AT202651B

AT202651B - Verfahren zur Herstellung einer Kathode

Info

Publication number: AT202651B
Application number: AT48758A
Authority: AT
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1957-01-26
Filing date: 1958-01-23
Publication date: 1959-03-25

Description

Verfahren zur Herstellung einer Kathode
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, zur Herstellung einer Kathode, die mit einer Vorratskammer in Form eines Molybdänkörpers versehen ist, die auf der zur Emission bestimmten Seite der Kathode durch einen porösen, bei hoher Temperatur gesinterten Wolframkörper abgeschlossen wird, wobei in der Vorratskammer ein Gemisch aus Bariumaluminat und Wolframpulver vorgesehen wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine gemäss diesem Verfahren hergestellte Kathode.

Es ist bereits bekannt, bei einer Kathode, bei der der Vorrat hinter einem Gewebe aus Molybdän- oder Wolframdraht oder hinter einer Anzahl aufeinander gepresster Wolframringe angeordnet ist, dem Vorrat an Bariumoxyd Wolfram zuzusetzen zur Beschleunigung der Bildung freien Bariums. Auch wird zur Verririgerung der Leitfähigkeit mit Rücksicht auf den in der Vorratskammer angeordneten Glühdraht manchmal Aluminiumoxyd zugesetzt.

Es ist auch bekannt, bei einer Kathode, bei der die Emissionsoberflächen aus einer. Anzahl radial angeordneter Fahnen bestehen, zwischen denen eine Manschette aus feinem Metalldraht mit einem Vorrat an Bariumverbindungen angeordnet ist, diesen Vorrat aus Bariumaluminat mit Wolfram zusammenzusetzen.

Auch bei Kathoden vom Vorratstyp, bei denen die Emissionsoberfläche aus porösem Wolfram besteht, wurde Aluminat mit Wolfram angewendet.

Ein Vorteil von Kathoden, die hinter dem porösen Wolframkörper einen Vorrat an Bariumaluminat mit Wolframpulver besitzen, ist der, dass im Betrieb die Bariumverdampfung, gegebenenfalls in Form von Bariumoxyd, gering ist. Der Nachteil ist der, dass noch eine verhältnismässig grosse Streuung in der Emission auftreten kann, während nach dem Abschluss der Vorratskammer und der Anbringung einer Kathode in einer Röhre die zum Erreichen der Betriebsemission erforderliche Zeit verhältnismässig lang ist.

Es sind auch Kathoden bekannt, die dadurch erzielt werden, dass ein poröser Wolframkörper mit Bariumaluminat getränkt wird, und diese Kathoden haben den Vorteil einer geringen Aktivierungszeit, die Verdampfung jedoch ist anfangs grösser als bei einer Kathode mit einer Vorratskammer.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen Kathoden mit einer kurzen Aktivierungszeit, geringer Verdampfung und kleiner gegenseitiger Streuung in der Emission erzielt werden.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Kathode, die mit einer Vorratskammer in Form eines Molybdänkörpers versehen ist, die an der zur Emission bestimmten Seite der Kathode durch einen porösen, bei hoher Temperatur gesinterten Wolframkörper abgeschlossen wird, wobei in der Vorratskammer ein Gemisch aus Bariumaluminat und Wolframpulver angeordnet und zusammengepresst wird, wird gemäss der Erfindung die Kathode nach dem Abschluss der Vorratskammer kurzzeitig auf eine Temperatur von 1900 K bis 22000K in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt, wonach rasch abgekühlt wird.

Auf diese Weise behandelte Kathoden liefern nach ihrer Anbringung in einer Röhre und Entlüftung dieser Röhre innerhalb kurzer Zeit eine konstante hohe Emission, während die Bariumverdampfung gering ist. Diese beträgt weniger als ein Zehntel derjenigen einer Kathode, deren Vorratskammer mit BariumStrontiumoxyd gefüllt ist.

Mit Rücksicht auf die Einfachheit der Anordnung und eine kurzzeitige Erhitzung empfiehlt es sich, Wasserstoff unter einem Druck von 1 at zu verwenden, wobei die Erhitzungsdauer je nach der gewählten

Temperatur in der Grössenordnung von einer Minute liegt. Es ist erwünscht, Bariumaluminat zu verwenden, das durch Herstellung cder gegebenenfalls Nacherhitzung in einer Wasserstoffatmosphäre erhalten ist. Dadurch können Einschlüsse von Sauerstoff und gegebenenfalls Kohlensäure oder Kohlenmonoxyd vermieden werden.

Die Erhitzung der ganzen Kathode in Wasserstoff auf hohe Temperatur hat vermutlich zur Folge, dass eine Menge an freiem Barium gebildet wird, die in die Poren des porösen Wolframkörpers aufgenommen wird, wobei auch etwaige im Wolfram vorhandene Verunreinigungen oder ein Überschuss an Sauerstoff durch den Wasserstoff beseitigt werden. Durch den hohen Druck des Wasserstoffes wird eine zu starke Verdampfung des Bariums verhindert.

Die Erhitzung muss derart erfolgen, dass das Aluminat-Wolframgemisch keine Aufsaugung vom Aluminat im porösen Wolframkörper herbeiführen kann ; wenn dieses Gemisch sich auf dem Boden der Molybdänvorratskammer befindet, liegt keine Aufsauggefahr vor. Im übrigen ist bei den verwendeten Gemischen die Aufsauggefahr sehr gering. Aufsaugung führt zur Bildung einer impräg. 1ierten Kathode, die eine höhere Verdampfung aufweist.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1 und 2 Anordnungen zum Erhitzen fertigmontierter Kathoden mit einem flachen bzw. einem zylindrischen porösen Körper darstellen.

In Fig. l bezeichnet 1 ein Quarzrohr, in das durch eine Öffnung 2 Wasserstoff unter einem Druck von lat eingeleitet wird. Im Rohr befindet sich ein Molybdäntiegel 3, in dem zwei Kathoden angeordnet sind. Jede Kathode besteht aus einem zylindrischen Molybdänkörper 4 mit einer Querwand 5, dem Boden der Vorratskammer. Die Vorratskammer ist durch einen porösen Wolframkörper 6 abgeschlossen und in ihr befindet sich eine Tablette 7 eines Gemisches aus Bariumaluminat und Wolfram.

Das Bariumaluminat besteht aus 5 Mol BaO mit 2 Mol AlPs'gegebenenfalls mit einem Zusatz von 3 Mol CaO. Das Aluminat wird dadurch hergestellt, dass das betreffende Erdalkalikarbonat zusammen mit Aluminiumoxyd unter Wasserstoff geschmolzen wird. 20 Gew. -% dieses Aluminats werden mit 80 Gew. -0/0 pulvrigem Wolfram gemischt. Das Gemisch wird zu Tabletten der erforderlichen Grösse gepresst und in Wasserstoff auf 1900 K-2200 K gebrannt. Nach dem Einbringen. der Tabletten 7 in die Vorratskammer werden die Wolframkörper 6 auf die Molybdänkörper 4 aufgeschweisst.

Das Quarzrohr 1 ist von einer Spule 8 umgeben, durch die zur Erhitzung des Tiegels 3 ein Hochfrequenzstrom geschickt werden kann. Beim Verfahren gemäss der Erfindung wird die Temperatur in sehr kurzer Zeit bis zu 1900 K-2200 K hochgetrieben.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist ebenso wie in Fig. l ein Quarzrohr 1 vorgesehen, durch das Wasserstoff hindurchgeleitet wird. Der Kathodenkörper besteht hier aus einem porösen Wolframzylinder 10, der auf der Oberseite an einen Molybdänzylinder 11 angeschweisst ist, der an der Seite des porösen Wolframkörpers einen Boden 12 aufweist. Auf der anderen Seite ist der poröse Wolframkörper 10 an einen Molybdänzylinder 13 angeschweisst, der sich bis zum anderen Ende des Wolframkörpers erstreckt und dort einen Boden 14 besitzt, der in der Nähe des Bodens 12 des andern Molybdänkörpers endigt. Auf dem Teil 15 des Molybdänzylinders 13 mit geringerem Durchmesser ist eine Menge 16 eines Gemisches aus Barium- (und gegebenenfalls Kalzium)-Aluminat und Wolfram gepresst und vor der Zusammenschweissung der Kathode in Wasserstoff gebrannt.

Die Enden der Zylinder 11 und 13 werden durch Klemmen 17 und 18 umfasst, mittels derer durch unmittelbaren Stromdurchgang die Kathode auf hohe Temperatur in Wasserstoff erhitzt wird.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Kathode, die mit einer Vorratskammer in Form eines Molybdänkörpers versehen ist, die auf der zur Emission bestimmten Seite der Kathode durch einen porösen,. bei hoher Temperatur gesinterten Wolframkörper abgeschlossen wird, wobei in der Vorratskammer ein zusammengepresstes Gemisch aus Bariumaluminat und Wolframpulver vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode nach dem Abschluss der Vorratskammer kurzzeitig auf eine Temperatur von 1900 K bis 2200 K in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt wird, wonach rasch abgekühlt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung in einer Zeitdauer von der Grössenordnung von 1 Minute in Wasserstoff unter einem Druck von 1 at erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminat-Wolframgemisch nach dem Pressen in Wasserstoff auf eine Temperatur von 1900 K bis 2200 K erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass derart erhitzt wird, dass keine Aufsaugung geschmolzenen Aluminats in dem porösen Wolframkörper auftreten kann. <Desc/Clms Page number 3>

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bariumaluminat Kal- ziumoxyd zugesetzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2,3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass von Aluminat ausge- gangen wird, das durchzusammenschmelzen von Karbonat und Aluminiumoxyd in einer Wasserstoffatmosphäre oder durch Nacherhitzung eines auf andere Weise hergestellten Aluminats in Wasserstoff erzielt ist.