DE1033338B

DE1033338B - Rohrfoermige Kathode fuer elektrische Entladungsgefaesse

Info

Publication number: DE1033338B
Application number: DES36831A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Katz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-12-17
Filing date: 1953-12-17
Publication date: 1958-07-03
Also published as: NL108979C; NL100384C

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine Öffnungen eines diesen bedeckenden Mantels aus Wolfram, Molybdän oder anderen schwer schmelzenden Metallen zur Kathodenoberfläche hinwandern. Es ist bekannt, bei solchen Kathoden den Mantel aus einer ein- oder mehrlagigen Bewicklung eines Geflechtes od. dgl. von so dicht aneinander liegenden Drähten, Bändern usw. vorzunehmen, daß enge Fugen gebildet werden.

Bei einer bekannten derartigen Kathode ist vor dem Bewickeln mit Drähten, Bändern oder Geflecht auf dem Träger eine Legierungsschicht eines Erdalkalimetalls als Emissionsstoffvorrat aufgebracht. Weiterhin ist eine rohrförmige Wolfram-Glühkathode bekanntgeworden, bei der auf eine aus Wolfram oder thoriertem Wolframdraht über einen Kerndraht hergestellte enge Drahtwicklung Wolfram- oder mit Thoriumoxyd versehenes Wolframpulver aufgesintert ist. Der Kerndraht wird zum Schluß chemisch entfernt, so daß das gebildete Röhrchen sowohl für halb indirekt oder auch indirekt geheizte Kathoden verwendet werden kann. Das Verfestigen von Drahtwicklungen durch Aufsintern von Metallpulver ist an sich von Heizern mit indirekt geheizten Kathoden bekannt. Ein wesentlicher Nachteil der beschriebenen bekannten Kathode besteht darin, daß aus dem gebildeten Metallkörper auf Grund von Kapillarkräften das chemische Ätzmittel nicht restlos entfernt werden kann, so daß dieses später im Betrieb den Emissionsmechanismus der Kathode und damit den Funktionsmechanismus des betreffenden Entladungsgefäßes beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Vorratsmenge einmal wegen des bekanntermaßen geringen Thoriumoxydgehaltes von thoriertem Wolfram und zum anderen durch einen mehr oder weniger starken Verlust beim Sintern und damit auch analog die Lebensdauer der betreffenden Röhre entsprechend beschränkt.

Diese Nachteile zu vermeiden, ist Aufgabe der Erfindung. Erreicht wird dies bei einer rohrförmigen Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine Öffnungen eines diesen bedeckenden Emissionsstoffträgers aus Wolfram, Molybdän oder anderen schwer schmelzbaren Metallen zur Kathodenoberfläche hinwandern und bei der der Emissionsstoffträger ein Metallkapillarkörper ist, der aus einer mit einer Sinterschicht verfestigten, mindestens einlagigen Bewicklung eines Geflechtes oder eines ähnlichen Gebildes aus dicht aneinander liegenden Drähten, Bändern usw. auf einem Stützkörper besteht, nach der Erfindung dadurch, daß die Bewicklung, Geflecht od. dgl. durch eine oder mehrere

Rohrförmige Kathode
für elektrische Entladungsgefäße

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Helmut Katz, München,
ist als Erfinder genannt worden

hiermit in Verbindung stehende, auf der dem Stützkörper abgewandten Oberfläche angeordnete Sinterschicht(en) aus Wolfram, Molybdän od. dgl. derart verfestigt ist, daß der den Emissionsstoffvorrat enthaltende Stützkörper im Inneren verbleibt und bei Betrieb des Entladungsgefäßes die Emissionssubstanz aus dem Stützkörper durch den Metallkapillarkörper durch Wandern gelangt.

Die Erfindung hat vor allem Bedeutung für Kathodenformen, bei denen eine wendeiförmige Bewicklung angewendet werden kann. Zur Erhöhung der Stabilität ist innerhalb des Mantels ein aus emissionsfördernden Substanzen bestehender oder solche Stoffe enthaltender Stützkörper vorgesehen.

Nachdem auf einen geeigneten Kern (Stützkörper) ein Wolfram- oder Molybdändraht passender Dicke mit dicht an dicht liegenden Windungen gewickelt worden ist, kann als Überzug eine entsprechend aufgeschlämmte Wolfram- oder Molybdänschicht durch ein geeignetes Verfahren aufgebracht werden. So kann beispielsweise mit einer Spritzpistole ein Aufspritzen oder durch andere Mittel ein Aufstreichem erfolgen. Schließlich sind auch Bedampfungen, Kathodenzerstäubungen oder andere an sich bekannte Mittel verwendbar. Ein Sintern dieser Bewicklung oder dieses Geflechtes zusammen mit dem aufgebrachten Metallpulver in Wasserstoffatmosphäre oder Vakuum ergibt dann einen absolut stabilen Metallkapillarkörper.

Der Stützkörper kann in einfacher Weise beispielsweise aus Thoriumoxyd bestehen. Dabei kann entweder ein geschlossener Thoriumoxydkörper oder auch ein Thoriumoxydröhrchen zur Anwendung kommen. Dieses Röhrchen kann dann später in der Metallkapillarkathode auf Thoriumbasis sowohl als Isoliermaterial als auch als Thoriumspender benutzt werden.

