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Indirekt geheizte Glühkathode.
Es sind verschiedene Glühkathoden vorgeschlagen worden, die indirekt, sei es durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung, erhitzt werden können. Im ersteren Falle ist die der Emissionskathode zugestrahlte Wärmeenergie ein Bruchteil der in der direkt geheizten Kathode verbrauchten Energie.
Wird die Übertragung durch Wärmeleitung besorgt, so kommt man in der Regel zu komplizierten Anordnungen ; sofern man, beispielsweise bei Wechselstromheizung, nicht Gefahr laufen will, dass die indirekt beheizte Emissionskathode infolge von Temperaturschwankungen störende Nebentöne verursacht.
Es sind ferner Kathoden bekannt, bei denen auf einem U-förmig gebogenen Heizdraht eine mit einem isolierenden Oxyd versehene Spirale aufgebracht wird. Diese Spirale, bestehend aus einem oxydbedeckten Platindraht, ist selbst vom Heizkörper isoliert, oder aber es kann das Heizelement mit einem isolierenden Oxyd, beispielsweise Magnesiumoxyd umgeben sein. Dieses Oxyd wird wie gewöhnlich fertig auf den Heizdraht aufgebracht.
Es sind Kathoden bekannt, bei denen auf einen Kern aus Wolfram oder Molybdän eine Spirale aus einem anderen Draht aufgebracht und diese Spirale mit einem hoehemittierenden Metall bedeckt ist, wo jedoch keinerlei Isolation zwischen diesen Teilen vorgesehen ist. Da der emittierende Teil in solehen Fällen an beiden Enden mit dem Kerndraht verbunden ist, ist er ebenfalls stromdurchflossen, und es ist eine solche Kathode eigentlich als direkt, oder wenn man will, als direkt und indirekt beheizte Kathode anzusehen. Jedenfalls ermöglicht sie keineswegs die bei der indirekten Beheizung angestrebte gegebene elektrische Unabhängigkeit des eigentlichen Heizkreises vom Emissionskörper und steht hierin einer direkt beheizten Kathode gleich.
Die vorliegende Erfindung löst die verschiedenen bei der Entwicklung einer indirekt geheizten Kathode entstehenden Aufgaben auf besonders einfache Weise. Untersuchungen haben ergeben, dass die Erfüllung der folgenden Bedingungen wesentlich ist für eine einfache und gutarbeitende indirekt zu beheizende Kathode. Als eigentlicher Heizdraht ist ein Edelmetall notwendig oder ein anderes Metall, das unter den vorkommenden Verhältnissen keine Verbindung eingeht. Auf diesem ist eine Isolationssehicht vorgesehen, auf der die eigentliche emittierende Schicht aufgetragen werden kann. Dabei muss
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So erhält man auch einen Körper grosser Wärmekapazität, der bei Wechselstromheizung keine störenden Temperaturschwankungen mitmacht.
Der eigentliche Heizdraht oder die Seele einer derartigen Kathode besteht zweckmässig aus einem Draht aus Wolfram, Tantal, Platin und Platiniridium, der durch Gleich- oder Wechselstrom geheizt werden kann. Auf einem solchen Kern wird nun eine Isolationsschicht erzeugt. Eine derartige Isolationsschicht besteht bei den bisher bekanntgewordenen Kathoden für indirekte Heizung aus keramischen Stoffen, wie Steatit oder Magnesiasteatit. Ein so präparierter Draht wird nach einem an sich bekannten Verfahren mit einem hochemittierenden Stoffe, wie Aluminium, Kalzium, Magnesium oder wie Barium, Strontium oder deren Gemische überzogen.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, dass das Heizelement mit einem isolierenden Oxyd, beispielsweise Magnesiumoxyd, umgeben ist. Während bei einer solchen Kathode das fertige Oxyd auf den Heizdraht aufgebracht ist, wird erfindungsgemäss auf dem Heizdraht selbst die Oxydation vorgenommen : Zu diesem Zweck wird der Heizfaden in einer sauerstoffhaltigen Athmosphäre geglüht oder einer anderen geeigneten chemischen Behandlung unterworfen.
