CH659916A5

CH659916A5 - CATODE AND GAS DISCHARGE TUBES, DESIGNED ON THE BASIS OF THIS CATODE.

Info

Publication number: CH659916A5
Application number: CH157683A
Authority: CH
Inventors: Valentina Ivanovna Baranova; Lidia Petrovna Drozdetskaya; Khe-Den Sandinovich Kan; Bronislava Samoilo Kulvarskaya; Vladimir Ivanovich Timofeev
Original assignee: Inst Radiotekh Elektron
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1987-02-27
Also published as: DE3311259A1; DE3311259C2; JPS59203356A; FR2543733A1; FR2543733B1; JPH0118537B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Emissionselektronik, und zwar betrifft sie Katoden und Gasentladungsröhren, die auf der Basis dieser Katoden hergestellt sind. The present invention relates to emission electronics, and it relates to cathodes and gas discharge tubes made from these cathodes.

Die Erfindung kann in Gasentladungsgeräten wie Lichtblitzröhren, Entladungsgefässen sowie in Elektrovakuumgeräten verschiedenen Typs eingesetzt werden. The invention can be used in gas discharge devices such as light flash tubes, discharge vessels and in electrical vacuum devices of various types.

Bekannt ist eine Katode aus Wolfram mit einem auf ihre Oberfläche aufgebrachten Zäsiumfilm (siehe beispielsweise L.N. Dobretsov und M.V. Gomoyunova «Emissionselektio-nik», Verlag Nauka, Moskau, 1966, Seite 195). A tungsten cathode with a cesium film applied to its surface is known (see, for example, L.N. Dobretsov and M.V. Gomoyunova “Emissionselektio-nik”, Verlag Nauka, Moscow, 1966, page 195).

Die genannte Katode besitzt eine verhältnismässig hohe Austrittsarbeit, die etwa 1,36 eV bei einer Temperatur der Katode von 600°C und eine entsprechend niedrige Emissionsfähigkeit auf, die bei der genannten Temperatur 0,1 mA/cm2 nicht übersteigt. Ausserdem besitzt die genannte Katode eine ungenügende Stabilität der Emissionskennwerte bei der Arbeit, besonders unter den Bedingungen eines intensiven Ionenbeschusses, was zu einer Zerstörung des Zäsiumfilmes an seiner Oberfläche unter diesen Bedingungen führt. Deshalb weisen die Gasentladungsröhren, insbesondere die Lichtblitzröhren, in denen diese Katode angewandt wird, eine hohe Zündspannung und eine geringe Lebensdauer auf. The cathode mentioned has a relatively high work function, which is about 1.36 eV at a temperature of the cathode of 600 ° C. and a correspondingly low emissivity which does not exceed 0.1 mA / cm 2 at the temperature mentioned. In addition, the said cathode has an insufficient stability of the emission characteristics at work, especially under the conditions of intensive ion bombardment, which leads to the destruction of the cesium film on its surface under these conditions. Therefore, the gas discharge tubes, especially the light flash tubes in which this cathode is used, have a high ignition voltage and a short service life.

Ausserdem ist es bei der Herstellung der oben genannten Katode sehr schwierig, das Zäsium im Prozess seines Aufbringens an die Oberfläche der Katode zu dosieren. In addition, in the manufacture of the above-mentioned cathode, it is very difficult to dose the cesium in the process of applying it to the surface of the cathode.

Eine genaue Dosierung des Zäsiums ist deshalb notwendig, weil von seiner Menge an der Oberfläche der Katode die Emissionsfähigkeit der letzteren abhängt. Die mit der Dosierung des Zäsiums verbundenen technologischen Schwierigkeiten erschweren die Verwendung solcher Katoden in Gasentladungs- und Elektrovakuumgeräten. Precise dosing of the cesium is necessary because its quantity on the surface of the cathode depends on the emissivity of the latter. The technological difficulties associated with dosing the cesium make it difficult to use such cathodes in gas discharge and electric vacuum devices.

Viel einfacher bei der Herstellung sind Katoden in Form eines Sinterkörpers. Cathodes in the form of a sintered body are much easier to manufacture.

Unter solchen bekannten Katoden besitzen eine besonders hohe Emissionsfähigkeit Katoden mit einer Zäsiumverbindung als emissionsaktives Material. Entsprechend weisen Gasentladungsröhren mit solchen Katoden niedrige Werte der Zündspannung auf. Among such known cathodes, cathodes with a cesium compound as an emission-active material have a particularly high emissivity. Correspondingly, gas discharge tubes with such cathodes have low values of the ignition voltage.

Bekannt ist eine Katode, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der ein Metall von hohem Schmelzpunkt wie Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob oder ihre Gemische, ein das Gas absorbierendes Metall und einen den Sintervorgang verbessernden Zusatzstoff enthält, wobei auf den Sinterkörper eine Schicht eines emissionsaktiven Materials, von Zäsiumkarbonat oder Zäsiumchromat, aufgebracht ist. A cathode is known, embodied in the form of a sintered body which contains a metal with a high melting point, such as molybdenum, tungsten, tantalum, niobium or their mixtures, a gas-absorbing metal and an additive which improves the sintering process, a layer of an emission-active layer on the sintered body Material, of cesium carbonate or cesium chromate, is applied.

Als das Gas absorbierendes Metall verwendet man Titan, Zirkonium, Vanadin, Hafnium oder ein Gemisch derselben. Als den Sintervorgang verbessernden Zusatzstoff verwendet man Aluminiumoxid oder Siliziumoxid. Titanium, zirconium, vanadium, hafnium or a mixture thereof are used as the gas-absorbing metal. Aluminum oxide or silicon oxide is used as the additive which improves the sintering process.

Die Gasentladungsröhre mit der oben genannten Katode weist eine Anfangszündspannung von 150 bis 190 V (in Abhängigkeit von den den Sinterkörper zusammensetzenden Komponenten) und eine Zündspannung von 155 bis 200 V nach 10000 Lichtblitzen auf, wobei eine Zerstäubung des Katodenmaterials praktisch fehlt. The gas discharge tube with the above-mentioned cathode has an initial ignition voltage of 150 to 190 V (depending on the components that compose the sintered body) and an ignition voltage of 155 to 200 V after 10,000 flashes of light, with atomization of the cathode material practically missing.

Bekannt ist auch eine Katode, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der ein Metall von hohem Schmelzpunkt oder ein Gemisch solcher Metalle und ein emissionsaktives Material enthält. Also known is a cathode, embodied in the form of a sintered body, which contains a metal with a high melting point or a mixture of such metals and an emission-active material.

In einer solchen Katode besteht das in dem Sinterkörper enthaltende emissionsaktive Material aus einem Stoff, der Bariumionen enthält, während in den Poren des Sinterkörpers ein anderes emissionsaktives Material der folgenden Zusammensetzung CS2MO4, worin M ein Metall von hohem Schmelzpunkt bedeutet, dispergiert ist. Als Metalle von hohem Schmelzpunkt werden im allgemeinen Schwer-Übergangs-Metalle der IV., V. oder VI. Gruppe des Periodensystems der Elemente verstanden, wie beispielsweise Zirkonium, Wolfram, Tantal, Molybdän. In such a cathode, the emission-active material contained in the sintered body consists of a substance which contains barium ions, while another emission-active material of the following composition CS2MO4, in which M is a metal with a high melting point, is dispersed in the pores of the sintered body. Heavy transition metals of IV., V. or VI. Are generally used as metals of high melting point. Group of the periodic table of the elements understood, such as zirconium, tungsten, tantalum, molybdenum.

