CS208169B2 - Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby - Google Patents

Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby Download PDF

Info

Publication number
CS208169B2
CS208169B2 CS637574A CS637574A CS208169B2 CS 208169 B2 CS208169 B2 CS 208169B2 CS 637574 A CS637574 A CS 637574A CS 637574 A CS637574 A CS 637574A CS 208169 B2 CS208169 B2 CS 208169B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cathode
weight
molybdenum
reducing agent
thermal cathode
Prior art date
Application number
CS637574A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Bachmann
Cernot Gessinger
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Priority to CS637574A priority Critical patent/CS208169B2/cs
Publication of CS208169B2 publication Critical patent/CS208169B2/cs

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

(54) Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby
Vynález se týká termické katody, zejména pro elektronky, jejíž součástí je nosič s nejméně jedním vysokotajícím kovem, aktivní látka s kysličníkem* kovu vzácných zemin. a redukční činidlo, které při tepelných provozních podmínkách reaguje s kysLč níkem kovu vzácných zemin. Předmětem vynálezu je· rovněž způsch výroby takové katody.
Byly již navrženy kyisličmíkové katody, viz Metals and Materials, .sv. 1, 1'967, č. 2, jstr. 44, které mají nosič z wolframu, tanitalu nebo molybdenu, aktivní látku z kyjsličníku kovu vzácných zemin a redukční činidlo. Aktivní látka je přitom nanesena jako kysličníková vrstva na 'katodovém tělísku nebo je obsažena jako impregnace v jebo objelmu a jako redukční činidlo se navrhuje hydrid titanu nebo zirkoma. Působení takových katod spočívá v uvolňování kqvu vzácných zemin redukcí* a ve vytvoření emiisiní jednoatoimové vrstvy na povrchu katody. Kajtody se však ukázaly jako prakticky neupotřebitelné, neboť jednak měly při optimálních teplotních podmínkách poměrně malou hustotu emisního proudu, přibližně 1,5 A/cm,*2, a jednak se emisní hmota brsy Yyčeripalů.
Ke stavu techniky patří i wolframové thoriované katody, které se vyznačují vysokou životností při středních hustotách emisního proudu, avšak mají vysokou provozní teplotu, aisi 2030 °C, a vysoký měrný žhavicí příkon, například 35 W/cm2 povrchu katody při nízké hospodárnosti neboli měrné emisi katody, například 90 miA/W, vztaženo na žhavicí příkon, a tedy v tomto ohledu potřebují ještě zlepšit.
Úkolem vynálezu je vytvořit termickou katodu s dostatečně dlouhou dobou života, nízkou provozní teplotou a nízkým* měrným žhavicím příkonem, a tedy s vyšší m,srnou emisí.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že nosič katody obsahuje 89 až 99,7 hmotnostního % molybdenu, aktivní látka 0,2 až 5 hmotnostních % kysličníku lanithanitého a redukčiní činidlo* 0,1 až 6 hmotnostních % uhlíku.
Redukční činidlo* může být tvořeno buď elementárním uhlíkem, nebo karbidem nosiče, tedy karbidem molybdenu. V mezním případě je nosič úplně nasycen uhlíkem ve farmě karbidu a je tedy prakticky z. čistého karbidu .molybdenu MozG.
Materiál katody, který je obzvláště vhodný ke zpracování na dráty *a plechy, se skládá z 92 hmotnostních % molybdenu, z 5,5 hmotnostního % uhlíku a z 2,5 hmotn-oístníího o/o kysličníku lanthanltého*, při208169 čemž veškerý uhlík je váizán na molybden ve formě karbidu molybdenu MozC.
Termická katoda podle vynálezu (může dále obsahovat inhibitor růstu jader nosiče a/nebo redukčního činidla, například sloučeninu nebo· sloučeniny alespoň jednoho· prvku ze skupiny zahrnující draslík, sodík, hliník a křemík. Účelně má katodové těleso slinutou strukturu prostou pórů.
Zkoušky ukázaly, že samotná aktivní látka a redukční činidlo podle vynálezu umožňují podstatné zvýšení 'hustoty emisního proudu a emisní vydatnosti katody při nižší teplotě a stejné, za všech okolností' dostatečné životnosti, slouží-li jako srovnávací měřítko hodnoty vysoce propracovaných thoiriovaných wolframových katod.
