DE980120C - Kathode fuer elektrische Entladungsroehren, welche mit einem Vorrat emittierender Verbindungen versehen ist - Google Patents
Kathode fuer elektrische Entladungsroehren, welche mit einem Vorrat emittierender Verbindungen versehen istInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathode für elektrische Entladungsröhren, welche mit einem
Vorrat eines im Innern angebrachten Emissionsstoffes versehen ist.
Es ist bekannt, eine elektrische Entladungsröhre mit einer Kathode zu versehen, die durch Füllung
eines Nickelröhrchens mit Emissionsmetallen, durch Ziehen des Röhrchens auf den erforderlichen
Durchmesser und durch eine Formgebung hergestellt wird. Der Nachteil dieser Kathode ist, daß
die Diffusion des Emissionsmetalls nach außen rein molekular ist, so daß die Wandstärke geringer gewählt
werden muß, als es mit Rücksicht auf die mechanische Festigkeit zulässig ist.
Es ist auch bekannt, um, auf und in den Löchern eines durchlochten Nickelröhrchens Njckejpulver
zu einer porösen Masse zu sintern und darauf im Innern dieses Röhrchens einen Vorrat von Emissionsverbindungen
sowie einen Heizkörper anzubringen. Mit dieser Kathode ist aber eine hohe so spezifische Emission nicht erzielbar, da zu diesem
Zweck die Temperatur derart gesteigert werden müßte, daß die poröse Nickelmasse dichtsintern
würde, so daß kein Emissionsstoff mehr hinaustreten könnte und nach kurzer Zeit die Emission »5
nur von den Eigenschaften des Nickels abhängig wäre.
Ferner ist es bekannt, den Vorrat an Emissionsoxyden innerhalb eines Zylinders aus feiner Gaze
anzubringen, die aber immerhin noch so grobe Maschen aufweist, daß bei den für eine hohe spezifische
Emission erforderlichen Temperaturen die
m αϊ/*»
Emissionsverbindungen mit zu großer Geschwindigkeit austreten. Dabei wurde vorgeschlagen, die
zylindrische Kathodenoberfläche aus einer Zahl von Ringen zu bilden, welche aufeinandergedrückt
werden, wobei die Emissionsverbindungen in der zylindrischen Höhlung angebracht sind und das
Ganze durch Isolierendplatten verschlossen wird. Für die Diffusion des Emissionsstoffes nach außen
stehen hier nur eine bechränkte Anzahl Wege offen, ίο nämlich zwischen den Ringen, deren Breite von
vielerlei zufälligen Faktoren abhängig ist, die sich auch noch während des Betriebs ändern können.
Ferner ist es bekannt, eine Kathode dadurch herzustellen, daß auf einen isolierenden oder metallischen
Träger eine Legierung, wie Barium-Aluminium, gespritzt, auf diese Legierung gleichfalls
durch ein Spritzverfahren eine poröse Schicht eines Metalls der Eisengruppe oder ein hochschmelzendes
Metall aufgebracht und letztere Schicht oberrlächlieh
oxydiert oder mit einem Erdalkalioxyd überzogen wird. Auf diese Weise wird aber keine
Kathode erhalten, welche mit einem im Inneren angebrachten Vorrat Emissionsmetall oder einer
Verbindung desselben versehen ist, da das Barium direkt und vollständig aus dem Barium-Aluminium
freikommt und durch die poröse Oberflächenschicht hindurch austritt. Folglich eignet sich diese Kathode
auch nicht für Vakuumröhren, da infolge der großen Liefergeschwindigkeit des Bariums ein
Bariumbogen entstehen kann.
Für Gasentladungsröhren ist es bekannt, innerhalb eines porösen, gesinterten Wolfranikörpers
einen Vorrat von Emissionsoxyden anzubringen und zur Erleichterung der Bewegung der Emissionsverbindungen
an die Kathodenoberfläche beim Zünden der Röhre mit kalter Kathode ein oder mehrere
feine Löcher in diesen porösen Körper zu bohren. Es hat sich aber ergeben, daß solche Kathoden
zur Verwendung in Hochvakuumentladungsröhren nicht geeignet sind, da infolge der hohen Spannung
zwischen der Kathode, und der nächsten Elektrode zwischen dieser Elektrode und den in den porösen
Körper gebohrten Löchern leicht ein Bogen des ionisierten Metalls entsteht, dessen Verbindungen
in der Kathode vorhanden sind. Auch ist der Vorrat an Emissionsverbindungen rasch erschöpft. Die
Erfindung sucht eine Kathode der in der Einleitung beschriebenen Art für kontinuierlich hohe spezifische
Emission zu schaffen, bei- der trotzdem eine
längere Lebensdauer erhalten wird. ■ " Eihe derartige Kathode für elektrische Entladungsröhren
mit einem verschlossehen und einen Emissionsstoffvorrat aus Erdalkalimetallverbindungen
enthaltenden Hohlkörper, dessen Wandung teilweise aus einem Emissionskörper aus homogenen,
porösen, gesinterten Metallen, wie Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niob, besteht, ist
nach der ,Erfindung dadurch ,gekennzeichnet, daß
die übrigen.Teile der Wandung aus Molybdän bestehen und mit. dem Emissionskörper derart dicht
' verbunden sind, daß die Emissionsverbindungen mit dem "durch Reduktion gebildeten freien Metall
ausschließlich durch den Emissionskörper, dessen Poren die größten öffnungen der Wandungen des
Hohlkörpers bilden, in geringen Mengen zur freien Oberfläche des Emissionskörpers hindurchtreten
und diesen nur mit einer sehr dünnen Schicht bedecken.