Bekannt ist auch eine Gasentladungsröhre, welche einen mit einem ionisierbaren Gas gefüllten Kolben und zwei in dem Kolben in einem gewissen Abstand voneinander angeordnete Elektroden enthält, wobei eine als Katode dienende Elektrode auf der Basis der oben beschriebenen Katode ausgeführt ist. Also known is a gas discharge tube which contains a bulb filled with an ionizable gas and two electrodes arranged in the bulb at a certain distance from one another, an electrode serving as a cathode being designed on the basis of the cathode described above.

Eine solche Röhre von 5 mm Innendurchmesser mit einer Flektrodenkatode, die in einem Abstand von 37 mm von der anderen Elektrode angeordnet ist, weist bei einer Füllung mit Xenon auf einen Druck von 166,7 mbar eine Zündspannung von 190 V bei einer Anlassimpulsspannung von 4,5 kV und eine Zündspannung von 132 V bei einer Anlassimpulsspannung von 9,0 kV auf. Such a tube with an inner diameter of 5 mm and a fleece cathode which is arranged at a distance of 37 mm from the other electrode has an ignition voltage of 190 V at a pressure of 166.7 mbar when filled with xenon and a starting pulse voltage of 4. 5 kV and an ignition voltage of 132 V at a starting pulse voltage of 9.0 kV.

Eine Röhre mit einer analogen von der anderen Elektrode in einem Abstand von 20 mm angeordnete Elektrodenkatode, die einen Innendurchmesser von 2,5 mm aufweist, die mit Xenon auf einen Druck von 693,3 mbar gefüllt ist und eine Lichtblitzenergie von 11,5 J besitzt, weist eine Zündspannung von 176 V bei einer Anlassimpulsspannung von 3,3 kV auf. Dabei bleibt die Zündspannung nach 1500 Lichtblitzen auf dem ursprünglichen Niveau. A tube with an analog electrode cathode arranged at a distance of 20 mm from the other electrode, which has an inner diameter of 2.5 mm, which is filled with xenon to a pressure of 693.3 mbar and has a light flash energy of 11.5 J , has an ignition voltage of 176 V at a starting pulse voltage of 3.3 kV. The ignition voltage remains at its original level after 1500 flashes of light.

Die oben genannte Katode enthält eine Zäsiumverbindung, die im Prozess des Betriebs der Röhre mit dem in dem Sinter5 The above-mentioned cathode contains a cesium compound that is in the process of operating the tube with that in the sinter5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

659 916 659 916

körper enthaltenen Metall reagiert. Dabei bildet sich Zäsium in freiem Zustand, das die Austrittsarbeit der Katode senkt und entsprechend ihre Emissionsfähigkeit erhöht. Im Prozess des Betriebs der Röhre kommt es zu einer ununterbrochenen Verdampfung des Zäsiums von der Oberfläche der Katode, die besonders intensiv unter den Bedingungen des Innenbeschusses ist. Das verdampfende Zäsium wird durch die aus dem Volumen der Katode gelangenden Zäsiumatomen kompensiert, die sich durch die genannte Reaktion bilden. Dadurch kommt es zu einer allmählichen Verringerung des Zäsiums in dem Volumen der Katode, die zu einer Abnahme der Emissionsfähigkeit der letzteren führt, was seinerseits eine Zunahme der Zündspannung der Gasentladungsröhre mit einer solchen Katode im Prozess deren Betriebs und eine Verringerung ihrer Lebensdauer zur Folge hat. body contained metal reacts. In the process, cesium forms in the free state, which lowers the work function of the cathode and increases its emissivity accordingly. In the process of operating the tube there is an uninterrupted evaporation of the cesium from the surface of the cathode, which is particularly intense under the conditions of the internal bombardment. The evaporating cesium is compensated for by the cesium atoms emerging from the volume of the cathode, which are formed by the reaction mentioned. This leads to a gradual decrease in the cesium in the volume of the cathode, which leads to a decrease in the emissivity of the latter, which in turn results in an increase in the ignition voltage of the gas discharge tube with such a cathode in the process of its operation and in a reduction in its service life.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Katode zu entwickeln, deren Sinterkörper eine solche Zusammensetzung aufweist, dass eine hohe Emissionsfähigkeit der Katode, die während längeren Betriebs, darunter unter den Bedingungen des Ionenbeschusses gewährleistet wird, sowie eine Gasentladungsröhre zu entwickeln, deren eine Elektrode, die als Katode dient, die auf der Basis der oben genannten Katode ausgeführt ist, wodurch eine niedrige Zündspannung gewährleistet wird, die während einer längeren Lebensdauer stabil bleibt. The invention has for its object to develop a cathode whose sintered body has such a composition that a high emissivity of the cathode, which is guaranteed during longer operation, including under the conditions of ion bombardment, and to develop a gas discharge tube, the one electrode, which serves as a cathode, which is based on the above-mentioned cathode, which ensures a low ignition voltage, which remains stable over a longer service life.

Das wird dadurch erreicht, dass in der Katode, die in Form eines Sinterkörpers ausgeführt ist, der ein Metall von hohem Schmelzpunkt oder ein Gemisch dieser Metalle und ein emissionsaktive Material enthält, erfindungsgemäss das emissionsaktive Material Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat enthält. This is achieved in that in the cathode, which is designed in the form of a sintered body which contains a metal with a high melting point or a mixture of these metals and an emission-active material, according to the invention the emission-active material contains cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate.

Der Sinterkörper kann 0,5 bis 25 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat und als Rest ein Metall von hohem Schmelzpunkt oder ein Gemisch dieser Metalle enthalten, was eine hinreichend hohe Emissionsfähigkeit der Katode gewährleistet, die während längeren Betriebs derselben, darunter auch unter den Bedingungen eines intensiven Ionenbeschusses stabil bleibt. The sintered body can contain 0.5 to 25 percent by weight of cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate and the remainder a metal with a high melting point or a mixture of these metals, which ensures a sufficiently high emissivity of the cathode, which during extended operation thereof, including under the conditions of intensive ion bombardment remains stable.

Zur Erzielung einer hohen Emission ist es zweckmässig, dass das Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat eine Zusammensetzung aufweist, die durch die folgende Formel ausgedrückt wird: In order to achieve a high emission, it is expedient for the cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate to have a composition which is expressed by the following formula:

XM2O • yAl203 • ZSÌO2 , XM2O • yAl203 • ZSÌO2,

worin wherein

M Cs oder Rb bedeutet, x = 1 bis 3, y = 1 bis 2, z = 1 bis 6 ist. M is Cs or Rb, x = 1 to 3, y = 1 to 2, z = 1 to 6.

Zur Erzielung einer besonders hohen Emissionsfähigkeit der Katode ist es zweckmässig, dass der Sinterkörper 85 Gewichtsprozent Nickel und 15 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat enthält, dessen Zusammensetzung der folgenden Formel entspricht: To achieve a particularly high emissivity of the cathode, it is expedient for the sintered body to contain 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the following formula:

Cs20 • AI2O3 • 2Si02 . Cs20 • AI2O3 • 2Si02.

Zum Erzielen einer hohen Emissionsfähigkeit der Katode, die ein billigeres emissionsaktives Material enthält, ist es durchaus zweckmässig, dass der Sinterkörper 85 Gewichtsprozent Nickel und 15 Gewichtsprozent Rubidiumalumosilikat enthält, dessen Zusammensetzung der folgenden Formel RbîO • AI2O3 • 2SÌO2 entspricht. To achieve a high emissivity of the cathode, which contains a cheaper emission-active material, it is quite expedient that the sintered body contains 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of rubidium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the following formula RbîO • AI2O3 • 2SÌO2.

