DE1042134B - Verfahren zur Herstellung einer Elektrode fuer elektrische Gas- oder Dampfentladungsgefaesse - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für elektrische Gas- oder Dampfentladungsgefäße mit einem emittierenden Stoff und einem aus einem leitenden Werkstück hergestellten Träger für denselben, der mindestens einen Hohlraum aufweist, dessen Rauminhalt geringer als das Volumen des restlichen Trägers ist, wobei der emittierende Stoff die Form eines Stückes oder einer kleinen Anzahl von Stücken aus reinem oder gemischtem und bzw. öder aus einer oder mehreren Substanzen legier- ιό tem emittierendem Stoff hat, die in' einem oder mehreren Hohlräumen des Trägers untergebracht sind.

Es ist bekannt, einen Hohlraum in einem Teil aus hitzebeständigem Metall mit emittierendem Material zu· füllen. Für eine in solcher Weise aufgebaute Kathode muß das emittierende Material entweder in Form von Pulver eingebracht werden, das zusammengedrückt wird, wobei aber die Gefahr besteht, daß sich dieses Pulver während der Herstellung oder während der Benutzung wieder in Staub auflöst, oder in Form eines Stäbchens, das vollständig dem Loch angepaßt ist. Diese letztere Form fordert jedoch eine feine Bearbeitung, und sie schließt die Gefahr einer Trennung zwischen dem hitzebeständigen Teil und dem Stäbchen auf Grund der Ausdehnungsunterschiede zwischen diesen beiden Elementen ein.

Bei Vakuumröhren ist es auch bekannt, Getterpillen in eine Mulde einzulegen, die am Ende der Kathode gelegen ist, und diese Mulde mittels eines gelochten Dekkels abzudecken, der durch eine an die Kathode angenietete Haltezunge gehalten wird. Eine solche Art des Aufbaues ist jedoch schwierig und vermindert den Wärmeaustausch zwischen der Pastille und ihrem Träger. Durch die Erfindung werden diese Nachteile überwunden. Darüber hinaus stört das Verfahren nach der Erfindung die Emission von Elektronen durch die Oberfläche des emittierenden Stückes weniger als die bekannten Verfahren.

Nach der Erfindung wird jedes Stück durch einen oder mehrere Abschnitte des Trägers gegen die Innenwand aus elektrisch leitfähigem Werkstoff vorzugsweise gegen den Boden des Hohlraumes des Trägers gedrückt, während diese Abschnitte nur einen kleinen Teil des Trägers bilden, mit dem Rest des Trägers für den emittierenden Stoff aus einem Stück bestehen und einer bleibenden Verformung unterworfen werden, die ausreicht, um sie auf dieses Stück drücken zu lassen, während der Träger einschließlich seiner Abschnitte einen erheblichen Teil, zweckmäßig beträchtlich mehr als die Hälfte, der Oberfläche dieses Stückes frei läßt.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die leichte Herstellung von Elektroden, deren emittierender Stoff die Form einer oder mehrerer Teile hat, die an ihrem Träger nicht oder nur ungenügend haften.

Verfahren zur Herstellung

einer Elektrode für elektrische

Gas- oder Dampfentladungsgefäße

Anmelder:

Etablissements Ciaμde-Paz et Silva,

Societe Anonyme pöur les Applications de l'Electricite et des Gaz Rares,

."Paris

Vertreter: Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt, -

Wiesbaden» Hildastr. 32 .

. Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 4. Juni 1953

Pierre Lemaigre-Voreaux, Paris, ist als Erfinder genannt worden

Zur Herstellung dieser Teile kann man eine Substanz benutzen, die anschließend in einen emittierenden Stoff umgewandelt wird. Man kann jedoch auch, was am einfachsten ist, eine Substanz benutzen, die ein emittierendes Metall, d. h. ein Metall mit geringerer Austrittsarbeit in metallischem Zustand, enthält, wobei dieses Metall mit einem anderen Stoff gemischt oder auch mit einem oder mehreren anderen Metallen legiert sein kann. Die Verwendung einer ein emittierendes Metall in metallischem Zustand enthaltenden Substanz macht die Zersetzung einer Verbindung des emittierenden Metalles unnötig, was eine Vereinfachung der Herstellung, insbesondere der Pumpvorgänge, bedeutet.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß infolge des Umstandes, daß sich das emittierende Material in Form eines oder mehrerer Stücke befindet, die Elektrode trotz ihres geringen Platzbedarfes mit einem bedeutenden Vorrat an emittierendem Stoff versehen werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß das emittierende Material unabhängig von einer ganzen Reihe von Eigenschaften gewählt werden kann, wie Härte, Ausdehnungskoeffizient usw. Es ist so durchaus möglich, sehr hartes und sprödes emittierendes Material zu benutzen, wenn sich seine Emissionseigenschaften als zweckmäßig erweisen. Ebenso kann aber auch ziem-

«09660/250

lieh weiches emittierendes Material benutzt werden, wenn es auf Grund seiner Emissionseigenschaften erwünscht ist.

