AT126310B - Glühkathode. - Google Patents

Description

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  Glühkathode. 



   Die Emissionsschicht der bisher verwendeten Oxydkathoden wurde im allgemeinen durch auf die Oberfläche eines schwer schmelzenden Kerndrahtes aufgetragene oder aber auf derselben hergestellte und gut haftende Erdalkalioxydschicht geliefert. Bei diesen, mit Oberflächenoxydschicht versehenen Kathoden hat die Erreichung einer genügenden Lebensdauer immer erhebliche Schwierigkeiten verursacht. Wird nämlich eine dünne Schicht verwendet, so verdampft diese während des Betriebes von dem Kerndraht sehr schnell. Denselben Nachteil besitzen die bekannten Kathoden, bei denen ein Kathodenkern aus leitendem Material mit Erdalkalimetallen zusammen mit Oxyden dieser Metalle überzogen ist. Die Verwendung einer dicken Oxydschicht ist durch den grossen spezifischen Widerstand derselben erschwert.

   Der von dem Kemdraht radial in Richtung der äusseren Oberfläche der Oxydschicht fliessende Strom erhitzt infolge des grossen Widerstandes dieser Schicht dieselbe, so dass hiedurch das schnelle Zugrundegehen der Kathode verursacht wird. 



   Zur Vermeidung dieser Nachteile sind verschiedene Lösungen bekannt. So wurde z. B. vorgeschlagen, dass die während der Entladung verdampfende aktive Schicht durch ein, mit der Kathode auf kleiner Oberfläche sich berührendes Material von grosser Emissionsfähigkeit ständig ersetzt werden soll. Andere   Lösungsarten   hingegen trachteten, das gute Haften der aktiven Schicht an dem Kerndrahte zu gewährleisten. 



   Die Verwendung von gänzlich aus Erdalkalioxyden bestehenden Kathoden ohne Kerndraht ist wegen des   obenerwähnten   grossen spezifischen Widerstandes und der   kleinen mecha-   nischen Festigkeit dieser Oxyde unmöglich. Aus dem Grunde wurden bereits solche Lösungarten vorgeschlagen, laut welchen Verbindungen von kleinerer mechanischen Festigkeit als Kathode ebenfalls verwendet werden können, u. zw. in einer solchen Form, dass diese Verbindungen im Inneren eines Metallbehälters untergebracht wurden. so dass der Metallbehälter die Kathode gegen Herausfallen des aktiven Materials gesichert hat. All diesen gegenüber ist Gegenstand der Erfindung eine gänzlich aus dem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd gebildete Kathode, von welchem Gemenge Körper von grosser Festigkeit und guter Leitfähigkeit hergestellt werden können. 



   Unsere Versuche haben bewiesen, dass die Oxyde der Erdalkalimetalle, z. B, Bariumoxyd, imstande sind, in feinverteiltem Zustande grosse Mengen dieser Metalle auch auf sehr hoher Temperatur gebunden zu halten,   wodurch   die Leitfähigkeit derselben auch beträchtlich erhöht wird. Von diesem   Erdalkalimetall-Erdalkalioxydgernenge   können unter hohem Druck Stäbchen von sehr hoher Festigkeit gepresst werden, welche ihre Festigkeit auch auf hoher Temperatur beibehalten, so dass sie unmittelbar zur Herstellung von Kathoden geeignet sind. Natürlicherweise muss aber dafür Sorge getragen werden, dass die Herstellung der Kathoden, z. B. die der Stäbchen, in einem neutralen Gasraum oder in Öl vor sich geht, damit der Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxyd der Luft das Erdalkalimetall nicht angreifen sollen. 



   Im nachfolgenden wird beispielsweise ein sich sehr gut bewährendes Verfahren zur Herstellung des Gemenges von Erdalkalioxyden, welches als Stoff der erfindungsgemässen Kathoden   dient, beschrieben.   

