DE1005651B

DE1005651B - Verfahren zur Herstellung thermionischer Kathoden fuer elektrische Entladungsgefaesse

Info

Publication number: DE1005651B
Application number: DEB27499A
Authority: DE
Inventors: Bernard Nelson Watts
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1952-10-22
Filing date: 1953-09-16
Publication date: 1957-04-04
Also published as: US2813995A; GB741369A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung thermionischer Kathoden für vakuum- und gasgefüllte elektrische Entladungsgefäße. Ihr Zweck ist die Schaffung einer Kathode von stark verlängerter Lebensdauer, die ein Minimum sowohl an Gas als auch an verdampften Zersetzungs- bzw. Aktivierungsprodukten ausscheidet, welche die Umhüllung während der Arbeitszeit der Kathode schwärzen.

Es ist bereits eine in Entladungslampen oft verwendete Kathodenart bekannt, die im wesentlichen aus einer Wolfram- oder Wolframlegierungsbasis mit einem Elektronen aussendenden Überzug aus Oxyden von Barium, Strontium oder Kalzium oder einer Mischung oder festen Lösung von je zwei oder drei dieser Komponenten, oder von einer Mischung oder festen Lösung, in welcher diese Komponenten den Hauptanteil bilden, besteht. Beim Erhitzen auf für den Betrieb dieser Kathoden normalen Temperaturen hat es sich gezeigt, daß zwischen dem Grundmetall und dem Überzugsmaterial chemische Reaktionen stattfinden. Die bei diesen Reaktionen entstehenden Stoffe sind gewöhnlich Wolframate oder basische Wolframate der alkalischen Erdelemente. Die Bildung dieser Reaktionsprodukte hat unerwünschte Auswirkungen auf einen leistungsfähigen Betrieb und die Lebensdauer dieser Kathoden.

Es wurde gefunden, daß die Bildung dieser unerwünschten Verbindungen verhindert oder beträchtlich eingeschränkt wird, indem auf dem Grundmetall eine Schutzschicht gebildet wird, bevor man den Elektronen aussendenden Überzug aufbringt. Die Wirkungsweise einer solchen Schutzschicht kann eine doppelte sein. Die Schicht verhindert die direkte Reaktion des Grundmetalls und der emittierenden Überzugsmischung. Sie kann außerdem selbst Reaktionsprodukte mit dem Grundmetall bzw. mit der emittierenden Überzugsmischung bilden, wobei diese Produkte weniger schädlich für den leistungsfähigen Betrieb der Kathode sind als diejenigen, die durch direkte Reaktion zwischen dem Grundmetall und dem emittierenden Überzug gebildet werden.

Die Aufgabe der Herstellung von mit einer aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehenden Basis ausgebildeten thermionischen Kathoden mit unbeeinträchtigter Lebensdauer und Leistungsfähigkeit wurde bisher noch nicht gelöst. Man hat zwar als Grundmetall Legierungen anderer Art, nämlich eine Legierung von Nickel mit einem Metall der Titangruppe sowie mit Eisen und Kobalt, verwandt, ohne indes die Elektronenemission nachteilig beeinflussende Reaktionen zwischen dem Grundmetall und einem Oxydüberzug wirksam verhindern zu können.

Auch hat man eine Oxydkathode mit aus Eisen bestehendem, also für chemische Einflüsse sehr an-

Verfahren zur Herstellung thermionischer Kathoden für elektrische Entladungsgefäße

Anmelder:

The British Thomson-Houston Company Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt, Düsseldorf, Kreuzstr. 32

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 22. Oktober 1952

Bernard Nelson Watts, Rugby (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

greifbarem Kern in Vorschlag gebracht, bei welcher zwischen dem Grundmetall und einer emissionsfähigen Schicht eine dünne Zwischenschicht aus einem reduzierenden Metall, z. B. Aluminium, angeordnet war. Demgegenüber besteht das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer thermionischen Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei welchem ein Elektronen aussendender Überzug auf eine aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehende Basis aufgebracht wird, erfindungsgemäß darin, daß an der Oberfläche der Basis vor der Aufbringung eines Oxyds oder einer Mischung von Oxyden der alkalischen Erdmetalle eine Schutzschicht aus einem Wolframsilizid gebildet wird zur Verhinderung oder wesentlichen Einschränkung der Reaktion zwischen dem Wolfram oder der Wolframlegierung einerseits und dem daraufliegenden emittierenden Überzug eines Oxyds oder einer Mischung aus Oxyden der Erdalkalimetalle.

Bei diesem Verfahren kann bei der Herstellung einer wendeiförmigen Kathode aus einem Draht die Schutzschicht vor der Wendelung des Drahtes und dann der Emissionsüberzug aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich, daß bei der Herstellung einer wendeiförmigen Kathode aus einem Draht die Schutzschicht nach der Wendelung des Drahtes und dann der Emissionsüberzug aufgebracht werden.

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Wolframsilizidschichten können durch ein chemisches Verfahren hergestellt werden, indem Wolfram oder eine Wolframlegierung zusammen mit puderförmigem Silizium in einem Ofen in einem Gasgemischstrom aus Wasserstoff und Chlorwasserstoff erhitzt werden.

Zweckmäßig wird die Schutzschicht durch Erhitzung der Basis auf 700 bis 1400° C zusammen mit dem pulverförmigen Silizium in einem Gasgemischstrom gebildet, der annähernd gleiche Teile von Wasserstoff und Chlorwasserstoffgas enthält; eine Temperatur von etwa 950° C ist zu bevorzugen.

Das Verhältnis von Wasserstoff und Chlorwasserstoffgas ist ebenfalls nicht kritisch, jedoch wurde ein Gemisch gleicher Teile als zweckmäßig befunden. Ein solches Gemisch wird während des Erhitzungsvorgangs durch den Ofen geführt.

Während man bequem den Wolframkörper vor oder nach seiner Aufrollung in die bekannten Konfigurationen einer Kathode, wie sie z. B. in einer fluoreszierenden Entladungslampe Verwendung findet, mit einem Überzug versehen kann, ist es vorzuziehen, die Wolfram- oder Wolframlegierungskathode zuerst zu verformen und alsdann die Schutzschicht und hierauf den Oxydüberzug aufzubringen.

Derartige Kathoden, deren Wolframbasis mit einem Silizidfilm der oben beschriebenen Art versehen wurden, besitzen bei Verwendung zur Herstellung von fluoreszierenden Entladungslampen nicht nur eine längere Lebensdauer als nicht behandelte Kathoden, sondern sie besitzen auch den Vorteil, daß die Schwärzung, die an den Lampenenden infolge von Reaktionen zwischen den angeregten Ouecksilberatomen bzw. Ionen und den Zersetzungs- bzw. Verdampfungsprodukten der Kathode aufzutreten pflegt, auf ein vernachlässigbares Maß herabgesetzt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung thermionischer Kathoden für elektrische Entladungsgefäße, bei welchem ein Elektronen aussendender Überzug auf eine aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehende Basis aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche der Basis vor der Aufbringung eines Oxyds oder einer Mischung von Oxyden der alkalischen Erdmetalle eine Schutzschicht aus einem Wolframsilizid gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Herstellung einer wendeiförmigen Kathode aus einem Draht die Schutzschicht vor der Wendelung des Drahtes gebildet und dann der Emissionsüberzug aufgebracht wird

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung einer wendeiförmigen Kathode aus einem Draht die Schutzschicht nach der Wendelung des Drahtes gebildet und dann der Emissionsüberzug aufgebracht wird

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ge bildet wird durch Erhitzung der Basis auf 700 bis 1400° C zusammen mit dem puderförmigen Silizium in einem Gasgemischstrom, der annähernd gleiche Teile von Wasserstoff und Chlorwasser stoffgas enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 541 712, 593 006; Herrmann-Wagener, »Die Oxydkathode*, Zweiter Teil, 2. Auflage, Leipzig 1950, S. 255.

Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patentanmeldung S 6962 VIII c/21g.