Dosažitelné zlepšení hustoty emisního proudu je obvykle asi 30 '% a zvýšení měrné emise katody dokonce kolem 100 %, jestliže je v obou případech nosič z wolframu.
U katody podle vynálezu s molybdenovým nosičem, aktivní látkou s kysličníkem lanthanitým, a s redukčním činidlem obsahujícím uhlík se dosáhlo při ustáleném provozním stavu hustoty emisního proudu až 8 A/cm2 a při krátkodobém' zatížení ještě podstatně vyšší hodnoty, až asi 15 A/cm2 a měrná emise až 240 mA/W. Vizitaženo· na optimální hodnoty katod z thorlovainého wolframu může se tedy počítat typicky s následujícím zlepšením: přibližně na třetinu zmenšený žhavicí příkon při stejlné emisi, přibližně 2,7fcrát vyšší maximální emise a 4 až 5k.rát vyšší emise při stejné provozní teplotě, kteirá je sice omezena alsi na 1800 °K v důsledku nižší taviči teploty molybdenu, ale s ohledem, na uvedené hodnoty se může bez obtíží udržovat na nižší hodnotě při pořád ještě výrazném pokroku.
Nižší provozní teplota v porovnání s thoriovanou wolframovou katodou a také aiktivačiní teplota lanťhanové katody podle vynálezu s uhlíkatým' redukčním činidlem je ostatně důvodem pro· možné použití molybdenu jako nosiče a popřípadě jako karbidotvonné látky redukčního činidla; to nejen vede k lepšímu emisnímu chování katody, nýbrž m,á i velké výhody z hlediska technologie výroby katody, vzhledem: k vyšší tažnosti molybdenu oproti wolframu.
Podstata způsobu výroby termické katody podle vynálezu spočívá V tom, že 95 až 99,8 hmotnostního % práškového molybdenu o zrnitosti 0,5 až 5 ^m, se smíchá s 0,2 až 5 hmotnostních % práškového kysličníku lanthaniitého o čistotě 99,99 % a zrnitosti 0,5 až 5 pm, vyžíhaného do sucha na vzduchu po dobu 30 min. při teplotě 800 °C, směs se lisuje za horka v grafitové formě ve vakuu pod tlakem 25 MPa při teplotě 1600 °C po dobu alespoň 30 min. a vzniklý výlisek ise rozřeže na destičky, které se jednotlivě katrhurlzují v proudu vodíku a benzenu po dobu 1 hod. při teplotě 1600 °G,
Podle obzvláště výhodného provedení se směs připraví z 98 hmotnostních o/o práškového molybdenu a 2 .hmotnostních % práškového kysličníku lanthainitého, ikteiré mají zrnitost 0,5 až 1 ,wm.
Do práškové směsi se s výhodou přidají inhibitory růstu zrn ve formě sloučenin draslíku, sodíku, hliníku a křemíku v množství až 2 hmotnostních °/o. K vytvoření kompaktní struktury katody se směs slinuje na těleso s obsahem pórů nejvýše 10 % objemu. Tím se dosáhne příznivých mechanických vlastností katody be!z nepříznivého· ovlivn&ní emisního mechanismu. Katodová tělíska ve tvaru drátu nebo· plechu lze zhotovit obvyklými metodami vytlačování, válcování nebo podobným mechanickým zpracováním.
Emisní mechanismus katody podle vynálezu spočívá v tom, že se kysličník lanthanitý redukuje v oblasti blízké povrchu katody redukčním činidlem a tvoří na .povrchu katody vysoce emisní jedinoatomovou vrstvu. Ztráty lanthanu způsobené odpařováním. se vyrovnávají difúzí kysličníku lanthainitého z vnitřku katody do· povrchové oblasti, kde nastává redukce. Ukázalo se, že ki,netiká pochodu při redukci kysličníku karbidem je velmi výhodná, zejména co do dlouhé životnosti katody ipři slabě a rovnoměrně klesající eimisi. Na řízení přísunu lanthanu se přitom podstatně .zúčastňuje difúzím mechanismus. Jeminoer.niná struktura •s přiměřeně vysokým objemovým· podílem oblastí hranic zrn se ukázala jako zvláště výhodná; z toho lze usuzovat ma příznivé působení difúze po hranicích z.rn na rozdíl cd pomalejší objemové difúze. Z tohoto důvodu je účelné provádět redukci isložek nosiče a aktivní látky v práškolvé formě.