Gegenüber allen bekannten Elektroden bietet das Verfahren nach der Erfindung auch die Möglichkeit, emittierendes Material verschiedener Art in ein und derselben Elektrode, beispielsweise in verschiedenen Höhlungen, unterzubringen, wenn dies dem Fachmann zur Erzielung einer speziellen Arbeitscharakteristik der Elektrode, beispielsweise bezüglich der Temperatur oder sonstiger Betriebsbedingungen zweckmäßig erscheint.

Als ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es auch anzusehen, daß bei der nach der Erfindung hergestellten Elektrode das Stück oder die Stücke aus *5 emittierendem Material mit einem sehr großen Bruchteil ihrer Oberfläche freiliegen und für die Emission wirksam sind. Andererseits liegen die restlichen Bruchteile der Oberfläche des Stückes oder der Stücke in solch inniger Berührung mit dem Träger, daß ein guter ao Wärmeübergang jederzeit sichergestellt ist.

Auf Grund aller dieser Vorteile eignen sich die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Elektroden besonders für die Herstellung von Blitzableitern und anderen Überspannungsableitern mit zwei oder mehr Elektroden in einer verdünnten Gasatmosphäre. Für die Entladung mäßiger Stärke und langer Dauer, z. B. 5 Ampere während 1 Minute, besitzen diese Elektroden einen kleineren Kathodenfall als die Elektroden mit einem Überzug aus emittierenden Stoffen, da der Ansatz der Kathodenflecke stabiler als auf diesen letzteren Elektroden ist. Bei starken kurzen Entladungen, z. B. 50 Ampere während 0,1 Sekunde, bildet sich der Kathodenfleck bei den erfindungsgemäßen Elektroden an dem Träger der emittierenden Stoffe und bleibt an diesem, während er bei mit emittierenden Stoffen überzogenen Elektroden an diesem Überzug ansetzt und ihn infolge seiner zu großen Stärke zerstört.

Die Erfindung ist nachstehend in der Zeichnung als Beispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Elektrode im Schnitt längs der Ebene I-I der Fig. 2;

Fig. 2 ist ein Grundriß der Elektrode der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine von der Seite gesehene Teilansicht eines Streifens zur Bildung des Trägers des emittierenden Stoffs durch Aufwickeln.

Die auf Fig. 1 und 2 dargestellte Elektrode besitzt einen Träger 1 für den emittierenden Stoff, welcher einen Hohlraum 2 aufweist, in welchem eine Pastille 4 aus emittierendem Stoff angeordnet wird. Diese Pastille wird durch die Lasche 3 gehalten, welche aus dem den Träger des emittierenden Stoffs bildenden Streifen 5 ausgeschnitten ist und die Pastille 4 auf den Boden 8 des Hohlraums 2 drückt.

Diese Pastille ist z. B. eine Getterpastille mit 50 % Barium und 50 % Aluminium. Infolge des in ihr enthaltenen Bariums sendet sie leicht Elektronen aus und absorbiert außerdem die schädlichen Gase. Die in einem Entladungsapparat mit einer mit dieser Pastille ver- ^6d sehenen Elektrode auftretenden Entladungen bewirken die Verdampfung einer kleinen Menge Barium, welche sich anschließend niederschlägt und eine Oberfläche bildet, welche ein hohes Absorptionsvermögen besitzt. Die aus den Elektroden unter der Einwirkung dieser Entladungen austretenden schädlichen Gase werden daher schnell absorbiert und können die elektrischen Kenngrößen des Entiadungsapparats nicht verändern.

Der Träger 1 wird durch das Aufwickeln eines Streifens 5 um die Stromzuführung der Elektrode gebildet.

Dieser Streifen wird zweckmäßig an die Stromzuführung angeschweißt, um den ohmschen Spannungsabfall in der Elektrode und die von diesem herrührende Wärmeentwicklung beim Arbeiten des Entladungsapparats zu verringern. In dem dargestellten Fall wird die Stromzuführung durch zwei Drähte 6, 7 gebildet.

Der Streifen 5 besteht aus einem Teil 9 großer Breite, mit dessen Hilfe der Abschnitt des Trägers 1 gebildet wird, welcher die Pastille 4 umgibt, und einem Teil 10 geringerer Breite zur Herstellung des Hohlraums 2 in dem Träger 1. Ein Schlitz 11 begrenzt in dem Teil 9 die Lasche 3. Diese wird nach Aufwicklung des Streifens 5 und Einbringung der Pastille 4 in den Hohlraum 2 auf die Pastille heruntergebogen.