Zum Erzielen einer hohen Emissionsfähigkeit der Katode bei deren Verwendung in Hochleistungs-Gasentladungsröhren ist es zweckmässig, dass der Sinterkörper 90 Gewichtsprozent Tantal und 10 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat enthält, dessen Zusammensetzung der folgenden Formel CS2O • AI2O3 • 2S1O2 entspricht. In order to achieve a high emissivity of the cathode when it is used in high-performance gas discharge tubes, it is expedient that the sintered body contains 90 percent by weight of tantalum and 10 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the following formula CS2O • AI2O3 • 2S1O2.

Zum Erzielen einer hohen Emissions fähigkeit der Katode bei einer hohen Beständigkeit gegen die Wirkung des Ionenbeschusses ist es zweckmässig, dass der Sinterkörper 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Zirkonium und Niob in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 und 10 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat enthält, deren Zusammensetzung der folgenden Formel CS2O • AI2O3 • 2Si02 entspricht. In order to achieve a high emissivity of the cathode with a high resistance to the effect of the ion bombardment, it is expedient that the sintered body contains 90 percent by weight of a mixture of zirconium and niobium in a weight ratio of 1: 1 and 10 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which is shown in the following formula CS2O • AI2O3 • 2Si02 corresponds.

Das wird dadurch erreicht, dass in der Gasentladungsröhre, die einen mit dem zu ionisierenden Gas gefüllten Kolben und zwei in dem Kolben in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten Elektroden enthält, erfindungsgemäss eine der als Katode dienenden Elektroden auf der Basis der oben genannten Katode ausgebildet ist. This is achieved in that, according to the invention, one of the electrodes serving as a cathode is formed on the basis of the above-mentioned cathode in the gas discharge tube, which contains a bulb filled with the gas to be ionized and two electrodes arranged in the bulb at a certain distance from one another.

Eine solche Ausbildung der erfindungsgemässen Katode gestattet es, eine hohe Emissionsfähigkeit, die während einer längeren Zeit stabil bleibt, darunter unter den Bedingungen eines intensiven Ionenbeschusses zu erreichen. Die Gasentladungsröhre mit der erfindungsgemässen Katode weist eine niedrige Zündspannung, die während einer grossen Lebensdauer stabil ist, und geringe Abmessungen auf. Such a design of the cathode according to the invention makes it possible to achieve a high emissivity, which remains stable for a long time, including under the conditions of intensive ion bombardment. The gas discharge tube with the cathode according to the invention has a low ignition voltage, which is stable over a long service life, and small dimensions.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Beschreibung konkreter Beispiele für ihre Ausführung und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen es zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of a description of specific examples of its embodiment and the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Katode (Längsschnitt); 1 shows a cathode according to the invention (longitudinal section);

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Gasentladungsröhre, hergestellt auf der Basis der Katode nach Fig. 1 (Längsschnitt). Fig. 2 shows a gas discharge tube according to the invention, produced on the basis of the cathode of Fig. 1 (longitudinal section).

Eine erfindungsgemässe Katode 1 (Fig. 1) ist in Form eines Sinterkörpers ausgeführt, der ein Metall von hohem Schmelzpunkt oder ein Gemisch solcher Metalle und ein emissionsaktives Material enthält. Unter den Metallen von hohem Schmelzpunkt werden folgende Metalle verstanden: Nickel (der Schmelzpunkt T beträgt 1728 K), Zirkonium (T = 2128 K), Hafnium (T = 2250 K), Tantal (T = 3270 K), Niob (T = 2770 K), Rhenium (T = 3308 K), Molybdän (T = 2890 K), Wolfram (T = 3650 K) oder deren Gemische. A cathode 1 according to the invention (FIG. 1) is designed in the form of a sintered body which contains a metal with a high melting point or a mixture of such metals and an emission-active material. Metals with a high melting point mean the following metals: nickel (melting point T is 1728 K), zirconium (T = 2128 K), hafnium (T = 2250 K), tantalum (T = 3270 K), niobium (T = 2770 K), rhenium (T = 3308 K), molybdenum (T = 2890 K), tungsten (T = 3650 K) or mixtures thereof.

Das emissionsaktive Material enthält Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat. The emission-active material contains cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate.

Der Sinterkörper der Katode 1 enthält 0,5 bis 25 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat, alles übrige ein Metall von hohem Schmelzpunkt oder ein Gemisch dieser Metalle. Bei einem solchen Verhältnis der Komponenten wird eine hinreichend hohe Emissionsfähigkeit der Katode gewährleistet. The sintered body of cathode 1 contains 0.5 to 25 percent by weight of cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate, everything else a metal with a high melting point or a mixture of these metals. With such a ratio of the components, a sufficiently high emissivity of the cathode is guaranteed.

Bei einem Gehalt an Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat von weniger als 0,5 Gewichtsprozent übersteigt der abzunehmende Emissionsstrom Tausendstel nA/cm2 nicht, weshalb Verbindungen der genannten Zusammensetzung anscheinend von keinem praktischen Interesse sind. Bei einem Gehalt an Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat von mehr als 25 Gewichtsprozent der abzunehmende Emissionsstrom zwar einige zehn (iA/cm2 beträgt, bilden die Komponenten des Sinterkörpers keine Legierung, wodurch die Katode für praktische Zwecke unbrauchbar wird. With a cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate content of less than 0.5 percent by weight, the emission current to be decreased does not exceed thousandths of a nA / cm 2, which is why compounds of the composition mentioned are apparently of no practical interest. With a cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate content of more than 25% by weight, the emission current to be decreased is a few tens (iA / cm2), the components of the sintered body do not form an alloy, which makes the cathode unusable for practical purposes.

Das Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat weist eine Zusammensetzung auf, die durch die folgende Formel ausgedrückt wird: The cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate has a composition which is expressed by the following formula:

XM2O • yAl203 • zSi02 , XM2O • yAl203 • zSi02,

worin wherein

Die Grösse des von der Katode 1 abzunehmenden Emissionsstromes hängt von den konkreten Werten von x, y und z ab. Zur Illustration werden in der nachstehenden Tabelle die Emissionskennwerte des Zäsiumalumosilikats angeführt. The size of the emission current to be taken from the cathode 1 depends on the concrete values of x, y and z. For the purpose of illustration, the emission characteristics of the cesium aluminosilicate are listed in the table below.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

659 916 659 916

4 4th

Tabelle table

Zusammensetzung des Zäsiumalumosilikats Composition of the cesium aluminosilicate

Emissionsstromdichte bei T = 60°C und E = 5 • IO3 V/cm, nA/cm3 Emission current density at T = 60 ° C and E = 5 • IO3 V / cm, nA / cm3

Cs20 • AI2O3 • 2Si02 Cs20 • AI2O3 • 2Si02

100 100

CS2O • AI2O3 • 4SÌO2 CS2O • AI2O3 • 4SÌO2

60 60

Cs20 • AI2O3 • Si02 Cs20 • AI2O3 • Si02

50 50

2Cs20 • Al203 * 5Si02 2Cs20 • Al203 * 5Si02

30 30th

3Cs20 • A1203 • 3Si02 3Cs20 • A1203 • 3Si02

10 10th

Cs20 • 2A1203 • 3Si02 Cs20 • 2A1203 • 3Si02

10 10th

3Cs20 • 2AI2O3 • 6SÌO2 3Cs20 • 2AI2O3 • 6SÌO2

10 10th

2Cs20 • 2A1203 • 5Si02 2Cs20 • 2A1203 • 5Si02

5 5

Die Gesetzmässigkeit der Elektronenemission des Rubi-diumalumosilikats weisen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung eine analoge Gestalt auf, nur dass die Grösse des abzunehmenden Emissionsstroms etwas geringer ist. The regularity of the electron emission of the rubium aluminum aluminosilicate has an analogous shape depending on the composition, only that the size of the emission current to be decreased is somewhat smaller.

