AT141628B - Verfahren zur Erhöhung des Elektronenemissionsgehaltes von Kathoden. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Erhöhung des Elektronenemissionsgehaltes von Kathoden. 



   Die Erfindung bezieht sich auf Kathoden, insbesondere solche, die mit einer Oxydschicht überzogen und für Thermionenröhren bestimmt sind. 



   Die Elektronenemission von mit einer Oxydschicht überzogenen Kathoden ist der Gegenwart 
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 geschwindigkeit gewöhnlich sehr gering. 



   Die   gebräuchlichen Überzüge   werden   gewöhnlich   in der Form von Carbonaten des Baryums und Strontiums oder dieser beiden im Verein mit Caleiumkarbonat aufgebracht. Die Carbonate werden dann durch Hitze in die Oxyde zerlegt und eine geringe Menge freies Baryum bleibt nach der Zersetzung der Carbonate zurück, manchmal ist jedoch ein   Aktivierungsverfahren nötig, um   das freie Baryum zu bilden. 



   Bestünde der Überzug völlig aus freiem Baryum, so würde zwar die Kathode sehr gut emittieren, aber wegen der raschen Verdampfung des Baryums würde die Emission auch bald verschwinden. Demnach sind die Oxyde notwendig, um die Verdampfung des Baryums zu verzögern. 



   Der Hauptzweck der Erfindung ist, eine reichlicher Menge von Baryum oder eines sonstigen Erdalkalimetalls in einem   Oxydüberzug   zu erzielen, so dass die Emission mit Rücksicht auf die Temperatur erhöht wird, ohne dass man befürchten müsste, dass die vorhandene grössere Menge des freien Erdalkalimetalls zu bald   erschöpft wird.   



   Das vorliegende Verfahren zur Erhöhung des Elektronenemissionsgehaltes von Kathoden, welche einen Verbindungen von Baryum und Strontium enthaltenden Überzug aufweisen, besteht im wesentlichen darin, dass man Baryumnitrid vermischt mit Baryum-und Strontiumverbindungen auf einen Leiter aufträgt, das Gemisch bei niedriger Temperatur auf dem Leiter trocknet, den Leiter in einen vakuumdichten Behälter einbringt und diesen Überzug dann derart behandelt, dass das Baryumnitrid im Überzug zu freiem metallischen Baryum reduziert wird. 



   Irgend ein Baryumnitrid, aber vorzugsweise Baryumtrinitrid   (BaNG)   wird in die gebräuchlichen mit Baryumoxyd und Strontiumoxyd überzogenen Kathoden eingeführt. Das Baryumnitrid ist leicht zersetzlich, in Luft zersetzt es sich bei einer Temperatur von   2250 C   und im hohen Vakuum vermutlich bei einer noch niedrigeren nach der Formel   BaN   = Ba   + 3Na  
Das Baryumnitrid kann, wenn gewünscht, mit den Carbonaten von Baryum, Strontium und Calcium vermischt und unter Verwendung eines Nitrozellulose enthaltenden Bindemittels, vorzugweise von in einem Lösungsmittel, wie Amylacetat gelöster Nitrozellulose, auf den Leiter, wie einen Faden oder ein Röhrchen aufgespritzt werden. Zum Auftragen können auch andere Methoden verwendet werden, z.

   B. einfaches Eintauchen, aber wegen der niedrigen Zersetzungstemperatur des Baryumnitrids wird das Aufspritzen bevorzugt. 
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   Der Prozentgehalt des Gemisches an Baryumnitrid ist nicht ausschlaggebend, er kann   0'5   bis 85 Gewichtsprozente betragen. Wenn gewünscht, kann dem Gemisch auch Calciumcarbonat zugesetzt werden oder selbst das   Strontiumearbonat   ersetzen. Das Baryumnitrid kann auch das Baryumcarbonat in dem Gemisch ersetzen. 



   Um eine innige Mischung und feine Verteilung im Bindemittel zu erzielen, ist es vorzuziehen, die festen Bestandteile miteinander zu vermahlen, doch darf das Vermahlen nicht mit solcher   Raschheit   erfolgen, dass das Baryumnitrid sich durch Reibung zersetzen könnte. 



   Der Überzug wird dann auf dem   fadenförmigen   oder anderweitig gestalteten Leiter bei Zimmertemperatur oder etwa bei   100'C getrocknet.   Fig. 2 der Zeichnung zeigt beispielsweise   einen Überzug 10   auf einem Faden   11,   das Ganze bildet die Kathode 12. 
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   liehe. n, Hoehvalaiumbehandlung unterzogen,   wobei die Carbonate in Oxyde übergehen und das Baryumnitrid   unterZuriecldassung   von freiem metallischen Baryum in Baryum-und Strontiumoxyd zersetzt wird. 



