DE607297C

DE607297C - Glow cathode for electrical discharge vessels

Info

Publication number: DE607297C
Application number: DEM107757D
Authority: DE
Original assignee: RADIO ROEHREN LAB DR NICKEL G
Current assignee: RADIO ROEHREN LAB DR NICKEL G
Priority date: 1928-12-01
Filing date: 1928-12-01
Publication date: 1934-12-21

Description

Bei Glühkathoden für elektrische Entladungsgefäße ist es zweckmäßig, hochschmelzende Metalle als Trägerdraht zu verwenden, insbesondere Wolfram und Molybdän. Bringt man jedoch auf derartige Drähte emittierende Substanzen, beispielsweise die Oxyde der Erdalkalien, so werden die Trägerdrähte durch chemische und physikalische Einwirkung dieser Substanzen, besonders des Sauerstoffs, schnell angegriffen und leicht zerstört. Es ist nun schon bekannt, Zwischenschichten anzuwenden, die eine Einwirkung der emittierenden Substanzen auf den Trägerdraht verhindern sollen. Man hat als solche Zwischenschichten Metalle, wie z. B. Kupfer, angegeben. Unter Umständen hat man diese Zwischenschichten oxydiert,· so ist es bekannt, Nickeloxydschichten anzuwenden. Diese Zwischenschichten haben jedoch den Nachteil, daß sie für die Einwirkung der emittierenden Substanzen auf den Trägerdraht nicht genügend undurchlässig sind. Die Kathoden sind während des Betriebes auf so hoher Temperatur, daß die Moleküle der emittierenden Substanzen zum Teil dissoziiert sind, so daß insbesondere der dissoziierte Sauerstoff durch die Schutzschicht diffundiert und den Trägerdraht angreift.In the case of hot cathodes for electrical discharge vessels, it is expedient to use high-melting points To use metals as carrier wire, especially tungsten and molybdenum. However, if such wires are used, they are emitting Substances, for example the oxides of the alkaline earths, become the carrier wires through chemical and physical effects of these substances, especially oxygen, attacked quickly and easily destroyed. It is now known about interlayers apply that an action of the emitting substances on the carrier wire should prevent. One has as such intermediate layers metals, such as. B. copper, specified. Under certain circumstances these intermediate layers have been oxidized, so it is known Apply nickel oxide layers. However, these intermediate layers have the disadvantage that they are not sufficient for the action of the emitting substances on the carrier wire are impermeable. The cathodes are at such a high temperature during operation that the molecules of the emitting substances are partially dissociated, so that in particular the dissociated oxygen through the protective layer diffuses and attacks the carrier wire.

Erfindungsgemäß wird als Material der Zwischenschicht zwischen dem Trägerdraht und dem emittierenden Stoff Aluminium verwendet, und zwar derart, daß in der fertigen Glühkathode eine Aluminiumoxyd-Schutzsehicht vorhanden ist. Man erreicht damit, daß die obenerwähnte Diffusion und somit die Zerstörung des Trägerdrahtes weitgehend vermindert und die Lebensdauer der Kathode erheblich erhöht wird.According to the invention, the intermediate layer between the carrier wire is used as the material and the emitting substance used aluminum, in such a way that in the finished An aluminum oxide protective layer is present. It is thus achieved that the above-mentioned diffusion and thus the destruction of the carrier wire is largely reduced and the service life of the cathode is reduced is increased significantly.

Es ist zwar schon bekannt, Metalle zum Schutz gegen äußere Einflüsse mit Aluminium zu überziehen. Auch hat man zwischen dem Heizkörper und der Emissionsschicht bereits Schichten aus Aluminiumoxyd angeordnet, um diese Teile elektrisch voneinander zu isolieren. Durch eine Einbettung des Heizdrahtes in Aluminium bzw. Aluminiumoxyd wird demgegenüber erreicht, daß der Trägerdraht chemischen Einflüssen weitgehend entzogen wird und daß kleine, auf ihm etwa vorhandene Sauerstoffmengen gebunden werden.It is already known to use aluminum to protect metals against external influences to cover. Also, one already has between the radiator and the emission layer Layers of aluminum oxide arranged to electrically separate these parts from each other isolate. By embedding the heating wire in aluminum or aluminum oxide what is achieved, on the other hand, is that the carrier wire is largely removed from chemical influences and that small amounts of oxygen that may be present on it are bound.

