DE1067942B - Non-evaporating getter material made of titanium, zirconium, vanadium, niobium and possibly aluminum for electrical discharge vessels and processes for its production - Google Patents

Non-evaporating getter material made of titanium, zirconium, vanadium, niobium and possibly aluminum for electrical discharge vessels and processes for its production

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DE1067942B
DE1067942B DENDAT1067942D DE1067942DA DE1067942B DE 1067942 B DE1067942 B DE 1067942B DE NDAT1067942 D DENDAT1067942 D DE NDAT1067942D DE 1067942D A DE1067942D A DE 1067942DA DE 1067942 B DE1067942 B DE 1067942B
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vanadium
titanium
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DENDAT1067942D
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Bcrlin-Hirschgarten und Klaus' Tümmel Berlin-Köpenick Dr. Kurt Richter
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VEB Werk für Fernmeldewesen, Berfin-Oberschöneweide
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J7/00Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J7/14Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J7/18Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering
    • H01J7/183Composition or manufacture of getters

Description

Nicht verdampfender Getterstoff aus Titan, Zirkon, Vanadin, Niob und gegebenenfalls Aluminium für elektrische Entladungsgefäße und Verfahren zu seiner Herstellung Zur Verbesserung und Aufrechterhaltung des Vakuurns in elektrischen Entladungsgefäßen werden bekanntlich Gasfangstoffe (Letter) in das Gefäß eingebracht. Man unterscheidet bekanntlich zwischen verdampfenden und nicht verdampfenden Lettern.Non-evaporating getter material made of titanium, zircon, vanadium, niobium and possibly aluminum for electrical discharge vessels and processes for its Manufacture To improve and maintain the vacuum in electrical As is known, discharge vessels are introduced into the vessel by gas trapping substances (letter). As is well known, a distinction is made between evaporating and non-evaporating letters.

Bei einem Verdampfungsgetter wird ein in einem kleinen Behälter im Innern des Entladungsgefäßes eingebrachtes Reaktionsgemisch, z. B. eine Bariumlegierung, erhitzt. Dabei wird eine bestimmte Menge Barium verdampft, das sich auf der Gefäßwand niederschlägt.With an evaporation getter, an in a small container in the Reaction mixture introduced inside the discharge vessel, e.g. B. a barium alloy, heated. A certain amount of barium is evaporated, which is deposited on the vessel wall precipitates.

Mit einem meist aus Zirkon oder Thorium bestehenden, nicht verdampfenden Letter werden solche Teile des Entladungsgefäßes, z. B. Anode oder Gitter. die während des Betriebes eine hohe Temperatur über 450° C annehmen, versehen. Bei höheren Temperaturen sind die Letter zur Gasaufnahme geeignet. Durch geeignete Legierung von Cer, Thorium und Aluminium gelingt es. die Reaktionstemperatur bis auf etwa 300° C herabzusetzen.With a non-vaporizing one mostly consisting of zirconium or thorium Letter are those parts of the discharge vessel, e.g. B. anode or grid. the during of the plant assume a high temperature of over 450 ° C. At higher temperatures the letters are suitable for gas intake. By a suitable alloy of cerium, thorium and aluminum succeeds. reduce the reaction temperature to about 300 ° C.

Für die Getterung von kleinen, wenig belasteten Eletrottenröhren verbietet sich häufig die Anwendung von Verdampfungsgettern. Dies hat darin seinen Grund, daß durch das Kondensieren von Bariumdampf an unerwünschten Stellen zusätzlich Kapazitäten, Strombrücken und Emissionsbehinderungen der Kathode auftreten und daß die Austrittsarbeit gerade auf solchen Elektroden ungewollt erniedrigt wird, die z. B. zur Unterdrückung des Rückstromes bei Hochspannungsgleichrichtern eine hohe Austrittsarbeit besitzen müssen. Auch bei nicht verdampfenden Lettern liegt die Reaktionstemperatur zur sicheren Aufrechterhaltung des notwendigen Vakuums zu hoch, so daß das Gasbindungsvermögen des Getters bei den kleinen, im Betrieb kalt bleibenden Röhren nicht ausreicht.Prohibited for the gettering of small, lightly loaded electric tubes often the use of evaporation getters. This is because that through the condensation of barium vapor at undesired places additional capacities, Current bridges and emission restrictions of the cathode occur and that the work function is inadvertently lowered precisely on such electrodes that z. B. for oppression of the reverse current in high-voltage rectifiers have a high work function have to. Even with letters that do not evaporate, the reaction temperature is safe Maintaining the necessary vacuum too high, so that the gas binding capacity of the getter is not sufficient for the small tubes that remain cold during operation.

Aus diesen Gründen werden bei kleinen. wenig belasteten Elektronenröhren nicht verdampfende Letter angewendet. Zur Herstellung von Lettern dieser Art wird von den bekannten Gasbindern ausgegangen, deren gasbindender Bestandteil ganz oder vorwiegend aus Aluminium und aus einem oder .mehreren hochschmelzenden Metallen besteht, die nicht gasförmige Hydride bilden können. wie Titan, Zirkon. Niob und Vanadin.For these reasons, small. little stressed electron tubes non-evaporating letter applied. For the production of letters of this type started from the known gas binders, the gas-binding constituent wholly or mainly made of aluminum and one or more refractory metals exists that cannot form gaseous hydrides. like titanium, zircon. Niobium and Vanadium.