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   Wird feingepulvertes Bariumoxyd mit pulverförmigem Magnesiummetallpulver vermengt und dieses Gemenge im Vacuum oder in einer neutralen Gasatmosphäre erhitzt, so wird das Bariumoxyd durch das Magnesium reduziert und, wenn dieselben in äquivalenten Gewichtsmengen vermengt werden, entsteht aus diesem Gemenge in seiner Gänze metallisches Barium und   Magnesiumoxyd.   Wenn aber weniger Magnesium dosiert wird, als der äquivalenten Gewichtsmenge entspricht, so bleibt dementsprechend ein Teil des Bariumoxydes unverändert zurück. Es wurde gefunden, dass, wenn nur z. B. 1/4 Teil der ursprünglichen Bariumoxydmenge reduziert wird, wenn also das Gewichtsverhältnis des Bariums und des Magnesiums 24   : 1   ist, das ganze entstandene metallische Barium auch auf sehr hoher Temperatur gebunden bleibt.

   Das so entstandene Gemenge, welches Barium, Bariumoxyd und Magnesiumoxyd enthält, wird z. B. mit Paraffinöl vermengt und zu der erwünschten Form. gepresst, in die Röhre montiert. 



  Ein Vermengen mit Öl oder mit einer anderen Oxydation oder Karbonatbildung des Bariums verhindernden Flüssigkeit ist darum notwendig, weil das Gemenge während der Herstellung vor Oxydation oder   Karbonisation   geschützt sein muss. Das Paraffinöl verdampft durch während des Pumpens erfolgende Erhitzung der Röhre völlig. Es ist angezeigt, das ursprüngliche Gemenge in der Weise herzustellen, dass ausser dem gänzlich gebunden gehaltenen metallischen Barium noch ein kleiner Überschuss an Barium entsteht, welcher bei der ersten Einschaltung der Röhre sublimiert und auf die Glaswand niederschlägt und so eine hohe gasreinigende Wirkung (Getterwirkung) ausübt. Aus diesem Grunde soll das   Mischungsverhältnis   zweckmässig zu 18 : 1 oder   20   : 1 gewählt werden. 



   Die   erfindungsgemässe   Kathode kann noch in folgender Weise hergestellt werden :
Das in entsprechendem Verhältnis vermengte, sehr fein pulverige Bariumoxyd und Magnesium wird z. B. in einer hydraulischen Presse zu der gewünschten Form gepresst und an die endgültige Stelle der Röhre montiert. Die Röhre wird in normaler Weise gepumpt und nach dem Auspumpen wird das Gemenge von Bariumoxyd und Magnesium erhitzt, um die erwünschte Reaktion einzuleiten. 



   In der beigelegten Zeichnung sind einige Ausführungsformen der   erfindungsgemässen   Kathode dargestellt. In Fig. 1 ist eine direkt beheizte Kathode, in Fig. 2 eine zu gasgefüllten Röhren geeignete Ausführungsform derselben dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht eine indirekt beheizte Kathode. In den Figuren werden identische Bestandteile durch identische Zahlen bezeichnet. 



   In Fig. 1 bedeutet   1   die aus dem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyden gepresste erfindungsgemässe Kathode, 2 ist eine den Kontakt der Zuführung mit der Kathode sichernde, auf die Kathode gepresste Hülse, 3 ist der Zuführungsdraht des Kathodenstromes. 



  Die Wirkungsweise der Kathode" ist ohne jede Erklärung verständlich. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist insbesondere für gasgefüllte Gleichrichterröhren vorteilhaft. Der Weg des Heiz-. stromes führt hier teilweise durch die Kathode 1, teilweise durch Vermittlung der Leitungen 5 durch die Heizspirale   4, welche   zweckmässig aus Wolfram oder aus anderem, der Kathodenzerstäubung gut widerstehendem Material hergestellt ist. Der Widerstand dieser Spirale ist nur ein Bruchteil des Widerstandes der Kathode, so dass ein beträchtlicher Teil des Heizstromes durch diese hindurchfliesst.

