DE1026435B

DE1026435B - Supply cathode and process for their manufacture

Info

Publication number: DE1026435B
Application number: DEE10247A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernoe Winter
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Priority date: 1954-02-26
Filing date: 1955-02-23
Publication date: 1958-03-20

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorratskathode sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.The invention relates to a supply cathode and a method for producing the same.

Es sind Vorratskathoden bekannt, welche aus einem zur Aufnahme des Aktivierungsmaterials dienenden Raum und aus einem diesen Raum vom Entladungsraum trennenden porösen Körper bestehen, bei welchen außer den Poren des porösen Körpers keine anderen Öffnungen zwischen dem Vorrats- und dem Entladungsraum vorhanden sind. Bei diesen sogenannten »L«-Kathoden war es jedoch umständlich, den Zusammenbau einfach und schnell durchzuführen, weiterhin war einerseits die Halterung des porösen Körpers, andererseits die Anordnung des Heizraumes mit Schwierigkeiten verbunden. So wurde z. B. die Anwendung eines einzigen Molybdänzylinders als Kathodenkörper vorgeschlagen. Der Zylinder wurde in der Mitte mittels einer zur Zylinderachse senkrechten Platte in zwei Teile getrennt. In der unteren Hälfte wurde der Heizkörper untergebracht, in der oberen Hälfte das Aktivierungsmaterial. Das obere Ende des Zylinders wurde durch einen an diesem befestigten porösen Körper abgeschlossen. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei welchen der ebenfalls zylindrische, an einem Ende offene Kathodenkörper am anderen Ende mit einer muldenförmigen Abschlußplatte abgeschlossen war. Bei dieser Kathode befindet sich das Aktivierungsmaterial in der Mulde, welche mit dem porösen Wolframkörper an der entsprechenden Kante des Zylinders abgeschlossen wurde. Diese Anordnung hatte den Nachteil, daß die Poren des porösen Körpers an der Mantelfläche desselben durch einen besonderen Arbeitsgang nachträglich geschlossen werden mußten. Ferner war es schwierig, den porösen Körper an den zylinderförmigen Kathodenkörper durch Punktschweißung zu befestigen.There are known supply cathodes which consist of a cathode used to hold the activating material Space and consist of a porous body separating this space from the discharge space, in which apart from the pores of the porous body, no other openings between the supply and the Discharge space are available. With these so-called "L" cathodes, however, it was cumbersome the assembly can be carried out quickly and easily, and on the one hand there was also the support of the porous Body, on the other hand the arrangement of the boiler room associated with difficulties. So was z. B. the Proposed use of a single molybdenum cylinder as the cathode body. The cylinder was in the middle separated into two parts by means of a plate perpendicular to the cylinder axis. In the lower The radiator was housed in half, the activation material in the upper half. The top The end of the cylinder was closed by a porous body attached to it. There are too Designs are known in which the cathode body, which is also cylindrical and open at one end was closed at the other end with a trough-shaped end plate. Located at this cathode the activation material in the trough, which is connected to the porous tungsten body at the corresponding Edge of the cylinder has been completed. This arrangement had the disadvantage that the pores of the porous body on the outer surface of the same subsequently closed by a special operation had to be. Furthermore, it was difficult to attach the porous body to the cylindrical cathode body to be fixed by spot welding.