Die bei der erfindungsgemäßen Kathode vorgesehene Zwischenschicht wird zweckmäßig in der Weise erzeugt, daß man den Trägerdraht durch flüssiges Aluminium zieht, so daß ein Aluminiumüberzug auf dem Träg>erdraht haftenbleibt. Die Schichtdicke des Aluminiumüberzuges kann man dadurch variieren, daß man für das flüssige Aluminium verschiedene Temperaturen wählt. Man kann auch den Trägerdraht beispielsweise durch einen hindurchgel'eiteten elektrischen Strom erhitzen und dadurch eine Verschiedenheit der Schichtstärke hervorrufen. Am besten wird man die gesamte Vorrichtung in einer Wasserstoffatmosphäre unterbringen, so daß eine Oxydation nicht eintreten kann. Gleichzeitig mit dem Überziehen des Trägerdrahtes kann man den Trägerdraht vonThe intermediate layer provided in the cathode according to the invention is expedient produced by pulling the carrier wire through liquid aluminum, so that an aluminum coating adheres to the carrier wire. The layer thickness the aluminum coating can be varied by choosing the liquid aluminum Chooses different temperatures. The carrier wire can also, for example, be passed through an electrical wire Heat electricity and thereby create a difference in layer thickness. The best thing to do is to get the entire device place in a hydrogen atmosphere so that oxidation cannot occur. Simultaneously with the coating of the carrier wire, the carrier wire can be removed from

\^rerunreinigungen, insbesondere von einer etwa vorhandenen Oxydschicht befreien. Das Prinzip einer derartigen Anordnung wird in der beiliegenden Zeichnung gezeigt. In einem Raum α befindet sich ein genügend stark beheiztes, mit flüssigem Aluminium versehenes Gefäß b. Durch das Aluminium c hindurch wird von der Seite d her der Trägerdraht eingeführt, der auf der Seite e mit einer to Aluminiumschient versehen das Gefäß verläßt. Falls es erforderlich ist, kann man durch den Draht einen Strom schicken, der zur Erwärmung des Drahtes dient. Eine Elektrode ist das Aluminiumgefäß selbst, während an dem zugeführten Drahtstück d sowie an dem abwandernden Drahtstück e sich je eine weitere Elektrode befindet, so daß die Teile d und e des Trägerdrahtes von zwei unabhängigen Stromkreisen durchflossen werden. Der Teil d wird nun durch Stromwärme so stark geheizt, daß alle daran haftenden Verunreinigungen beseitigt werden. Die Temperatur des Drahtteiles e wird der gewünschten Schichtdicke des Aluminiums ent-Ä5 sprechend eingestellt.\ ^r Free any impurities, in particular any oxide layer that may be present. The principle of such an arrangement is shown in the accompanying drawing. In a room α there is a sufficiently heated vessel b provided with liquid aluminum. The carrier wire is inserted through the aluminum c from the side d , which leaves the vessel on the side e with an aluminum rail. If necessary, a current can be sent through the wire to heat the wire. One electrode is the aluminum vessel itself, while a further electrode is located on the fed piece of wire d and on the migrating piece of wire e , so that parts d and e of the carrier wire are traversed by two independent circuits. Part d is now heated so strongly by current heat that all impurities adhering to it are removed. The temperature of the wire part e is set according to the desired layer thickness of the aluminum.

Nachdem der Aluminiumüberzug fertiggestellt ist, kann entweder der Überzug sofort oxydiert werden, und dann erst werden die emittierenden Substanzen aufgebracht. Man kann jedoch auch den noch nicht oxydierten Draht mit den emittierenden Substanzen versehen. Die Oxydation des Aluminiums findet dann im Laufe der Zeit durch den thermisch oder chemisch frei werdenden Sauerstoff statt.After the aluminum plating is completed, either the plating can be done immediately are oxidized, and only then are the emitting substances applied. Man however, the wire that has not yet been oxidized can also be provided with the emitting substances. The aluminum is then oxidized over time by the thermally or chemically released oxygen instead of.

