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Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen die Emissionsschicht einer Kathode einer elektrischen Entladungsröhre erzeugt werden kann. Eines der ältesten Verfahren besteht darin, auf eine Unterlage, die als Kernkörper dient, von einer innerhalb der Röhre gelegenen Stelle aus Barium aufzudampfen, das z. B. durch Erhitzung und Zersetzung von Bariumazid frei wird oder das durch Erhitzung von Legierungen wie BariumMagnesium, Barium-Aluminium u. dgl., oder von Reduktionsgemischen, z. B. Bariumoxyd mit Magnesium, Aluminium oder Zirkonium entstehen kann. Diese Verfahren sind praktisch in Fortfall gekommen, da das Erdalkalimetall dabei innerhalb der ganzen Röhre verdampft, sich an unerwünschten Stellen niederschlagen kann und dann zu störenden Emissionserscheinungen, z.
B. zu einem auf der Wandung befindlichen Erdalkalimetallspiegel, und manchmal zum Kurzschluss zwischen den verschiedenen Elektroden und/oder anderen Einzelteilen der Röhre Anlass geben kann.
Das Verfahren zum Auftragen einer elektronenemittierenden Schicht, das heutzutage am meisten Anwendung findet, ist das Verfahren nach dem ein oder mehrere Erdalkalikarbonate auf irgendeine Weise, z. B. durch Spritzen, Tauchen, auf elektrolytischem oder elektrophoretischem Wege auf einen Kathodenkernkörper aufgetragen werden, worauf nach dem Einbau der auf diese Weise erhaltenen Kathode in die Röhre die Karbonate durch Erhitzung in Oxyd umgesetzt werden. Diese Zersetzung erfolgt gewöhnlich, nachdem sämtliche anderen Einzelteile der Röhre entgast worden sind und die bei dieser Zersetzung entwickelte Kohlensäure muss daher entweder schnell weggepumpt oder von einem Fangstoff absorbiert werden. Da die freiwerdende Kohlensäuremenge verhältnismässig gross ist, besteht die Möglichkeit, dass andere Röhrenteile wieder Gas aufnehmen.
Obzwar an sich die auf diese Weise entstandenen Oxydschichten eine gute Emission aufweisen, treten in manchen Fällen Schwierigkeiten auf, wenn man für Kurzwellenzwecke dünne Schichten, z. B. Schichten mit einer Stärke von weniger als 10 Mikron verwenden will. Es erweist sich dann als äusserst schwierig, nach diesem Karbonatverfahren Schichten zu erhalten, die sowohl eine gute Emission als auch eine genügend hohe Lebensdauer haben. Es ist bereits aus der deutschen Patentschrift 635. l66 bekannt, die Oxydschicht der Kathode teilweise ausserhalb der Röhre aufzubringen, wobei aber eine Schutzschicht notwendig war.
Die hier geschilderten Nachteile lassen sich durch Verwendung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre beseitigen. Dieses Verfahren besteht darin, dass in einem getrennten evakuierten Raum eine Kathode dadurch präpariert wird, dass aus irgend einem Gemisch, einer Verbindung oder einer Legierung Erdalkalimetall verdampft und auf einen Kernkörper niedergeschlagen wird, der oberflächlich aus z. B. Nickeloxyd oder Kupferoxyd besteht, worauf dieser Körper erhitzt wird, so dass sich eine Schicht eines oder mehrerer Erdalkalioxyde bildet, worauf die erhaltene Kathode während einiger Zeit einer Kohlensäure enthaltenden Atmosphäre, z. B. Luft, ausgesetzt wird, und schliesslich in die endgültige Röhre eingebaut und während einiger Augenblicke erhitzt wird.
Dieses Verfahren ergibt sodann eine Kathode, welche eine sehr gute und wiederholbare Emission und ausserdem eine genügend hohe Lebensdauer besitzt. Die Schicht selbst ist sehr dünn ; Schichtstärken kleiner als 10 Mikron sind in diesem Falle normal ; man kann hier leicht zu Stärken von der Grössenordnung von 0-1 bis l Mikron gehen. 10 Mikron stellt mit Rücksicht auf den elektrischen Querwiderstand den oberen Grenzwert dar, während Schichten unter O'l Mikron allzu schnell verdampfen würden. Schichten von 0-1 bis l Mikron haben geringe Widerstände und verdampfen nicht zu schnell. In der Röhre, in der diese Kathode verwendet wird, ist kein Erdalkalimetall verdampft und auf die Wand und andere Teile niedergeschlagen.
Es können daher keine Schwierigkeiten auftreten, welche das Entstehen von Kurzschlüssen, die Bildung eines Bariumspiegels auf der Wand usw. mit sich bringen.
Es wird daher eine Oxydkathode erhalten, die auf dem Weg über das Karbonat hergestellt ist und eine Stärke hat, welche nach den bekannten Verfahren zum Auftragen von Erdalkalikarbonaten erhalten, zu Kathoden mit einer sehr geringen Lebensdauer führen würde. Diese geringe Stärke des Karbonates bringt ausserdem mit sich, dass aus dieser Schicht eine geringere Kohlensäuremenge freikommt als aus den auf bekanntem
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Wege angefertigten Karbonatkathoden. Auf diese Weise wird die endgültige Entgasung der Röhre erleichtert, da für eine gute Entgasung ein niedriger Druck erforderlich ist, der durch diese geringe Kohlensäuremenge sehr begünstigt wird.
Wesentlich für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist, dass die ursprünglich angefertigte Oxydschicht in eine Kohlensäure enthaltende Atmosphäre gebracht wird, um das Oxyd in Karbonat umzusetzen. Die Kathode lässt sich zu diesem Zweck am leichtesten der Luft aussetzen, zumal es sich als vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Atmosphäre auch noch ein wenig Wasserdampf enthält. Die Zeit, während der diese Atmosphäre auf die Oxydschicht einwirken muss, soll nicht zu kurz gewählt werden, da vermutlich zunächst. eine Umsetzung in Hydroxyd stattfindet. Es hat sich ergeben, dass z. B. bei einer Schichtstärke von 5 Mikron eine Zeitdauer von wenigstens 2 X 24 Stunden zur Umsetzung des Oxyds in Karbonat erforderlich ist.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, in dem ein erfindungsgemässes Verfahren in Einzelheiten wiedergegeben ist. In einem entlüfteten Raum wird ein Kernkörper aus Wolfram, Molybdän oder Nickel mit einer dünnen Schicht aus Nickel oder Kupfer überzogen und darauf oberflächlich, z. B. an Luft, oxydiert. Darauf wird aus einer ein Erdalkalimetallazid enthaltenden Tablette dieses Erdalkalimetall durch Erhitzung und Zersetzung des Azids befreit und verdampft, und dieser Dampf wird auf die oxydierte Nickel-oder Kupferschicht niedergeschlagen und schliesslich durch Erhitzung des Kernkörpers in Oxyd umgesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Kathode wird der Luft ausgesetzt und dreimal 24 Stunden an Luft aufbewahrt.
Darauf wird die Kathode in die endgültige Röhre eingebaut und erhitzt, so dass sich eine aus einem oder mehreren Erdalkali- oxyden bestehende sehr dünne Schicht ergibt, wobei in der Röhre keine Spuren von verdampftem oder niedergeschlagenem Barium und insbesondere auf der Wand kein Bariumspiegel vorzufinden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, dass in einem getrennten evakuierten Raum eine Kathode dadurch präpariert wird, dass aus irgendeinem Gemisch, einer Verbindung oder einer Legierung ein Erdalkalimetall verdampft und auf einen Kernkörper niedergeschlagen wird, der oberflächlich aus z. B. Nickeloxyd oder Kupferoxyd besteht, worauf der erhaltene Körper erhitzt wird, so dass eine Erdalkalimetall-Oxydschicht entsteht, und darauf diese Kathode während einiger Zeit einer Kohlensäure enthaltenden Atmosphäre, z. B. Luft, ausgesetzt wird und dann in die endgültige Röhre eingebaut und während kurzer Zeit erhitzt wird.