K využití zmíněných skutečností je výhodné vytvořit ve vnějším: pálsmu katody oprcti vnitřku katody vyšší koncentraci redukčního činidla obsahujícího· uhlík. Třebaže elementární uhlík přichází v zálsadě v úvahu jako účinná složka redukčního činidla, ukázala se karbidová reakce jako zejména výhodná. V důsledku toho může být koncentrace vysoko· tajícího kovu nosiče v průřezu katody rozdělena podstatně rovnoměrně, .zatímco v okrajové oblasti katody je alespoň jeden vysoko tající kov ve formě karbidu. K tomuto účelu. slouží povrchová karburizace v .podstatě homogenního katodového tělíska, které .sestává z jednoho nebo více vysoko tajících .kovů nosiče, dotovaného homogenně aktivní látkou obsahující lanthan.
Přídavek inhibitorů růstu zabraňuje tomu, .aby zejména během fází výrobního postupu probíhajícího při zvýšené teplotě, obzvláště při kanburizaci a pozdější aktivaci, nedošlo k podstatnému růstu zrn.
K dodržení jemné zrnité Struktury je nezbytné vycházet při výrobě katody technikou práškové metalurgie z granulátů s ve208169 liikosití zrn nejvýše 5 μία, zejména v rozmezí od 0,5 do 1 μΐιη.
Vynález bude v dalším textu vysvětlen na příkladu provedení s odkazem na výkresy, na kterých jsou znázorněny diagramy hustoty emisního proudu Ge v závislosti na provozní teplotě T, přičemž Obr. 1 ukazuje jako porovnávací základ emisní křivku obvyklé wolframové thoriované katody a obr. 2 emisní křivku katody podle vynálezu, vyrobené postupem popsaným v následujícím příkladu. Z obr. 1 je patrné, že pro katodu z thoriovaného wolframu činí maximálně dosažitelná hustota emisního proudu v ustáleném stavu asi 3A/cm2; dosáhne se při teplotě asi 2100 °K. Při vyšších teplotách dochází k poklesu emise na křivku platící pro. čistý wolfram.
Příklad
Vsázka pro výrobu katod se skládala z 98 hmotnostních % práškového molybdenu s velikostí zrna 0,5 ,um a z 2 hmotnostních proč. práškového kysličníku lanthanitého La2!O3, který byl žíhán do sucha 30 minut při 800 CC nav zduchu. Liso váním této práškové směsi za horka v grafitové formě ve vakuu při teplotě 1600 °C a tlaku 25 MPa během 35 minut bylo zhotoveno těleso o hustotě 93 °/o. Z toho byly nařezány destičky, které se leštily a na to se karburizovaly v proudu směsi benzenu a vodíku. Tak byla vyšetřována emisní schopnost takto· připravených destičkových katod v planární diodě. Obr. 2 ukazuje naměřenou hustotu emisního proudu jako funkci teploty pro tuto- katodu La2O3 — Mo. Porovnání s obr. 1 ukazuje, že při dané velikosti emise je teplota katody z molybdenu s lamftbanem o 250° nižší, resp. že hustota emisního proudu katody z molybdenu s lanthaneim při 1700 °K je asi čtyřnásobkem hustoty u katody z thoriovaného wolframu. Maximální stabilně dosažitelná emise činí 8 A/icjn2 při teplotě 2050 °K. Příslušná hustota elmisního proudu vztažená na žhavicí příkon činí 240 imA/W, a je tedy 2,7krát vyšší nežli hustota u thoriovaného· wolframu. Vycházeje z ustáleného provozu při 1800 °K má katoda podle vynálezu při dalším žhavení krátkodobě podstatně vyšší emisi, např. při 1950 °K během asi 10 minut 15 A/cm2.
Složení katodového materiálu není samozřejmě omezeno na množství uvedené v příkladu. Mísící poměr molybdenu a kysličníku lanthanitého- v uvedeném rozmezí závisí na požadované životnosti katody, na jakosti materiálu potřebné pro další mechamciké zpracování a na žádaných mechanických vlastnostech materiálu. Materiál s nižším množstvím kysličníku lanthanitého než 0,2 hmotncistníibo o/o nepřináší očekávaný účinek, zatímco směs s množstvím nad 5 hmotnostních % může způsobovat špatnou tažnosití obtíže při dodatečném termomechainickéim zpracování na dirát, plech nebo. pás.
Na závěr je třeba podotknout, že katoda podle vynálezu je použitelná nejen v oblasti vysokovakuových elektronek a zejména pro výkonové vysílací elektronky, nýbrž s vysokým účinkem i p,ro výbojky plněné plynem, jako jsou výbojky s kovovými párami a podobně.

Claims (9)

  1. PÍEDMĚT
    1. Termická katoda, zejména pro- elektronky, jejíž součástí je nosič s nejméně jedním vysokotajícím kovem, aktivní látka s kysličníkem kovu vzácných .zemin a redukční činidlo, vyznačující se tím, že nosič obsahuje 89 až 99,7 bmotnosltníbo % molybdenu, aktivní látka obsahuje 0,2 až 5 hmotnostních % kysličníku lanthanitého a redukční činidlo obsahuje 0,1 až 6 hmotnostních % uhlíku.
  2. 2. Termická katoda podle bodu 1 vyznačující se tí,m, že redukční činidlo je tvořeno karbidem nosiče a/,nebo elementárním uhlíkem.
  3. 3. Termická katoda podle bodu 1 vyznačující se tím, že se skládá z 92 hmotnostních % molybdenu, z 5,5 hmotnostního % uhlíku a z 2,5 hmotnostního % kysličníku lanthanitého, přičemž veškerý uhlík je vázán .na molybden ve formě karbidu molybdenu MozC.
  4. 4. Termická katoda podle b.odů 1 až 3 vyznačující se tím, že dále obsahuje inhibitor růstu jader nosiče a/nebo redukčního činidla.
    VYNÁLEZU
  5. 5. Termická katoda podle bodu 4 vyznačující se tím, že jako inhibitor obsahuje nejméně jednu sloučeninu alespoň jednoho, prvku ze skupiny zahrnující draslík, sodík, hliník a křemík.
  6. 6. Termická katoda podle jednoho z bodů 1 až 5 vyznačující se tím, že katodové těleso má slinutou strukturu prostou pórů.
  7. 7. Způsob výroby termické katody podle bodu 1 vyznačující se tím, že 95 až 99,8 hmotnostního % práškového molybdenu o zrnitosti 0,5 až 5 ^m se smíchá is 0,2 až 5 hmotnostními % práškového kysličníku lanthanitého o čistotě 99,99 % a zrnitosti 0,5 až 5 μΐη, vyžíhaného do sucha ina vzduchu po dobu 30 min. při teplotě 800 °C, směs se lisuje za horka v grafitové formě ve vakuu pod tlakem- 25 MPa při teplotě 1600 CC po dobu alespoň 30 min. a vzniklý výlisek se rozřeže na destičky, které se jednotlivě kanburiziují v proudu vodíku a benzenu po dobu 1 h při teplotě 1600 °C.
  8. 8. Způsob podle bodu 7 vyznačující se tím, že se směs připraví z 98 hmotnostních proč. práškového molybdenu a 2 hmotnost208169 líku, sodíku, hliníku a křemíku v množství až 2 .hmotnostních %.
    10, Způsob podle bodu 7 vyznačující se tím, že se směs slinuje na těleso s obsahem pórů nejvýše 10 % objemu.
    nich o/o práškového kysličníku lanthainiftého, ktoré mají zrnitost 0,5 až 1 ^m.
  9. 9. Způsob podle bodu 7 vyznačující se tím, že se do práškové směsi přidají inhibitory růstu zrn ve formě sloučenin dras2 listy výkresů
CS637574A 1974-09-17 1974-09-17 Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby CS208169B2 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS637574A CS208169B2 (cs) 1974-09-17 1974-09-17 Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS637574A CS208169B2 (cs) 1974-09-17 1974-09-17 Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS208169B2 true CS208169B2 (cs) 1981-08-31

Family

ID=5410633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS637574A CS208169B2 (cs) 1974-09-17 1974-09-17 Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS208169B2 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4083811A (en) Lanthanated thermionic cathodes
US4019081A (en) Reaction cathode
US4570099A (en) Thermionic electron emitters
HU194646B (en) Method for making hot cathode of electron emission
US4752713A (en) Thermionic cathode of high emissive power for an electric tube, and process for its manufacture
HK140094A (en) Scandate cathode
US2389060A (en) Refractory body of high electronic emission
US4275123A (en) Hot-cathode material and production thereof
US4109058A (en) X-ray tube anode with alloyed surface and method of making the same
JPH09500232A (ja) ディスペンサ陰極およびディスペンサ陰極の製造方法
JPS5826607B2 (ja) ハンノウインキヨク
US5264757A (en) Scandate cathode and methods of making it
CS208169B2 (cs) Termická katoda, zejména pro elektronky, a způsob její výroby
US5828165A (en) Thermionic cathode for electron tubes and method for the manufacture thereof
CA1101479A (en) Electron tube cathode and method for producing the same
US3269804A (en) Dispenser cathode and method for the production thereof
JP2001006521A (ja) カソード構体およびカラーブラウン管
Coppola et al. A new pressed dispenser cathode
US5007874A (en) Method of making a cathode from tungsten and iridium powders using a reaction product from reacting a group III A metal with barium peroxide as an impregnant
SU620229A3 (ru) Материал дл металлокерамического катода
US2917415A (en) Method of making thermionic dispenser cathode and cathode made by said method
JPH01267927A (ja) 固液体マトリック陰極
Fane A sintered nickel matrix cathode
US5828164A (en) Thermionic cathode using oxygen deficient and fully oxidized material for high electron density emissions
JPS6134218B2 (cs)