbindungen der Erdalkalimetalle, welche bei der Erhitzung Oxyde ergeben oder die Oxyde selbst in einer oder mehreren Schichten auf den Kerndraht der Kathode aufgebracht, sodann erhitzt werden. Es wurde auch versucht, die Erdalkalimetalle selbst auf den Kerndraht zu bringen; dies gelang aber hauptsächlich deshalb nicht gut, weil sich die Erdalkalimetalle in Anwesenheit der geringsten Spuren von Wasserdampf oder Sauerstoff oxydieren und auf den Kerndraht ein mehr oder- weniger oxydiertes Metall gelangte, wodurch das gute Haften, welches zwischen dem Kernmetall und dem reinen Erdalkalimetall nach genügendem Erhitzen tatsächlich zustande kommt, nicht vorhanden war.should adhere as well as possible to the core wire, while it should be as thin as possible so that you Resistance is not too great. The cathodes of this type produced so far correspond The main reason why they do not meet the requirements is that they do not meet the requirements when the tube is in use result in sufficient uniform emission. Most of the procedures known so far consist essentially in the fact that one or more compounds of the alkaline earth metals, which result in oxides when heated or the oxides themselves in one or more layers on the core wire applied to the cathode, then heated. Attempts have also been made to the alkaline earth metals bring yourself to the core wire; but this did not succeed mainly because the alkaline earth metals in the presence of the slightest traces of water vapor or oxygen, oxidize and a more or less oxidized metal got onto the core wire, which made the good Adhere, which between the core metal and the pure alkaline earth metal after sufficient Heating actually comes about, was not present.

Es ist außerdem versucht worden, die Erdalkalimetalle aus einer thermisch zersetzlichen Verbindung, Azid, durch Erhitzen in der Röhre selbst herzustellen und zur Verdampfung zu bringen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß der dabei entstehende Stickstoff sich mit dem Erdalkalimetall wieder zu Nitriden verbindet und so eine unkontrollierbare, die Emission störende Schicht, auf der Kathode entsteht. Außerdem sind die Azide höchst explosiv, was bei der Fabrikation der Röhren eine ständige Gefahr bedeutet.Attempts have also been made to extract the alkaline earth metals from a thermally decomposable Compound, azide, produced by heating in the tube itself and evaporating bring to. However, this process has the disadvantage that the nitrogen produced in the process reacts with the alkaline earth metal connects to nitrides and thus creates an uncontrollable layer that interferes with emissions, arises on the cathode. In addition, the azides are extremely explosive, as is the case during manufacture the tubes mean a constant danger.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kathoden, deren Wirkung auf der hohen Emissionsfähigkeit der Erdalkalimetalle bzw. ihrer Oxyde beruht. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß eine Legierung eines hochemittierenden Erdalkalimetalls mit einem anderen Metall hergestellt und in der Röhre untergebracht wird, wobei das Begleitmetall eine Oxydierung des Erdalkalimetalls verhindert. In der evakuierten Röhre wird dann die Legierung so hoch erhitzt, daß sie schmilzt und in ihre Komponenten zerfällt; sodann verdampft das Erdalkalimetall, und seine Dämpfe schlagen sich an den kälteren Teilen der Röhre, so auch auf den KerndrahtThe present invention relates to a process for the production of cathodes, whose effect is based on the high emissivity of the alkaline earth metals or their oxides. The procedure consists in essential in that an alloy of a highly emissive alkaline earth metal with a Another metal is made and placed in the tube, with the accompanying metal prevents oxidation of the alkaline earth metal. In the evacuated tube, the alloy is then heated so high that it melts and disintegrates into its components; then the alkaline earth metal evaporates, and its vapors hit the colder parts of the tube, including the core wire

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der Kathode nieder; das derart niedergeschlagene oxydfreie Metall haftet sicher auf dem Kerndraht.the cathode down; the oxide-free metal deposited in this way adheres securely to the Core wire.

Zur Ausführung des Verfahrens: wurden diejenigen Legierungen der Erdalkalimetalle als am besten geeignet befunden, welche sich bei verhältnismäßig niedriger Temperatur zersetzen und deren Begleitmetall ebenfalls bei nicht zu hoher Temperatur verdampft. ίο So sind z. B. sehr gute Resultate mit einer Legierung von Barium mit Magnesium erzielt worden. Diese Legierung hat auch den A^orteil, daß beide Bestandteile leicht verdampfen und dabei beide die rasche Herstellung und Aufrechterhaltung des besten Vakuums fördern.To carry out the process: were those alloys of the alkaline earth metals found to be most suitable, which is at a relatively low temperature decompose and their accompanying metal also evaporates at a temperature that is not too high. ίο So are z. B. achieved very good results with an alloy of barium with magnesium been. This alloy also has the advantage that both components evaporate easily and both the rapid establishment and maintenance of the best vacuum support financially.

Es sind schon Legierungen, deren eine Komponente ein hochemittierendes Erdalkalimetall ist, zur Erzielung eines vollständigen so Vakuums verwendet worden, z. B. Legierungen von Calcium mit Zinn oder Magnesium. Vorliegende Erfindung bezieht sich demgegenüber auf ein Verfahren zur Herstellung von Hochemissionskathoden, bei welchen solche Legierungen der hochemittierenden Erdalkalimetalle verwendet wei'den, deren andere Komponente nicht nur die Oxydierung des Erdalkalimetalls an der Luft verhindert, sondern auch eine niedrigere Sublimationstemperatur besitzt als das Erdalkalimetall selber. Solche Legierungen besitzen zur Herstellung von Kathoden besondere Vorteile, die bei der Einführung von Legierungen zur Gasbindung ohne Bedeutung sind. So wird dadurch ermöglicht, daß das leichter verdampfende Begleitmetall von der Kathode leicht entfernt werden kann, ohne das Erdalkalimetall von der Kathode verdampfen zu müssen. In den meisten Fällen wird aber auch dies nicht nötig sein, denn wenn die .Kathode auf entsprechender Temperatur gehalten wird, schlägt sich das Begleitmetall, welches eine niedrigere Sublimationstemperatur besitzt, gar nicht auf die Kathode nieder, auf der eine reine Erdalkalischicht entsteht. There are already alloys, one component of which is a highly emissive alkaline earth metal has been used to achieve a complete vacuum, e.g. B. Alloys of calcium with tin or magnesium. The present invention relates to this to a process for the production of high-emission cathodes, in which such alloys of the high-emissivity Alkaline earth metals are used, the other component of which is not just oxidation of the alkaline earth metal in the air, but also a lower sublimation temperature possesses than the alkaline earth metal itself. Such alloys have for Manufacture of cathodes have particular advantages when introducing alloys are irrelevant for gas binding. This makes it easier to do so Evaporating accompanying metal can be easily removed from the cathode without removing the alkaline earth metal having to evaporate from the cathode. In most cases it will even this may not be necessary, because if the .Kathode is kept at the appropriate temperature the accompanying metal, which has a lower sublimation temperature, beats itself does not even fall on the cathode, on which a pure alkaline earth layer is formed.

Die Herstellung solcher Legierungen kann auf elektrolytischem oder thermischem Wege erfolgen. Das elektrolytische Verfahren wird zweckmäßig derart durchgeführt, daß das Begleitmetall in geschmolzenem Zustande die Kathode bildet und ein geeignetes geschmolzenes Salz des Erdalkalimetalls elektrolysiert wird; das Erdalkalimetall scheidet sich auf der geschmolzenen Kathode ab und legiert sich gleichzeitig mit dem die Kathode der Elektrolyse bildenden Begleitmetall, welche sich am Boden des Gefäßes befindet, so daß der darüberstehende geschmolzene Elektrolyt die Oxydierung des ausgeschiedeneu Erdalkalimetalls verhindert.Such alloys can be produced electrolytically or thermally take place. The electrolytic process is expediently carried out in such a way that the Accompanying metal in the molten state forms the cathode and a suitable molten one The salt of the alkaline earth metal is electrolyzed; the alkaline earth metal separates on the molten cathode and alloys simultaneously with that of the cathode the accompanying metal forming electrolysis, which is located at the bottom of the vessel, so that the molten electrolyte above the oxidation of the precipitated new Prevents alkaline earth metal.

Das thermische Verfahren besteht meistens darin, daß das Oxyd des Erdalkalimetalls mit einem Überschuß eines stark positiven Metalls vermengt, erhitzt und das Erdalkalimetall reduziert wird; das gewonnene Metall legiert sich mit dem nicht oxydierten Begleitmetall, und die Legierung sammelt sich am Boden des Gefäßes, von wo sie abgeschieden wird; das entstandene Oxyd des Begleitmetalls sammelt sich über den geschmolzenen Metallen. Es ist zur sicheren Vermeidung einer Verunreinigung (Oxydierung) der Legierung meistens zweckmäßig, eine vollständig neutrale Atmosphäre, z. B. aus Argon bestehend, anzuwenden.The thermal process consists mostly in that the oxide of the alkaline earth metal mixed with an excess of a strongly positive metal, heated and the alkaline earth metal is reduced; the recovered metal is alloyed with the non-oxidized accompanying metal, and the alloy collects at the bottom of the vessel from where it is deposited; the resulting oxide of the accompanying metal collects over the molten metals. It is to safely avoid contamination (oxidation) of the alloy mostly expedient to have a completely neutral atmosphere, e.g. B. consisting of argon, apply.

Die Zersetzung der Legierung erfolgt zweckmäßigerweise derart, daß eine entsprechend kleine Menge derselben auf der Anode, womöglich auf der der Kathode zugewendeten Seite derselben, befestigt, die Röhre auf die Pumpe gesetzt und die Anode auf elektrischem Wege, ζ. Β. durch Anwendung von hochfrequenten Induktionsströmen, erhitzt wird, bis die Legierung schmilzt, sich sodann zersetzt und die beiden Bestandteile der Legierung verdampfen. Die Oberfläche der Kathode kann nachher zum Teil oxydiert werden.The decomposition of the alloy is expediently carried out in such a way that a correspondingly small amount of the same on the Anode, possibly on the side facing the cathode, attached to the The tube is placed on the pump and the anode is electrically connected, ζ. Β. by application by high frequency induction currents, is heated until the alloy melts, itself then decomposed and the two components of the alloy evaporate. The surface the cathode can be partially oxidized afterwards.

Claims

Patent claims:

Are brought 1. A process for the preparation of cathodes for discharge tubes, wherein said high-emission alkaline earth metals in the tube under vacuum to \ ^r erdampfung and deposited on the cathode core wire, characterized in that the alkaline earth metal in the form of an alloy with metals to an oxidation of the alkaline earth metal the air and which have a lower sublimation temperature than the alkaline earth metal is introduced into the tube.

2. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that an alloy of the highly emissive alkaline earth metal with a strongly positive one Metal, e.g. B. magnesium is used.

3. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that the alkaline earth metal alloy on the anode expediently as close as possible to the Cathode attached, the alloy then by means of electrical heating of the anode decomposed and the alkaline earth metal is made to evaporate.

BKBUN. ORnPTCKT IN DEI!