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Verfahren zur Herstellung der Emissionssehieht von indirekt beheizten Kathoden elektrischer Entladungsrohren.
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung der Emissionsschicht von indirekt beheizten Kathoden elektrischer Entladungsröhren zum Gegenstand, wobei ein oder mehrere, auf das Kathodenmetall aufgetragene Salze der : Alkali- oder Erdalkalimetalle durch Hitzebehandlung in die aktive Form umgesetzt werden. Diese Umsetzung, z. B. des Karbonates in das Oxyd, wird bisher bei indirekt beheizten Kathoden in der Weise durchgeführt, dass der Heizdraht der bereits in der Röhre eingebauten Kathode auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, dass die Kathode unter Berücksichtigung des Wärmegradienten auf die für die Umsetzung nötige Temperatur gelangt. Die Temperatur des Heizdrahtes muss dabei eine so hohe sein, dass sie jene Temperatur, welche der Heizdraht im normalen Betrieb erlangt, um mehrere 100 überschreitet.
Da nun bei den heute in Anwendung stehenden Ausführungsformen indirekt beheizter Kathoden der Heizdraht fast in allen Fällen von Isoliermateriel umgeben ist, so führt die erwähnte, während der Herstellungsoperation notwendige übermässige Erhitzung des Heizdrahtes häufig dadurch zu Schwierigkeiten, dass es zu einer Reaktion zwischen dem Heizdraht und dem Isoliermaterial kommt. Die Folge hievon kann ein beträchtlicher Ausschuss bzw. eine Herabsetzung der Lebensdauer der Kathode sein.
In der letzten Zeit ist man dazu übergegangen, den durch Bohrungen des Isolierkörpers hindurchgeführten Heizdraht selbst noch mit einem Überzug aus Isoliermaterial zu versehen. Dadurch soll erreicht werden, dass die Bohrungen des Isolierkörpers möglichst vollständig durch den überzogenen Heizdraht ausgefüllt werden und eine Verlagerung des Heizdrahtes in diesen Bohrungen nicht zustande kommen kann. Es wurde nämlich festgestellt, dass durch derartige Verlagerungen des Heizdrahtes in den Bohrungen des Isolierkörpers unerwünschte Effekte auftreten, welche sich z. B. dann, wenn die Röhre in den Hochfrequenzstufen eines Empfangs- gerätes verwendet wird, als Kratz-oder Krachgeräusche im Lautsprecher oder Telephon kundgeben.
Bei derartigen, mit einem unmittelbar anliegenden Isolierüberzug versehenen Heizdrähten indirekt beheizter Kathoden ist die Gefahr, dass der Heizdraht, wenn er auf eine zu hohe Temperatur erhitzt wird, durch das Isoliermaterial chemisch aufgeschlossen wird, noch wesentlich gesteigert. Hiezu kommt, dass durch die hohe Erhitzung des Heizdrahtes das Material des Überzuges zumindest stellenweise'in einen grob kristallinen Zustand übergeführt werden kann, mit der weiteren Folge, dass sich Lockerungen bzw.
Loslösungen von Partikelchen des Isolier- überzuges ergeben, wodurch eine dem angestrebten Zweck gerade entgegengesetzte Wirkung zustande kommt, da solche losgelöste Partikelchen eine besonders starke Veranlassung zu den unerwünschten Kratz-oder Krachgeränschen geben.
Mit Rücksicht auf die Gefahren, welche die über die normale Betriebstemperatur beträchtlich hinausgehende Erhitzung des Heizdrahtes bei dem bisher üblichen Verfahren der Überführung der Alkali-oder Erdalkalimetallsalze in die aktive Form mit sich bringt, war man genötigt, die Zeit. während welcher der Heizdraht auf die für die erwähnte Umsetzung nötige hohe Temperatur gebracht wird, möglichst kurz zu bemessen, was für die Erzielung einer auf dem Kathodenmetall festhaftenden und möglichst dichten Emissionsschicht nachteilig ist.
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dadurch, dass die Hitxebehandlung der in die aktive Form umzusetzenden Salze ausserlalb der Röhre in einem Ofen, z. B. einem Vakuumofen. erfolgt.
Dies hat einmal den Vorteil, dass der Heizdraht der indirekt beheizten Kathode für die Umsetzung der Salze überhaupt nicht herangezogen werden muss. Erscheint es für gewisse Zwecke doch zweckmässig, den Heizdraht ein- zuschalten. so braucht er jedenfalls auf keine höhere Temperatur gebracht zu werden. also er auch im normalen Betriebe erhält. Dadurch wird sowohl eine im Hinblick auf die Lebensdauer der Röhre sehr wünschenswerte Schonung des Heizdrahtes erreicht, als auch bei solchen indirekt beheizten Kathoden, bei welchen der Heizdraht noch einen besonderen Isolierüberzug besitzt. vermieden, dass Struckturäuderungen dieses Überzuges auftreten.
Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, dass die für die Umsetztng d'-r
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spanne ausgedehnt werden kann. Tatsächlich wird das Verfahren auch in der Weise durch- geführt. dass die Erhitzung durch eine verhältnismässig lange Zeit, z. B. durch zehn Minuten. erfolgt.
Hiedurch wird ausser der absolut vollständigen Umsetzung der Salze in die gewünschte Form-z. B. der Karbonate in die Oxyde-auch erreicht, dass diese Oxyde in einer glasigell Modifikation zustande kommen, welche ausserordentlich fest an dem Kathodenmetall haftet und
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ordentlich beständig ist.-
Es ist vorteilhaft, bei der Erhitzung der Emissionsschicht im Ofen die Temperatur nur allmählich auf die beabsichtigte Höchsttemperatur zu steigern. da sich hiedurch die glasartige Beschaffenheit der Emissionsschioht in besonders günstiger Weise ausbildet.
Es hat sich gezeigt. dass die nach dem Verfahren nach der Erfindung erzeugten Oxyde selbst nach vierundzwanzig- stündigem Verweilen an der Luft nur eiine unmerkliche Bildung von Erdalkalikarbonat oder Erdalkalihydroxyd aufweisen.
Dadurch, dass bei dem Verfahren gemäss der Ernndunn-die Erhitzung von der Aussen- seite der Emissionsschicht gegen das Kathodenmetall zu vorschreitet. also zumindest in den ersten Phasen sich ein nach dem Kathodenmetall hin abfallender Wärmegradient ergibt. werden die für das gute Haften der Emissionsschicht an dem Kathodenmetall massgeblichen Innenzonen des Kathodenmetalls geschont, da in diesen Innenzonen die Zersetzung erst zuletzt
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sich in einer besonders guten Emissionsfähigkeit der Kathode aus, offenbar deswegen, weil zufolge dieses innigen Kontaktes der dichten Emissionssehicht mit dem Metall dem Elektronen- übergang aus dem Metall in die aktive Masse und dem Elektronendurchgang durch die aktive Masse hindurch wesentlich geringere Ausgangs- bzw.
Leitungswiderstände entgegenstehen. als dies bei den nach der bisherigen Methode erzeugten indirekt geheizten Kathoden der Fall ist.
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setzung z. B. der Karbonate in die Oxyde auf ein vor dem Pumpprozess liegendes Stadium hat ferner den Vorteil. dass der Pumpvorgang selbst bedeutend vereinfacht und beschleunigt
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z. B. geschwärzte Anoden oder innen geschwärzt Glaskolben verwendet werden. Bei der bisherigen Art der Umsetzung der von dem Kathodenmefall getragenen Salze durch Erhitzung innerhalb der Röhre. nahmen die zumeist aus fein verteilter Kohle bestehenden Oberfläehen- schichten der genannten geschwärzten Teile die aus den Salzen freigemachte Kohlensäure auf. was die Entgasung dieser Teile erschwerte.
Auch dieser Übelstand ist durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung vermieden.
Als Ofen, in welchem die Kathoden vor der Einbringung in die Rohre der Hitz'-- behandlung unterworfen werden, kann ein Vakuumofen verwendet werden. In gewissen Fällen kann es sich jedoch empfehlen, die Aktivierung der Emissionsschicht nicht im Vakuum. sondern in einem inerten Gas oder in einem Gas. das die Aktivierung begünstigt, vorzunehmen.
Es ist zu bemerken, dass es an sich in der Kathodenherstellung bereits bekannt ist. die emittierende Schicht der Kathode durch eine ausserhalb der Röhre erfolgende Umsetzung der verschiedenen Salze der Erdalkalimetalle in die aktive Form zu erzeugen. Diese Methode ist jedoch ausschliesslich für direkt beheizte Kathoden angewendet und überdies seit längerer Zeit verlassen worden, weil für direkt geheizte Kathoden dieses Verfahren der erst in der
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gefährdenden Isolierkörper kommen ja bei direkt geheizten Kathoden mangels Vorhandenseins eines solchen Isolierkörpers ebensowenig in Frage wie Rücksichten auf Temperaturuber- schreitungen,
da in diesem Falle zur Herbeiführung der in Frage kommenden Umsetzung der Salze die Erhitzung des Drahtes auf jene Temperatur genügt, welche eben zur Umsetzung erforderlich ist. Bei indirekt geheizten Kathoden hingegen musste der Heizdraht heu
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erhitzt werden, welche dem Temperaturabfall durch den Isolierkörper hindurch entspricht. Jene Probleme, welche für den im vorstehenden gegebenen Vorschlag für die Behandlung indirekt beheizter Kathoden massgebend waren. tretne daher bei direkt geheizten Kathoden gar nicht auf.
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drahtes zu erreichen. hat man zwar schon vorgeschlagen, die Erhitzung der Kathode während der Herstellungsoperation statt durch den Heizdraht, durch ein von aussen angelegtes Hoch- frequenzfeld herbeizuführen.
Dazu ist es aber notig, in der Rohre besondere Bauteile anzu-
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