DE1028697B

DE1028697B - Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode

Info

Publication number: DE1028697B
Application number: DEN8535A
Authority: DE
Inventors: Hendrikus Johannes Lemmens; Marinus Jacobus Jansen; Pieter Willem Haayman
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-02-26
Filing date: 1954-02-24
Publication date: 1958-04-24
Also published as: FR1093864A; BE526781A; US2867742A; CH319758A; GB739645A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode, die in einem besonderen Hohlraum einen Vorrat an Erdalkaliverbindungen enthält, bei der die Wandung des Hohlraumes teilweise aus einem porösen, bei hoher Temperatur gesinterten Körper eines der hochsehmelzenden Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niobium besteht und bei der die Poren dieses porösen Körpers die größten öffnungen in der Wandung des Hohlraumes darstellen.

Vorratskathoden der obenerwähnten Art sind bekannt wegen ihrer günstigen Eigenschaften hinsichtlich der Lebensdauer und Emission und auch wegen der leichten Bearbeitbarkeit der Emissionsfläche bei Erzielung der gewünschten Form. Die Füllung des Hohlraumes in der Vorratskathode besteht im allgemeinen aus Karbonaten, die beim Entlüften der Entladungsröhre in Oxyde zersetzt werden.

Insbesondere bei Kathoden für Betriebstemperaturen von mehr als 1200° C ist es erwünscht, die Porosität des porösen Körpers zwecks Beschränkung der Bariumverdampfung klein zu wählen. Eine geringe Porosität bringt es aber mit sich, daß die bei der Zersetzung der Karbonate entwickelte Kohlensäure im Hohlraum einen höheren Druck aufweist und dann trotzdem nur langsam entweicht. Die Kohlensäure kann bei den auftretenden hohen Temperaturen den porösen Körper oder andere Wandteile des Hohlraumes oxydieren, so daß die Bildung von freiem Erdalkalimetall erschwert werden kann, und es können auch andere unangenehme Erscheinungen auftreten.

Die Erfindung bezweckt, eine Kathode zu schaffen, welche die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist.

Es ist bereits- bekannt, in Vorratskathoden Bariumoxyd als solches zu verwenden, und zwar vermischt mit metallischem Aluminium. Bei der ersten auf 1000° C stattfindenden Erhitzung der Kathode bildet dieses Gemisch aber Barium und Aluminiumoxyd, so daß eine Kathode übrigbleibt, welche metallisches Barium und keine Bariumverbindungen als Vorrat enthält.

Es ist auch bekannt, Kathoden herzustellen, welche als Emissionskörper ein Gemisch aus Wolframpulver und Bariumoxyd aufweisen. Hier ist nicht von einem Hohlraum als Vorratskammer die Rede, und die Verarbeitung des Gemisches ist sehr schwierig.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode, die in einem Hohlraum einen Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen enthält, bei der die Wandung des Hohlraumes teilweise aus einem porösen, bei hoher Temperatur gesinterten Körper eines der hochschmelzenden Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niobium besteht und bei Verfahren zur Herstellung
einer Vorratskathode

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 26. Februar 1953

Hendrikus Johannes Lemmens,

Marinus Jacobus Jansen
und Pieter Willem Haayman,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

der die Poren dieses porösen Körpers die größten öffnungen in der Wandung des Hohlraumes darstellen, wird nach der Erfindung der Vorrat in dem noch nicht vom porösen Körper geschlossenen Hohlraum der Kathode oder in einem getrennten Behälter zusammengesintert, worauf der Hohlraum, gegebenenfalls nach dem Einbringen des zusammengesinterten Vorrats, geschlossen wird.

Die zusammengesinterte kompakte Erdalkalioxydmasse kann dadurch erhalten werden, daß Erdalkalikarbonat gepreßt und darauf in einem Vakuumofen oder in einer neutralen Atmosphäre während einiger Zeit bei hoher Temperatur erhitzt wird. Die Erhitzung kann in einem Becher aus einem geeigneten Metall, wie z. B. Platin, oder in dem noch nicht vom porösen Körper abgeschlossenen Hohlraum der Vorratskathode selbst erfolgen, die z. B. von einem Molybdänkörper gebildet wird, jedoch ist es hierbei erwünscht, die Zersetzung der Karbonate bei einer niedrigeren Temperatur durchzuführen, worauf eine Zusammensinterung bei höherer Temperatur erfolgen kann. Ob im Vakuum oder in einer neutralen Atmosphäre gearbeitet werden muß, ist unter anderem vom Preßdruck und von der folglich benötigten Zeit für das Zusammensintern im Zusammenhang mit Verdampfung der Oxyde abhängig.

Die zusammengesinterte kompakte Erdalkalioxydmasse ist verhältnismäßig gut beständig an Luft, so

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daß deren Verarbeitung in Vorratskathoden an Luft erfolgen kann, ohne daß besondere Vorkehrungen notwendig sind.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, eine Vorratskathode herzustellen aus einem Vorrat, bestehend aus einer Menge Erdalkalimetallverbindungen und Metallpulver, das diese Verbindungen umschließt, aber hier soll auch das sich entwickelnde Gas aus den Verbindungen durch die poröse Masse entweichen, so daß auch hier die Gefahr von Oxydation vorliegt.