Es ist weiterhin eine Kathode bekannt gewesen, bei welcher nicht nur der Deckel zum Durchlaß des in der Kathode befindlichen Emissionsstoffvorrates gesintert ist, sondern bei der auch der ganze Behälter aus dicht gesintertem Material bestehen soll, in dessen Boden außerdem ein Heizkörper eingebettet ist. Diese Kathode hat den -Nachteil, daß absolut dichte Sinterkörper nicht einfach herzustellen sind. Die Herstellung ist auch schwierig, wenn es sich um sehr kleine Kathoden handelt. Die Substanzen in der Kathode wandern auch in die gesinterte Behälterwandung, und bei dem in einen solchen Körper eingebetteten Heizelement entstehen leicht infolge von Undichtigkeiten unerwünschte Nebenströme. Infolge verschiedener Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Heizdrahtes und des Sinterkörpers werden weitere Schwierigkeiten hervorgerufen. Die Wärmekapazität einer solchen Kathode ist außerdem wesentlich größer als bei anderen Kathoden, wodurch eine Verlängerung der Aufheizzeiten Vorratskathode und Verfahren
zu deren HerstellungFurthermore, a cathode has been known in which not only the cover is sintered to allow the emission material supply located in the cathode to pass through, but also in which the entire container is to consist of densely sintered material, in the bottom of which a heating element is also embedded. This cathode has the disadvantage that absolutely dense sintered bodies are not easy to produce. It is also difficult to manufacture when the cathodes are very small. The substances in the cathode also migrate into the sintered container wall, and in the case of the heating element embedded in such a body, undesirable side currents easily arise as a result of leaks. As a result of different coefficients of thermal expansion of a heating wire and the sintered body, further difficulties are caused. The heat capacity of such a cathode is also significantly greater than that of other cathodes, which increases the heating-up times for the supply cathode and process
for their production

Anmelder:Applicant:

Egyesült Izzolämpa es Villamossägi
Reszvenytärsasag, BudapestEgyesält Izzolämpa es Villamossägi
Reszvenytärsasag, Budapest

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Meissner,Representative: Dipl.-Ing. W. Meissner,

Berlin-Grunewald, Herbertstr. 22,Berlin-Grunewald, Herbertstr. 22

und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. H. Tischer, Munich 2, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1954Claimed priority:
V. St. v. America February 26, 1954

Dipl.-Ing, Ernö Winter, Budapest,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing, Ernö Winter, Budapest,
has been named as the inventor

entsteht und bei den vorher erwähnten unerwünschten Nebenströmen eine ungleichmäßige Heizung.arises and with the previously mentioned undesired side streams an uneven heating.

Durch die Erfindung werden die bei den bekannten Kathoden vorhandenen Nachteile vermieden.The invention avoids the disadvantages of the known cathodes.

Die Vorratskathode gemäß Erfindung, deren Aktivierungsmaterial durch die Poren eines porösen Körpers auf die Kathodenfläche gelangt, ist durch zwei ineinander angeordnete Gefäße, verschiedener Größe aus Metallblech gekennzeichnet, von denen das kleinere Gefäß das Aktivierungsmaterial und einen darüber angeordneten porösen Körper, z. B. aus Wolfram, und das größere Gefäß das kleinere und den als flache Spirale ausgebildeten Heizkörper enthält.The supply cathode according to the invention, the activation material of which through the pores of a porous body reaches the cathode surface is made up of two vessels of different sizes arranged one inside the other Metal sheet marked, of which the smaller vessel contains the activation material and one above it porous body, e.g. B. made of tungsten, and the larger vessel the smaller and the flat Contains spiral shaped radiator.

Ein Ausführungsbeispiel der Kathode nach der Erfindung zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung, in welcherAn embodiment of the cathode according to the invention is shown in the drawing in a schematic representation, in which

Fig. 1 einen Schnitt der -Kathode in vergrößertem Maßstab undFig. 1 shows a section of the cathode on an enlarged scale and

Fig. 2 den Heizkörper zeigt.Fig. 2 shows the radiator.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht die Kathode aus zwei ineinandergeschobenen Gefäßen. Das innere Gefäß 1 ist an entsprechender Stelle mit einer kreisrunden Wulst 2 versehen. In diesem Gefäß 1 befindet sich das Aktivierungsmaterial 3. Als Aktivierungsmaterial wird vorteilhaft ein bei derartigen Kathoden übliches Material verwendet. Über dem Aktivierungsmaterial befindet sich der poröse Körper 4, welcher auf der Wulst 2 aufliegt. Der poröse Körper wird aus Wolfram, Molybdän öder einem anderenAs can be seen from the drawing, there is the cathode made of two nested vessels. The inner vessel 1 is at the appropriate point with a circular bead 2 provided. The activation material 3 is located in this vessel 1 as the activation material a material customary in such cathodes is advantageously used. Above the activation material there is the porous body 4, which rests on the bead 2. The porous body is made of tungsten, molybdenum or another

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hochschmelzenden Metall oder einer Legierung hergestellt. Der obere Rand des Gefäßes 1 ist auf den porösen Körper aufgebördelt und hält denselben auf seiner auf die Wulst 2 gestützten Lage fest.refractory metal or an alloy. The upper edge of the vessel 1 is on the crimped porous body and holds the same on its supported on the bead 2 position.

