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Verfahren zur Herstellung einer indirekt heizbaren Oxydkathode für Elektronenröhren
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einer gleichen ElektronenröhrentypeBasismetall bestehen.
Entsprechend der Elektronenröhrentype, in der die Kathode verwendet werden soll, kann sie rohrförmig (in Form eines Hohlzylinders) oder flach (z. B. streifenförmig) ausgebildet werden. Die Erfindung beziehtsich vorwiegend auf diese zwei Formen der schwarzen Schichtauf dem Kathodenmetall : diese Schicht kann aber auch auf jeder andern Kathodengestalt angebracht werden.
In einer erstenAusführungsform der Erfindung wird das zur Reaktionerforderliche Aluminium in Form eines in einer Flüssigkeit suspendierten, feinen Pulvers vorgesehen. Die Suspension wird auf die oberflä- che des zu schwärzenden Tragkörpers gebracht. Durch Trocknen in Luft entsteht eine Aluminiumpulverschicht mit einem durch das Suspensionsmittel gebildeten Klebstoff. wenn der Haltekörper rohrförmig ist,
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Ein Beispiel einer gute Ergebnisse liefernden Suspension ist eine Lösung von 2,50 g Nitrozellulose in 75gÄthylenglykolund22, 5gButanol, wobei in 140 ml dieser Lösung 20 g feines Aluminiumpulver suspendiert wird. wenn das Metall des Haltekörpers aus Nickel besteht, kann ein Zusatz von Nickeloxyd zu dieser Suspension eine erhebliche Verbesserung der Gleichmässigkeit der Verteilung der schwarzen Schicht herbei- führen, wobei 5 - 15 g Nickeloxyd zu 20 g Aluminiumpulver eine geeignete Menge bildet.
Selbstverständlich ist die vorerwähnte Zusammensetzung der Suspension nur beispielsweise angegeben ; das Verhältnis zwischen Suspensionsflüssigkeit und Aluminiumpulver und Nickeloxyd lässt sich innerhalb weiter Grenzen variieren. Auch das Suspensionsmittel kann eine andere Zusammensetzung haben. Es kann eine Lösung von Metacrylat, z. B. Methylmetacrylat, statt der Nitrozelluloselösung verwendet werden. Das Suspensionsmittel braucht nur als Medium für das Aluminium und als vorläufiger Klebstoff zwischen den Aluminiumteilchen untereinander und zwischen diesen Teilchen und der Metalloberfläche zu dienen. Nach der Reaktion des Aluminiums mit dem Metall der Oberfläche dürfen keine Reste zurückbleiben, welche die elektronischen Eigenschaften der Kathode ändern könnten.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das zur Reaktion notwendige Aluminium durch Kondensation von Aluminiumdampf angebracht ; dieses Metall wird dabei im Vakuum verdampft.
Dieses Verfahren eignet sich insbesondere im Falle eines streifenförmigen metallischen Tragkörpers. Die Oberfläche des Streifens wird mit einer Aluminiumschicht mit einer Stärke eines Bruchteiles eines Mikrons überzogen. Diese Schicht entsteht durch thermische Verdampfung von Aluminium im Vakuum.
Die weitere Behandlung nach der Erfindung vollzieht sich auf gleiche Weise wie bei den zwei erwähnten Verfahren. Der abgedeckte metallische Haltekörper wird im Vakuum, in einer neutralen oder einer reduzierenden Atmosphäre gesintert. Gute Ergebnisse werden bei einer Temperatur zwischen 610 und 6500C während einer Sinterungsdauer von 15 bis 30 min erhalten. Die Sinterungstemperatur darf nicht niedriger als 5900C und nicht höher als 6500C sein. Die Sinterungsdauer kann zwischen einigen Minuten und einigen Stunden schwanken, wenn dies sich als notwendig ergibt.
Zur praktischen Durchführung dieses Verfahrens zum Schwärzen von Kathoden sei darauf hingewie-
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2,5 cm liefert eine Steifheit von 400 g gegen eine ursprüngliche Steifheit von 500 g. Die Steifheit wird in diesem Falle durch Bestimmung der Belastung gemessen, die zum Erzielen einer bestimmten Biegung in der Mitte des Probekörpers bei einer Biegungsprobe erforderlich ist. Es ist im übrigen bekannt, dass Aluminium, das in hinreichenden Mengen in Nickel aufgelöst ist, innerhalb kurzer Zeit eine Streuimpedanz auf der Trennfläche zwischen dem Oxyd des Erdalkalimetalles und dem Nickel hervorruft.
Eine kleine Menge Aluminium diffundiert im vorliegenden Falle zwar schnell durch die Nickeloberfläche hindurch und erreicht somit diese Zwischenschicht, aber Untersuchungen haben erwiesen, dass die Emission der Kathode konstant bleibt. und dass keine Streuimpedanz der Kathode während 2500 Betriebsstunden der
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len Betrieb zugeführt wird. Nach der erwähnten Zeit kann eine gewisse Streuimpedanz festgestellt werden, aber diese ist im wesentlichen auf das Lösen der Oxydschicht zurückzuführen.
