AT142827B - Großflächen-Oxydglühkathode in Gasentladungsgefäßen. - Google Patents

Description

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    Grossflächen-Oxydgliihkatbode   in Gasentladungsgefässen. 



   Eines der Hauptprobleme bei Entladungsgefässen mit Glühkathoden (d. s. grossflächige Hohlkathoden mit indirekter Heizung), deren Oberfläche durch aufgebrachte Oxydschichten besonders aktiviert wird, ist das Bemühen der schon über Jahrzehnte reichenden Entwicklung, eine genügende Lebensdauer der Glühkathode, u. zw. der aktiven Schicht im speziellen, zu erreichen. Man hat aus diesem Bestreben heraus im Laufe der Zeit die Formierungsverfahren ständig verbessert, hat den Kathoden die Betriebsbedingungen durch Einhalten eines unterkritischen Spannungsgefälles erleichtert und damit eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine technisch brauchbare Lebensdauer überhaupt geschaffen. 



   Als Hauptursache für die Zerstörung der Kathode, die sich in Form von Zerstäubung sowohl der aktiven Schicht als auch des Trägermaterials noch immer äussert, wurde das im Betrieb dauernd vorhandene Trommelbombardement durch positive Ionen erkannt. Durch verschiedene Schutzmassnahmen gelang es bekanntlich, die Aufprallgeschwindigkeit dieser Ionen und damit die Intensität ihrer zerstörenden Wirkung zu vermindern, wodurch sich eine weitere Erhöhung der Lebensdauer ergab. 



   Es hat sich aber gezeigt, dass diese rein elektrischen Massnahmen allein keinen ausreichenden Erfolg ergeben, sondern dieser nur durch gleichzeitige Behandlung des Problems von der Werkstoffseite her zu erzielen ist. Man hat daher wieder das Augenmerk auf das Material der Kathode, also den Träger der aktiven Schicht, gerichtet, um Verbesserungen durch   Verwendung widerstandsfähigerer   Materialien zu erreichen. 



   Der Leitgedanke für die ursprüngliche Verwendung von Nickel bzw. Nickellegierungen war mehr oder weniger die Art der Aufbringung der Oxydsehicht auf das Trägermaterial und die anschliessende Formierung. Man erreicht damit bei relativ niedrigen Temperaturen hohe Emissionsfähigkeit und erwartet aus dieser niedrigen Arbeitstemperatur eine grosse Lebensdauer. Obwohl von verschiedenen Seiten durchgeführte Versuche, als Trägermaterial besonders schwer schmelzende Metalle, z. B. Molybdän oder Wolfram, zu verwenden, zu keinem positiven Ergebnis   führten,   haben eingehende Untersuchungen doch ergeben, dass für die Lebensdauer der Kathode eine möglichst hoch getriebene Warmfestigkeit des Trägermaterials von ausserordentlicher Wichtigkeit ist.

   Während die beiden vorerwähnten hochsehmelzenden Metalle ungünstige Formierungsresultate ergaben, verhalten sich die durch ihre hochgezüchtete Warmfestigkeit bekannten Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungen hinsichtlich der Formierung recht günstig. 



   Erfindungsgemäss wird nun die Widerstandsfähigkeit der vorerwähnten Nickel-Kobalt-EisenLegierungen gegen Zerstäubung dureh   lonenbombardements   in Gas-oder Dampfentladungsröhren durch Zusätze von Metallen der Kohlenstoff-oder Titanreihe oder beider so sehr gesteigert, dass die Lebensdauer der Entladungsgefässe nicht mehr durch die Lebensdauer der Kathode begrenzt erscheint. Die vorerwähnten Zusätze von Silizium, Germanium, Titan und Zirkonium ergeben eine derartige Erhöhung des Zerstäubungswiderstandes, dass die aus diesem Material gebauten Kathoden (d. s. Grossflächenhohlkathoden mit indirekter Heizung) auch nach mehreren 1000 Brennstunden eine nur unbedeutende Abnutzung zeigen, die ihre   Arbeitsfähigkeit   überhaupt nicht vermindert.

   Dabei verhalten sie sich hinsichtlich der Formierung genau so günstig wie beispielsweise reines Nickel. Die aktive Schicht bleibt nicht nur oberflächlich haften, die Bindung zwischen Träger und Oxydschicht ist vielmehr ausserordentlich innig und kann am treffendsten noch als eine Art Legierung bezeichnet werden. Das Emissionsvermögen hängt daher nicht nur an der Oberflächenschicht, die durch äussere Zufälligkeiten, Kurzschlüsse u. dgl., beschädigt und zerstört werden kann, sondern ist nach Abschluss der Formierung der gesamten Kathodenmasse eigen und bleibt daher auch nach Abstäubung recht beträchtlicher Mengen noch unverändert erhalten. 

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   Die Legierung an sich ist naturgemäss für die verschiedensten Zwecke bereits bekannt. So wurde die beschriebene Legierung seit vielen Jahren zur Herstellung von Turbinenlaufrädern verwendet. Ausser- dem wurde auch in jüngster Zeit eine Nickel-Kobalt-Eisen-Titan-Legierung als Trägermaterial für draht- förmige, direkt geheizte Glühkathoden im Hochvakuum verwendet, dies zur Hauptsache wegen ihres hohen Ohmschen Widerstandes, wodurch in der Stromspannungsdimensionierung eine Variation in weiteren Grenzen möglich ist und sich als praktisch eingeführt hat.

   Bei allen diesen Verwendungsgebieten kam jedoch die Erkenntnis von der ungeheuren Widerstandsfähigkeit der beschriebenen Legierung gegen das Trommelbombardement durch positive Ionen nicht zutage, da diese besondere Inanspruehnahme des Materials weder bei Turbinenschaufeln noch bei drahtförmigen Glühkathoden für Vakuumröhren auftreten konnte. Langandauernde Versuche haben nun gezeigt, dass die an sich bekannte Legierung jedoch gerade gegen das Ionenbombardement von ungeheurer Widerstandsfähigkeit ist. Zweckmässigerweise wird der Legierung neben grösseren Zusätzen von Titan ein zweites Metall der Kohlenstoff-oder Titanreihe beigemengt. 



   Als Beispiel einer recht günstigen Zusammensetzung sei eine Legierung von   67%   Nickel,   17%   Kobalt, 6% Eisen, 2% Mangan,   5%   Titan und 3% Silizium genannt. Die Legierung entspricht den vorerwähnten Bedingungen in ausgezeichneter Weise, ihre Herstellung, Erschmelzung und Verarbeitung ist, sofern genügend reine Komponenten verwendet werden, ohne wesentliche Schwierigkeiten möglich. Eine weitere Steigerung des Gehaltes an Elementen der Kohlenstoff-und Titanreihe über je 6% hinaus bringt im elektrischen Verhalten keine beachtliche Verbesserung mit sieh, dagegen wird die Herstellbarkeit und besonders die mechanische   Ausarbeitungsmöglichkeit   schon zu sehr erschwert. 



    PATENT-ANSPRÜCHE:   
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 dass der Träger für die emittierende Schichte aus der an sich bekannten Legierung von 60 bis   80% Nickel,   15 bis 22% Kobalt, 6 bis 8% Eisen und 4 bis 6% Titan besteht. 



   2. Grossflächen-Oxydglühkathode nachAnspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die an sieh bekannte   hoehwarmfeste   Nickel-Kobalt-Titan-Eisen-Legierung noch einen Zusatz von 3 bis 6% von Metallen der Kohlenstoff-oder der Titanreihe oder von beiden enthält. 
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Claims (1)

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