Das Gefäß 1 ist in einem größeren Gefäß 5 untergebracht. Auch in diesem Gefäß ist eine kreisrunde Wulst 6 vorgesehen, auf welcher das Gefäß 1 unten aufliegt. In diesem zweiten Gefäß 5 befindet sich die Heizspirale der Kathode. Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen ist die Heizspirale flach. Die beiden Enden der Heizspirale sind durch Bohrungen des Bodens des Gefäßes 5 durchgeführt. Über dem Boden des Gefäßes 5, unterhalb der Heizspirale kann zweckmäßig ein Wärmeisolator 7, z. B. ein Keramikplättchen, angeordnet werden. Die Oberkante des Gefäßes 5 wird auf den umgebördelten Rand des Gefäßes 1 aufgebördelt. Diese Bördelung sowie die Wulst 6 halten das Gefäß 1 in der vorgeschriebenen Lage fest.The vessel 1 is housed in a larger vessel 5. A circular bead 6 is also provided in this vessel, on which the vessel 1 rests at the bottom. The heating coil of the cathode is located in this second vessel 5. In contrast to known designs, the heating coil is flat. The two ends of the heating coil are passed through bores in the bottom of the vessel 5. Above the bottom of the vessel 5, below the heating coil, a heat insulator 7, for. B. a ceramic plate can be arranged. The upper edge of the vessel 5 is flanged onto the flanged edge of the vessel 1. This flanging and the bead 6 hold the vessel 1 in the prescribed position.

Das Gefäß 5 umhüllt die Kathode mit Ausnahme der Oberfläche des porösen Körpers 4, welche die ao eigentliche emittierende Fläche der Kathode darstellt. Die noch in der Abbildung dargestellten Teile der Kathode dienen lediglich zur Halterung derselben in der Entladungsröhre. Die Befestigung der Kathode kann auch auf andere Weise erfolgen.The vessel 5 envelops the cathode with the exception of the surface of the porous body 4, which the ao represents the actual emitting surface of the cathode. The parts of the cathode still shown in the picture serve only to hold the same in the discharge tube. The attachment of the cathode can can also be done in other ways.

Um die Kathode zu befestigen, wird die Lage des Gefäßes 5 im Wehneltzylinder 14 durch die Keramikscheibe 9 gesichert. Die Keramikscheibe 9 ist einerseits am Gefäß 5 mit Hilfe von Ringen 10, 11 und andererseits am Wehneltzylinder durch die Ringe 12, 13 befestigt. Diese Befestigungsringe können z. B. durch Punktschweißung an den entsprechenden Metallteilen festgemacht werden.In order to fix the cathode, the position of the vessel 5 in the Wehnelt cylinder 14 is determined by the ceramic disc 9 secured. The ceramic disk 9 is on the one hand on the vessel 5 with the help of rings 10, 11 and on the other hand attached to the Wehnelt cylinder by the rings 12, 13. These fastening rings can, for. B. be fixed to the corresponding metal parts by spot welding.

