<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Kathoden fiir Entladungsröhren.
Es ist längst bekannt, dass die Erdalkalimetalle bzw. ihre Oxyde besonders hohe spezifische
Emissionsfähigkeit aufweisen, und es werden deshalb in den verschiedenen Entladungsröhren Kathoden angewendet, die mit diesen Metallen bzw. ihren Oxyden bedeckt sind. Solche Röhren werden z. B. als Sende-und Empfängerröhren in der drahtlosen Telegraphie, Telephonie, als Gleichrichter und Röntgen- röhren verwendet.
Die emittierende Schichte dieser Kathoden soll möglichst gut an dem Kerndraht haften und dabei möglichst dünn sein. Die bisher hergestellten derartigen Kathoden entsprechen den Anforderungen hauptsächlich deshalb nicht, weil sie beim Gebrauch der Röhre keine genügend gleichmässige Emission ergeben. Die meisten bisher bekanntgewordenen Verfahren bestehen im wesentlichen darin, dass eine oder mehrere Verbindungen der Erdalkalimetalle, welche bei der Erhitzung Oxyde ergeben, oder die
Oxyde selbst in einer oder mehreren Schichten auf den Kerndraht der Kathode aufgebracht und sodann erhitzt werden.
Es wurde auch versucht, die Erdalkalimetalle selbst auf den Kerndraht zu bringen ; dies gelang aber hauptsächlich deshalb nicht gut, weil sich die Erdalkalimetalle in Anwesenheit der geringsten Spuren von Wasserdampf oder Sauerstoff oxydieren und daher auf den Kerndraht ein mehr oder weniger oxydiertes Metall gelangte, wodurch das gute Haften, welches zwischen dem Kernmetall und dem reinen Erdalkalimetall nach genügendem Erhitzen tatsächlich zustande kommt, nicht vor- handen war.
Es wurde schliesslich auch versucht, mit Hilfe von Erdalkalimetalldämpfen die aktive Schicht der Kathode herzustellen ; insbesondere ist es bekannt, in die Röhre leicht zersetzliche Verbindungen der
Erdalkalimetalle einzuführen, die, bei Erhitzung in ihre Elemente zerfallend, die Erdalkalimetalldämpfe liefern. Abgesehen davon, dass die Handhabung und Herstellung dieser Verbindungen eben infolge ihrer leichten Zersetzlichkeit die grösste Vorsicht erfordert, erschweren auch die bei Zerfall der Verbindung freiwerdenden Gase die Herstellung der Röhre.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kathoden, deren Wirkung auf der hohen Emissionsfähigkeit der Erdalkalimetalle bzw. ihrer Oxyde beluht. Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass eine Legierung eines Erdalkalimetalls in der Röhre untergebracht, im Vakuum zersetzt und zum Teil oder vollständig zur Verdampfung gebracht wird, so dass der Dampf des Erdalkalimetalls auf die Oberfläche des Kerndrahtes der Kathode gelangt und dort eine gut haftende Schicht bildet, wobei die nicht zur Kathodenschicht verwendete Komponente oder Komponenten eine niedrigere Sublimationstemperatur besitzen als das Erdalkalimetall und der Dampfdruck derselben bei der an der Befestigungsstelle der Legierung während des Betriebes der Röhre herrschenden Temperatur nicht grösser ist als der Druck der Gasreste im Vakuumraum.
Zur Ausführung des Verfahrens wurden in erster Reihe diejenigen Legierungen der Erdalkalimetalle für geeignet befunden, welche sieh bei verhältnismässig niedriger Temperatur zersetzen und deren Begleitmetall ebenfalls bei nicht zu hoher Temperatur verdampft. So sind z. B. sehr gute Resultate mit einer Legierung von Barium mit Magnesium erzielt worden. Diese Legierung hat auch den Vorteil, dass in der Röhre zersetzt ihre beiden Bestandteile leicht verdampfen, wobei nicht nur das sich auf die Wandungen und übrigen Bestandteile niederschlagende Erdalkalimetall, sondern auch das ebenfalls verdampfende Magnesium die rasehe Herstellung und Aufrechterhaltung des besten Vakuums sichert.
Die Herstellung solcher Legierungen kann auf elektrolytischem oder thermischem Wege erfolgen. Das elektrolytische Verfahren wird zweckmässig derart durchgeführt, dass das Begleitmetall
<Desc/Clms Page number 2>
in geschmolzenem Zustande die Kathode bildet und ein geeignetes geschmolzenes Salz des Erdalkalimetalls elektrolysiert wird ; das Erdalkalimetall scheidet sich auf der geschmolzenen Kathode ab und legiert sich gleichzeitig mit dem die Kathode der Elektrolyse bildenden Begleitmetall, welches sich am Boden des Gefässes befindet, so dass der darüber stehende geschmolzene Elektrolyt die Oxydierung des
EMI2.1
Das thermische Verfahren besteht meistens darin, dass das Oxyd des Erdalkalimetalls mit einem Überschuss eines sta : k positiven Metalls vermengt, erhitzt und das Erdalkalimetall reduziert wird :
das gewonnene Metall legiert sich mit dem nichtoxydierten Begleitmetall und die Legierung sammelt sich am Boden des Gefässes, von wo sie abgeschieden wird ; das entstandene Oxyd des Begleitmetalls sammelt sich über den geschmolzenen Metallen. Es ist meistens zweckmässig, zur sicheren Vermeidung einer Verunreinigung (Oxydierung) der Legierung eine vollständig neutrale Atmosphäre, z. B. aus Argon bestehend, anzuwenden.
Die Zersetzung der Legierung erfolgt zweckmässigerweise derart, dass eine entsprechend kleine Menge derselben auf der Anode, womöglich auf der der Kathode zugewendeten Seite derselben, befestigt, die Röhre auf die Pumpe gesetzt und die Anode auf elektrischem Wege, z. B. durch Anwendung von hochfrequenten Induktionsströmen, erhitzt wird, bis die Legierung schmilzt, sich sodann zersetzt und das Erdalkalimetall oder beide Bestandteile der Legieiung verdampfen. Die Erdalkalimetallschichte der Kathode kann nachher oxydiert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Kathoden für Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet. dass eine Legierung eines Erdalkalimetalls in der Röhre untergebracht, im Vakuum ZelSet7t und zum Teil oder vollständig zur Verdampfung gebracht wird, so dass der Dampf des Erdalkalimetalls auf die Oberfläche des Kerndrahtes der Kathode gelangt und dort eine gut haftende Schicht bildet, wobei die nicht zur Kathodenschicht verwendete Komponente oder Komponenten eine niedrigere SuM'mations- temperatur besitzen als das Erdalkalimetall und der Dampfdruck derselben bei der an der Befestigungsstelle der Legierung während des Betriebes der Röhre herrschenden Temperatur nicht grösser ist als der Druck der Gasreste im Vakuumraum.