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Weiterhin ist es auch möglich, dem Thoriumoxydstützkörper, welcher zweckmäßig Röhrchenform besitzt, Zusätze beizufügen, die die Reduktion von Thorium erhöhen. Als solche Zusätze kann beispielsweise Titannitrid verwendet werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, einen getrennt isolierten Heizer im Inneren oder anliegend an diesen Körper vorzusehen. Die Erfindung läßt sich auch auf andere Substanzen ausdehnen, die die Austrittsarbeit herabsetzen. So können beispielsweise Stützkörper verwendet werden, die Thoriumkarbonat oder Thoriumoxyd enthalten. Diese können gegebenenfalls zur Erhöhung der Stabilität zusätzlich mit Metallpulver, beispielsweise Wolfram oder Molybdän, aber auch mit keramischen Stoffen sowie Thoriumoxyd oder Zirkonoxyd versetzt werden.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter Darstellung.

In Fig. 1 ist in einem dargestellten Teilquerschnitt einer Kathode nach der Erfindung der Stützkörper mit 1 bezeichnet. Auf diesem ist eine Lage eng aneinander liegender Drähte, also eine dichte Bewicklung mit Wolframdrähten 2, dargestellt. Auf diese Wolframdrähte ist eine dünne Schicht durch Aufspritzen od. dgl. in Form einer Aufschlämmung von Wolframoder Molybdänpulver 3 aufgebracht. In einer Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum kann diese zusammengesintert werden, so daß sich ein stabiler Metallkapillarkörper 2, 3 ergibt, der als Tragkörper für die übrigen Teile der Kathode dienen kann.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer kompletten Kathode im Schnitt veranschaulicht, bei dem sich innerhalb der Hülle des Wolfram- oder Molybdänmantels, also des Metallkapillarkörpers 4, der rohrförmige Körper, nämlich der Stützkörper 5., befindet, der im wesentlichen Thoriumoxyd mit besonderen Zusätzen enthält. Wenn diese Zusätze metallisch sind oder auf andere Weise die Leitfähigkeit des Thoriumoxydröhrchens herabsetzen, empfiehlt es sich, den Heizer 6 mit einer zusätzlichen Isolation 7 in üblicher Weise zu versehen.

Der efzielbare wesentliche technische Fortschritt gegenüber dem Bekannten besteht einmal darin, daß *5 die Vorratssubstanz beim Sintern des Metallkapillarkörpers praktisch gar nicht in Mitleidenschaft gezogen wird, vor allem dann nicht, wenn in vorteilhafter Weise im betreffenden Entladungsgefäß die Sinterung des eingebauten Metallkapillarkörpers lediglich durch Aktivierung der betreffenden Kathode vorgenommen wird. Zum anderen wirkt besonders vorteilhaft die verfestigte Drahtwicklung wie zwei in Richtung auf die Emissionsoberfläche beispielsweise hintereinander angeordnete Schichten mit kleinen Öffnungen, von denen die eine entsprechend dem inneren Drahtoberflächenanteil im wesentlichen die Emissionssubstanzmenge bestimmt und die äußere, die Sintermetallschicht, die gleichmäßige Bedeckung der Kathode bewirkt.

Claims

PATENTANSPRCCHE:

1. Rohrförmige Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine öffnungen eines diesen bedeckenden Emissionsstoffträgers aus Wolfram, Molybdän oder anderen schwer schmelzbaren Metallen zur Kathodenoberfläche hinwandern und bei der der Emissionsstoffträger ein Metallkapillarkörper ist, der aus einer mit einer Sinterschicht verfestigten, mindestens einlagigen Bewicklung eines Geflechtes oder eines ähnlichen Gebildes aus dicht aneinander liegenden Drähten, Bändern usw. auf einem Stützkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewicklung, das Geflecht od. dgl. durch eine oder mehrere hiermit in Verbindung stehende, auf der dem Stützkörper abgewandten Oberfläche angeordnete Sinterschicht(en) aus Wolfram, Molybdän od. dgl. derart verfestigt ist, daß der den Emissionsstoffvorrat enthaltende Stützkörper im Inneren verbleibt und bei Betrieb des Entladungsgefäßes die Emissionssubstanz aus dem Stützkörper durch den Metallkapillarkörper (2, 3) durch Wandern gelangt.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkörper ein Hohlkörper verwendet ist.

3. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkörper ein Körper verwendet ist, welcher Thoriumoxyd enthält.

4. Kathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper derart gestaltet ist und aus derartigen Stoffen besteht, daß er gleichzeitig als Isolator und als Thoriumspender dient.

5. Kathode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die Thoriumreduktion erhöhende Zusätze enthält.

6. Kathode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper Titannitrid enthält.

7. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper Thoriumkarbonat enthält.

8. Kathode nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Thorium-Karbonat oder Thorium-Oxyd mit Zusätzen besteht, welche die mechanische und/oder chemische Stabilität desselben erhöhen.

9. Kathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze aus Metallpulver, beispielsweise Wolfram oder Molybdän, bestehen.

10. Kathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze aus Keramik bestehen.

11. Kathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze aus Zirkonoxyd od. dgl. bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 707 255, 728 589, 133/892185;

schweizerische Patentschriften Nr. 272699, 293282.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen