DE1046203B - Vorratskathode fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall-Kapillar-Kathode, bei der sich auf einem Träger eine Schicht, z. B. nach Art einer Oxydkathodenschicht, befindet. Man empfindet es bei einer solchen Kathode vielfach als wünschenswert, diese Schicht recht dünn zu bemessen, da eine solche Kathode dann nur in sehr geringem Ausmaße Spratzerscheinungen zeigt. Andererseits kann man aber diese Schicht nicht beliebig dünn gestalten, weil sie sich im Betrieb schneller als eine dickere Schicht verbraucht und daher die Lebensdauer einer solchen Kathode stark herabgesetzt würde.

Die Erfindung zeigt einen Weg, um die Vorteile einer Kathode mit dünnerer Emissionsschicht auszunutzen, ohne deren Nachteile hinsichtlich der kurzen Lebensdauer damit zu verbinden. Bei einer Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bestehend aus einer Metall-Kapillar-Kathode, bei der der mit feinen Öffnungen versehene Emissionsstoff träger als Sinterkörper ausgebildet ist, ist nach der Erfindung auf dem Emissionsstoffträger eine dünne, eben sichtbare Schicht einer Erdalkalimetallverbindung, z. B. nach Art einer Oxydkathodenschicht, von außen aufgebracht, so daß das aus dem Vorratsraum zum Emissionsstoffträger verdampfende und danach durch die Poren des Emissionsstoffträgers zu dieser Schicht gelangende Erdalkalimetall den emissionsfähigen Anteil dieser Schicht ständig ergänzt. Die Erhitzung kann dabei vorteilhafterweise durch die notwendige Betriebstemperatur zustande kommen. Es ist aber auch möglich, allein oder zusätzlich eine dauernde oder auch kurzzeitige, z. B. stoßweise Erhitzung und damit eine Ergänzung der emissionsfähigen Schicht zu bewirken.

Es sind bereits sogenannte Metall-Kapillar-Kathoden bekannt, bei denen aus einem Emissionsstoffvorrat Substanzen, die zur Bildung einer emissionsfähigen oder emissionsfördernden Schicht an der Kathodenoberfläche beitragen, bei Betriebstemperatur durch feine Öffnungen eines diesen bedeckenden Mantels, insbesondere Metallkörpers, zur Kathodenoberfläche hinwandern. Die Wirkungsweise einer solchen bekannten Kathode besteht darin, daß durch betriebsmäßiges oder anderweitig verursachtes Erhitzen des Vorratsbehälters der darin befindliche Emissionsstoff, beispielsweise freies Barium, verdampft wird, welches durch die Kapillaren des Metallkörpers oder durch die feinen Öffnungen eines sonstigen, den Vorrat bedeckenden Mantels hindurchtritt und auf dessen äußerer Oberfläche eine außerordentlich dünne, im wesentlichen monomolekulare Schicht erzeugt. Diese Schicht bewirkt auf ihrem Träger eine erhöhte Elektronenemission und wird aus dem Vorratsbehälter ständig ergänzt.

Es ist weiterhin ein Verfahren für die Herstellung

Vorratskathode
für elektrische Entladungsgefäße

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. ph.il. nat. Helmut Katz, München,
ist als Erfinder genannt worden

ao einer ähnlich aufgebauten Kathode vorgeschlagen worden. Danach wird bei einer Kathode, bei der durch einen porösen, einen Emissionsstoffvorrat bedeckenden Emissionsstoffträger, an dessen Oberfläche Emissionssubstanzen gelangen, im Rahmen einer Voraktivierung ein etwa monomolekularer Bariumfilm erzeugt, der anschließend in kaltem Zustand in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zu Bariumoxyd oxydiert wird. Beim Nachaktivieren bildet sich dann durch die ständige Nachlieferung von Barium auf dem Emissionsstoffträger eine Emissionsschieht entsprechend dem Aufbau Barium auf Bariumoxyd aus. Bedingt durch das Herstellungsverfahren muß im Gegensatz zu der Kathode nach der Erfindung der Emissionsstoffträger unbedingt für Barium Wanderungseigenschäften besitzen, da sonst keine gleichmäßig gute Bedeckungsdichte zustande kommt.

Bei einer weiteren vorgeschlagenen, davon abweichend herzustellenden Kathode erfolgt z. B. im Falle einer Längskathode der Aufbau schichtweise.