Es sind bereits Kathoden bekannt, welche mit in einer Vorratskammer aufgenommenem Vorrat
Alkalimetall oder Erdalkalimetall versehen sind, welches bei Inbetriebnahme der Kathode von dieser
Kammer aus in die Poren des aus vorzugsweise oxydiertem Wolfram bestehenden Kathodengebildes
hineindampft. Eine derartige Kathode ist für den Betrieb in Vakuumröhren ziemlich ungeeignet, insbesondere
weil sie sich verhältnismäßig rasch erschöpft.
Es sind auch Kathoden bekannt, bei denen in einer Vorratskammer Erdalkalimetallverbindungen,
z. B-. Oxyde, vorhanden sind. Das frei werdende Metall kann während des Betriebes der Kathode
durch eine poröse Wolfram- oder Molybdänscheibe zur Kathodenoberfläche wandern. Die Vorratskammer
besteht aus Metallen, die keine hohe Arbeitstemperatur der Kathode zulassen, so daß die spezifische
Emission ziemlich niedrig bleibt. Die Vorratskammer ist aus losen Teilen zusammengesetzt.
Die ,Kathode einer Entladungsröhre nach der Erfindung kann unbedenklich .mit höheren Temperaturen
betrieben werden (1200 bis 14000C), da
durch den porösen Körper doch nur eine geringe Menge Emissionsverbindungen mit freiem Metall
zur- Oberfläche zugelassen wird.so daß sie nur mit einer sehr dünnen Schicht bedeckt ist. Die Porosität
des Wandteils, der die Emissionsverbindung durchlassen muß, ist von der Betriebstemperatur der
Kathode, von der Art der Emissionsverbindungen und von der Art des porösen Körpers selbst abhängig.
Auf 18000 C gesintertes Wolfram mit einer
Dichte, welche 60% des Höchstwertes beträgt, und bei dem die Innenfläche der Poren 8000 bis
10 000 cm2 je cm3 beträgt (gemäß den Durchströmungsverfahren
bestimmt), ergibt sehr günstige Resultate. Insbesondere für Vakuumröhren ist es sehr wichtig, daß nicht zu viel freies Metall austritt,
da alsdann keine Bariumentladung aufreten kann. Infolge der zulässigen höheren Temperaturen
kann die spezifische Emission sehr hoch werden, und infolge der regelmäßigen Bedeckung ier Kathodenoberfläche
kann die Kathode unbedenklich auf 80 °/o und mehr der Sättigungsemission betrieben
werden. Bei der normalen Karbonatkathode liegt dieser Wert höchstens zwischen 5 und io'/o.
Dies bietet für vielerlei Anwendungen besondere Vorteile, z. B. für Kathodenstrahlröhren für Projektionszwecke und für mit Impulsen betriebene
Kurzwellenröhren. Für diese Rühren entstellt noch ein weiterer Vorteil, nämlich daß· die Kathodenoberfläche
so bearbeitet werden kann, daß sie glatt iao
und ihre Lage genau festgelegt ist.
Die Erfindung wird an Hand folgender Ausführungsbeispiele
und einiger durch Versuche erhaltener Daten, beschrieben. ·
In Fig. ι ist mit 1 eine poröse Wolf ramkäppe be- 1*5
zeichnet, die durch Sinterung pulverförmigen Wolf-
rams bei einer Temperatur von 1800 bis 22000 C zu
einem langen Stab hergestellt ist, von 'dem eine Zylinderkappe mit einer Wandstärke von 0,5 mm
ausgedreht wurde. Die Kappe hat eintn Durchmesser von 5 mm und wird teilweise mit Barium-Strontium-Karbonat
2 gefüllt.
Hinter dem Barium-Strontium-Karbonat ist eine Molybdänscheibe 3 angebracht, welche gut in die
Kappe ι paßt. Die Kappe 1 wird in der vorderen
Zylinderhöhlung des aus einem Stuck gedrehten Molybdänkörpers 4 angebracht, in der Weise, daß
möglichst wenig Spalte verbleiben, wozu sie fest gegen die Trennungswand S gedruckt wird. In der
hinteren Höhlung des Körpers ist ein Glühfaden 6 untergebracht.
In Fig. 2 sind die mit Fig. 1 übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Der
VorratvonBarium-Strontium-Karbonatwirdhier in der porösen Wolfrainkappe mittels einer stufenartig
ausgebildeten Molybdänplatte 7 eingeschlossen und gemeinsam mit letzterer in die Molybdänbuchse S
geschoben. In dem Raum zwischen 7 und 8 ist ein Glühkörper angebracht. Der Durchmesser beträgt
10 mm.
In Fig. 3 ist eine für ein Resonatormagnetron zur Erzeugung von Zentimeterwellen geeignete Zylinderkathode
dargestellt. Die Wandstärke des porösen Wolframkörpers beträgt hier gleichfalls
0,5 mm und der Durchmesser 5 mm. Der Vorrat von Barium-Strontium-Karbonat wird zwischen den
Wolfrainzylinder 1 und zwei Zylinderbuchsen 9 eingeschlossen, welche ineinanderpassen und mit
Flanschen versehen sind. Die Flansche werden von um die Enden von 1 geflanschten Ringen 10 festgehalten,
so daß es keine Spalte gibt. Der Glühkörper 6 wird von zwei Keramikplatten ti gehalten.
Werden bei den oben beschriebenen Kathoden die Karbonate in der üblichen Weise zersetzt, nachdem
die Kathode in einer elektrischen Entladungsröhre angebracht ist, so kann kurze Zeit nach Erhitzung
der Kathode auf eine Temperatur von etwa 12000 C
ein großer Strom aus der von der Vorderfläche von ι gebildeten Kathodenoberfläche erhalten
werden.
Eine Dauerbelastung von 1 A/cm2 ergibt keine
Änderung in der Stromspannungskurve, im Gegensatz zu den üblichen Kathoden. Vorläufige Versuche,
bei denen die Entladungsröhren aus anderen Gründen (durchgebrannter Glühkörper, Kurzschluß zwischen
den Elektroden) außer Betrieb gesetzt werden müssen, ergaben eine Lebensdauer ohne Änderung
der Kennlinie von 600 Stunden bei 5 A/cmä und von Stunden bei 20 A/cm2.
Bei Impulsbetrieb lassen sich Impulse von A/cm* und höher erhalten.
Claims (3)
1. Kathode für elektrische Entladungsröhren
mit einem verschlossenen und einen Emissionsstoffvorrat aus Erdalkalimetallverbindungen
enthaltenden Hohlkörper, dessen Wandung teilweise aus einem Emissionskörper aus homogenen,
porösen, gesinterten Metallen, wie Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niob,
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Teile (3, 7, 9) der Wandung aus Molybdän
bestehen und mit dem Emissionskörper (1) derart dicht verbunden sind, daß die Emissionsverbindungen (2) mit dem durch Reduktion ge-
bildeten freien Metall ausschließlich durch den Emissionskörper (1), dessen Poren die größten
öffnungen der Wandungen des Hohlkörpers bilden, in geringen Mengen zur freien Oberfläche
des Emissionskörpers hindurchtreten und diesen nur mit einer sehr dünnen Schicht bedecken.
2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer zylindrischen Kappe
aus porösem, gesintertem Wolfram mit einer Wandstärke von o,i bis 2 ljesteht, die teilweise
mit Bariuni-Strontiuinoxyd gefüllt und durch
eine gut p.-ssende, in der Wolframkappe angebiv.dite
iicJybdänplatte abgedeckt ist, wobei die
Kappe mit der offenen Seite genau passend in einen zylindrischen Molybdänkörper geschoben
und an der anderen Seite einer im zylindrischen Molybdänkörper vorgesehenen Trennungswand
ein Glühkörper angebracht ist.
3. Kathode nacli den Ansprüchen 1 oder 2. da- yo
durch gekennzeichnet, daß das Wolfram i-ine Dichte aufweist, die 6o°/o des Höchstwertes beträgt,
und die innere Oberfläche der Poren 8000 bis 10 000 cm2 je cma l>eträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
O 909 «1/440 12.69
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP26522A DE980120C (de) | 1948-12-24 | 1948-12-24 | Kathode fuer elektrische Entladungsroehren, welche mit einem Vorrat emittierender Verbindungen versehen ist |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP26522A DE980120C (de) | 1948-12-24 | 1948-12-24 | Kathode fuer elektrische Entladungsroehren, welche mit einem Vorrat emittierender Verbindungen versehen ist |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE980120C true DE980120C (de) | 1970-01-02 |
Family
ID=7370480
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEP26522A Expired DE980120C (de) | 1948-12-24 | 1948-12-24 | Kathode fuer elektrische Entladungsroehren, welche mit einem Vorrat emittierender Verbindungen versehen ist |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE980120C (de) |
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1948
- 1948-12-24 DE DEP26522A patent/DE980120C/de not_active Expired
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