Somit können als emissionsaktives Material Alumosilikate verwendet werden, deren Werte x, y und z in den oben genannten Grenzen liegen. Alumosilikate anderer Zusammensetzungen weisen eine verhältnismässig unbedeutende Emissionsaktivität auf, weshalb es unzweckmässig ist, diese als emissionsaktives Material zu verwenden. Thus, aluminosilicates can be used as the emission-active material, the values x, y and z of which are within the above-mentioned limits. Aluminum silicates of other compositions have a relatively insignificant emission activity, which is why it is inappropriate to use them as an emission-active material.

Die Wirksamkeit der Katode hängt nicht nur von der Zusammensetzung des emissionsaktiven Materials, sondern auch von der chemischen Natur des in dem Sinterkörper enthaltenen Metalls von hohem Schmelzpunkt ab. The effectiveness of the cathode depends not only on the composition of the emission-active material, but also on the chemical nature of the high melting point metal contained in the sintered body.

Nach der Aktivität der Reihe der Metalle Ni, Zr, Hf, Ta, Nb, Re, Mo, W können sie in drei Gruppen unterteilt werden. Besonders aktiv sind Ni, Zr, Hf, dann folgen Ta, Nb, Re und schliesslich Mo und W. According to the activity of the series of metals Ni, Zr, Hf, Ta, Nb, Re, Mo, W they can be divided into three groups. Ni, Zr, Hf are particularly active, followed by Ta, Nb, Re and finally Mo and W.

In Übereinstimmung damit ist eine erfindungsgemässe Katode 1, deren Sinterkörper ein Metall aus der Nickelgruppe, wirksamer gegenüber einer erfindungsgemässen Katode 1, deren Sinterkörper ein Metall aus der Tantalgruppe enthält. Ihrerseits ist die letztere wirksamer gegenüber einer Katode 1, deren Sinterkörper ein Metall der Molybdängruppe enthält. In accordance with this, a cathode 1 according to the invention whose sintered body contains a metal from the nickel group is more effective than a cathode 1 according to the invention whose sintered body contains a metal from the tantalum group. For its part, the latter is more effective than a cathode 1 whose sintered body contains a metal of the molybdenum group.

Eine besonders hohe Emissionsfähigkeit besitzt eine Katode 1, deren Sinterkörper 85 Gewichtsprozent Nickel und 15 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat enthält, wobei das letztere die folgende Formel besitzt: A cathode 1, whose sintered body contains 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of cesium aluminosilicate, has a particularly high emissivity, the latter having the following formula:

CS2O • AI2O3 • 2SÌO2 . CS2O • AI2O3 • 2SÌO2.

Eine hinreichend hohe Emissionsfähigkeit besitzt auch eine Katode 1, deren Sinterkörper 85 Gewichtsprozent Nickel und 15 Gewichtsprozent Rubidiumalumosilikat enthält, wobei das letztere der folgenden Formel entspricht: A sufficiently high emissivity also has a cathode 1, the sintered body of which contains 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of rubidium aluminosilicate, the latter corresponding to the following formula:

Rb20 • AI2O3 • 2Si02 . Rb20 • AI2O3 • 2Si02.

Obwohl die Katode 1 mit Rubidiumalumosilikat in der Emissionsfähigkeit der Katode 1 mit Zäsiumalumosilikat etwas nachsteht, ist dieser in einigen Fällen der Vorzug zu geben, weil das Rubidium ein billigeres und zugänglicheres Element gegenüber dem Zäsium ist. Although the cathode 1 with rubidium aluminosilicate is somewhat inferior in the emissivity of the cathode 1 with cesium aluminosilicate, this is preferred in some cases because the rubidium is a cheaper and more accessible element compared to the cesium.

Die Katode 1, deren Sinterkörper Nickel enthält, kann in Gasentladungsröhren mit Erfolg eingesetzt werden, wo der Entladungsstrom 800 A nicht übersteigt. Bei höheren Werten des Entladungsstromes zerstäubt das Nickel. Deshalb verwendet man in Hochleistungs-Gasentladungsröhren zweckmässigerweise Katoden, deren Sinterkörper Metalle aus der Tantalgruppe oder Molybdängruppe mit einem Schmelzpunkt, der den Schmelzpunkt des Nickels bedeutend übersteigt. The cathode 1, the sintered body of which contains nickel, can be successfully used in gas discharge tubes where the discharge current does not exceed 800 A. At higher discharge current values, the nickel atomizes. It is therefore expedient to use cathodes in high-performance gas discharge tubes whose sintered bodies contain metals from the tantalum group or molybdenum group with a melting point which significantly exceeds the melting point of the nickel.

Unter solchen Katoden besitzt eine besonders hohe Emissionsfähigkeit eine Katode 1, deren Sinterkörper 90 Gewichtsprozent Tantal und 10 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat enthält, wobei das letztere der folgenden Formel entspricht: Among such cathodes, a particularly high emissivity has a cathode 1, the sintered body of which contains 90 percent by weight tantalum and 10 percent by weight cesium aluminosilicate, the latter corresponding to the following formula:

Cs20 • A1203 ■ 2SiOz . Cs20 • A1203 ■ 2SiOz.

Der Sinterkörper der Katode 1 kann auch ein Gemisch von Metallen von hohem Schmelzpunkt enthalten, die in einem Gewichts Verhältnis genommen werden, das ihrer äquiatomaren Menge in der durch diese Metalle gebildeten Legierung proportional ist. Die Effektivität der Katode wird in diesem Falle durch das Metall bestimmt, dessen Aktivität am höchsten liegt. Deshalb gestatten es solche Katoden, die höchste Emission zu erzielen, die in ihrer Grösse mit der Emission besonders effektiver Katoden mit dem in dem Sinterkörper enthaltenen Nickel vergleichbar ist, unter gleichzeitiger Erhöhung der Beständigkeit gegen einen intensiven lonenbeschuss. Dazu ist es zweckmässig, dass der Sinterkörper ein Gemisch aus einem Metall aus der Nickelgruppe, das aber einen höheren Schmelzpunkt als Nickel aufweist, das heisst Zirkonium oder Hafnium, und einem Metall aus der Tantalgruppe oder Molybdängruppe enthält. The cathode 1 sintered body may also contain a mixture of high melting point metals taken in a weight ratio proportional to their equiatomic amount in the alloy formed by these metals. In this case, the effectiveness of the cathode is determined by the metal whose activity is highest. Therefore, such cathodes allow the highest emission to be achieved, the size of which is comparable to the emission of particularly effective cathodes with the nickel contained in the sintered body, while increasing the resistance to intensive ion bombardment. For this purpose, it is expedient that the sintered body contains a mixture of a metal from the nickel group, but which has a higher melting point than nickel, that is to say zirconium or hafnium, and a metal from the tantalum group or molybdenum group.

Unter solchen Katoden ist besonders bevorzugt eine Katode 1, deren Sinterkörper 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Zirkonium und Niob mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 und 10 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat mit einer Zusammensetzung, die der Formel CS2O • Al203 • 2SÌO2 entspricht. Eine solche Katode 1 weist eine hohe Emissionsfähigkeit auf und übertrifft in der Beständigkeit gegen den lonenbeschuss eine Katode, deren Sinterkörper Nickel enthält. Ausserdem besitzt das Gemisch von Zirkonium und Niob eine hohe Plastizität, die mit der Plastizität von Nickel v Tgleichbar ist, wodurch die Technologie der Herstellung der Katode erleichtert wird. Among such cathodes, a cathode 1 is particularly preferred, the sintered body of which contains 90 percent by weight of a mixture of zirconium and niobium with a weight ratio of 1: 1 and 10 percent by weight of cesium aluminosilicate with a composition which corresponds to the formula CS2O • Al203 • 2SÌO2. Such a cathode 1 has a high emissivity and, in its resistance to ion bombardment, exceeds a cathode whose sintered body contains nickel. In addition, the mixture of zirconium and niobium has a high plasticity, which is comparable to the plasticity of nickel and T, which facilitates the technology of manufacturing the cathode.