Danach wird auf ein Metall- oder Keramikrohr eine Bariumlegierung und unmittelbar darauf eine poröse Fangschicht aus Kupfer, Eisen, Nickel oder ähnlichen Metallen aufgebracht und anschließend oxydiert oder mit einer Erdalkalioxydschicht bedeckt. Da bei dieser Kathode kein eigentlicher seitlicher Abschluß vorgesehen ist, besitzt sie weder die definierte Emissionsoberfläche noch die guten Emissionseigenschaften wie eine Kathode nach der Erfindung.

Die Kathode nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sie die guten Emissionseigenschaften einer Oxydkathode mit der Lebensdauer einer Metall-Kapillar-Kathode verbindet, ohne ihre Nachteile, wie z. B. Spratzerscheinungen, zu zeigen. Da eine von sich aus emissionsfähige Oxydkathodenschicht vorhanden ist,

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kann die Kathode bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen betrieben werden. Andererseits verbraucht sich diese Schicht sehr langsam, weil die an sich bei der Emission auftretende Verarmung an emissionsfähigem Material, beispielsweise Barium, aus dem Vorratsbehälter wieder ergänzt wird. Der Betrieb der Kathode nach der Erfindung kann bei niedrigeren Temperaturen erfolgen als sie bei Metall-Kapillar-Kathoden sonst üblich sind. Die Temperaturen können aber auch diejenigen, die beim Betrieb von üblichen Oxydkathoden angewandt werden, überschreiten.

Nach einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens ist zwischen der Schicht aus Erdalkalimetallverbindungen und dem Durchlaßkörper eine dünne Metallschicht angeordnet, die ihrerseits unter Umständen aus ein oder mehreren Metallschichten bestehen kann und den Zweck hat, die Emissionseigenschaften weiter zu verbessern oder eine nicht gewünschte Wechselwirkung zwischen dem Durchlaßkörper und der Oxydschicht zu vermeiden. Bei der Anwendung von Barium als Emissionsschicht und einem Trägerkörper aus Wolfram besteht die Zwischenschicht zweckmäßigerweise aus Platin oder Nickel, da diese Stoffe als Unterlagenmaterial für Bariumoxydkathoden sich weitgehend bewährt haben.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. 1 bedeutet den Behälter einer Metall-Kapillar-Kathode, in dem in an sich bekannter Weise eine Barium-Beryllium-Legierung 2 enthalten ist. Der Behälter ist mit einem von Kapillaren durchzogenen, gesinterten Wolframkörper 3 bedeckt. Erfindungsgemäß ist auf dem Körper 3 eine dünne, eben sichtbare Schicht 4 von Bariumoxyd, Barium-Karbonat oder einer anderen Verbindung von außen aufgebracht.

Gemäß dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Wolframkörper 3 zunächst eine dünne Nickelschicht 5 niedergeschlagen, die als Träger für die Bariumoxyd- bzw. Barium-Karbonatschicht 4 dient.

An Stelle von Barium kann auch eine andere, hochemittierende Substanz treten, wobei in dem Vorratsbehälter 1 eine entsprechende Vorratssubstanz angeordnet ist, welche die sich allmählich verbrauchende Schicht laufend zu ergänzen vermag. In entsprechender Weise ist bei der Wahl eines anderen Emissionsmaterials gegebenenfalls der Durchlaßkörper durch einen anderen, für den Durchtritt des betreffenden Emissionsmaterials geeigneten Stoff zu ersetzen; in entsprechender Weise sind unter Umständen auch für die Trägerschicht 5 andere geeignete Materialien vorzusehen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bestehend aus einer Metall-Kapillar-Kathode, bei der der mit feinen Öffnungen versehene Emissionsstoffträger als Sinterkörper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Emissionsstoffträger eine dünne, eben sichtbare Schicht einer Erdalkalimetallverbindung, z. B. nach Art einer Oxydkathodenschicht, von außen aufgebracht ist und daß das aus dem Vorratsraum zum Emissionsstoffträger verdampfende und danach durch die Poren des Emissionsstoffträgers zu dieser Schicht gelangende Erdalkalimetall den emissionsfähigen Anteil dieser Schicht ständig ergänzt.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger als Unterlage für die Emissionsschicht eine oder mehrere sehr dünne Metallschichten angeordnet sind, welche eine nicht gewünschte Wechselwirkung zwischen der zusätzlichen Schicht und dem Träger verhindern.

3. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Barium als emissionsfördernde Substanz eine Unterlage aus Nickel oder Platin vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldungen S 25954 VIIIc/2Lg (bekanntgemacht am 13. November 1952), E 4765 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 2. Oktober 1952); »Philips' technische Rundschau«, Jg. 11, 1950, Nr. 12, S. 349 bis 358.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 899233.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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