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Vorratskathode und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft flache Vorratskathoden, u. zw. solche, bei welchen der Vorratsraum mit einem porösen, gesinterten, scheibenförmigen Körper aus einem hochschmelzenden Stoff abge- schlossen ist. Hiebei stellt die dem Vorratsraum abgekehrte Fläche des porösen Körpers gleich- zeitig die aktive Fläche dar.
Bei dieser Art von Kathoden, die unter dem Namen L-iKathoden bekannt sind, bilden die Poren des porösen Körpers die einzigen Öffnungen, durch welche der Vorratsraum mit der Kath- odenoberfläche verbunden ist. Dieser Umstand ist jedoch in einer bestimmten Beziehung nachtei- lig, da es einerseits Schwierigkeiten verursacht, Kathoden kleiner Abmessungen derart herzustellen, dass der Vorcatsraum vollständig geschlossen ist und der aktivierende Stoff die aktive Ober- fläche der Kathode nur durch die Poren des porösen Körpers erreichen kann. Anderseits wird die Heizung einer solchen Kathode wegen des geschlossenen Vorratsraumes problematisch und die Wärmeverteilung ungleichmässig.
Endlich ist die geschlossene Ausführungsform des Vorratsraumes nachteilig für die Lebensdauer der Kathode, so dass ausser den technologischen Schwierigkeiten, die sich bei der Herstellung von LKathoden ergeben, auch deren Lebensdauer im allgemeinen nicht zufriedenstellend ist.
Die Probleme der Heizung und der Lebensdauer hängen nun eng miteinander zusammen.
Wird der Vorratsraum so beheizt, dass die dem Vorrats stoff übergebene Wärmemenge gerade dazu ausreicht, den Vorcatsstoff dem porösen Körper ständig zukommen zu lassen, so wird die aktive Oberfläche der Kathode in nachteiliger Weise eine niedrigere Temperatur aufweisen. Beheizt man hingegen die Kathode in einem solchen Masse, dass die Temperatur der aktiven Fläche zur Erzielung einer guten Emission ausreichend ist, so wird einerseits der Vorratsstoff übermässig er- hitzt, anderseits ist, die Anordnung des Heizkörpers, besonders bei Kathoden kleiner Abmessungen, mit Schwierigkeiten verbunden.
Der Grund dieser nachteiligen Erscheinungen ist nach den Erfahrungen der Patentinhaberin einerseits, wie bereits erwähnt, in dem Umstand zu suchen, dass
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dass der poröse Körper eine übermässige Stärke aufweist, so dass die Temperatur der Kathode auf der Oberfläche der Kathode eine andere ist als im Vorratsraum. Ein weiterer Nachteil, der eine Folge des geschlossenen Vorratsraumes ist, besteht damn, dass der aktivierende Stoff aus dem Vorratsraum verdampft werden muss, um auf die Kathodenoberfläche zu gelangen, wozu grosse Wärmemengen notwendig sin. d. Ausserdem müssen hiefür spezielle aktivierende Stoffe angewendet werden. In gewissen Fällen erfolgt das Verdampfen auch zu langsam.
Alle diese nachteiligen Erscheinungen beeinflussen sich gegenseitig, so dass die Vermeidung einzelner Nachteile nur durch Korrekturen möglich wäre, welche weitere Nachteile mit sich bringen würden. Die oben besagten Schwierigkeiten und Nachteile liegen besonders bei Vorratskathoden kleiner Abmessungen vor, wo sie sich häufen. Es ist jedoch aus verschiedenen Gesichtspunkten eben bei Vorratskathoden kleiner Ass- messungen, u. zw. in erster Linie bei den sogenannten Flachkathoden erwünscht, diese in einer solchen Ausführung herstellen zu können, dass sie in sogenannten Elektronenkanonen als Vorratskathoden verwendet werden können.
Zweck der Erfindung ist neben der Erzielung von Einsparungen an dem, bei Vorratskathoden üblichen porösen Körper, die Vermeidung der oben besagten Schwierigkeiten und Nachteile.
Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass die Stärke des in dem Kathodenträger nicht unbedingt vakuumdicht angeordneten porösen Körpers 0, 3 mm nicht übersteigt, wobei die dem Vorratsraum zugekehrte Seite des porösen Körpers den aktivierenden Stoff trägt und seine dem Vorratsraum abgekehrte Seite die aktive Fläche der Kathode bildet. Die nicht unbedingt vakuumdichte Einhauweise des porösen Körpers in den Kathodenträger bedeutet mit andern Worten, dass die Poren des porösen Körpers nicht
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grössten ÖffnungenVorratsraumes bilden.
Durch die Kombination der beiden erfindungsgemässen Massnahmen, nämlich der geringen Stärke des porösen Körpers und der Anordnung des aktivierenden Stoffes an der dem Vorratsraum zugekehrten Seite des porösen
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Körpers wird e : ne so gute Wäremi1bertragung ge- sichert, dass die Temperatur der Kathode auf der Kathodenoberfläche von der Temperatur des Vorratsraumes, d. h. des in demselben befindlichen aktivierenden Materials praktisch nicht abweicht, wobei infolge der geringen Stärke des porösen Körpers der Migrationsweg kurz ist. Infolgedessen kann die Heizleistung gering gehalten werden. Als Folge hievon ergibt sich eine wesentlich erhöhte Lebensdauer der in erfindungsgemäss- sser Weise konstruierten Vorratskathoden.
Es ist nun bereits eine Vorratskathode bekannt, deren poröser Körper zwar eine gesinterte Platte ist, doch beträgt die Stärke dieser Platte 0, 5 mm und der aktivierende Stoff wird nicht von dieser Platte getragen, sondern im Vorratsraum des Kathodenkörpers mit Abstand vom porösen Körper angeordnet. Ferner sind Vorratskathoden bekannt, die zwar. einen gesinterten porösen Körper aufweisen, doch wird der aktive Stoff jeweils nicht durch diesen Körper, sondern durch einen besonderen Träger getragen. Die Stärke des bei diesen Konstruktionen an seiner Emissionsfläche gewölbten, also nicht flachen, porösen Körpers übersteigt hiebei 0, 3 mm bedeutend.
Da bei diesen bekannten Kathodenbauarten die erfindungsgemässen Massnahmen, nämlich die Begrenzung der Stärke des scheibenförmigen, gesinterten, porösen Körpers mit 0, 3 mm und die Anordnung des aktivierenden Stoffes auf der dem Vorratsraum zugewendeten Saite dieses porösen Körpers zumindest teilweise fehlen, können mit diesen bekannten Konstruktionen die durch die vorliegende Erfindung erreichten Vorteile nicht erreicht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass man aus einem porösen, gesinterten, aus einem hochschmelzenden Metall hergestellten Stab Scheibchen abschneidet deren Stärke 0, 3 mm nicht übersteigt, die Scheibchen an einer Seite mit einem aktivierenden Stoff versieht und je ein Scheibchen in dem einen Ende eines vorteilhaft zylindrischen Kathodenkörpers nicht unbedingt vakuumdichtend derart befestigt, dass die den aktivierenden Stoff tragende Fläche des Scheibchens dem Innenraum des zylindrischen Kathodenlkörpers zugekehrt ist, sodann im Zylinder eine den Vornatsraum nicht unbedingt vakuumdicht abschliessen- de Wand anordnet, den Heizfaden in die Kathode einbringt,
die Kathode in eine Röhre einbaut und in der üblichen Weise aktiviert. Hiebei wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens so vorgegangen, dass man den vorrätigen aktivierenden Stoff am porösen Körper mit Hilfe eines Bindemittels befestigt, sodann das Bindemittel ausbrennt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erklärt, in welcher eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vor- ratskathode im Längsschnitt schematisch dargestellt ist.
In der Figur'bezeichnet 1 den Tragkörper der Kathode, 2 den scheibenförmigen porösen Körper, dessen dem Vorratsraum zugekehrte Seite den Vorratsstoff 3 trägt, während die andere, dem Vorratsraum abgekehrte Seite die aktive Oberfläche der Kathode bildet. Mit 5 ist der Heizkörper der Kathode bezeichnet, welcher vom Vorratsraum durch eine Wand 4 getrennt Ist.
Diese Wand 4 braucht ebenso wie der poröse Körper 2 nicht unbedingt vakuumdicht im Kathodenträger angeordnet zu sein.