   Man erhält dadurch einen Faden mit einem Überzug aus den Oxyden des Baryums und Strontiums. der reichlich mit freiem metallischen Baryum durchsetzt ist. Auch Caleiumoxyd kann, wenn gewünscht. in dem Überzug vorhanden sein, man kann beispielsweise mit dem   Baryum-und Strontiumearbonat   Caleiumearbonat vermischen und Baryumnitrid zusetzen, um den   Oxydüberzug,   wie vorstehend beschieben, zu erzielen. 



   Die Kathode mit diesem vergrösserten Gehalt an Elektronen emittierendem freien Baryum besitzt ausgesprochen Vorteile gegenüber einer solchen mit einem einfachen   Oxydüberzug,   wie aus dem   Sehau-   bild Fig. 3 hervorgeht, welches eine Reihe von Kurven zeigt, die die Überlegenheit des   erfindungsgemäss   hergestellten Überzuges über die in   gebräuchlicher   Weise hergestellten veranschaulicht. Vermutlich ist die erhöhte Wirksamkeit der Gegenwart von mindestens zweimal so viel freiem Baryum wie in den   gegenwärtig gebräuchlichen Überzügen zuzuschreiben. 



  In dem Sehaubild Fig. 3 gibt die Abszisse die Heizleistung in Watt/cm2 Überzugsfläche und die  
Ordinate den Anodenstrom in Milliampère an. Die Kurve a zeigt die Charakteristik eines Baryumzid-   überzuges gemäss der Erfindung auf Drähten aus einer Nickel-Kobalt-Eisenlegierung vorzugsweise mit Titanzusatz. Die Kurven b und c geben die Charakteristiken von gebräuchlichen Überzügen auf Drähten   aus der Speziallegierung bzw. auf Platindrähten an. 



   Der   erfindungsgemäss   dargestellte Überzug ist bei normalem Betrieb wie 4 Watt pro 1   ces2.   des Oxydüberzuges reduzierbar. Die Zersetzungstemperatur des Baryumnitrids ist viel niedriger als die der Carbonate bei der Aktivierung des Überzuges. Das Vorhandensein einer grossen Menge von Baryum im Überzug gestattet die normale Emission bei stark verringerten Temperaturen, oder eine gesteigerte Emission bei den gewöhnlichen Betriebstemperaturen, d. h. es ist ein geringerer Betriebswattverbrauch erforderlich. Der Betrieb bei niedrigerer Temperatur bringt auch eine grössere   Leistungsfähigkeit,   und eine längere Lebensdauer einer Kathode mit sich.   Bekanntlieh   ist der Betrieb von fadenförmigen Kathoden bei hohen Temperaturen die Hauptursache der geringen Lebensdauer der Röhren.

   Durch Versuche ist festgestellt worden, dass ein Satz von UX-281-Röhren mit diesem Überzug auf den Fäden 190 Milliampere bei   3'5.   Volt am Faden und 100 Volt an der Anode liefern konnte und bei dieser Fadenspannung war die Temperatur zu niedrig, um sichtbar zu machen, dass der Faden heiss war. wogegen bei dem gebrüchlichen Überzug normal nur 170 Milliampères bei 7'5 Volt am Faden und 100 Volt an der Anode erhalten wurden. 



   Die Gegenwart einer grossen Menge von freiem   Baryummetall   im Überzug erhöht auch die Leit-   fähigkeit   der letzteren und führt zu einer Verringerung der Impedanz der Röhre. 



   Bei einer genauen Prüfung konnten auch keinerlei Anzeichen einer Emissionsumkehr gefunden werden. Der oxydische Teil des Überzuges hält das Baryum am Faden fest und verhindert sein Niederschlagen auf andern Teilen der Röhre, wie z. B. dem Gitter und der Anode, das die Ursache der oberwähnten Emissionsumkehr ist. 



   Im vorstehenden ist das Aufbringen des Überzuges auf einem Faden eingehend beschrieben worden, doch kann der Überzug auch auf andere Formen von Leitern oder Trägern aufgebracht werden, z. B. auf die bekannten bandförmigen Leiter oder Röhrchen. Diese Leiter können aus Nickel, Platin, PlatinIridium, Platin-Rhodium oder Platin-Nickel bestehen, bevorzugt wird jedoch eine Speziallegierung von Nickel, Kobalt und Ferrotitan.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Erhöhung des Elektronenemissionsgehaltes von Kathoden mit einem Verbindungen von Baryum und Strontium enthaltenden Überzug, dadurch gekennzeichnet, dass ein Baryumnitrid sowie Baryum-und Strontiumverbindungen enthaltendes Gemisch auf einen Leiter aufgetragen und darauf bei niedriger Temperatur getrocknet wird, worauf der Leiter in einen vakuumdichten Behälter gebracht und daselbst derart behandelt wird, dass das Baryumnitrid unter Entbindung von freiem metallischen, EMI2.2