DE942460C - Verfahren zur Herstellung von Oxydkathoden fuer elektrische Entladungsroehren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Oxydkathoden für elektrische Entladungsröhren Die Erfindung bezieht sich auf Glühkathoden für elektrische Entladungsgefäße, insbesondere für Elektronenröhren zur Verwendung in der elektrischen Fernmeldetechnik. In diesen werden vorwiegend .Oxydkathoden benutzt, die aus einem mittelbar oder unmittelbar geheizten Emiissionsschichtträger, zumeist aus Nickel oder einer Nickellegierung, und einer aus einem oder mehreren Erdalkalioxyden, hauptsächlich Bariumoxyd oder Barium-Strontium-Oxyd, gebildeten Emissionsschicht bestehen. Zu den mannigfaltigen Gesichtspunkten, die bei der Herstellung einer Oxydkathode zu beachten sind, gehört auch eine gut leitende Verbindung zwischen der Emissionsschicht und -ihrer Unterlage. Außerdem ist es erwünscht, daß während der Lebensdauer der Röhre eine ständige Nachaktivierung der Kathode stattfindet.
• Man hat Oxydkathoden der vorhin gekennzeichneten Art bisher in der Weise hergestellt, daß auf einen rohr-, band- oder drahtförmigen Em.issionsschichtträger aus Nickel, Platin, Wolfram, ,Molybdän oder Legierungen davon eine Paste aus Erdadkali-Karbonaten und einem Bindemittel aufgetragen und angetrocknet wurde und die ErdalkaJi-Karbonate nach dem Einbau der Kathode in das Vakuumgefäß durch Erwärmen in die entsprechende Oxyde übergeführt wurden. Bei dieser Umwandlung bilden eich, insbesondere,du rch die Einwirkung der frei werdenden Kohlensäure auf dem Einiesionsschichtträger, zwischen der Oberfläche des letzteren und der Emissionsschicht in unkontrollierbarer Weise Zwischenschichten, die bei der Betriebstemperatur der Kathöde die Wärme schlecht leiten und infolgedessen das Fließen des Entladungsstromes behindern. Dieser Mangel wird durch die im folgenden beschriebene Erfindung beseitigt.
• Gemäß der Erfindung wird eine Gliihkathode mit einer aus Erdalkalimetalloxyden, - insbesondere Bariumoxyd, bestehenden Emissionsschicht auf einem aus Nickel mit einem Zuschlag von einerseits etwa i % oder weniger Titan, Niob, Vanadin oder Uran und andererseits etwa o,1 % .oder weniger Magnesium hergestellten metallischen Träger einer Wärmebehandlung unterworfen, durch die sich an der Grenzfläche zwischen . dem Emissionsschichtträger und der Emissionsschicht eine heiß- leitende Zwischenschicht aus anreduziertern Berium-Titanat, Bariusn-Vanadat oder Barium-Uranat bildet.
• Die Wirkungsweise dieser Zuschläge kann man sich etwa folgendermaßen vorstellen. Auf den Kathodenschichtträger wird eine Emissionspaste aufgebracht, -die in bekannter Weise aus Barium-Karbonat und einem. Bindemittel besteht und, durch Erhitzen zersetzt wird. Dabei bleibt Bariumoxyd auf der Kathode zurück, während Kohlensäure entweicht. Gleichzeitig bildet sich an der Grenzfläche zwischen der Metallunterlage und der Emissionsschicht eine Zwischenschicht aus Barium-Titanat. Dieses ist ein Isolator, wird aber bei geeignet durchgeführter Erwärmung infolge thermischer -Zersetzung anreduzlert, wodurch .sich eine Verbindung Ba Ti 0x bildet,. in welcher x kleiner als 3 ist. Dieses anreduziefe Barium-Titanat hat einen negativen Temperatuirkoeffizienten des Widerstandes und wird bei der Betriebstemperatur der Kathode zu einem gutem Leiter. Entsprechendes gilt für die Zuschläge von Niob, Vanadin oder Uran, wobei zum besseren Verständnis an die als Heißleiter bekannten Urandioxyd-Widerstände erinnert werden darf, deren negativer Temperaturkoeffizient des Widerstandes ebenfalls auf dem Anredu@zieren von Urandioxyd beruht. Die Bildung des Bariuan-Titanats kann außerdem so vonstatten gehen, daß das Bariumoxyd an der Grenzfläche teilweise reduziert und damit die Aktivierung der Käthode beschleunigt wird.