Vorratskathoden, die mit einer solchen vorgesinterten Erdalkalioxydmasse versehen werden, entwickeln beim Präparieren in der Röhre nur sehr wenig Gas, da eine Zersetzung von Karbonaten nicht mehr notwendig ist und die Oxydmasse infolge der Behändlung bei hoher Temperatur gut vorentgast worden ist. Weil im Hohlraum der Kathode keine große Menge Kohlendioxyd mehr entwickelt wird, besteht nicht mehr die Gefahr der Oxydation des porösen Körpers. Auch in der Röhre ist die Abwesenheit von großen Mengen Kohlendioxyd ein Vorteil, da dann empfindliche Schichten, wie sie z. B. in Bildaufnahmeröhren verwendet werden, nicht mehr gefährdet werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei mit einem Vorrat nach der »5 Erfindung versehene Kathoden dargestellt sind.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Molybdänkörper bezeichnet, in dem 2 der Raum für einen Glühkörper und 3 ein Hohlraum mit einem Vorrat an Erdalkalioxyd 4 ist. Oberhalb des Hohlraumes ist ein poröser Wolframkörper 5 dargestellt, der nach dem Anbringen des Vorrats 4 auf dem scharfen Rand 6 durch Stumpfschweißen befestigt wird. Der Vorrat 4 kann nach einem der beiden nachfolgenden Verfahren gebildet sein. Das erste Verfahren ist folgendes: Eine gepreßte Pastille aus Bariumstrontiumkarbonat, die wenigstens 25 At-Prozent Strontiumkarbonat enthält, wird in einem Platinbecher in einem Vakuumofen während 5 Minuten auf 1500° C erhitzt. Die Pastille wird darauf in den Hohlraum 3 eingebracht. Ein zweites Verfahren ist folgendes: In den Hohlraum 3 wird eine Menge an Bariumstrontiumkarbonat eingepreßt, worauf der Molybdänkörper mit dem Vorrat zunächst während 1 Stunde auf 1000° C und dann während 5 Minuten auf eine Temperatur von 1500° C erhitzt wird. Sowohl die nach dem ersten Verfahren erhaltene Beständigkeit der Pastille als auch die des offenen Raumes mit dem darin angebrachten Vorrat beträgt wenigstens 100 Stunden an Luft.

In der Fig. 2 ist mit 7 ein zylindrischer Molybdänkörper mit einem flachen Flansch 8 bezeichnet, an dem ein poröser Wolframkörper 9 anliegt. An der anderen Seite des Wolframkörpers liegt der flache Flansch 10 eines Molybdänzylinders 11 an Der Hohlraum zwi-

sehen dem Körper 9 und dem Zylinderkörper 7 enthält einen mit 12 bezeichneten Vorrat an Erdalkalioxyd, der durch Niederschlag in kompakter Form erhalten ist. Nach dem Niederschlag wird auf gleiche Weise erhitzt wie im Falle des eingepreßten Karbonats nach Fig. 1. Es ist auch möglich, eine Erdalkalikarbonatmasse der gewünschten Form in einem Vakuumofen zu erhitzen und um den Körper 7 herum anzubringen. Wenn der Schwund hinreichend berücksichtigt wird, so kann ein kleiner Oxydzylinder der richtigen Größe erhalten werden, oder mehrere Zylindersektoren, oder es können mehrere profilierte Stäbchen zwischen den Körpern 7 und 9 angebracht werden. Nach dem Anbringen des Vorrats wird die Kathode bei 13, 14 und mittels einer kreisförmigen Schweißnaht geschlossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode, die in einem besonderen Hohlraum einen Vorrat an Erdalkaliverbindungen enthält, bei der die Wandung des Hohlraumes teilweise aus einem porösen, bei hoher Temperatur gesinterten Körper eines der hochschmelzenden Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niobium besteht und bei der die Poren dieses porösen Körpers die größten öffnungen in der Wandung des Hohlraumes darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrat in dem noch nicht vom porösen Körper geschlossenen Hohlraum der Kathode oder in einem getrennten Behälter zusammengesintert wird, worauf der Hohlraum, gegebenenfalls nach dem Einbringen des zusammengesinterten Vorrats, geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum eine Menge an Erdalkalikarbonaten eingepreßt oder auf andere Weise in kompakter Form eingebracht wird, worauf zunächst eine Zersetzung der Karbonate bei einer niedrigeren Temperatur in einem Vakuumofen oder in einer neutralen Atmosphäre und dann eine Zusammensinterung bei einer hohen Temperatur erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbonate in einem Platinbecher erhitzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bariumstrontiumkarbonat verwendet wird, das wenigstens 25 At-Prozent an Strontiumkarbonat enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 669 029, 674 258; deutsche Patentanmeldung N 5237 VIIIc/21g.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen