DE1090337B - Verfahren zur Herstellung einer Feldemissions-Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Feldemissions-Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, welche aus mehreren Spitzen besteht, die nebeneinander in einem Träger angeordnet sind.

Es sind bereits Feldemissions-Kathoden bekannt, welche aus einer größeren Anzahl Spitzen bestehen, die in einem Halter nach Art einer Bürste zusammengefaßt sind.

Es sind auch Kathoden mit Feldemission bekannt, welche mehrere fein zugespitzte Metalldrähte nebeneinander auf einem Ring oder geraden Draht enthalten, wobei die zugespitzten Metalldrähte an den Trägerring oder Draht geschweißt sind. Das Zuspitzen geschieht in einem elektrolytischen Ätzvorgang und gegebenenfalls anschließend durch eine Behandlung mit Impulsen sehr hoher elektrischer Feldstärke der mit Spitzen mit einem Krümmungsradius von der Größenordnung von 0,3 μ versehenen. Drähte. Die in einer geraden Linie gesetzten Kathodenspitzen dienen zum Zustandebringen eines Linienbrennpunktes in einer mit Impulsen von Mikrosekunden betriebenen Röntgenröhre.

Die bekannte Bauart eignet sich bei den üblichen Elektronenstrahlröhren jedoch nicht zur Lieferung von hinreichendem Elektronenstrom in einem engen Bündel.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein Verfahren anzugeben, durch das es möglich ist, Kathoden herzustellen, welche ein Bündel von großer Stromdichte liefern können.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine Entladungsröhre, deren-' Elektronenstrom duch Feldemission bewirkt wird und welche aus mehreren Spitzen besteht, die nebeneinander in einem Träger angeordnet sind, wird gemäß der Erfindungeine Anzahl Drähte mit einer chemisch entfembareni Deckschicht zu einem Bündel geformt, von dem ein Teil mit einer Länge von wenigen Zentimetern in einem Halter an einem oder beiden Enden gehaltert wird, und es wird darauf die Deckschicht der Drähte außerhalb des Halters bzw. der Halter entfernt, worauf die Drähte in ein Bad eines chemischen Ätzmittels eingeführt werden, und anschließend wird durch Erhitzung an einer Stelle zwischen den Drahtenden der unter Wärmeentwicklung verlaufende Ätzvorgang in Gang gesetzt, und es wird nach dessen Beendigung das überflüssige Ätzmittel zwischen den aus dem verbliebenen Halter emporragenden Drähten entfernt.

Das Verfahren nach der Erfindung kann wie folgt ausgeführt werden:

Drähte der gewünschten Stärke und aus dem gewünschten Material werden mit einem Werkstoff bedeckt, der sich chemisch entfernen läßt, ohne daß die Verfahren zur Herstellung

einer Feldemissions-Kathode

für eine elektrische Entladungsröhre

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom. 17. Juli 1958

Antonius Gerardus Johannes van Oostrom

und Albertus Venema, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

Drähte · selbst in wesentlichem Maße chemisch angegriffen werden. Die Stärke des Belags wird derart gewählt, daß die Drähte die richtigen gegenseitigen Abstände haben, nachdem sie zu einem Bündel geformt sind. Ein Stückchen eines solchen Bündels mit einer Länge von wenigen Zentimetern wird an wenigstens; einem Ende in einem Halter befestigt. Es wird z. B. eine Metallbuchse um die Drähte herumgekremmt, wobei eine Lichtbogenschweißung oder Widerständs-Buckelschweißung eine innige gegenseitige Verbindung zustande bringt, oder die Buchse wird fest-

■^:. gelötet. Auch kann ein Draht um das Bündel herum-

'" gewickelt werden. Soweit die Drähte aus dem Halter bzw. den Haltern emporragen, wird das Bedeckungsmaterial chemisch von den Drähten entfernt, so daß ein Bündel von Drähten mit kleinem Zwischenraum aus den Haltern emporragt.

Darauf werden die Drähte an einem der Enden in ein Bad mit einem chemischen Ätzmittel eingeführt, wobei dieses durch Kapillarwirkung zwischen den Drähten heraufsteigt. Wird das Drahtbündel darauf aus dem Bad entfernt, so bleibt Ätzmittel zwischen den Drähten vorhanden. Beim freien Ende der Drähte oder bei einem der Halter werden diese mit Hilfe einer Flamme erhitzt, so daß das Ätzmittel unter Wärmeentwicklung die Drähte chemisch angreift. Darauf vollzieht sich der Ätzvorgang von selbst, bis die Drähte durchgeätzt sind und infolge der Nähe des Halters die Abkühlung den Vorgang beendet. Wenn

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das überflüssige Ätzmittel entfernt wird, besitzen sämtliche Drähte des Bündels eine Spitze mit einem hinreichend kleinen Krümmungsradius für die Feldemission. Gewünschtenfalls kann das freie Ende der Drähte oder der untere Halter beim Erhitzen im Bad bleiben.