Die Wirkungsweise einer derartigen Aluminiumzwischenschicht beruht erstens darauf, daß sich Aluminium mit hochschmelzenden Metallen, z. B. Wolfram, fast gar nicht Iegiert. Auch eine merkbare Diffusion des Aluminiums wurde nicht beobachtet. Zweitens oxydiert das an sich leicht flüssige Aluminium sehr schnell zu einer sehr stabilen Sauerstoffverbindung, die auch bei höchsten 4-5 Temperaturen nicht zerfällt. Das Aluminiumoxyd hat weiterhin die sehr wichtige Eigenschaft, infolge seiner molekularen engen Lagerung für andringende Sauerstoffmoleküle undurchlässig zu sein. Die Schichtdicke des Aluminiums ist dabei sehr gering zu wählen, sie beträgt zweckmäßig nur wenige Hundertstel Millimeter. Zwischen der Aluminiumoxydschicht und dem Trägerdraht wird normalerweise eine ganz dünne Aluminiumschicht vorhanden sein. Sobald durch irgendwelche Einflüsse die Aluminiumoxydschicht zerstört werden sollte, bildet das darunterliegende Aluminium bei Hinzutritt von Sauerstoff sofort eine neue Oxydschicht, die wiederum ein weiteres Vordringen des Sauerstoffes verhindert.The mode of action of such an aluminum intermediate layer is based firstly on that aluminum with refractory metals, z. B. tungsten, almost not alloyed at all. A noticeable diffusion of the aluminum was also not observed. Second, the easily liquid aluminum oxidizes very quickly to a very stable oxygen compound that does not break down even at 4-5 temperatures. The aluminum oxide also has the very important property, due to its close molecular storage to be impermeable to penetrating oxygen molecules. The layer thickness of the aluminum should be chosen to be very small, it is expediently only a few hundredths of a millimeter. Between the aluminum oxide layer and the carrier wire will normally have a very thin layer of aluminum. As soon as by any Influences the aluminum oxide layer should be destroyed, forms the underlying With the addition of oxygen, aluminum immediately creates a new oxide layer, which in turn prevents further penetration of the oxygen.

Ein Angriff des Sauerstoffs auf den Trägerdraht wird auch bei den bekannten Kathoden nicht verhindert, bei denen die emittierenden Substanzen aus Aluminaten der Erdalkalimetalle bestehen, weil diese Doppelverbindungen gegenüber Aluminiumoxyd viel leichter zersetzbar und weniger dicht gelagert sind.An attack of the oxygen on the carrier wire is also with the known cathodes does not prevent the emitting substances from aluminates of the alkaline earth metals exist because these double compounds are much easier to decompose than aluminum oxide and are stored less densely are.

Claims

Patent claims:

1. Hot cathode for electrical discharge vessels with a through oxygen relatively easily attackable carrier wire, an applied intermediate layer of metal, the whole or is only superficially oxidized, and a highly emissive emission layer, thereby characterized in that aluminum is used as the metal of the intermediate layer in such a way that an aluminum oxide protective layer is available.

2. The method zttr production of a hot cathode according to claim 1, characterized characterized in that a pure aluminum layer on a refractory carrier wire applied and attached to this oxygen-releasing emitting substances.

3. A method for producing a hot cathode according to claim 1, characterized characterized in that aluminum is applied to the carrier wire, this superficially oxidized and the wire is then provided with emitting substances.

4. A method for producing a hot cathode according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the wire for the application of the aluminum layer in a hydrogen atmosphere by liquid Aluminum is drawn.

5. A method for producing a hot cathode according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the as yet uncoated wire is used to remove impurities in the hydrogen atmosphere is annealed.

6. A method for producing a hot cathode according to claim 4 and 5, characterized characterized in that the wire moving away from the liquid aluminum is heated, in particular for regulation the layer thickness of the coating and for the even distribution of the coating metal.

1 sheet of drawings