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Bei bestimmten Arten von Hochvakuumröhren wird die hohe Emission dadurch erzielt, dass beispielsweise eine gewöhnliche Glühkathodenröhre mit Wolframkathode nach möglichst vollkommener vorhergehender Entlüftung einem Prozess unterworfen wird, der in der Zerstäubung eines Metalles, beispielsweise Magnesium, besteht. Gewöhnlich erhalten diese Röhren nach einer gewissen Formienmgszeit, d. h. Brenndauer der Kathode mit oder ohne Anlagen einer Anodenspannung, eine sehr hohe Emis- sionsfähigkeit. Solche Röhren weisen äusserlich eine Verspiegelung der Glaswand auf, welche von dem zerstäubten bzw. verdampften Metall herrührt.
Dieser Metallspiegel auf der Innenseite der Glasglocke hat eine Reihe schwerwiegender Nachteile ;
1. kann man von aussen nicht oder nur schwer erkennen, ob die Röhre in Betrieb ist oder nicht, d. h. ob die Glühkathode glüht ;
2. reflektiert der innere Metallspiegel die Wärme derart vorzüglich, dass die gesamte Wärme- abstrahlung ausschliesslich durch die von der Verspiegelung nicht betroffenen Teile der Glaswandung erfolgt. Dies ist gewöhnlich nur die Stelle, an welcher die Elektroden durchgesehmolzen sind, im all-
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infolge der Wärmeabsorption warm.
Dies hat u. a. den Nachteil, dass eine Gasabgabe erfolgt, welche erfahrungsgemäss die Formierung der Kathode zerstört, und zweitens, dass erst nach sehr langer Zeit ein wirklieh stationärer Betriebszustand erreicht wird, da nämlich, solange der Wärmezustand noch nicht stationär geworden ist, eine fortdauernde, langsame Änderung der Betriebsbedingungen erfolgt.
Die Erfindung besteht darin, zwar alle Vorteile, welche die Zerstäubung oder Verdampfung des Metalles mit sich bringt, nutzbar machen zu können, ohne die erwähnten Nachteile hinnehmen zu müssen.
Versuche haben ergeben, dass bereits eine ausserordentlich schwache Verdampfung von Magnesium genügt, um in vollem Masse die Formierung der Kathode erhalten zu können. Es scheint sogar, als wenn, im Gegenteil zu den bisherigen Annahmen, besonders schwache Metallniederschläge das Eintreten der Formierung noch begünstigen. Man hat also bei den bisherigen Verfahren unzweckmässig viel Metall zerstäubt, welches infolge seines nutzlosen Überschusses die oben erwähnten Nachteile mit sich brachte.
Dabei muss aber so vorgegangen werden, dass die Zerstäubung des Metalls, obgleich sie nur spurenweise erfolgt, doch erst zu einem Zeitpunkt vor sich geht, wo durch sorgfältigstes Entgasen der Metallteile ein vollkommenes Vakuum gewährleistet ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt-obgleich dies nur eine besondere Art ist, den Erfindungszweck zu erreichen-innerhalb der Röhre Metallteile anzuordnen, z. B. solche aus Nickel, welche ober- flächlich mit Magnesium oder einem andern verdampfbaren Material legiert sind. Diese Legierung erfolgt in der Weise, dass Nickel z. B. in Blechform in einem Vakuumofen geglüht wird und über das glühende Nickelblech Magnesiumdämpfe geleitet werden. Die so entstehende Legierung zwischen Nickel und Magnesium hat die Eigenschaft, im Vakuum und im Glühzustande wieder in ihre Komponenten zu zerfallen.
Hiebei besteht aber die Besonderheit, dass dieser Zerfall bei um so höheren Temperaturen eintritt und um so geringere Mengen von Magnesium nur wieder rückwärts abgegeben werden, je höher man bei dem Legierungsprozess das Vakuum und die Legierungstemperatur treibt. Man hat es also durch diese Faktoren in der Hand, Legierungen zu schaffen, welche erst bei verhältnismässig hoher Glut geringe
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sind ausserordentlich geeignet zur Erreichung des Erfindungszweckes.
Wird beispielsweise die Anode einer Gleichrichter-, Verstärker-oder Schwingungserzeugerröhre aus derart schwer flüchtig mit Magnesium legierten Nickelblech hergestellt, so bedarf es einer kräftigen Glühtemperatur, um Spuren des Magnesiummetalles aus dem Anodenbleeh auszutreiben. Diese Spuren beeinträchtigen die Durchsichtigkeit des Glases kaum und es wird höchstens eine geringe schwärzliche Trübung des Glases bemerkbar, keineswegs aber ein undurchsichtiger metallischer Spiegel. Die Glaswandung einer so hergestellten Röhre ist fast noch ebenso wärmedurchlässig wie eine unverspiegelte Röhre, während die Versuche ergeben haben, dass die Formierung eher noch besser gelingt als bei den bekannten stark verspiegelten Röhren.
Das bei den Versuchen verwendete Magnesium war gewöhnlich käufliches, technisch reines Material, welches noch Beimengungen anderer Stoffe, z. B. Kalzium, enthielt.
Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass auf dem gleichen Wege sowohl Wolframblech als auch Tantal und Molybdänblech mit Magnesium legierbar sind, so dass man auch die sehr hoch schmelzenden Elektroden für Hochleistungssenderöhren auf gleiche Art herstellen kann.
Von besonderer Bedeutung ist es fernerhin, dass man auf die beschriebene Weise auch Röntgen-, röhren mit hoch emittierenden Kathoden herstellen kann, da der kaum sichtbare Beschlag der Glaswand den Durchgang der Röntgenstrahlen in keiner Weise behindert und auch die bei stark verspiegelten Röhren auftretenden Erwärmungen beim Durchgang der Röntgenstrahlen völlig vermeidet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hochemissionsvakuumröhren (z. B. Sende-, Verstärker-, Gleichrichter-oder Röntgenröhren), dadurch gekennzeichnet, dass nach Herstellung eines guten Vakuums in der Röhre eine so geringe Menge eines verdampfbaren Metalles zerstäubt wird, dass die Durchsichtigkeit der Glaswand der Röhre gewahrt bleibt.
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In the case of certain types of high vacuum tubes, the high emission is achieved by subjecting, for example, an ordinary hot cathode tube with tungsten cathode to a process that consists of the atomization of a metal, for example magnesium, after the previous venting is as complete as possible. Usually these tubes get after a certain forming time, i. H. Burning time of the cathode with or without the application of an anode voltage, a very high emissivity. Such tubes have a mirror coating on the outside of the glass wall, which comes from the atomized or vaporized metal.
This metal mirror on the inside of the bell jar has a number of serious disadvantages;
1. it is difficult or impossible to see from the outside whether the tube is in operation or not, i. H. whether the hot cathode is glowing;
2. the inner metal mirror reflects the heat in such an excellent way that all of the heat is radiated exclusively through the parts of the glass wall that are not affected by the mirroring. This is usually just the point where the electrodes are bolted through, in general
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warm due to the absorption of heat.
This has u. a. the disadvantage that there is a gas release which, as experience shows, destroys the formation of the cathode, and, secondly, that a really steady operating state is only reached after a very long time, because as long as the heat state has not yet become steady, there is a continuous, slow change in the Operating conditions takes place.
The invention consists in being able to utilize all the advantages which the atomization or evaporation of the metal entails without having to accept the disadvantages mentioned.
Tests have shown that even an extremely weak evaporation of magnesium is sufficient to fully maintain the formation of the cathode. It even seems as if, contrary to previous assumptions, particularly weak metal precipitates still favor the occurrence of formation. In previous methods, therefore, an inexpedient amount of metal has been atomized, which has the disadvantages mentioned above due to its useless excess.
In doing so, however, the procedure must be such that the atomization of the metal, although it only takes place in traces, only takes place at a point in time when a perfect vacuum is ensured through the most careful degassing of the metal parts.
It has been found to be advantageous - although this is only a special way of achieving the purpose of the invention - to arrange metal parts within the tube, e.g. B. those made of nickel, which are superficially alloyed with magnesium or another vaporizable material. This alloy is made in such a way that nickel z. B. is annealed in sheet form in a vacuum furnace and magnesium vapors are passed over the glowing nickel sheet. The resulting alloy between nickel and magnesium has the property of disintegrating again into its components in a vacuum and in the annealing state.
The peculiarity here is that this decomposition occurs at higher temperatures and the lower the quantities of magnesium are only released backwards, the higher the vacuum and the alloy temperature during the alloying process. These factors make it possible to create alloys which are only low when the embers are relatively high
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are extremely suitable for achieving the purpose of the invention.
If, for example, the anode of a rectifier, amplifier or vibration generator tube is made from nickel sheet alloyed with magnesium in such low volatility, a strong annealing temperature is required in order to drive out traces of the magnesium metal from the anode sheet. These traces hardly affect the transparency of the glass and at most a slight blackish clouding of the glass is noticeable, but by no means an opaque metallic mirror. The glass wall of a tube manufactured in this way is almost as heat-permeable as an unmirrored tube, while the tests have shown that the formation works better than with the known, heavily reflective tubes.
The magnesium used in the tests was usually commercially available, technically pure material, which was also mixed with other substances, e.g. B. calcium.
It has also been found that both tungsten sheet and tantalum and molybdenum sheet can be alloyed with magnesium in the same way, so that the very high-melting electrodes for high-power transmitter tubes can also be produced in the same way.
It is also of particular importance that X-ray tubes with highly emissive cathodes can also be produced in the manner described, since the barely visible fogging of the glass wall in no way hinders the passage of the X-rays and also the warming that occurs with highly reflective tubes Avoiding the passage of X-rays entirely.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of high-emission vacuum tubes (z. B. transmission, amplifier, rectifier or X-ray tubes), characterized in that after a good vacuum has been created in the tube, such a small amount of a vaporizable metal is atomized that the transparency of the Glass wall of the tube is preserved.