Die Stärke des porösen Körpers 2 übersteigt nicht 0, 3 mm, wodurch ermöglicht wird, dass zwischen der Temperatur des Vorratsstoffes 3 und jener der Kathodenoberfläche praktisch fast keine Differenz besteht. Daraus folgt, dass der Nachschub des aktivierenden Stoffes einfach und leicht gesichert werden kann, ohne die Kathode zu überheizen bzw. zu unterheizen. Hiebei ist jedoch auch ein rascher Ersatz des aktivierenden Stoffes gesichert, da der Weg für den aktivierenden Stoff vom Vorratsraum zur Kathodenoberfläche kurz ist und der Vorratsstoff nicht verdampft zu werden braucht. Da nämlich der VorratsstoffamporösenKörperselbstangeordnet ist, wird der Vorratsstoff die aktive Fläche, mindestens zum grössten Teil, durch Migration erreichen.
Dies bedeutet wieder, dass eine kleinere Heizleistung für die Kathode erforderlich ist, was insbesondere bei Kathoden kleiner Abmessungen einen entscheidenden Vorteil bedeutet.
Der nicht unbedingt vakuumdichte Einbau des porösen Körpers in den Kathodenträger trägt zur Beseitigung aller jener Schwierigkeiten bei, die sich bei solchen Kathoden bisher einstellten, da die erfindungsgemässe Kathode einerseits technologisch einfacher als die bisher bekannten Kathoden ! bau3Jrten herzustellen ist, anderseits jene hohen Heizleistungen vermieden werden, welche bisher zum Nachschub aus dem geschlossenen Vorratsraum notwendig waren. Alle diese Umstände ergeben zusammen eine wesentlich erhöhte Lebensdauer der Kathode.
Um eine Kathode nach der Erfindung herzustellen, wird zunächst ein aus einem hochschmelzenden Metall hergestellter, gesinterter, poröser Stab entsprechend den gewünschten Abmessungen in Scheibchen von einer Stärke von nicht über 0, 3 mm zerlegt. Der Durchmesser des Stabes kann z. B. 1 mm betragen. Die so erhaltenen Scheibchen werden an einer Seite mit dem aktivierenden Stoff bestrichen, wobei der aktivierende Stoff vorzugsweise mit Hilfe eines Bindemittels aufgetragen wird. Hierauf wird das Bindemittel ausgebrannt, sodann die Scheibchen in die vorzugsweise zylindrischen Kathodenträger 1 eingebaut, u. zw. so, dass die jeweils den aktiven Stoff tragenden Flächen der Scheibchen jeweils dem Inneren eines Zylinders zugekehrt sind.
Sodann wird der Träger 1, wie in der Zeichnung
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gezeigt, am oberen Rand umgebördelt und das
Scheibchen im Träger durch Zusammendrücken des Trägers befestigt. Hierauf wird in den Zylin- der von dem entgegengesetzten Ende her die
Trennwand 4 eingeschoben, der Heizkörper an- geordnet, die Kathode in die Röhre eingebaut und in an sich bekannter Weise aktiviert.
Der Stoff des porösen Körpers ist z. B. in der üblichen Weise Wolfram, oder ein anderer hoch- schmelzender Stoff oder eine Legierung. Als ak- tivierender Stoff können die bei Vorratskath- oden üblichen aktivierenden Stoffe verwendet werden.
Nach dem Aktivieren ist an der aussen liegen- den Oberfläche des porösen Körpers 2 eine aus dem aktivierenden Stoff bestehende Schicht von molekularer oder atomarer Stärke vorhanden.
Im Falle einer Beschädigung dieser Schicht er- folgt der Nachschub aus dem Vorratsraum.
Die beschriebene Vorratskathode ist nur ein
Ausführungsbeispiel und hat keine einschränken- de Wirkung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flache Vorratskathode, bei welcher der Vor- ratsraum mit einem porösen, gesinterten, scheiben- förmigen Körper aus einem hochschmelzenden
Stoff abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des in dem Kathodenträger nicht unbedingt vakuumdicht angeordneten porösen Körpers 0, 3 mm nicht übersteigt, wobei die dem
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pers den aktivierenden Stoff trägt und seine dem Vorratsraum abgekehrte Seite die aktive Fläche der Kathode (bildet.