Das schmale Ende 12 des Streifens 5 wird an die Drähte 6 und 7 angeschweißt; das breite Ende 13 wird an die benachbarte Windung 14 angeschweißt, wenn der zu wenig geschmeidige Streifen sich abzurollen sucht.

Für eine Elektrode mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Höhe von 5 mm kann man z. B. einen Nickelstreifen mit 0,25 mm Dicke und 130 mm Länge benutzen, dessen Teil 10 eine Breite von 3 mm und eine Länge von 17 mm besitzt, während der Teil 9 eine Breite von 5 mm und eine Länge von 113 mm hat, wobei die Lasche 3 eine Breite von 1 mm besitzt. Dieser Streifen bildet etwa elf Windungen um die Drähte 6 und 7 (in Fig. 1 und 2 ist zur Verdeutlichung der Zeichnung seine Dicke stark übertrieben, und seine Windungszahl ist auf sechs heruntergesetzt). Er wird fest aufgewickelt, seine Windungen brauchen sich jedoch nicht überall zu berühren. Die Drähte 6 und 7, welche aus einer mit Kupfer überzogenen Eisen-Nickel-Legierung bestehen, haben einen Durchmesser von 0,6 mm. Bei dieser Elektrode wiegt die Pastille aus dem obigen Barium-Aluminium-Gemisch etwa 4 Milligramm. Eine derartige Elektrode kann mehrere hundert Mal einen Strom von 5 bis 10 Ampere während 30 bis 60 Sekunden ohne merkliche Veränderung ihrer elektrischen Kenngrößen liefern.

Die obige Elektrode kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Sie kann z. B. mit mehreren emittierenden Pastillen versehen sein, welche nicht nur aus Barium-Aluminium, sondern auch aus Barium-Aluminium-Magnesium, Barium-Magnesium usw., sein können. Sie kann ferner eine andere Form haben und z. B. mehrere Hohlräume aufweisen, welche auf der gleichen Seite des Trägers des emittierenden Stoffes oder auf verschiedenen Seiten desselben liegen. Der Träger kann durch Aufwickeln mehrerer Streifen desselben Metalls oder aus verschiedenen Metallen gebildet werden, er kann jedoch auch aus einem Metallblock hergestellt werden, in welchem der oder die Hohlräume und eine oder mehrere Laschen zum Festhalten des emittierenden Stoffs angebracht werden.

Claims (3)

Pa T E N T A N S P R 0 C H Έ:

1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für elektrische Gas- oder Dampfentladungsgefäße mit einem emittierenden Stoff und einem aus einem leitenden Werkstoff hergestellten Träger für denselben, der mindestens einen Hohlraum aufweist, dessen Rauminhalt geringer als der Rauminhalt des restlichen Trägers ist, wobei der emittierende Stoff die Form eines Stückes oder einer kleinen Anzahl von Stücken aus reinem oder gemischtem und bzw. oder aus einer oder mehreren Substanzen legiertem emittierendem Stoff hat, die in einem oder mehreren Hohlräumen des Trä-

gers untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stück durch einen oder mehrere Abschnitte des Trägers gegen die Innenwand aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, vorzugsweise gegen den Boden des Hohlraumes des Trägers, gedrückt wird, diese Abschnitte nur einen kleinen Teil des Trägers bilden, mit dem Rest des Trägers für den emittierenden Stoff aus einem Stück bestehen und einer bleibenden Verformung unterworfen werden, die ausreicht, um sie auf dieses Stück drücken zu lassen, während der Träger einschließlich seiner Abschnitte einen erheblichen Teil, zweckmäßig beträchtlich mehr als die Hälfte, der Oberfläche dieses Stückes frei läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 für Träger des emittierenden Stoffes, die durch Aufwickeln mindestens eines Metallstreifens gebildet sind, mit welchem jedes Stück aus emittierendem Stoff unmittelbaren Kontakt hat, dadurch gekennzeichnet,

daß nach dem Aufwickeln des Streifens und nach dem Anbringen des Stückes oder der Stücke aus emittierendem Stoff oder einer anschließend in einen emittierenden Stoff umgewandelten Substanz mindestens ein Abschnitt des Streifens so verformt wird, daß er auf eine Fläche dieses Stückes oder dieser Stücke drückt.

3. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von Elektroden ίο für mit einer Entladung in einem verdünnten Gas arbeitende Überspannungsableiter oder Blitzableiter.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 728 107, 830 215,
230;

Getterstoffe und ihre Anwendung in der Hochvakuumtechnik von M. Littmann, Leipzig, 1938, S. 68.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen