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Die Erfindung betrifft die Herstellung von unter dem Namen"Oxydkathode" bekannten Elektroden für Entladungsröhren, wie z. B. Sende-oder Empfangslampen für drahtlose Telegraphie, Telephonie und ähnliche Zwecke, wie Röntgenröhren und Gleichrichter. Die bisher bekannten Elektroden dieser Art bestehen ans einem Körper, z. B. aus Platin, der mit einer Metalloxydsehicht überzogen ist, die bei Erhöhung der Temperatur eine sehr starke Elektronenemission zeigt, wie dies z. B. bei den Erdalkalioxyden der Fall ist.
Es hat sieh ergeben, dass die Herstellung dieser Elektroden, die zuerst von Wehnelt beschrieben worden sind, verschiedene Schwierigkeiten mit sich bringt. Sehr störend sind z. B. das Abfallen der Oxydschicht und die ungleichmässige Erhitzung der Schicht während der Verwendung als Elektroden,
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verbessern. So hat man z. B. vorgeschlagen, die wirksame Schicht in der Form eines Karbonates eines ErdalkalimetaHes auf einem Kern aus Platin und Nickel anzubringen. Bei Erhitzung entsteht erst Nickeloxyd und Erdalkalioxyd und dann eine Nickel und das Erdalkalioxyd enthaltende Verbindung, die später wieder in Nickel und das Oxyd zerfällt.
Auch hat man schon vorgeschlagen, einen Metallkörper an der Oberfläche ein wenig zu oxydieren, um ihm eine rauhe Oberfläche zu geben, und ihn darauf in ein Bad von gesehmolzenen Erdalkalihydroxyden gebracht.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass häufig die Schicht des wirksamen Stoffes ungleichmässig verteilt ist und aus den bisher verwendeten Erdalkaliverbindungen werden häufig Stoffe frei, die den Metallkern angreifen oder die Zersetzung in anderer Weise nachteilig beeinflussen können.
Bei der Verwendung von unedlen Metallen als Kern ist z. B. beim Vorhandensein eines Überschusses
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wird. dass er bald durchbrennt. Eine weitere Schwierigkeit der obenbeschriebenen Methoden liegt darin, dass die Oxydkathode mehreren Bearbeitungsstufen unterworfen werden muss, wodurch die Möglichkeit einer Beschädigung bzw. des Abfallens der wirksamen Schicht beträchtlich gestigert wird. Auch kann bei der Verwendung von unedlen Metallen für den Kern eine stabile Verbindung zwischen dem Erdalkalioxyd und dem Stoffe des Kernes gebildet werden, die bei Erhitzung nicht wieder zerfällt.
Wo in dieser Beschreibung von einem Kern die Rede ist, ist darunter sowohl ein Kerndraht, auf dem das wirksame Oxyd aufgebracht wird, wie ein als Träger des wirksamen Oxyds dienender Körper jeder andern Form zu verstehen.
Die Erfindung hat den Zweck, die genannten Übelstände zu beseitigen, die Herstellung von Oxydkathoden zu vereinfachen und ein gutes Anhaften der wirksamen Oxydsehieht auf dem Träger zu erzielen.
Ferner ist es erfindungsgemäss möglich geworden, unedle Metalle als Träger für die Oxydschicht zu verwenden, ohne dass diese Träger von schädlichen Bestandteilen der aufgebrachten Schicht geschwächt werden.
Gemäss der Erfindung wird ein Metallkörper an der Oberfläche wenigstens teilweise oxydiert und es werden darauf ein oder mehrere Erdalkalimetalle mit dem Körper derart in Berührung gebracht,
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scheinlich in hohem Masse mitwirkt, obwohl die Oxydation auch vielleicht teilweise durch in der Nähe des 3 Metallkörpers vorhandenen Sauerstoff bewirkt werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass die in dieser Weise aufgebrachte Oxydschicht fest mit dem Kern verbunden ist, was möglicherweise dadurch zustande kommt, dass die Bildung der Oxydschicht unter gleichzeitiger Reduktion des Metallkörpers verläuft, wodurch die Oberfläche dieses Körpers porös wird und das wirksame Oxyd sich in den Poren absetzt.
Zweckmässig wird als Kern ein unedles Metall verwendet, das einen nicht zu niedrigen Schmelzpunkt hat, wie z. B. Wolfram, Molybdän, Nickel od. dgl. oder Legierungen solcher Metalle. Wolfram - hat sich zur Ausführung der Erfindung als sehr geeignet erwiesen. Wolframdraht wird in der Industrie in mancherlei Stärken, insbesondere mit sehr kleinen Durchmessern, verwendet. Es hat eine grosse Zugfestigkeit, was insbesondere bei dünnen Drähten wichtig ist. Aber auch wenn kein drahtförmigcr Träger für das Erdalkalioxyd verwendet wird, bietet das Wolfram Vorteile. So lässt es sich z. B. leicht oxydieren und das gebildete Oxyd verdampft nicht leicht.
Auch ist Wolfram dank seines hohen Schmelzpunktes bei der Betriebstemperatur der Oxydkathode gegen Angriffe der bedeckenden Schicht noch wenig empfindlich.
Die Erdalkalimetalle können auf verschiedene Weise mit dem oxydierten Körper in Berührung
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und aus der bei Erhitzung das Erdalkalimetall frei wird, auf der Oberfläche aufgebracht werden. So kann z. B. eine Stickstoffverbindung der Erdalkalimetalle, wie Bariumazid (BaN6), auf dem Kern aufgebracht werden, welche Verbindung beim Erhitzen in Bariumnitrid, Barium und Stickstoff ze : fällt.
Das in dieser Weise freiwerdende Barium wird wahrscheinlich von der Oxydsehieht des Kernes oxyden und festgehalten.
Man hat aber gefunden, dass es vorteilhaft-ist, den MetaJlkörper nachdem er oxydiert worden ist, mit einem Erdalkalimetalldampf zu umgeben. Bei Anwendung dieses letzteren Verfahrens hat es sieh herausgestellt, dass das Metall in Dampfformso wirksam ist, dass es sehr leicht von dem Kern aufgenommen
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In einer Entladungsröhre wird als Kein für die Kathode ein Wollramdraht angebracht, der an der Luft auf eine Temperatur von etwa 1i0W C erhitzt und dadurch oxydiert worden ist : die Oxydation kann aber auch auf andere Weise erfolgen. Eine andere Elektrode, z. B. die Anode, wird auf. der zur Kathode gekehrten Seite mit einer geringen Menge von Erdalkaliverbindungen, wie z. B. von Barium azid versehen.
Die Röhre wird hierauf entlüftet, wobd die Anode auf eine Temperatur von etwa 1100 bis 12000 C erhitzt wird, um die in ihr aufgenommenen Gase auszutreiben. Die auf dieser Elektrode angebrachte Erdalkalimetallverbindung wird durch diese Elhitzung zersetzt ; Bariumazid z. B. zersetzt sich schon bei ungefähr 150-250 C und bei etwa 500 C verdampft schon das freiwerdende Barium.
Durch die Erhitzung während der Entlüftung wird der als Träger der Kathode dienende Draht schon dermassen erhitzt (ungefähr auf 450-500'C bei zentraler Anordnung der Kathode innerhalb der Anode),
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The invention relates to the production of known under the name "oxide cathode" electrodes for discharge tubes, such as. B. transmit or receive lamps for wireless telegraphy, telephony and similar purposes, such as X-ray tubes and rectifiers. The previously known electrodes of this type consist of a body, e.g. B. from platinum, which is coated with a metal oxide layer, which shows a very strong electron emission when the temperature increases, as z. B. is the case with the alkaline earth oxides.
It has been found that the manufacture of these electrodes, which were first described by Wehnelt, involves various difficulties. Very annoying are z. B. the falling off of the oxide layer and the uneven heating of the layer during use as electrodes,
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improve. So one has z. B. proposed to apply the effective layer in the form of a carbonate of an alkaline earth metal on a core made of platinum and nickel. When heated, first nickel oxide and alkaline earth oxide are produced, and then a compound containing nickel and alkaline earth oxide, which later breaks down again into nickel and the oxide.
It has also already been proposed to oxidize a metal body a little on the surface in order to give it a rough surface, and then to place it in a bath of molten alkaline earth metal hydroxides.
The known methods have the disadvantage that the layer of the active substance is often unevenly distributed and substances that attack the metal core or can adversely affect the decomposition in other ways are frequently released from the alkaline earth compounds used so far.
When using base metals as the core, z. B. in the presence of an excess
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becomes. that he'll soon run away. A further difficulty of the methods described above is that the oxide cathode has to be subjected to several processing stages, as a result of which the possibility of damage or of the effective layer falling off is considerably increased. When using base metals for the core, a stable connection between the alkaline earth oxide and the substance of the core can be formed, which does not disintegrate again when heated.
Whenever a core is mentioned in this description, both a core wire on which the active oxide is applied and a body of any other form serving as a carrier for the active oxide are to be understood.
The aim of the invention is to remedy the abovementioned disadvantages, to simplify the production of oxide cathodes and to achieve good adhesion of the effective oxide layers to the carrier.
Furthermore, it has become possible according to the invention to use base metals as carriers for the oxide layer without these carriers being weakened by harmful constituents of the applied layer.
According to the invention, a metal body is at least partially oxidized on the surface and one or more alkaline earth metals are then brought into contact with the body in such a way that
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apparently contributes to a great extent, although the oxidation may also be partly caused by oxygen present in the vicinity of the metal body.
It has been found that the oxide layer applied in this way is firmly connected to the core, which is possibly due to the fact that the formation of the oxide layer proceeds with simultaneous reduction of the metal body, whereby the surface of this body becomes porous and the active oxide is absorbed settles the pores.
A base metal that has a melting point that is not too low, such as B. tungsten, molybdenum, nickel or the like. Or alloys of such metals. Tungsten - has been found to be very suitable for carrying out the invention. Tungsten wire is used in industry in a variety of gauges, especially very small diameters. It has great tensile strength, which is particularly important for thin wires. But even if no wire-shaped carrier is used for the alkaline earth oxide, tungsten offers advantages. So it can be z. B. easily oxidize and the oxide formed does not evaporate easily.
Thanks to its high melting point at the operating temperature of the oxide cathode, tungsten is also not very sensitive to attacks on the covering layer.
The alkaline earth metals can come into contact with the oxidized body in various ways
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and from which the alkaline earth metal is released when heated, are applied to the surface. So z. B. a nitrogen compound of the alkaline earth metals, such as barium azide (BaN6), can be applied to the core, which compound falls into barium nitride, barium and nitrogen when heated.
The barium released in this way is likely to be oxidized and retained by the oxide layer of the nucleus.
However, it has been found that it is advantageous to surround the metal body with an alkaline earth metal vapor after it has been oxidized. Using this latter method, it has been found that the metal in vapor form is so effective that it is very easily picked up by the core
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In a discharge tube, a woolen wire is attached to the cathode, which has been heated in the air to a temperature of about 10 ° C. and thus oxidized: the oxidation can also take place in other ways. Another electrode, e.g. B. the anode is on. the side facing the cathode with a small amount of alkaline earth compounds, such as. B. provided by barium azide.
The tube is then vented, whereby the anode is heated to a temperature of about 1100 to 12000 C in order to drive off the gases contained in it. The alkaline earth metal compound attached to this electrode is decomposed by this heating; Barium azide e.g. B. decomposes at around 150-250 C and at around 500 C the released barium evaporates.
Due to the heating during the ventilation, the wire serving as the carrier of the cathode is already heated to such an extent (approximately to 450-500 ° C with the cathode centrally located within the anode),
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