Ein nicht verdampfender Getterstoff, der bereits bei Zimmertemperatur oder niedrigeren Temperaturen wirksam ist, wird dadurch gewonnen, daß in dem nicht verdampfenden Getterstoff aus Titan, Zirkon, Vanadin, Niob und gegebenenfalls Aluminium, nach der Erfindung metallisches Vanadin und/oder Niob mit oder ohne Zusatz von Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von 3 bis 25% vorhanden sind. Der Vorteil dieses Getters liegt besonders in der leichteren Herstellbarkeit und darin, daß der Getterstoff mit gasbindender Wirkung in solchen Röhren verwendet oder an solchen Stellen von Röhren angebracht werden kann, die im Betrieb kalt bleiben.A non-evaporating getter substance that is already available at room temperature or lower temperatures is effective, is achieved in that not evaporating getter material made of titanium, zirconium, vanadium, niobium and possibly aluminum, according to the invention, metallic vanadium and / or niobium with or without the addition of aluminum are present in a weight ratio of 3 to 25%. The advantage of this getter lies particularly in the ease of manufacture and in the fact that the getter material used with a gas-binding effect in such tubes or in such places of Tubes can be attached that remain cold during operation.

Die Mischung kann z. B. durch Zusammenbringen der Metalle in Pulverform erfolgen. Durch Behandlung bei erhöhter Temperatur kann die gewünschte Legierungsbildung durch thermische Diffusion einer Pulvermischung erreicht werden.The mixture can e.g. B. by bringing the metals together in powder form take place. The desired alloy formation can be achieved by treatment at elevated temperature can be achieved by thermal diffusion of a powder mixture.

Das so erhaltene :Metallpulver kann in an sich bekannter Weise zu einer Tablette verpreßt und in Pillenform in das elektrische Entladungsgefäß eingebaut werden. Die Anbringung kann jedoch auch in an sich bekannter Weise durch Aufstreichen einer Suspension des Metallpulvers auf einen Träger und Aufsinterung im Vakuum, im Wasserstoff oder in einer Edelgasatmosphäre erfolgen.The metal powder obtained in this way can be added in a manner known per se compressed into a tablet and built into the electrical discharge vessel in pill form will. However, it can also be attached in a manner known per se by painting a suspension of the metal powder on a carrier and sintering in a vacuum, take place in hydrogen or in a noble gas atmosphere.

DieReaktionsfähigkeit desGetterstoffes kann durch einmaliges oder mehrfaches Hydrieren und Dehydrieren gesteigert werden. Die dadurch erzielte Gitteraufweitung des Fangstoffes ist besonders wirksam, wenn die Ad- und Desorption bei möglichst tiefer Temperatur durchgeführt wird.The reactivity of the getter substance can be determined by a single or multiple hydration and dehydration can be increased. The resulting lattice expansion of the catching material is particularly effective when the adsorption and desorption at as possible is carried out at a lower temperature.

Eine Steigerung der Reaktionsfähigkeit kann auch dadurch erreicht werden, daß der pulverförmigen Gettermischung ein Pulver von Metallen mit hohem Dampfdruck zugemischt oder zulegiert wird, die bereits bei niedrigen Temperaturen wieder ausgedampft werden können. Derartige Metalle sind z. B. Magnesium, die Erdalkalimetalle, Zink oder Kadmium. Auch in diesem Fall läßt sich die Steigerung der Reaktionsfähigkeit durch eine bleibende Aufweitung der Gitterstruktur erklären.An increase in responsiveness can also be achieved in this way be that the powdery getter mixture is a powder of metals with high Vapor pressure is added or alloyed, which is already at low temperatures evaporated again can be. Such metals are z. B. Magnesium, the alkaline earth metals, zinc or cadmium. In this case, too, the increase explain the reactivity by a permanent expansion of the lattice structure.

Die Handhabung der beschriebenen Getter stößt infolge ihrer bereits- bei Zimmertemperatur hohen Rtaktionsfähigkeit auf gewisse Schwierigkeiten. Zum Schutze gegen N.#orzeitige Reaktion und damit verbundene Erschöpfung des Getters wird das Getterpulver oder die fertige Getterpille vor dem Einbau zweckmäßig mit einer geringen Menge Wasserstoff beladen. Durch diesen Vorgang wird eine zwischenzeitliche Herabsetzung der Reaktionsfähigkeit erreicht. Zur endgültigen Aktivierung des Getters muß der aufgenommene Wasserstoff im Vakuum vor dem Abschmelzen der Röhre durch eine Wärmehehandlung wieder ausgetrieben werden.The handling of the getters described comes across as a result of their already- high reactivity to certain difficulties at room temperature. For protection against N. # early reaction and the associated exhaustion of the getter that will Getter powder or the finished getter pill before installation, expediently with a small amount Load amount of hydrogen. This process results in a temporary reduction responsiveness achieved. For the final activation of the getter the absorbed hydrogen in a vacuum before the tube is melted by a heat treatment to be driven out again.

