DE836527C

DE836527C - Verfahren zur Herstellung von Kathoden fuer Elektronenroehren

Info

Publication number: DE836527C
Application number: DEC2965A
Authority: DE
Inventors: N Guyen Thien Chi; Georges Gallet
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1946-03-05
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1952-04-15
Also published as: NL69250C; CH266493A; FR926598A; GB630624A; US2520760A

Description

In ihrer üblichen Form besteht eine Oxydkathode aus einem, auf seiner Nutzfläche mit Erdalkalioxyden bedeckten Nickelrohr, in welchem, ohne es zu berühren, ein isolierter und auf Rotglut gebrachter Heizfaden angeordnet ist, der das Rohr durch Strahlung heizt. Es kommt darauf an, die so verbrauchte Leistung durch bestmögliche Ausnutzung möglichst klein zu machen.

Die chemisch-physikalische Natur des Metallträgers hat großen Einfluß auf die Emission der Oxydschicht; es ist daher wichtig, daß dieses Metall sehr genaue und sehr konstante Eigenschaften hat, um das gute Verhalten der Kathode zu gewährleisten.

Die Anwendung der besonderen technischen Maßnahmen der Pulvermetallurgie auf die Herstellung der Kathoden, die den Gegenstand der Erfindung bildet, gestattet es, diese Bedingungen zu erfüllen und sie bringt ferner weitere Vorteile mit sich, die nicht weniger wertvoll sind.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung besteht das Verfahren im wesentlichen darin, daß man der Kathode die Form einer Pastille oder Tablette aus gepreßtem Metallpulver gibt, in welche ein Heizdraht eingebettet ist, der mit einer genügend festen und anhaftenden Isolierschicht überzogen ist, um ohne Schaden einerseits die Einwirkung des Druckes während der Preßformung und andererseits die Einwirkung der Temperatur beim Brennen und dann beim späteren Betrieb auszuhalten, und zwar trotz des Unterschiedes der Ausdehnung zwischen dem Metall des Heizfadens und dem der Pastille.

Zu diesem Zweck wird zunächst eine erste Metallpulverlage leicht zusammengedrückt, auf welcher man den mit einem Isolierüberzug versehenen Heiz-

faden anordnet. Man gibt dann eine zweite Metallpulvermenge zu und wendet den endgültigen Druck an.

Andererseits besteht ein sehr einfaches Mittel zur Zentrierung des Heizfadens darin, daß man ihn beispielsweise mit reinem Alkohol anfeuchtet und in der richtigen Lage an dem Kopf des Stempels anklebt. Der letzere wird sacht bis zur Berührung mit der ersten Pulverlage gesenkt, auf welcher er den ίο Heizfaden abgibt, der so selbsttätig in der Matrize zentriert wird.

Damit der isolierte Heizfaden von den beiden Flächen gleichen Abstand hat, muß selbstverständlich das Gewicht der beiden Pulverlagen je nach der Xatur und den physikalischen Eigenschaften des Pulvers passend bemessen und der vorläufige sowie der endgültige Druck je nach der Dicke des isolierten Heizfadens und den Eigenschaften des Pulvers insbesondere seiner Feinheit, eingestellt werden, ao Gemäß der Erfindung wird die komprimierte Tablette oder Pastille in Wasserstoff oder in Vakuum gebrannt. Sie bleibt gut plan, wenn sie mit genügendem Druck gepreßt wurde und der Brennvorgang richtig geführt wird. Man kann im übrigen jede Deformation der Tablette verhindern, indem man sie zwischen zwei, durch Schrauben zusammengespannten Platten festhält.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Kathoden können als Einblockkathoden bezeichnet we'rden. Sie besitzen zahlreiche Vorteile, insbesondere den, daß sie die Ausnutzung der Heizleistung mit höchstem Wirkungsgrad ermöglichen, weil zwischen dem isolierten Heizfaden und dem Metall der Kathode eine innige Berührung vorhanden ist und trotzdem die vollkommene Gleichförmigkeit der Temperatur auf der ganzen Oberfläche der Kathode gewährleistet ist, die im Betrieb eine vollkommen gleichmäßige rote Färbung zeigt, ein Anzeichen für das Nichtvorhandensein einer Überhitzung an der Stelle des Heizfadens, trotz seiner Nähe.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Das Verfahren der Erfindung, welches die Benutzung von komplizierten Formen vermeidet, besteht darin, daß man der Tablette oder Pastille eine Form nach Art eines Tennisschlägers gibt, wie sie in Abb. 1 im Grundriß dargestellt ist. Abb. la zeigt einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 1. Der isolierte Heizdraht F kann beliebige Form haben (einer Schleife, Haarnadel usw.), wobei seine beiden Ausgänge/^ und f₂ in dem Stiel des Tennisschlägers P untergebracht sind. Man braucht diese letzteren nur unterhalb der Linie X-Y freizulegen und dort die Stromzuführungen anzuschweißen. Im Fall von Nickel, welches das am häufigsten verwendete Metall ist, löst man das Metall des Tennisschlägers durch Säureangriff oder besser durch Elektrolyse. Diese Maßnahme kann vor oder nach dem Brennen durchgeführt werden.

