Glühkathode für elektrische Entladungsgefässe. Es ist schon wiederholt vorgeschlagen worden, Erdalkalimetall, insbesondere Ba rium, als elektronenemittierende Kathode in elektrischen Entladungsgefässen zu verwen den. Da die Erdalkalimetalle bereits bei ver hältnismässig niedriger Temperatur schmel zen und verdampfen (Barium zum Beispiel schmilzt bei 850 C), so hat man das Erd- alkalimetall in Form eines dünnen Überzuges au.f hochschmelzenden Metallen oder in Le gierung mit solchen benutzt.
Beispielsweise hat man Metalle, die mit Barium Legierun gen bilden (zum Beispiel Platin), durch Er hitzen im Bariumdampf oberflächlich legiert und die so entstandenen Körper als Kathoden verwendet. In diesem Fall ist die wirksame Oberflächenschicht jedoch so dünn, dass der Erdalkalimetallvorrat bereits nach kurzer Zeit erschöpft ist.
Homogene Kathodenkörper aus einer Erd- alkalilegierung lassen sich aus der Schmelze der betreffenden Metalle nicht gewinnen, da die Erdalkalimetalle bei der Schmelz- temperatur .der in Frage kommenden an dern Legierungsbildner bereits verdampfen. Auch durch Einwirkenlassen von flüssigem oder dampfförmigen Erdalkalimetall auf massive Körper aus hochschmelzendem 1VIe- tall erhält man keine homogene Legierung, da das Erdalkalimetall nur sehr langsam in die tieferen Schichten eindringt.
Man hat nun versucht, ein tieferes Ein dringen des Erdalkalimetalles in den aus einem hochschmelzenden Metall bestehenden Trägerkörper dadurch zu erreichen, dass der Trägerkörper durch Aufnahme von Wasser stoff porös gemacht wurde. Die Öffnungen im Trägerkörper sind bei diesem Verfahren jedoch so klein, .dass das Erdalkalimetall praktisch nicht in sie eindringen kann. Man hat auch versucht, das Erdalkalimetall bezw. seine Verbindungen mit dem Pulver eines hochschmelzenden Werkstoffes zu mischen und durch nachfolgende Wärmebehandlung zu einem einheitlichen Körper zusammenzu fügen.
Der nach diesem Verfahren herge- stellte Emissionskörper besitzt zwar gute E missionseigenschaften, doch ist seine Fe stigkeit so gering, dass die mechanische Be arbeitung schwierig ist.
Demgegenüber wird nach der Erfindung als Trägerkörper ein durch Pressen und Sin tern zu einem formbeständigen und mecha nisch bearbeitbaren, porösen Körper zusam mengefügtes Pulver eines hochschmelzenden Werkstoffes benutzt, dessen Poren mit der Emissionssubstanz ausgefüllt sind. Es ist zweckmässig, die fertige Kathode nachträg lich an der Oberfläche mit einem hochemis- sionsfähigen Stoff zu überziehen.
Der poröse Trägerkörper wird zweck mässig in der Weise hergestellt, dass ein Pul ver aus einem hochschmelzenden Werkstoff zusammengepresst und dann durch Sintern zu einem formbeständigen und mechanisch bear- beitbaren porösen Körper geformt wird. Diese Arbeitsvorgänge werden zweckmässig derart bemessen, das die Poren nicht mehr als<B>10%</B> des Rauminhaltes des Körpers aus machen. Der so gewonnene starre Körper kann dann mit einem Erdalkalimetall, be sonders vorteilhaft mit Barium, behandelt werden.
Zu diesem Zweck kann er entweder in das flüssige Erdalkalimetall eingetaucht oder längere Zeit der Einwirkung des gas förmigen Erdalkalimetalles ausgesetzt wer den. Es ist auch möglich, eine leicht schmel zende Erdalkalimetallegierung zu verwen den, da der Trägerkörper der Kathode in jedem Falle eine ausreichende Festigkeit ver leiht. Durch die angegebene Bemessung des Porenvolumens wird bewirkt, dass der Gehalt an Emissionsstoff unter 10 % bleibt. Dieses ist notwendig, wenn eine leichte Bearbeitung des Kathodenkörpers ermöglicht werden soll.
Der Trägerkörper kann, nachdem er mit dem Erdalkalimetall getränkt wurde, zweckmässig unter Erwärmen zu der beabsichtigten Ka thodenform, beispielsweise der Form eines Drahtes, weiter verarbeitet werden. Die Be- arbeitung und Erwärmung kann im Vakuum oder in einer Edelgasatmosphäre erfolgen.
Durch geeignete Wärmebehandlung kann die Ausbildung einer Legierung zwischen dem Erdalkalimetall und dem Trägerkörper bewirkt werden. Infolge der eigenartigen Gestaltung des Trägerkörpers ist es möglich, auch Wolfram, Molybdän, Tantal oder der gleichen, die mit den Erdalkalimetallen keine Legierungen bilden, als Trägermetalle zu verwenden.
Die Kathode nach der Erfindung kann in Entladungsgefässen mit oder ohne Gasfüllung Verwendung finden. Sie zeichnet sich durch ein hohes Emissionsvermögen und eine lange Lebensdauer aus.
Hot cathode for electrical discharge vessels. It has already been proposed repeatedly to use alkaline earth metal, in particular barium, as an electron-emitting cathode in electrical discharge vessels. Since the alkaline earth metals melt and evaporate at a relatively low temperature (barium, for example, melts at 850 C), the alkaline earth metal has been used in the form of a thin coating on high-melting metals or in an alloy with them.
For example, metals that form alloys with barium (for example platinum) have been superficially alloyed by heating in barium vapor and the bodies thus created are used as cathodes. In this case, however, the effective surface layer is so thin that the alkaline earth metal supply is exhausted after a short time.
Homogeneous cathode bodies made of an alkaline earth alloy cannot be obtained from the melt of the relevant metals, since the alkaline earth metals already evaporate at the melting temperature of the alloying agents in question. Even by allowing liquid or vaporous alkaline earth metal to act on massive bodies made of high-melting 1VI metal, a homogeneous alloy is not obtained, since the alkaline earth metal penetrates the deeper layers only very slowly.
Attempts have now been made to achieve a deeper penetration of the alkaline earth metal into the carrier body consisting of a high-melting metal by making the carrier body porous by absorbing hydrogen. In this process, however, the openings in the carrier are so small that the alkaline earth metal can practically not penetrate them. Attempts have also been made to use the alkaline earth metal. to mix its compounds with the powder of a high-melting material and to join them together to form a single body through subsequent heat treatment.
The emission body produced according to this method has good emission properties, but its strength is so low that mechanical processing is difficult.
In contrast, according to the invention, a high-melting material powder of a high-melting material whose pores are filled with the emission substance is used as a carrier body by pressing and sintering to form a dimensionally stable and mechanically machinable, porous body. It is advisable to subsequently coat the surface of the finished cathode with a highly emissive substance.
The porous support body is expediently produced in such a way that a powder made of a high-melting material is pressed together and then shaped by sintering into a dimensionally stable and mechanically workable porous body. These work processes are expediently dimensioned in such a way that the pores do not make up more than <B> 10% </B> of the volume of the body. The rigid body obtained in this way can then be treated with an alkaline earth metal, particularly advantageously with barium.
For this purpose, it can either be immersed in the liquid alkaline earth metal or exposed to the action of the gaseous alkaline earth metal for a long time. It is also possible to use an easily melting alkaline earth metal alloy, since the support body gives the cathode sufficient strength in any case. The specified dimensioning of the pore volume ensures that the content of emissions remains below 10%. This is necessary if easy machining of the cathode body is to be made possible.
After it has been impregnated with the alkaline earth metal, the carrier body can expediently be processed further with heating to give the intended cathode shape, for example the shape of a wire. Processing and heating can take place in a vacuum or in a noble gas atmosphere.
An alloy can be formed between the alkaline earth metal and the carrier body by means of suitable heat treatment. As a result of the peculiar design of the carrier body, it is also possible to use tungsten, molybdenum, tantalum or the like, which do not form alloys with the alkaline earth metals, as carrier metals.
The cathode according to the invention can be used in discharge vessels with or without a gas filling. It is characterized by high emissivity and a long service life.