Die beschriebenen, auch bei Zimmertemperatur reagierenden Fangstoffe können sowohl in Hochvakuumröhren als auch in gasgefüllten Entladungsröhren Verwendung finden. In mit Quecksilber oder Mischgas gefüllten Röhren zeigen sie gegenüber den bisher üblichen Barium-Verdampfungsgettern gewisse Vorteile, da ihre Wirksamkeit in viel geringerem Maße durch die Einwirkung des Quecksilberdampfes herabgesetzt wird.The traps described, which also react at room temperature can be used in high vacuum tubes as well as in gas-filled discharge tubes Find. In tubes filled with mercury or mixed gas, they point towards the barium vaporization getters that have been customary up to now have certain advantages because of their effectiveness reduced to a much lesser extent by the action of mercury vapor will.

Durch den Legierungszusatz gemäß der Erfindung erhöht sich die Einbausicherheit der Getterstoffe beträchtlich. Die Lagerfähigkeit der so hergestellten Getter gegenüber den nach anderen Verfahren hergestellten Titan- bzw. Zirkon-Legierungsgettern, insbesondere für solche, die bei tiefen Temperaturen arbeiten sollen, wird durch den Legierungszusatz mach der Erfindung wesentlich erhöht.The addition of alloys according to the invention increases the reliability of installation the getter substances considerably. Compared to the shelf life of the getter produced in this way the titanium or zirconium alloy getters produced by other processes, in particular for those who are supposed to work at low temperatures, the alloy is added make the invention significantly increased.

Bei dem im fertigen Entladungsgefäß durchgeführten Aktivieren, das bei diesen Gettern erforderlich ist, bewirken die Legierungsbestandteile gemäß der Erfindung ein schnelles Lösen bereits vorhandener adsorbierter Gasmengen im Gefüge der Legierung. Dadurch wird die ursprüngliche Reaktionsbereitschaft wiederhergestellt.During the activation carried out in the finished discharge vessel, the is required in these getter, effect the alloy components according to Invention a rapid dissolution of already existing amounts of adsorbed gas in the structure the alloy. This will restore the original responsiveness.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Nicht verdampfender Getterstoff aus Titan, Zirkon, Vanadin, Niob und gegebenenfalls Aluminium in Legierung oder Mischung für elektrische Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß metallisches Vanadin und/oder Niob mit oder ohne Zusatz von Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von 3 bis 25% vorhanden sind. PATENT CLAIMS: 1. Non-evaporating getter material made of titanium, zirconium, vanadium, niobium and optionally aluminum in alloy or mixture for electrical discharge vessels, characterized in that metallic vanadium and / or niobium with or without the addition of aluminum in a weight ratio of 3 to 25% available. 2. Verfahren zur Herstellung des Getterstoffes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einmaliges oder mehrfaches Hydrieren und Dehydrieren bei tiefer Temperatur. 2. A method for producing the getter material according to claim 1, characterized by single or multiple hydration and dehydration at deeper Temperature. 3. Verfahren zur Herstellung des Getterstoffes nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Zulegieren oder Zumischen und darauffolgendes Herausdampfen von Metallen mit hohem Dampfdruck, wie beispielsweise Magnesium, die Erdalkalimetalle, Zink oder Kadmium. 3. A method for producing the getter material according to Claims 1 and 2, characterized by alloying or admixing and subsequent evaporation of metals with high vapor pressure, such as magnesium, the alkaline earth metals, Zinc or cadmium. 4. Verfahren zur Herstellung des Getterstoffes nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Getterstoff vor dem Einbau mit einer geringen Menge Wasserstoff beladen wird, die beim Evakuieren der Röhre vor deren Abschmelzen durch eine Wärmebehandlung ausgetrieben wird. 4. A method for producing the getter material according to the claims 1 to 3, characterized in that the getter material prior to installation with a low Amount of hydrogen is charged when the tube is evacuated before it melts is driven out by a heat treatment. 5. Getterstoff nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet in an sich bekannter Weise durch seine Anwendung in Form eines porösen Preßlings. 5. Getter material according to the claims 1 to 4, characterized in a manner known per se by its application in the form a porous compact. 6. Getterstoff nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet in an sich bekannter Weise durch seine Anwendung als auf einen Träger aufzustreichende und aufzusinternde Suspension des pulverförmigen Getterstoffes. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 809 223, 811 008, 924 335, 946 076, 745 134, 888 431, 939 042; französische Patentschrift Nr. 1094616; britische Pätentschrift Nr. 410614; Metals Reference Book, London, 1955, Bd. 1, S.323, 324, 428, 429.6. Getter material according to Claims 1 to 4, characterized in a manner known per se through its application as to be spread on a support and suspension of the powdery getter material to be sintered on. Considered Publications: German patents No. 809 223, 811 008, 924 335, 946 076, 745 134, 888 431, 939 042; French Patent No. 1094616; British patent specification No. 410614; Metals Reference Book, London, 1955, Vol. 1, pp.323, 324, 428, 429.
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