   Vom Standpunkte der gleichmässigen Kathodenbelastung ist nämlich bei gasgefüllten Gleichrichterröhren wesentlich, dass die Heizspannung im Verhältnisse zur Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode klein, der Heizstrom hingegen im Verhältnisse zum Anodenstrom gross sein soll. Durch die Anordnung in Fig. 2 ist eine Erhitzung der Kathode von 5-10 Watt bei 1-2 Volt Heizspannung zu erreichen. Die Spirale 4 nimmt an der Elektronenemission nicht teil. Die Temperatur derselben ist nämlich zirka   1000      abs.,   auf welcher Temperatur die Elektronenemission des Wolframs noch ganz unbedeutend ist. 



  Hingegen verdampfen bei dieser Temperatur die eventuellen emittierenden Teile des Erdalkalimetalles von der Oberfläche des Wolframmetalles sofort, so dass praktisch die Elektronenemission ausschliesslich von dem im Inneren der Spirale untergebrachten Stäbchen geliefert wird. Die einzelnen Windungen dieser Spirale sind so weit voneinander entfernt, dass sie praktisch kein Hindernis im Wege der aus dem Stäbchen austretenden Elektronen bedeuten. 



   Bei der indirekt beheizten, in Fig, 3 dargestellten Kathode ist die Äquipotentialkathode 1. durch das in Zylinder-oder Röhrenform gepresste, aus Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd bestehende Gemenge gebildet. Der Heizfaden 4 ist bifilar im Inneren der Röhre von demselben isoliert angebracht. Die Äquipotentialkathode nach Fig. 3 kann jedoch auch in der Weise hergestellt werden, dass in das, aus dem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd bestehende Stäbchen, der von demselben isolierte, mit einem geeigneten keramischen Stoff umgebene   bisslare   Glühfaden eingepresst wird. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Glühkathode für Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Gänze aus einem Gemenge von Erdalkalimetall und einem oder mehreren Erdalkalioxyden besteht. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Ausführungsform der Kathode laut Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus dem Gemenge von metallischem Barium, Bariumoxyd und Magnesiumoxyd besteht.

   3. Ausführungsform der indirekt geheizten Kathode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweckmässig zylinderförmige, aus Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd, bzw. aus einem Gemenge von Erdalkalioxyden bestehende und Elektronen emittierende Elektrode durch einen aus Wolfram oder einem anderen schwerschmelzbaren Metall hergestellten spiralförmigen Glühfaden umgeben ist, der, ohne an der Elektronenemission praktisch teilzunehmen, zum Erhitzen der Elektrode dient.

   4. Ausführungsform der indirekt beheizten Kathode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe aus einem, die Elektronenemission liefernden Erdalkalimetall und Erdalkalimetalloxyd bzw. einem Gemenge von Erdalkalioxyden hergestellten Hohl-oder Vollzylinder oder einer Röhre und aus einem in deren Inneren isoliert angeordneten bifilaren Glühfaden besteht.

   5. Verfahren zur Herstellung von Kathoden nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein pulverförmiges Gemenge von Bariumoxyd und metallischem Magnesium im Vakuum oder in einer neutralen Gasatmosphäre auf die Reaktionstemperatur des Bariumoxydes erhitzt und das gewonnene Produkt zu Formstücken gepresst wird.

   6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von einem derartigen Bariumoxyd-Magnesiumgemenge ausgegangen wird, welches eine geringere Menge Magnesium enthält, als es zur vollständigen Reduktion des Bariumoxydes ausreichen würde.

   7. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangsmaterial, welches aus einem Gemenge von Bariumoxyd und Magnesiummetall besteht, eine Elektrode von erwähnter Form gepresst wird, diese in die Ent- ladungsröhre eingebracht, die Entladungsröhre ausgepumpt und die Kathode auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die erwünschte Reduktion stattfindet. EMI3.1