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Das Wesen der Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. In Fig. 1 ist 1 der direkt geheizte Glühdraht, der von der Isolationsschicht 2 gegeben wird, auf welcher das eigentliche
Kathodenmaterial 3 sich befindet. Erfindungsgemäss erhält die Isolationsschicht eine minimale Dicke, deshalb wir die Seele mit einer Oxydschicht versehen. Eine solche metallische Oxydschicht besitzt einerseits einen grossen Widerstand und braucht dazu anderseits nur eine Dicke von atomarer Grösse zu haben. Ferner wird erfindungsgemäss die Oxydschicht auf dem Kerndraht durch Oxydation erzeugt.
In diesem Fall ist es notwendig, dass die Heizseele, soweit sie nicht aus oxydablen Metallen hergestellt ist, mit einem oxydablen Metall überzogen wird. Hiezu wird man vorzüglich solehe Metalle benutzen, die, neben der Eigenschaftleicht oxydabel zu sein, ein hitzebeständiges und dem Heizfaden gut anhaftendes
Oxyd aufweisen. Als solche Mantelmetalle eignet sich besonders Chrom und deren Legierungen. Die auf dieser Oxydschicht aufgetragene Emissionsschicht erhält nun zweckmässig eine metallische Verbin- dung mit der Seele. Dabei ist darauf zu achten, dass eine solche Verbindung nur an einem Punkt, auf keinen Fall an beiden Fadenenden, erfolgt. Es muss vermieden werden, dass der Heizstrom selbst durch die aktive Emissionsschicht fliesst. Es besteht aber auch die Möglichkeit, der Äquipotentialemissions- schicht eine besondere Ausführung zu geben.
Eine solche Kathode hat noch andere Vorzüge. Abgesehen davon, dass bei richtiger Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bei einer solchen Kathode Nebentöne vollständig zu vermeiden sind, hat sie auch nur eine geringe Neigung zu mechanischen Schwingungen, so dass auch auf diese Weise eine Enttönung des Fadens erreicht wird. Die aufgebrachten Oxyd-und Emissionsschichten geben dem Faden eine grosse Stabilität und nehmen ihm seine Neigung zu mechanischen Schwingungen. Für die Herstellung einer erfindungsgemässen Kathode ergibt sich das folgende erfindungsgemässe Verfahren.
Soll der eigentliche Kerndraht, der in der Hauptsache den Heizstrom aufzunehmen hat, mit einem oxydablen Metallmantel versehen werden, so wird man zweckmässig davon absehen, in einem besonderen
Verfahren die Mantelschicht auf die Seele aufzutragen. Am einfachsten und billigsten wird ein solcher
Manteldraht durch Ziehverfahren hergestellt. Der so vorgearbeitete Draht kann nun mit den anderen
Elektroden montiert auf den Fuss eingesetzt und für das Pumpverfahren hergerichtet werden. Unmittelbar vor der Evakuierung erfolgt die Oxydation an der Luft durch Erhitzung des Fadens auf Weissglut.
Jetzt kann die Herstellung der emittierenden Schicht erfolgen etwa dadurch, dass ein konzentrisch ange- ordnetes Blech auf Magnesium, Aluminium, Kalzium od. dgl. durch Elektronenbombardement oder durch Wirbelströme verdampft wird. Die Herstellung der Emissionsschicht kann auch dadurch erfolgen, dass während des Pumpprozesses. ein hochemittierendes Metall durch binäre chemische Reaktion frei- gemacht und auf die Kathodenoberfläche gebracht wird. Das Reaktionsgemisch wird zweckmässig in der Form einer Pastille oder eines Stäbchens derart in das Innere der Röhre gebracht, dass eine Erhitzung des Gemisches erfolgen kann. Erfindungsgemäss kann aber auch jedes andere Verfahren Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zu Herstellung einer Glühkathode für Entladungsgefässe, insbesondere Elektronen- röhren, die vorzugsweise für Wechselstromheizung geeignet ist und eine von dem Heizdraht isolierte
Emissionschicht besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das als Isolationsschicht wirkende Oxyd auf dem Heizdraht selbst erzeugt wird.