NL8803047A - Oxydekathode. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven,

Oxydekathode.

De uitvinding heeft betrekking op een kathode met een dragerlichaam dat in hoofdzaak uit nikkel bestaat en bedekt is met een laag elektronen emitterend materiaal bevattende aardalkalimetaaloxyden en tenminste bevattende barium.

Dergelijke kathoden zijn algemeen bekend en worden bijvoorbeeld beschreven in "Advances in Electronics and Electron Physics 25, 211-275 (1968). De emissie van dergelijke kathoden berust op het vrijmaken van barium uit bariumoxyde. Naast het bariumoxyde bevat het elektronenemitterend materiaal doorgaans strontiumoxyde en soms calciumoxyde.

De eigenlijke emissie wordt in hoofdzaak verzorgd door kleine gebiedjes (zogenaamde "sites") met de laagste effectieve uittreepotentiaal voor elektronen, die verspreid zijn over het elektronenemitterend materiaal. In de praktijk zullen gebiedjes met.een iets hogere uittreepotentiaal nauwelijks tot de door de kathode gegenereerde elektronenstroom bijdragen.

Voor een hoge effectieve elektronenemissie is het dan ook gunstig het aantal gebiedjes met een zo laag mogelijke uittreepotentiaal in de totale verdeling van "sites" zoveel mogelijk te verhogen.

Een kathode volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat het elektronenemitterend materiaal 0,1-10 gewichtsprocent hafniumoxyde of zircoonoxyde bevat.

In een voorkeursuitvoering bevat het elektronenemitterend materiaal 0,2-5 gewichtsprocent hafniumoxyde of zircoonoxyde.

Bij experimenten bleek de levensduur van een kathode van de in de aanhef genoemde soort door toevoeging van met name hafniumoxyde aanzienlijk verlengd te kunnen worden.

De uitvinding zal thans nader worden beschreven aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, die schematisch in dwarsdoornede in figuur 1 een kathode volgens de uitvinding toont.

De kathode 1 in figuur 1 bevat in dit voorbeeld een cylindervormige kathodeschacht 3, voorzien van een kap 7. De kap 7 bestaat hoofdzakelijk uit nikkel en kan reducerende middelen zoals bijvoorbeeld silicium, magnesium, mangaan aluminium en wolfraam bevatten. In de kathodeschacht 3 bevindt zich een spiraalvormige gloeidraad 4 welke uit een metalen spiraalvormig gewonden kern 5 en een elektrisch isolerende aluminiumoxydelaag 6 bestaat.

Op de kap 7 bevindt zich een ca 70 pm dikke laag emitterend materiaal 2, die bijvoorbeeld door middel van spuiten is opgebracht of met behulp van de methode beschreven in USP 4.197.152. De laag 2 bevat bijvoorbeeld een mengsel van bariumoxyde en strontiumoxyde, verkregen door bariumstrontiumcarbonaat aan te brengen en vervolgens te ontleden of een mengsel van bariumoxyde, strontiumoxyde en calciumoxyde.

Volgens de uitvinding bevat de laag 2 bovendien circa 2,5 gewichtsproeent hafniumoxvde of circa 1,5 gewichtsprocent zircoonoxyde (berekend als percentage van de hoeveelheid bariumstrontiumcarbonaat), dat in het geval van spuiten als poeder aan de spuitsuspensie kan zijn toegevoegd. Dit levert een kathode met verbeterde emissieeigenschappen, met name ten aanzien van de levensduur.

Bij levensduurprocessen bleek namelijk dat bij toevoeging van de genoemde oxyden bij onveranderde gloeidraadspanning het verloop in emissie-eigenschappen aanzienlijk minder was dan bij de tot nu toe gebruikelijkc kathoden. Voor deze kathoden geldt derhalve dat zij Mj gelijkblijvende of zelfs hogere belasting een langere levensduur bezitten.

Eén en ander wordt geïllustreerd aan de volgende testresultaten. Van kathoden met de genoemde toevoegingen aan de laag emitterend materiaal werden de emissie-eigenschappen bepaald na 1.00 branduren bij een gloeidraadspanning van 7 Volt, hetgeen vergelijkbaar is met circa 5.000 reële bedrijfsuren.

De emissiemetingen voor en na deze levensduurtest werden uitgevoerd bij een gloeidraadspanning van 7 Volt en wel na 30 seconden stroomvoeren bij een kathodebelasting van 2,2 A/cm2 (zogenaamde Ai^-meting). Dit gaf de volgende resultaten: I Soort toevoeging aan | Vermindering van de emissie | j de emitterende laag [ (Δΐν) (%) |

I_I_;_____I

I I I

[ geen (referentie) | 30 [

I I I

| 2,5 gew.% Hf07 | .4,4 |

I l I

I 1,5 gew.% Zr09 | 9,5 |

I__I__,_I

Met de gebruikte toevoegingen werden dus kathoden verkregen die een factor 3-7 verbetering toonden in hun emissiegedrag op langere termijn. Een verdere verbetering door het enigszins wijzigen van de diverse percentages is hierbij niet uitgesloten.

Ook emitterende lagen voorzien van zowel hafniumoxyde als zircoonoxyde zijn mogelijk.

Claims (5)

1. Kathode met een dragerlichaam dat in hoofdzaak uit nikkel bestaat en bedekt is met een laag elektronenemitterend materiaal bevattende aardkalimetaaloxyden en tenminste bevattende bariurn, met het kenmerk, dat het elektronenemitterend materiaal 0,1-10 gewichtsprocent hafniumoxyde of zircoonoxyde bevat.

2. Kathode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het elektronen emitterend materiaal 0,2-5 gewichtsprocent hafniumoxyde of zircoonoxyde bevat.

3. Kathode volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het elektronenemitterend materiaal in hoofdzaak bariumoxyde én st.rantiumoxyde bevat.

4. Kathode volgens een der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het dragerlichaam reductiemiddelen bevat.

5. Elektronenstraalbuis voorzien van een kathode volgens een der conclusies 1 tot en met 4.