Die erfindungsgemässe Katode (Fig. 2) kann mit Erfolg in einer Gasentladungsröhre verwendet werden, welche einen mit einem ionisierenden Gas, beispielsweise Xenon, gefüllten Kolben 2 und zwei Elektroden, die oben genannte Katode 1 und eine Anode 3 enthält, die in dem Kolben 2 in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Katode 1 ist an einem Halter 4 angeordnet. Die Aussenfläche des Kolbens 2 ist mit einem durchschichtigen leitenden Überzug (in der Zeichnung nicht angedeutet) versehen. The cathode according to the invention (FIG. 2) can be successfully used in a gas discharge tube which contains a bulb 2 filled with an ionizing gas, for example xenon, and two electrodes, the above-mentioned cathode 1 and an anode 3, which are contained in the bulb 2 are arranged at a certain distance from each other. The cathode 1 is arranged on a holder 4. The outer surface of the piston 2 is provided with a transparent conductive coating (not indicated in the drawing).

Eine konkrete Variante dieser Röhre ist am Beispiel einer Lichtblitzröhre beschrieben. Daneben kann die erfindungsgemässe Katode in Entladungsgefässen sowie in Elektrovakuumgeräten verschiedenen Typs verwendet werden. A concrete variant of this tube is described using the example of a light flash tube. In addition, the cathode according to the invention can be used in discharge vessels and in various types of electric vacuum devices.

Eine erfindungsgemässe Katode 1 kann beliebige Abmessungen und Konfigurationen aufweisen, als Zylinder, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, sowie als Scheibe, Stab und Sphäre ausgebildet sein und nach bekannten Methoden zum Pressen des Einsatzgutes, welches aus Metallpulvern von hohem Schmelzpunkt oder einem Gemisch dieser Metalle und einem emissionsaktiven Material besteht, hergestellt werden, unter anschliessender Sinterung in Vakuum oder einer Schutzatmosphäre. A cathode 1 according to the invention can have any dimensions and configurations, can be designed as a cylinder, as shown in FIGS. 1 and 2, as a disc, rod and sphere, and according to known methods for pressing the feed material, which consists of metal powders of high melting point or a mixture of these metals and an emission-active material, are produced, followed by sintering in a vacuum or in a protective atmosphere.

Der Pressdruck hängt von der konkreten Zusammensetzung des Einsatzgutes ab und übersteigt im allgemeinen 98,1 • 107 N/m2 nicht. Die Sintertemperatur hängt ebenfalls von der Zusammensetzung des Einsatzgutes ab und kann in einem Bereich von 1000 bis 2000 K variiert werden. The pressure depends on the specific composition of the feed and generally does not exceed 98.1 • 107 N / m2. The sintering temperature also depends on the composition of the feed and can be varied in a range from 1000 to 2000 K.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend folgende Beispiele angeführt. The following examples are given below for a better understanding of the present invention.

Beispiel 1 example 1

Eine Katode 1 (Fig. 1), ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 99,5 Gewichtsprozent Nickel und 0,5 Gewichtsprozent Cs20 • AI2O3 • 2SÌO2 enthält, wird wie folgt hergestellt. A cathode 1 (FIG. 1), designed in the form of a sintered body which contains 99.5% by weight of nickel and 0.5% by weight of Cs20 • Al2O3 • 2SÌO2, is produced as follows.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

659 916 659 916

Pulverförmiges Nickel" und pulverförmiges Zäsiumalumosilikat der genannten Zusammensetzung vermischt man in dem genannten Gewichtsverhältnis. Das erhaltene Einsatzgut vermischt man innig und mahlt dann bis zur Erzielung einer mittleren Teilchengrösse von höchstens 10' [xm. Dann presst man das Einsatzgut in einer der Form der herzustellenden Katode entsprechenden Pressform bei einem Druck von 19,62 • 107 N/m2. Der Pressling wird in Vakuum bei einem Druck von etwa 1,33 • 10~4 mbar und einer Temperatur von 1000 K innerhalb von 10 Minuten gesintert. Powdery nickel "and powdery cesium aluminosilicate of the composition mentioned are mixed in the weight ratio mentioned. The feedstock obtained is mixed intimately and then ground until an average particle size of at most 10 '[xm. Then the feedstock is pressed in the shape of the cathode to be produced Corresponding mold at a pressure of 19.62 • 107 N / m2 The compact is sintered in a vacuum at a pressure of approximately 1.33 • 10 ~ 4 mbar and a temperature of 1000 K within 10 minutes.

Der Emissionsstrom der dabei erhaltenen erfindungsgemässen Katode beträgt 0,6 mA/cm2, die effektive Austrittsarbeit (p = 0,89 eV. Die Messungen werden in Vakuum bei einem Druck von 1,33 • 10~~8 bis 1,33 - 10—9 mbar bei Zimmertemperatur (300 K) an der Katode und einer elektrischen Feldstärke E = 2, IO4 V/cm durchgeführt. Die effektive Austrittsarbeit der Katode bestimmt man bei einem Wert der Emissionskonstante in der Richardson-Deshman-Formel A =120 A/cm2 ■ grd.2 Diese Emissionsparameter bleiben bei einer Steigerung der Temperatur der Katode auf 700 K praktisch unverändert. The emission current of the cathode according to the invention thus obtained is 0.6 mA / cm 2, the effective work function (p = 0.89 eV). The measurements are carried out in vacuum at a pressure of 1.33 • 10 ~ 8 to 1.33 - 10— 9 mbar at room temperature (300 K) on the cathode and an electric field strength E = 2, IO4 V / cm The effective work function of the cathode is determined at a value of the emission constant in the Richardson-Deshman formula A = 120 A / cm2 ■ grd.2 These emission parameters remain practically unchanged when the temperature of the cathode increases to 700 K.

Die Herstellung einer erfindungsgemässen Katode 1 mit den Komponenten anderer Zusammensetzungen des Sinterkörpers unterscheidet sich von dem oben beschriebenen durch die Werte des Pressdruckes, der Temperatur und der Sinterzeit. The production of a cathode 1 according to the invention with the components of other compositions of the sintered body differs from that described above by the values of the pressing pressure, the temperature and the sintering time.

Beispiel 2 Example 2

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 85 Gewichtsprozent Ni und 15 Gewichtsprozent CS2O • AI2O3 • 2SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck betrug in diesem Falle 5 Mp/cm2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 30 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 85 percent by weight of Ni and 15 percent by weight of CS2O • AI2O3 • 2SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure in this case was 5 Mp / cm2, the sintering temperature 1300 K within 30 minutes.

Die dadurch erhaltene erfindungsgemässe Katode 1 weist einen Emissionsstrom von 101,6 mA/cm2 und eine effektive Austrittsarbeit von <p = 0,76 eV auf. Die Messbedingungen waren den in Beispiel 1 beschriebenen analog. The thus obtained cathode 1 has an emission current of 101.6 mA / cm2 and an effective work function of <p = 0.76 eV. The measurement conditions were analogous to those described in Example 1.

Beispiel 3 Example 3

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 85 Gewichtsprozent Ni und 15 Gewichtsprozent Rb20 • AI2O3 • 2SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck betrug in diesem Falle 49,05 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 25 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 85% by weight of Ni and 15% by weight of Rb20 • Al2O3 • 2SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure in this case was 49.05 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 25 minutes.