Die Kathode wird wie folgt hergestellt. Im Gefäß 1 wird eine Wulst 2 nach einem bekannten Verfahren angebracht, anschließend wird das Aktivierungsmaterial 3 eingefüllt, sodann der poröse Wolframkörper 4 eingesetzt und schließlich die obere Kante kreisrund auf den porösen Körper umgebördelt. Anschließend wird im Gefäß 5 die Wulst 6 nach einem beliebigen Verfahren, z.B. durch Prägung, hergestellt. Falls auch eine Keramikscheibe 7 Anwendung findet, so ist es zweckmäßig, diese vor der Prägung der Wulst 6 in das Gefäß einzusetzen. Sodann wird der zweckmäßig aus Wolfram hergestellte und mittels Aluminiumoxyd isolierte Heizfaden in das Gefäß eingesetzt. Alsdann wird das Gefäß 1 mit dem Aktivierungsmaterial und dem porösen Körper in das Gefäß 5 eingeschoben und schließlich der obere Rand des Gefäßes 5 kreisrund auf den bereits umgelegten Rand des Gefäßes 1 aufgebördelt. The cathode is made as follows. In the vessel 1, a bead 2 is made by a known method attached, then the activation material 3 is filled, then the porous tungsten body 4 inserted and finally the upper edge beaded circularly onto the porous body. Afterward the bead 6 is produced in the vessel 5 by any process, e.g. by embossing. If so If a ceramic disk 7 is used, it is expedient to use this before the embossing of the bead 6 in insert the vessel. Then it is expediently made of tungsten and using aluminum oxide insulated filament inserted into the vessel. Then the vessel 1 with the activation material and the porous body is pushed into the vessel 5 and finally the upper edge of the vessel 5 is circular crimped onto the already folded edge of the vessel 1.

Falls die Befestigung der Kathode in der in der Zeichnung dargestellten Weise erfolgt, so kann nach folgendem \?erfahren vorgegangen werden: Zuerst wird der untere Befestigungsring 11 an dem Gefäß 5 durch z. B. Punktschweißung befestigt, dann wird die Keramikplatte 7 im Gefäß untergebracht, die Wulst 6 ausgebildet, die Keramikscheibe 9 auf das Gefäß aufgezogen und die Scheibe durch Montierung des oberen Halteringes 10 befestigt. Erst dann wird das Gefäß 1 in dem Gefäß 5 in der oben beschriebenen Weise angeordnet. If the cathode is attached in the manner shown in the drawing, then after proceed as follows: First, the lower fastening ring 11 is attached to the vessel 5 by z. B. spot weld, then the ceramic plate 7 is housed in the vessel, the bead 6 formed, the ceramic disc 9 drawn onto the vessel and the disc by mounting the upper Retaining ring 10 attached. Only then is the vessel 1 arranged in the vessel 5 in the manner described above.

Einer der Halteringe, z. B. der Ring 12, wird am Wehneltzylinder 14 schon vorher befestigt, wobei der Haltering 13 erst nach Einsetzen der Keramikscheibe 9 zu befestigen ist. Die Gefäße 1 und 5 sowie auch die Halteringe 10,11,12,13 werden zweckmäßig z. B. aus Molybdän oder aus einem anderen in der Vakuumtechnik gebräuchlichen Material, eventuell z. B. aus Nickel, angefertigt. Die Keramikscheibe wird ebenfalls aus in der Vakuumtechnik üblichem keramischem Stoff hergestellt. One of the retaining rings, e.g. B. the ring 12 is attached to the Wehnelt cylinder 14 beforehand, the Retaining ring 13 is only to be attached after inserting the ceramic disk 9. The vessels 1 and 5 as well as the Retaining rings 10,11,12,13 are useful for. B. off Molybdenum or another material commonly used in vacuum technology, possibly e.g. B. made of nickel, prepared. The ceramic disc is also made from in ceramic material common to vacuum technology.

Die wesentlichen \?"orteile der Kathode nach der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden: Durch die Verwendung von einfachem Metallblech für die Gefäßwandungen mit Ausnahme des porösen Wolframkörpers wird eine sehr einfache und genaue Herstellung ermöglicht. Die Einbringung des aktivierenden Stoffes und des Heizelementes ist ebenfalls einfach. Die Kathode hat auch eine kleine Wärmekapazität. Weiterhin wird durch die Verwendung von Blech ein Sinterverfahren od. dgl. und damit eine von vornherein mögliche Undurchlässigkeit des Gefäßwände vermieden. Durch Verwendung eines flachen Heizkörpers kann auch die Kathodenarmatur verkürzt und dadurch der bei den bisherigen Kathoden entstehende tote Raum beseitigt werden. Die Heizung wird intensiver, und demzufolge kann der Heizkörper dank dem höheren Wirkungsgrad verkürzt werden. Die Montage ist durch die zwei ineinanderschiebbaren Gefäße ebenfalls erleichtert und erleichtert somit auch wesentlich die Massenherstellung. Die entsprechenden Wülste fixieren die Gefäße und dadurch auch den porösen Körper vollkommen eindeutig. Bei Anwendung einer Punktschweißung bei solchen Anordnungen war bisher keine geeignete Methode bekannt, mit Sicherheit das gleiche zu erreichen. Durch die Ausbildung von zwei Flanschen befindet sich auf dem porösen Körper am oberen Rand des Kathodengefäßes eine Doppelbördelung, wodurch erreicht wird, daß der Weg aus dem Vorratsraum für den aktiven Stoff tatsächlich nur durch die Poren des porösen Körpers führt.The main advantages of the cathode according to the invention can be summarized as follows: By using simple sheet metal for the vessel walls with the exception of the porous tungsten body becomes a very simple and precise one Production enables. The introduction of the activating substance and the heating element is also simple. The cathode also has a small heat capacity. Furthermore, through the use of sheet metal a sintering process or the like and thus an impermeability of the vessel walls that is possible from the outset avoided. By using a flat radiator, the cathode armature can also be shortened and thereby the dead space created with the previous cathodes can be eliminated. The heating becomes more intense, and as a result, the radiator can be shortened thanks to the higher efficiency. The assembly is also facilitated by the two nested vessels and thus also much easier the mass production. The corresponding bulges fix the vessels and thereby also the porous ones Body perfectly clear. When using a spot weld in such arrangements was previously no suitable method known to achieve the same thing with certainty. By training two flanges there is a double bead on the porous body at the upper edge of the cathode vessel, whereby it is achieved that the way out of the storage space for the active substance actually only passes through the pores of the porous body.

Versuche haben gezeigt, daß diese Kathoden in Massenproduktion hergestellt werden können und daß sie für Sicherheits- und Dauerbetrieb geeignet sind.Experiments have shown that these cathodes can be mass-produced and that they are suitable for safety and continuous operation.

Claims

Patent claims:

1. Storage cathode, the activation material of which passes through the pores of a porous body onto the cathode surface arrives; characterized by two vessels (1, 5) of different types arranged one inside the other Size made of sheet metal, of which the smaller vessel (1) is the activation material (3) and an overlying porous body (4), e.g. B. made of tungsten, and the larger vessel (5) the smaller one (1) and the radiator designed as a flat spiral.

2. supply cathode according to claim 1, characterized in that the position of the porous body in the smaller vessel on the one hand by a circular bead formed in the outer surface of the vessel and on the other hand is determined by the circular flanged upper edge of the vessel.

3. supply cathode according to claims 1 and 2, characterized in that the position of the smaller Vessel in the larger one on the one hand by a circular in the outer surface of the larger vessel embossed bead and on the other hand by the circular beaded upper edge of the larger one The vessel is set,

4. supply cathode according to claims 1 to 3, characterized in that in the lower part of the vessel (5) an insulating plate, e.g. B. ceramic plate (7), is arranged under the radiator.

5. A method for producing a supply cathode according to claims 1 to 4, characterized in that that first in the smaller vessel (1) a bead (2) is impressed, the activation material housed in the smaller vessel, the porous body inserted and the upper edge of the vessel

beaded circular, then advantageously a position of the cathode in the larger vessel Fixing ring fixing the tube, if necessary a heat insulating plate (7) inserted in the vessel, then a bead (6) is formed to hold the inner vessel (1), the heating element is inserted, possibly at the same time a ceramic disk is provided on the vessel (5) and with a second one Ring attached and finally the smaller vessel

inserted into the larger vessel, the upper edge of the larger vessel on the already flanged The edge of the smaller vessel is beaded and the finished cathode in the discharge tube itself is attached in a manner known per se.

Considered publications:
German patent specification No. 890 390.

1 sheet of drawings