Fig. 1 zeigt eine Diode mit einer Kathode, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt ist;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Kathode dieser Röhre, und in

Fig. 3 ist eine Phase der Herstellung der Kathode dargestellt.

In Fig. 1 ist der Kolben der Diode mit 1, die Anode mit 2, der Kathodenhalter aus Nickel mit 3, eine Glasperle mit 4 und die zugespitzten Kathodendrähte mit 5 bezeichnet.

Die Kathode wird wie folgt hergestellt: Wolframdrähte mit einer Stärke von 50 μ werden mit einer Wolframbronze (einer gegebenenfalls Sauerstoff enthaltenden Legierung von Wolfram mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall) mit einer Schichtstärke von 25 μ bedeckt, so daß die Gesamtdrahtstärke 100 μ beträgt. Der Belag ist in Fig. 2 mit 6 bezeichnet. Aus diesem bedeckten Draht wird durch Aufwickeln auf eine Schablone ein Bündel geformt. Ein Stückchen dieses Bündels von einigen Zentimetern wird an einem Ende in eine Nickelbuchse geklemmt, worauf diese mittels einer Lichtbogenschweißung an den Drähten befestigt wird.

Darauf wird die Wolframbronze 6, soweit sie sich außerhalb des Halters 3 befindet, mit Hilfe von Natronlauge entfernt. Darauf wird die Glasperle 4 angebracht. Der Halter mit den Drähten 5 wird dann so weit in ein Bad 7 von geschmolzenem Natriumnitrit eingeführt, wie nötig ist, um das Natriumnitrit den Raum zwischen den Drähten, völlig auf füllen zu lassen. Die Badtemperatur beträgt etwa 300° C. Mit Hilfe einer Flamme 8 wird das untere Ende der Drähte erhitzt. Dies kann erfolgen, nachdem die Draht aus dem Bad 7 herausgezogen worden sind, aber auch, wenn sie sich noch im Bad befinden. Unter Wärmeentwicklung ätzt das Natriumnitrit sämtliche Drähte in einem Abstand von wenigen Millimetern vom Halter 3 durch, wobei die Drähte Spitzen mit einem Krümmungsradius von einigen Zehntel Mikron bekommen. Das zwischen den Drähten zurückgebliebene Natriumnitrit wird durch Auswaschen entfernt, und die Kathode ist dann für die Montage in der Röhre fertig. Die Enden der Kathodendrähte befinden sich nahezu in einer flachen Ebene, aber es ist möglich, durch geeignete Wahl der Verhältnisse diese Ebene hohl oder sphärisch zu wählen.

Aus einer Kathode, bestehend aus einem Bündel von 120 Drähten der obenerwähnten Abmessungen, welche über etwa 2 mm aus dem Halter emporragten, kann bei einem Anode-Kathode-Abstand von 1 cm und einer angelegten Anodenspannung von 6 kV ständig ein Strom von 2,5 mA entnommen werden. Der Durchmesser des Drahtbündels 5 als Ganzes beträgt etwas mehr als 1 mm.

Günstige Ergebnisse werden auch erzielt, wenn Wolframdrähte mit einer Stärke von 25 μ verwendet werden, welche bis auf eine Gesamtdrahtstärke von μ mit Wolframbronze bedeckt sind. Statt eines Belags mit Wolframbronze kann die Bedeckung auch mit Kupfer vorgenommen werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Feldemissions-Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, welche aus mehreren Spitzen besteht, die nebeneinander in einem Träger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Drähte

(5) mit einer chemisch entfernbaren Deckschicht

(6) zu einem Bündel geformt wird, von dem ein Teil mit einer Länge von wenigen Zentimetern in einem Halter (3) an einem oder beiden Enden gehaltert wird und darauf die Deckschicht der Drähte außerhalb des Halters bzw. der Halter entfernt wird, worauf die Drähte in ein Bad eines chemischen Ätzmittels (7) eingeführt werden und anschließend durch Erhitzung an einer Stelle zwischen den Drahtenden der unter Wärmeentwicklung verlaufende Ätzvorgang in Gang gesetzt wird und nach dessen Beendigung das überflüssige Ätzmittel zwischen den aus dem verbliebenen Halter emporragenden Drähten entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzvorgang der Kathodenhalter (3) an der Anodenseite mit einer Glasperle (4) zur Vermeidung unerwünschter Emission versehen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 395 823, 689 830;
österreichische Patentschrift Nr. 95 299;
Angerer: »Technische Kunstgriffe bei physikalischen Untersuchungen«, Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig, vierte Auflage, 1939, S. 123 bis 126.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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