Die Aluminiumschwärzung der Innenfläche der Kathode ist nicht für Röhren mit langer Lebensdauer empfehlenswert. Es kann jedoch in erheblichem Masse die unerwünschte Diffusion von Aluminium verhütet werden, indem ein Teil des Metalles nach der erwähnten Sinterung oxydiert wird. Eine zweite Sinterung zwischen 550 und 6000C während 30 min in einer feuchten, reduzierenden Atmosphäre ändert die Steifheit der Einzelteile nicht wesentlich und überführt das noch nicht gebundene Aluminium in eine ver-
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hältnismässig stabile Verbindung. Die so erhaltene Verkleidung hat für die Strahlungswärme die Absorp- tionsleistung der ersten Schicht der intermetallischen Verbindung.
Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Längsschnitt durch einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte zylindrische Kathode. Fig. 2 zeigt eine Anordnung zum Untersuchen einer solchen Kathode.
Die Kathode nach Fig. 1 enthält einen Glühkörper 1, der in einem zentralen, hitzebeständigen Kör- per 4 in Form eines Stabs, weiter unten Brhitzungskörper genannt, untergebracht ist. Der Erhitzungskör- per dient ausserdem als Abstützung und Isolator für den Glühkörper 1. Der Erhitzungskörper 4 ist auf der
Aussenfläche mit einer grau-schwarzen Schicht überzogen, die durch die vorerwähnte Reaktion von Alu- minium und Nickel erzeugt wird. Eine rohrförmige Hülle 5 aus Nickel ist zum Erhitzungskörper 4 kon- zentrisch angeordnet. Die Innenfläche dieser Hülle ist mit einer schwarzen Schicht 6 aus einer interme- tallischen Aluminium-Nickelverbindung überzogen, die durch ein Verfahren, wie vorstehend erwähnt, angebracht ist.
Die erwähnte Hülle trägt auf der Aussenfläche eine Emissionsschicht 7 geeigneter Stärke, die im wesentlichen Barium-- und Strontiumoxyde enthält.
Die Zweckdienlichkeit der grau-schwarzen Schicht, die, wie vorstehend beschrieben, erhalten ist, in bezug auf die Wärmeübertragung zwischen Glühkörper und Kathode, lässt'sich, nachdem diese in einem
Vakuumkolben untergebracht worden sind, leicht durch Messung der Temperatur dieser zwei Elemente feststellen. Bei einer Heizspannung des in einer geschwärzten Kathodenhülle untergebrachten Glühkörpers von 6, 3 V wird eine Temperaturerniedrigung von etwa 1000C in bezug auf die eines üblichen Glühkörpers in einer üblichen Kathode gemessen. Die geschwärzte Hulle ist ausserdem erheblich heisser als die übliche Kathode.
Der günstige Einfluss einer solchen Schwärzung auf die Lebensdauer der Röhren wird durch den nachfolgenden Versuch erwiesen. Gemäss dem erstgenannten Verfahren der Erfindung wurden Kathodenhüllen zur Verwendung in einer Diode geschwärzt, die ausserordentlich empfindlich ist für Durchschlag zwischen Kathode und Glühkörper ; sie wurden einer Dauerprobe in der Versuchseinrichtung nach Fig. 2 un- terworfenJEineVersuchsreihe von zehn Röhren wurde mit diesen Kathodenhüllen versehen und es wurde ausserdem eine Vergleichsreihe mit den üblichen Kathodenhüllen geprüft.
Die Röhren wurden während längerer Zeit unter den nachfolgenden Bedingungen betrieben : die Spannung \ an dem Cluhkorper 1 war 6. 3 V ; die Spannung Vs zwischen dem Glühkörper 1 und der Kathode 2 war 120 Verf-. die Spannung Vs zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 war 165 Vff. Die letzten zwei Spannungen wurden über einen Widerstand R von 15000 Ohm in Reihe mit der Kathode zugeführt ; dieser Widerstand diente als Strombegrenzer im Falle eines Durchschlages. Dieser Widerstand wurde durch einen Kondensator C von 10 J. L F überbrückt. Keine der Vergleichsdioden arbeitete länger als 500 Stunden, da Durchschlag zwischen der Kathode und dem Glühkörper eintrat.
Hingegen traten. sogar nach 2500 Stunden, kein Kurzschluss und keine abnormale Erscheinung in den erwähnten Röhren mit der geschwärzten Kathodenhülle auf.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer indirekt heizbaren Oxydkathode für Elektronenröhren, wobei auf der dem Glühkörper zugekehrten Oberfläche des Tragkörpers der Emissionsschicht der Kathode eine
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flüssigkeit auf die dem Glühkörper zugekehrte Oberfläche des Tragkörpers angebracht wird, wonach die Kathode auf eine Temperatur von mehr als 590 C, vorzugsweise zwischen 610 und 6500C in einer reduzierenden oder neutralen Atmosphäre oder im Vakuum erhitzt wird.