Die Isolierung wird durch Anwendung von Stoffen mit außergewöhnlich hohem Widerstand bei hoher Temperatur (Periklas, Magnesit usw.) vorgenommen, die auf dem Heizdraht durch Kataphorese unter genauen Bedingungen der Potentialdifferenz, der Stromstärke, der Konzentration und der Kornfeinheit, aufgebracht werden. Man erhält einen sehr festen und sehr anhaftenden Überzug mit Hilfe einer besonderen Frittung in passender Atmosphäre.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung stellt man die Kathode aus zwei zusammengefügten Halbtabletten her, die zwischen sich den isolierten Heizdraht einschließen, der in einer Rille auf- genommen wird, die in jeder von ihnen eingearbeitet ist.

Abb. 2 zeigt im Grundriß und Abb. 2 a im Schnitt eine Halbtablette P₁ mit ihrer vertieften Einprägung E, welche den isolierten Heizdraht F enthält. Die beiden Enden des Heizdrahtes stehen hervor und können mit den Stromzuführungen verschweißt werden, ohne daß sie vorher, wie es im früheren Fall, freigelegt zu werden brauchen. Dieser Umstand ist besonders wertvoll im Fall einer Wolframkathode, da dieses Metall schwer aufgelöst werden kann, ohne den Heizdraht anzugreifen. Die Rille wird durch eine Form erzeugt, die auf dem Ende des Stempels erhaben graviert ist. Man stellt auf diese Weise in Serie Halbtabletten mit gleichem Gewicht her, die nur aneinandergefügt zu werden brauchen. Dazu braucht man in vielen Fällen, z. B. bei Verwendung von Nickel, nur die beiden Halbtabletten in einer kleinen Presse gegeneinanderzudrücken und das Ganze zu brennen; die Vereinigung der beiden Stücke wird durch die kombinierte Wirkung der Temperatur und des Druckes herbeigeführt. In anderen Fällen bedient man sich eines metallischen Zwischenanstriches.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dieses Einblockverfahren vorteilhafterweise bei den Metallen anwendbar, die sich schwierig mechanisch bearbeiten lassen, wie z. B. thoriertes Wolfram: Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, so schwierige Behandlungen wie Hämmern, Ziehen und Walzen des Metalls zu vermeiden.

DieEinbringung von Zusätzen in den Metallträger einer Oxydkathode hat einen beträchtlichen Einfluß auf die Elektronenemission der Oxyde. ImFaIl von Nickel verändert die Anwesenheit von Aluminium, Titan, Magnesium stark die Emission. Die Anwendung der Pulvermetallurgie ermöglicht es, diese Zusätze in genauer Weise anzuwenden, ohne eine Schmelzung zu erfordern, während der das Metall häufig durch Absorption von festen oder gasförmigen Verunreinigungen verunreinigt wird.

Wenn die Einblockkathode gewisse Metalle, wie Mg, Ba usw. enthält, verdampfen diese im Vakuum und kondensieren an den kalten Teilen des Kolbens in Form eines glänzenden und gleichmäßigen Niederschlages. Diese Herstellungsweise wird bei der Herstellung von photoelektrischen Zellen angewendet, oder diese Metalle können auch die Rolle von Gettern spielen.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die leichte Herstellung von emittierenden Kathoden, oder von emittierenden Anoden im Fall von Ionen-

emission, sehr verschiedener Art, da es nicht nötig ist, das Stadium einer vollständigen Metallurgie des Trägers zu durchlaufen, wie dies bei den gegenwärtig verwendeten Nickelkathoden der Fall ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

r. Verfahren zur Herstellung von Elektroden und insbesondere von indirekt geheizten, emittierenden Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß man den mit einem Isolierüberzug versehenen Heizfaden in ein Metallpulver mit guter Wärmeleitfähigkeit einbettet, das zusammengedrückt und einer \Yärmel>ehandlung unterworfen wird, so daß sich ein Block ergibt, der in inniger Berührung mit dem Isolierüberzug des Heizfadens steht und auf dessen Oberfläche der emittierende Stoff aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Block in Tabletten- oder Pastillenform hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pastille oder Tablette in Form eines Tennisschlägers ausgebildet wird, wobei die Abgänge des Heizfadens in dem Stiel as des Tennisschlägers eingebettet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pastille oder Tablette hergestellt wird, indem man von zwei miteinander vereinigten halben Tabletten bzw. Pastillen ausgeht und den mit einem Isolierüberzug versehenen Heizfaden in einer Rille unterbringt, die an der Innenfläche einer halben Pastille oder Tablette eingearbeitet wird, bevor sie zusammengepreßt werden.
5. Indirekt geheizte Kathode, die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierter Heizkörper in die Masse eines gepreßten und gebrannten Metallpulvers eingebettet ist und diese Masse einen Block bildet, auf dessen Oberfläche eine thermoemittierende Schicht aufgebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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