Die dadurch erhaltene erfindungsgemässe Katode 1 weist einen Emissionsstrom von 76,5 mA/cm2 und eine effektive Austrittsarbeit von <p = 0,72 eV auf. Die Messbedingungen waren den in Beispiel 1 beschriebenen analog. The cathode 1 according to the invention thus obtained has an emission current of 76.5 mA / cm 2 and an effective work function of <p = 0.72 eV. The measurement conditions were analogous to those described in Example 1.

Beispiel 4 Example 4

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 75 Gewichtsprozent Zr und 25 Gewichtsprozent Rb20 • AI2O3 • SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 68,67 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1500 K innerhalb von 50 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 75% by weight of Zr and 25% by weight of Rb20 • Al2O3 • SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 68.67 • 107 N / m2, the sintering temperature 1500 K within 50 minutes.

Die dadurch erhaltene erfindungsgemässe Katode 1 weist einen Emissionsstrom von 4,5 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen waren den in Beispiel 1 beschriebenen analog. The cathode 1 according to the invention thus obtained has an emission current of 4.5 mA / cm 2. The measurement conditions were analogous to those described in Example 1.

Beispiel 5 Example 5

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 90 Gewichtsprozent Hf und 10 Gewichtsprozent 3Rb20 • AI2O3 • 6SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 58,86 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1200 K innerhalb von 20 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90% by weight of Hf and 10% by weight of 3Rb20 • Al2O3 • 6SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 58.86 • 107 N / m2, the sintering temperature 1200 K within 20 minutes.

Die dadurch erhaltene erfindungsgemässe Katode weist einen Emissionsstrom von 6,9 mA/cm2 bei Zimmertemperatur an der Katode und eine elektrische Feldstärke von E = 1,5 • IO4 V/cm auf. The cathode according to the invention thus obtained has an emission current of 6.9 mA / cm 2 at room temperature at the cathode and an electric field strength of E = 1.5 • IO4 V / cm.

Beispiel 6 Example 6

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der 99,5 Gewichtsprozent eines Gemisches von Zr und Hf bei einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 und 0,5 Gewichtsprozent Rb20 • AI2O3 • 2Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 20,43 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1000 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body, which contains 99.5% by weight of a mixture of Zr and Hf at a weight ratio of 1: 2 and 0.5% by weight of Rb20 • Al2O3 • 2Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 20.43 • 107 N / m2, the sintering temperature 1000 K within 10 minutes.

Eine solche erfindungsgemässe Katode weist einen Emissionsstrom von 0,2 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen waren den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode according to the invention has an emission current of 0.2 mA / cm 2. The measurement conditions were analogous to those described in Example 1.

Beispiel 7 Example 7

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der 99,5 Gewichtsprozent Nb und 0,5 Gewichtsprozent Cs20 • AI2O3 • 2Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 39,24 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1100 K innerhalb von 8 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 99.5 percent by weight of Nb and 0.5 percent by weight of Cs20 • Al2O3 • 2Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 39.24 • 107 N / m2, the sintering temperature 1100 K within 8 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 0,2 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen waren den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 0.2 mA / cm2. The measurement conditions were analogous to those described in Example 1.

Beispiel 8 Example 8

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der 90 Gewichtsprozent Ta und 10 Gewichtsprozent Cs20 • A12Oj • 2Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 58,86 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90 percent by weight Ta and 10 percent by weight Cs20 • A12Oj • 2Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 58.86 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 10 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 30,5 mA/cm2 auf und eine effektive Austrittsarbeit von cp = 0,75 eV auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 30.5 mA / cm2 and an effective work function of cp = 0.75 eV. The measurement conditions are analogous to those described in Example 1.

Beispiel 9 Example 9

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der 90 Gewichtsprozent Re und 10 Gewichtsprozent 2Rb20 • A12Oi • 5Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 58,86 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90% by weight of Re and 10% by weight of 2Rb20 • A12Oi • 5Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 58.86 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 10 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 7,2 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 7.2 mA / cm2. The measurement conditions are analogous to those described in Example 1.

Beispiel 10 Example 10

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, der 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Ta und Re mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1- und 10 Gewichtsprozent 2Cs20 • A12C>3 • 5Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 58,86 ■ 107 N/m:, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body, which contains 90 percent by weight of a mixture of Ta and Re with a weight ratio of 1: 1 and 10 percent by weight 2Cs20 • A12C> 3 • 5Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 58.86 ■ 107 N / m:, the sintering temperature 1300 K within 10 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 9,3 mA/cm2 bei Zimmertemperatur an der Kathode und einer elektrischen Feldstärke von E = 1,5 • IO4 V/cm auf. Such a cathode has an emission current of 9.3 mA / cm2 at room temperature at the cathode and an electric field strength of E = 1.5 • IO4 V / cm.

Beispiel 11 Example 11

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Zr und Nb mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 und 10 Gewichtsprozent Cr20 • A1203 • 2Si02 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 49,05 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90 percent by weight of a mixture of Zr and Nb with a weight ratio of 1: 1 and 10 percent by weight of Cr20 • A1203 • 2Si02, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 49.05 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 10 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 80 mA/ cm2 und eine effektive Austrittsarbeit von (p = 0,71 eV auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 80 mA / cm2 and an effective work function of (p = 0.71 eV). The measurement conditions are analogous to those described in Example 1.

Beispiel 12 Example 12

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 90 Gewichtsprozent Mo und 10 Gewichtsprozent 3Cs20 • A1203 • 6Si02 enthält, wird wie folgt hergestellt. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90 percent by weight Mo and 10 percent by weight 3Cs20 • A1203 • 6Si02, is produced as follows.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

659 916 659 916

6 6

Man vermischt pulverförmiges Molybdän, pulverförmiges Zäsiumalumosilikat der genannten Zusammensetzung und Po-lyvinylalkohol in folgendem Gewichts Verhältnis: 85,5 Gewichtsprozent Molybdän, 9,5 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat und 5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol. Der letztere erfüllt die Funktion eines Weichmachungsmittels, das den Pressvorgang und die Sinterung des Einsatzgutes verbessert. Nach dem Mahlen wird das Einsatzgut unter einem Druck von 74,48 • 107 N/m2 gepresst. Der erhaltene Pressling wird in einem Vakuum von 1,33 • 10~4 mbar bei einer Temperatur von 1400 K innerhalb von 15 Minuten gesintert. Powdery molybdenum, powdery cesium aluminosilicate of the composition mentioned and polyvinyl alcohol are mixed in the following weight ratio: 85.5 weight percent molybdenum, 9.5 weight percent cesium aluminosilicate and 5 weight percent polyvinyl alcohol. The latter fulfills the function of a plasticizer, which improves the pressing process and the sintering of the input material. After grinding, the feed is pressed under a pressure of 74.48 • 107 N / m2. The pellet obtained is sintered in a vacuum of 1.33 · 10 ~ 4 mbar at a temperature of 1400 K within 15 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 0,31 mA/cm2 bei Zimmertemperatur an der Katode und bei der elektrischen Stromstärke von E = 1,5 • IO4 V/cm auf. Such a cathode has an emission current of 0.31 mA / cm2 at room temperature at the cathode and at an electrical current of E = 1.5 • IO4 V / cm.

Beispiel 13 Example 13

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 75 Gewichtsprozent W und 25 Gewichtsprozent 2CS2O ■ 2AI2O3 • 5SÌO2 enthält, wird wie folgt hergestellt. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 75% by weight W and 25% by weight 2CS2O.2AI2O3.5S •O2, is produced as follows.

