DE1014235B - Verfahren zur Herstellung einer Gluehkathode fuer Elektronenroehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkathode: mit einer Betriebstemperatur von weniger als 1000° C, welche zum Einbau in, Hochvakuum- oder gasgefüllte Elektronenröhren geeignet ist. · .- ■

An Kathoden mit ähnlichen Betriebstemperaturen sind, bisher bekanntgeworden:

a) Die Oxydkathode. Sie umfaßt einen: Träger aus Nickel oder aus einer Nickellegierung und eine emittierende Schicht aus einem oder mehreren; Erdalkalioxyden. Die Betriebstemperatur beträgt rund 800° C. Die Kathode zeichnet sich durch hohes Emissionsvermögen aus; sie weist anderseits auch wesentliche; Nachteile auf. So kann das Emissionsvermögen nicht voll ausgenutzt werden, da die Schicht einen Halbleiter mit relativ hohem Widerstand darstellt und . beim Durchfließen, zu großer Ströme zerstört wird. Die Schicht ist weiterhin sehr empfindlich gegen Verunreinigungen, welche bei der Herstellung oder erst im späteren Betrieb mit ihr in Berührung kommen. Daher dürfen die Kathoden zum Beispiel nicht der Luft ausgesetzt werden,. Dies erschwert natürlich ihre Handhabung bei der Herstellung von Elektronenröhren. Sodann ist die Aktivierung der Schicht, welche zum Erreichen der vollen Emission notwendig ist, ein langwieriger Prozeß. Die Kathode ist weiterhin, sehr empfindlich gegen das Auftreffen von. Ionen höherer Geschwindigkeiten. Daher müssen zum Beispiel Ouecksilberdampfröhren so lange vorgeheizt werden, bis die zu erwartende Brennspannung unter etwa 25 V liegt. Dies erschwert den. Gebrauch solcher Röhren. Die Kathode gibt weiterhin im Betrieb Erdalkalimetalle ab, welche zu störender Gitteremission oder Isolationsfehlern in der Röhre führen können,. Bei hohen Feldstärken an der Kathodenoberfläche, wie solche in Röhren mit hohen, Ancdenspannungen auftraten, werden Partikeln durch elektrostatische Kräfte abgezerrt. Die Kathode ist daher nur in Röhren für mäßige Anodenspannungen brauchbar. Schließlich entsteht nach längerem Betrieb zwischen Träger und Schicht eine schleicht leitende Zwischenschicht, welche die Belastungsfähigkeit der Kathode herabsetzt.

Es ist auch eine Bauart von Oxydkathoden bekannt, bei welcher zunächst das Erdalkalimetall mit dem Trägermetall legiert und anschließend einem Oxydationsprozeß unterworfen wird. Derartige Kathoden weisen, zwar keine schlecht haftenden Partikeln und geringere Neigung zur Bildung der Zwischenschicht auf; die übrigen Nachteile, insbesondere die Abgabe von, Erdalkalimetall im Betrieb, bestehen, jedoch unverändert.

b) Die Barium-Nickel-Kathode. Sie entsteht aus der Oxydkathode durch Zusatz von. Nickeloxyd zur Verfahren zur Herstellung

einer Glühkathode
für Elektronenröhren

Anmelder:

»PATELHOLD«

Patentverwertungs- & Elektro-

Holding A. G., Glarus (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing, E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 8. September 1954

Dr. phil. Gysbert Jacob Ekkers, Wettingen,

und Aldo Patriarca, Lauffohr, Brugg (Schweiz),

sind als Erfinder genannt worden

Erdalkalioxydschicht. Ihre Betriebstemperatur ist dieselbe wie diejenige der Oxydkathcde; die Emission ist etwas geringer als bei dieser. Die Nachteile des hohen Widerstandes der Schicht und der Empfindlichkeit gegenüber hohen Anodenspannungen und gegenüber Icnenbeschuß sind weniger ausgeprägt als bei der Oxydkathode, aber keinesfalls beseitigt.

c) Die Sinteirkathodei. Die emittierende Schicht besteht aus einer Mischung von feinem Nickelpulver mit Erdalkalioxyden, welche zusammengepreßt und gesintert ist. Die Betriebstemperatur liegt bei 950° C. Die Emission ist geringer als bei der Oxydkathode; die Abgabe von Erdalkalimetall im Betrieb ist größer. Der Widerstand der Schicht und die Empfindlichkeit gegen hohe Anodenspannungen sind wesentlich günstiger als bei der Oxydkathode. Die übrigen Nachteile der Oxydkathode dürften hier in etwas verringertem Ausmaß auftreten.

d) Die Metallkapillarkathode. Bei dieser Kathode ist die emittierende Erdalkalioxydschicht durch einen porösen Metallkörper abgedeckt. Die Betriebstemperatur liegt bei 1100° C. Demantsprechend ist die Abgabe von Erdalkalimetallen im Betrieb so· ausgeprägt, daß die Lebensdauer der mit dieser Kathode versehenen. Röhren relativ gering ist. Dagegen, sind, wie bei der Sinterkathode, der Schichtwiderstand und die

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Empfindlichkeit gegenüber hohen Anodenspannung-en. gering.

Die aufgezählten, Nachteile der bekannten. Bauarten, werden vermieden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkathode für eine Betriebstempera,tur von weniger als 1000° C für Elektronenröhren, bei dem nach der Erfindung eine Erdalkaliverbindung auf einen, metallenen Träger aufgebracht und anschließend abschnittsweise einer Temperatur von, mindestens 3500° C ausgesetzt wird.

Der Träger kann aus Nickel oder einem vernickelten Metall bestehen. Als Erdalkaliverbindung kann, ein, Erdalkalimischoxyd verwendet werden, welches sich aus 40 bis 100'% Bariumoxyd,, 0 bis- 60% Strontiumoxyd und 0' bis- 15% KalziumO'xyd zusammensetzt. Die Erhitzung· der Kathodenoberfläche kann, im elektrischen Lichtbogen geschehen. Mit Vorteil wird die Kathode selbst als eine Elektrode für den Lichtbogen verwendet. Es kann dabei die Kathode nebst einer Anode in einem Gefäß untergebracht sein., welches mit einem gegenüber den· Kathodenmaterialien indifferenten Gas von geringem Druck (vorzugsweise 0,02 bis 0·,lmm Hg) gefüllt ist. Zur Erleichterung dar Zündung des Lichtbogens kann die Kathode geheizt werden. Der Lichtbogenstroin wird mit Vorteil größer als 0,5 A pro cm² Kathodenoberfläche gehalten. Der Lichtbogenbrennneck springt dabei von Punkt zu Punkt über die Kathodenoberfläche und erhitzt diese abschnittsweise auf Temperaturen von über 3500'° C, Die fertige Kathode zeigt auf dem blanken Trägermetall zahlreiche eng beieinanderliegende metallische Körner von goldgelber Farbe.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Kathode wird bei einer Temperatur von 800° C betrieben. Sie zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:

Die Emission ist derjenigen, der Oxydkathode ebenbürtig. Da eine zerstörbare Halbleiterschicht fehlt, kann die, Kathode ohne Gefahr bis zum Sättigungsstrom belastet werden. Da die Kathode frei von Oxyden ist, bildet sich im Betrieb keine Zwischen,-schicht, welche die Belastungsfähigkeit der Kathode herabsetzt. Eine Aktivierung ist nicht notwendig. Die Kathode ist gegen Verunreinigungen, wenig empfindlich; sie kann daher zwischen Herstellung und Einbau in die Röhre an Luft gelagert werden. Die Kathodenoberfläche ist frei von schlecht haftenden Partikeln; die Kathode kann daher auch in Röhren mit sehr hoher Anodenispannung verwendet werden. Die Abdampfung von Metall ist vernachlässigbar gering. Die Empfindlichkeit gegen Ionenbeschuß ist nicht größer als bei einer Reinmetallkathode'. Bei gasgefüllten Röhren können, daher Anodenspannung und Heizspannung gleichzeitig eingeschaltet werden; ein Vorheizen ist nicht notwendig.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung einer Glühkathode für eina Betriebstemperatur von weniger als 1000° C für Elektronenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdalkaliverbindung auf einen metallenen Träger aufgebracht und anschließend abschnittsweise einer Temperatur von mindestens 3500° C ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erdalkaliverbindung ein Erdalkalimischoxyd verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch, 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur von mindestens 3500° C im elektrischen Lichtbogen erzeugt wird, wobei die Kathode geheizt und als Elektrode für den Lichtbogen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in einem gegenüber den Kathodenniaterialien indifferenten Gas erzeugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutschis Patentschrift Nr. 443 323; USA.-Pa.tentschrift Nr. 2 543 439; »Journ. appLphys.«, Vol. 24, 1953, Nr. 10, S. 1335 und 1336.

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