• Es ist bekannt, den Emissionsschichtträger einer mittelbar geheizten Kathode aus Nickel mit geringen Zusätzen von Magnesiüim, Aluminium, Titan und Silizium herzustellen. Dabei fehlte aber der Gesichtspunkt, diese Zusätze dem Nickel in solcher Zusammenstellung und in einem derartigen Mengenverhältnis beizugeben, daß anreduzierte Barium-Titanat-Schichten .entstehen: Dieser Gesichtspunkt lag um so weniger nahe, als es bekannt war, daß die Zusätze einzeln schädliche Zwischenschichten bilden.
• Es sind bereits Vorschläge bekannt, als Werkstoff für Kathodenschichtträger -eine titanhaltige Legierung zu verwenden, um dadurch die Emission günstig zu beeinflussen. Diese Vorschläge' wurden aber von der Praxis verworfen, weil man festgestellt hatte, daß sich dabei eine schwarze Zwischenschicht bildete, die einen großen Widerstand aufwies (vgl. Proceedings IRE 39, Nr. 7 [Juli 19511 79i3). Im Lichte der Erfindung betrachtet, deutet dies darauf hin, daß nicht anredruziertes BarilÜm-Titanat vorlag, sondern eine andere Verbindung, die keinen Heißleiter darstellt.
• Da das an der Oberfläche des Kathodenschichtträgers vorhandene Titan- sich. .in Bariu@m-Tstat'lat verwandelt und das im Innern des,. Kathodenschichtträgers vorhandene Titan keine merkliche Neigung zeigt, an -die Oberfläche zu wandern, findet während der Lebensdauer der Kathode keine Nachaktivierung durch das Titan statt. Um diese sicherzustellen, wird gemäß der Erfindung dem Kathodenschichtträger eine geringe Menge von Magnesium einverleibt, das eine starke Diffusionsneigung hat und beim Zusammentreffen mit denn Bariumoxyd der Emissionsschicht fortlaufend Barium freisetzt. Infolge der Anwesenheit von Titan bildet sich-jedoch an der Grenzfläche nicht Magnesiumoxyd, dessen schlecht- leitende Eigenschaften bekannt sind, sondern anreduziertes Magnesium-Titanat, das ebenfalls ein Heißleiter ist.
• Auf diese Weise ist ei gelungen, eine Oxydkathode zu schaffen, die einerseits bei der Betriebstemperatur einen vernachlässiglraren Grenzschichtwiderstand aufweist und andererseits ständig nachaktiviert wird. Würde man Magnesium allein als Zuschlag wählen, so würde dieses sehr' rasch aus der Legierung herauswandern und die Nachaktivierung aufhören, oder es würden. sich bei Anwesenheit größerer Mengen von Magnesium störende Niederschläge bilden, während bei Verwendung von Titan als einzigem Zuschlag. die Nachaktivierung überhaupt nicht zustande käme.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Glühkathoden mit einem metallischen Träger für die aus Erdalkalimetalloxyden; insbesondere Barfumoxyd, bestehende Oxydschicht für- elektrische Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Emissionsschichtträger aus Nickel mit einem Zuschlag von. einerseits etwa i % oder weniger Titan, Vanadium, Niob ader Uran und andererseits etwa o,1 % oder weniger Magnesium ausgestattete Kathode einer Wärmebehandlung unterworfen wird, durch die - sich an der Grenzfläche zwischen .dem Emissionsschichtträger und der Emissionsschicht eine heiß leitende Zwischenschicht a:us anTeduz.iertem Barium-Titanat, Barium-Vanadat oder Barium-Uranat bildet. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 720 753, 755 02'5, 857 240; Bull. schweiz. elektrotechn. Ver.; Bd.43, 195e 5. 954 bis 957. -