Man bereitet ein Einsatzgut, welches 71,25 Gewichtsprozent Wolfram, 23,75 Gewichtsprozent Zäsiumalumosilikat und 5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol enthält. Das Einsatzgut wird bei einem Pressdruck von 98,1 • 107 N/m2 gepresst und der erhaltene Pressling in einem Vakuum von 10 4Torr bei einer Temperatur von 1800 K innerhalb von 20 Minuten gesintert. A feed is prepared which contains 71.25% by weight of tungsten, 23.75% by weight of cesium aluminosilicate and 5% by weight of polyvinyl alcohol. The feed is pressed at a pressure of 98.1 • 107 N / m2 and the compact obtained is sintered in a vacuum of 10 4 Torr at a temperature of 1800 K within 20 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 0,11 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 12 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 0.11 mA / cm2. The measurement conditions are analogous to those described in Example 12.

Beispiel 14 Example 14

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Mo und Ta mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 und 10 Gewichtsprozent CS2O • AI2O3 • SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 58,86 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 10 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body which contains 90 percent by weight of a mixture of Mo and Ta with a weight ratio of 1: 2 and 10 percent by weight of CS2O • Al2O3 • SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 58.86 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 10 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 17,7 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 1 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 17.7 mA / cm2. The measurement conditions are analogous to those described in Example 1.

Beispiel 15 Example 15

Eine Katode 1, ausgeführt in Form eines Sinterkörpers, welcher 90 Gewichtsprozent eines Gemisches von Hf und Mo mit einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 und 10 Gewichtsprozent 2Rb2Ü • 2AI2O3 ■ 5SÌO2 enthält, wird analog zu Beispiel 1 hergestellt. Der Pressdruck beträgt 49,05 • 107 N/m2, die Sintertemperatur 1300 K innerhalb von 20 Minuten. A cathode 1, designed in the form of a sintered body, which contains 90 percent by weight of a mixture of Hf and Mo with a weight ratio of 1: 2 and 10 percent by weight of 2Rb2Ü • 2AI2O3 · 5SÌO2, is produced analogously to Example 1. The pressing pressure is 49.05 • 107 N / m2, the sintering temperature 1300 K within 20 minutes.

Eine solche Katode weist einen Emissionsstrom von 4,5 mA/cm2 auf. Die Messbedingungen sind den in Beispiel 12 beschriebenen analog. Such a cathode has an emission current of 4.5 mA / cm2. The measurement conditions are analogous to those described in Example 12.

In der in Fig. 2 dargestellten Gasentladungsröhre, die insbesondere als Lichtblitzröhre verwendet wird, verwendet man zweckmässig eine nach Beispiel 2 hergestellte erfindungsgemässe Katode 1. In the gas discharge tube shown in FIG. 2, which is used in particular as a flash tube, it is expedient to use a cathode 1 according to the invention produced according to Example 2.

Jedoch kann eine auf der Basis einer beliebigen der oben beschriebenen Katoden mit Erfolg hergestellt werden. However, one based on any of the cathodes described above can be successfully manufactured.

Das Prinzip des Betriebs der genannten, auf der Basis der erfindungsgemässen Katode 1 ausgeführten Gasentladungsröhre besteht in folgendem. The principle of the operation of the gas discharge tube mentioned, which is based on the cathode 1 according to the invention, is as follows.

Man ionisiert vorher das in dem Kolben 2 der Röhre enthaltene Gas nach einem beliebigen bekannten Verfahren. Man legt beispielsweise an den durchsichtigen leitenden Überzug in dem Kolben 2 einen Anlassimpuls mit einer Spannung, an, deren Grösse für die Ionisation des Gases ausreichend ist. Dann legt man an die Katode 1 und die Anode 3 der Röhre eine elektrische Spannung in Form von Impulsen mit einer Amplitude an, die der Zündspannung gleich ist oder diese übersteigt. Unter der Wirkung der Spannung werden von der Katode Elektronen emittiert, welche in dem Zwischenelektrodenraum eine von einer intensiven Lichtemission begleitete elektrische Entladung, das heisst einen Lichtblitz erzeugen. The gas contained in the piston 2 of the tube is previously ionized by any known method. For example, a starter pulse with a voltage, the size of which is sufficient for the ionization of the gas, is applied to the transparent conductive coating in the piston 2. Then you apply an electrical voltage in the form of pulses with an amplitude which is equal to or exceeds the ignition voltage to the cathode 1 and the anode 3 of the tube. Under the effect of the voltage, electrons are emitted from the cathode, which in the interelectrode space produce an electrical discharge, that is to say a flash of light, accompanied by intensive light emission.

Die Entladungszündspannung in der erfindungsgemässen Röhre und die Betriebsspannung dieser Röhre ist der Austrittsarbeit der in dieser verwendeten Katode erfindungsgemäss direkt proportional, weshalb die genannten elektrischen Pararne- • ter in der Röhre um so geringer sind, je weniger die Austrittsar-beit der Katode ist. Ihrerseits verringern die Senkung der Zündspannung und der Betriebsspannung der Gasentladungsröhre die Wärmebelastung der Katode während ihres Betriebs. The discharge ignition voltage in the tube according to the invention and the operating voltage of this tube is directly proportional to the work function of the cathode used according to the invention, which is why the electrical parameters mentioned in the tube are lower the less the work function of the cathode is. For its part, the lowering of the ignition voltage and the operating voltage of the gas discharge tube reduce the thermal load on the cathode during its operation.

Somit werden die elektrischen Parameter der Gasentladungsröhre durch die Grösse der Austrittsarbeit der in dieser verwendeten Katode bestimmt. The electrical parameters of the gas discharge tube are thus determined by the size of the work function of the cathode used in it.

Es ist in den oben angeführten Beispielen gezeigt, dass die erfindungsgemässe Katode eine Austrittsarbeit bei Zimmertemperatur an der Katode von weniger als 1 eV aufweist, wodurch ihre hohe Emissionssfähigkeit bedingt ist. Das ist darauf zurückzuführen, dass das aus dem Zäsiumalumosilikat oder Rubidiumalumosilikat bestehende emissionsaktive Material eine niedrige Austrittsarbeit (etwa 1 eV) aufweist, bedingt durch das Vorliegen von Ionen der Alkalimetalle Zäsium bzw. Rubidium. Diese Ionen sind in den Zwischengitterstellen der Alumosilikate gleichmässig verteilt und durch ihre elektrostastischen Kräfte fest zusammengehalten. Deshalb ist die Verdampfung des Alkalimetalls, des Zäsiums und Rubidiums, von der Katode erfindungsgemäss unbedeutend, wodurch die hohe Stabilität ihrer Emissionskennwerte während längeren Betriebs sowie eine grosse Lebensdauer der Gasentladungsröhren, in denen sie verwendet werden, bedingt ist. It is shown in the examples given above that the cathode according to the invention has a work function at room temperature at the cathode of less than 1 eV, as a result of which its high emissivity is caused. This is due to the fact that the emission-active material consisting of the cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate has a low work function (about 1 eV), due to the presence of ions of the alkali metals cesium or rubidium. These ions are evenly distributed in the interstitial sites of the aluminosilicates and held together by their electrostatic forces. Therefore, the evaporation of the alkali metal, the cesium and rubidium from the cathode is insignificant according to the invention, which is due to the high stability of their emission characteristics during longer operation and a long service life of the gas discharge tubes in which they are used.

Eines der konkreten Beispiele für die Ausführung der erfindungsgemässen Röhre stellt eine Lichtblitzröhre, ausgelegt für eine Lichtblitzenergie von 15 J, dar. Der Kolben 2 dieser Röhre weist einen Innendurchmesser von 2 mm und einen Abstand zwischen der Katode 1 und der Anode 3 von 16 mm auf und ist mit dem ionisierbaren Gas Xenon bis zu einem Druck von 799 mbar gefüllt. Die erfindungsgemässe Katode 1 ist in Übereinstimmung mit dem Beispiel 2 hergestellt und weist einen Aus-sendurchmesser von 1,5 mm auf. One of the concrete examples for the design of the tube according to the invention is a flash tube, designed for a flash energy of 15 J. The bulb 2 of this tube has an inside diameter of 2 mm and a distance between the cathode 1 and the anode 3 of 16 mm and is filled with the ionizable gas xenon up to a pressure of 799 mbar. The cathode 1 according to the invention is produced in accordance with Example 2 and has an outer diameter of 1.5 mm.

Eine solche Röhre weist eine Zündspannung von 180 V (bei einer Anlassimpulsspannung von 4,5 kV) und eine Betriebsspannung von 200 V bei einem Entladungsstrom von 500 A auf. Nach 40 000 Lichtblitzen bleiben diese Parameter unverändert. Such a tube has an ignition voltage of 180 V (with a starting pulse voltage of 4.5 kV) and an operating voltage of 200 V with a discharge current of 500 A. After 40,000 flashes of light, these parameters remain unchanged.

Eine andere Variante der erfindungsgemässen Röhre ist die Lichtblitzröhre, ausgelegt für eine Lichtblitzenergie von 40 J. Der Kolben 2 dieser Röhre weist einen Innendurchmesser von 3,2 mm, einen Abstand zwischen der Katode 1 und der Anode 3 von 30 mm auf und ist mit dem ionisierbaren Gas Xenon bei einem von 306,6 bis 333,3 mbar gefüllt. Die nach dem Beispiel 2 hergestellte erfindungsgemässe Katode 1 weist einen Aussen-durchmesser von 2,4 mm auf. Another variant of the tube according to the invention is the light flash tube, designed for a light flash energy of 40 J. The piston 2 of this tube has an inner diameter of 3.2 mm, a distance between the cathode 1 and the anode 3 of 30 mm and is with the Ionizable gas xenon filled at 306.6 to 333.3 mbar. The cathode 1 according to the invention produced according to Example 2 has an outside diameter of 2.4 mm.

Eine solche Röhre weist eine Zündspannung von 80 V (bei einer Anlassimpulsspannung von 4,5 kV) und eine Betriebsspannung von 110 V bei einem Entladungsstrom von 500 A auf. Nach 40 000 Lichtblitzen bleiben diese Parameter unverändert. Such a tube has an ignition voltage of 80 V (with a starting pulse voltage of 4.5 kV) and an operating voltage of 110 V with a discharge current of 500 A. After 40,000 flashes of light, these parameters remain unchanged.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Katode ist der einmalig niedrige Wert der Austrittsarbeit: <p = 0,6 bis 0,9 eV bei Zimmertemperatur. Dadurch wird es möglich, von der Katode hohe Emissionsströme bis zu 100 mA/cm2 bei einer elektrischen Feldstärke von 2 • 104 V/cm abzunehmen. An advantage of the cathode according to the invention is the uniquely low work function value: <p = 0.6 to 0.9 eV at room temperature. This makes it possible to take high emission currents of up to 100 mA / cm2 from the cathode with an electric field strength of 2 • 104 V / cm.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Katode ist ihre ausserordentlich hohe Beständigkeit gegen die Wirkung des Ionenbeschusses. So bleibt beispielsweise beim Betrieb der Katode in Lichtblitzröhren mit recht hohem Druck des ionisierbaren Gases (799 mbar) ihre Emissionsfähigkeit auf dem ursprünglichen Niveau nach 40 000 Lichtblitzen, während eine merkliche Another advantage of the cathode according to the invention is its extraordinarily high resistance to the action of ion bombardment. For example, when the cathode is operated in flash tubes with a fairly high pressure of the ionizable gas (799 mbar), its emissivity remains at the original level after 40,000 flashes, while a noticeable one

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10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

7 7

659 916 659 916

Degradation der Katode erst nach 65 000 Lichtblitzen einsetzt. Es soll bemerkt werden, dass der Sinterkörper einer solchen Katode 85 bis 90% Nickel enthält, das sich unter allen in den gewöhnlich verwendeten Sinterkatoden verwendeten Metallen besonders leicht zerstäuben lässt. Bei der Verwendung in dem Sinterkörper der erfindungsgemässen Katode von Metallen mit höherem Schmelzpunkt wie Tantal, Wolfram und dergleichen ihre Beständigkeit gegen die Wirkung des Ionenbeschusses wesentlich höher wird. Degradation of the cathode only begins after 65,000 flashes of light. It should be noted that the sintered body of such a cathode contains 85 to 90% nickel, which is particularly easy to atomize among all metals used in the sintered cathodes commonly used. When used in the sintered body of the cathode according to the invention of metals with a higher melting point, such as tantalum, tungsten and the like, their resistance to the action of ion bombardment becomes significantly higher.

Die oben genannten Vorteile der Katode gestatten es, auf ihrer Grundlage Gasentladungsröhren mit hohen Betriebsparametern wie hohe Lichtausbeute, niedrige Zündspannung, geringe Abmessungen bei einer hohen Lebensdauer zu erhal-5 ten. So weist beispielsweise eine erfindungsgemässe Lichtblitzröhre mit einer Lichtblitzenergie von 15 J eine Zündspannung von 180 V, eine Grösse des leuchtenden Teiles von 2 x 16 mm und eine Lebensdauer von mehr als 40 000 Lichtblitzen auf. The above-mentioned advantages of the cathode make it possible to obtain gas discharge tubes with high operating parameters such as high luminous efficacy, low ignition voltage and small dimensions with a long service life. For example, a flash tube according to the invention with a flash energy of 15 J has an ignition voltage of 180 V, a size of the luminous part of 2 x 16 mm and a lifespan of more than 40,000 light flashes.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

659 916

2nd

PATENT CLAIMS

1. cathode, designed in the form of a sintered body containing a metal with a high melting point or a mixture of these metals and an emission-active material, characterized in that the emission-active material contains cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate.

2. Cathode according to claim 1, characterized in that the sintered body contains 0.5 to 25 percent by weight of cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate and the remainder is a metal with a high melting point or a mixture of these metals.

3. A cathode according to claim 1 or 2, characterized in that the cesium aluminosilicate or rubidium aluminosilicate has a composition which is expressed by the following formula:

xM20 • yAl203 • ZSÌO2,

wherein

M is Cs or Rb, x = 1 to 3, y = 1 to 2, z = 1 to 6.

4. Cathode according to claim 2 and 3, characterized in that the sintered body contains 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the formula CS2O • AI2O3 • 2SÌO2.

5. The cathode of claim 2 and 3, characterized in that the sintered body contains 85 percent by weight of nickel and 15 percent by weight of rubidium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the formula Rb20 ■ Al2O3 • 2SÌO2.

6. Cathode according to claim 2 and 3, characterized in that the sintered body contains 90 percent by weight of tantalum and 10 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the formula CS2O • AI2O3 • 2SÌO2.

7. The cathode according to claim 2 and 3, characterized in that the sintered body contains 90 percent by weight of a mixture of zirconium and niobium with a weight ratio of 1: 1 and 10 percent by weight of cesium aluminosilicate, the composition of which corresponds to the formula CS2O • AI2O3 • 2SÌO2.

8. Gas discharge tube, which contains an ionizable gas filled piston '(2) and two electrodes arranged in the piston (2) at a certain distance from each other, characterized in that one of the electrodes, which serves as a cathode (1), one of claims 1 to 7 corresponds.