DE1099651B

DE1099651B - Process for coating a control electrode with a substance that reduces its thermal emission, such as silver, gold or tin, in the case of highly stressed electron tubes with an oxide cathode

Info

Publication number: DE1099651B
Application number: DEV11436A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Kurt Richter
Original assignee: Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Current assignee: Werk fuer Fernsehelektronik GmbH
Priority date: 1956-10-22
Filing date: 1956-10-22
Publication date: 1961-02-16

Description

Verfahren zum Überziehen einer Steuerelektrode mit einem deren thermische Emission herabsetzenden Stoff, wie Silber, Gold oder Zinn, bei hochbelasteten Elektronenröhren mit Oxydkathode Die Steuerelektroden von Elektronenröhren neigen bei höherer Belastung zur thermischen Emission, wodurch die Steuerwirkung der Röhre beeinträchtigt wird. Diese thermische Gitteremission tritt besonders leicht bei Röhren auf, deren Kathoden mit einem Erdalkalioxyd bedeckt sind, und zwar besonders, wenn der Abstand zwischen Kathode und Steuergitter zur Erzielung ,einer hohen Steilheit sehr klein gehalten wird. Die Ursache ist darin zu faden, daß die Austrittsarbeit des Steuergitters durch das Aufdampfen eines Gemenges von Erdalkalioxyd und elementarem Erdalkalimetall, insbesondere von Barium, während des Betriebes der Röhre stark erniedrigt wird, so daß schon geringfügige Temperaturerhöhungen des Gitters eine thermische Emission hervorrufen. Die Temperaturerhöhung kann sowohl durch elektronische Belastung der Steuerelektroden als auch bereits durch die Anstrahlung von der Glühkathode her erfolgen.Process for coating a control electrode with a substance that reduces its thermal emission, such as silver, gold or tin, in the case of highly stressed electron tubes with an oxide cathode. This thermal grid emission occurs particularly easily with tubes whose cathodes are covered with an alkaline earth oxide , especially if the distance between cathode and control grid is kept very small to achieve a high slope. The reason is that the work function of the control grid is greatly reduced by the vapor deposition of a mixture of alkaline earth oxide and elemental alkaline earth metal, especially barium, during operation of the tube, so that even slight increases in temperature of the grid cause thermal emissions. The temperature increase can take place both through electronic loading of the control electrodes and through the radiation from the hot cathode.

Es ist bekannt, daß ein dünner Überzug von Gold oder Silber auf der Steuerelektrode die thermische Emission in vielen Fällen stark zurückdrängt. Man kann annehmen, daß der günstige Einfluß des Überzugsmetalls auf dessen leichter Legierbarkeit mit dem verdampfenden metallischen Barium beruht, wodurch die Austrittsarbeit erhöht wird. Ähnliche Eigenschaften wurden auch bei metallischem Zinn nachgewiesen.It is known that a thin coating of gold or silver on the Control electrode strongly suppresses thermal emissions in many cases. Man can assume that the beneficial influence of the coating metal on its easier Alloyability with the evaporating metallic barium is based, whereby the work function is increased. Similar properties have also been demonstrated for metallic tin.

Bei hochbelasteten Röhren, insbesondere bei solchen mit großflächigen Kathoden, kann die verdampfende Menge an Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd so groß werden, daß der Edelmetallüberzug keinen hinreichenden Schutz mehr gegen die thermische Emission bietet, da die Diffusion des elementaren Bariums zum Edelmetallüberzug hin durch die Erdalkalioxydsch.icht stark gehemmt wird.In the case of highly stressed tubes, especially those with large areas Cathodes, the amount of alkaline earth metal and alkaline earth oxide evaporating can be so great that the noble metal coating no longer provides adequate protection against the thermal Emission offers because the diffusion of the elemental barium to the noble metal coating is not strongly inhibited by the alkaline earth oxide layer.

Bei einem Verfahren zum Überziehen einer Steuerelektrode mit einem deren thermische Emission herabsetzenden Stoff, wie Silber, Gold oder Zinn, bei hochbelasteten Elektronenröhren mit Oxydka:thode sind diese Nachteile nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß während des Betriebes der Röhre aus einem innerhalb der betriebsfertigen Röhre angeordneten erhitzten Depot eine Bedampfung der Steuerelektrode mit dem die thermische Emission herabsetzenden Stoff durchgeführt wird. Dadurch wird jeweils die größtmögliche Wechselwirkung zwischen dem aufkondensierten schädlichen Barium und dem gleichzeitig niedergeschlagenen emissionshindernden Stoff erreicht.In a method for coating a control electrode with a their thermal emission reducing substance, such as silver, gold or tin highly stressed electron tubes with Oxydka: method, these disadvantages are according to the invention thereby eliminating the need for during operation the tube from within the ready for use The heated depot is arranged with a vapor deposition of the control electrode with which the tube thermal emission-reducing substance is carried out. This will each the greatest possible interaction between the condensed harmful barium and the pollutant that is deposited at the same time.

Es ist bekannt, Gitter vor dem Einbau in die Röhre mit Zinn, Silber oder Gold zu überziehen und durch Erhitzen den auf dem Gitter niedergeschlagenen Emissionsstoff zusammen mit dem leicht verdampfbaren Zinn, Silber oder Gold abzutragen. Dies ist jedoch ein Vorgang, der dem Erfindungsgegenstand gerade entgegengesetzt ist; bei dem eine fortlaufende absatzweise oder kontinuierliche Bedampfung des Gitters mit dem emissionshindernden Metall erfolgt. Es wird also während der Lebensdauer der Röhre für eine fortlaufende Erneuerung des Edelmetallüberzuges auf der Steuerelektrode bzw. auf dem aufkonden.sierten schädlichen Barium- bzw. Bariumoxyd gesorgt, so daß sich die thermische Gitteremission zwischenzeitlich nicht erhöhen kann.It is known to make grids before installing them in the tube with tin, silver or to plating gold and by heating the deposited on the grid To remove emission material together with the easily vaporizable tin, silver or gold. However, this is a process that is exactly the opposite of the subject matter of the invention is; in which a continuous intermittent or continuous vapor deposition of the grid takes place with the emission-preventing metal. So it will be during the lifetime the tube for a continuous renewal of the precious metal coating on the control electrode or on the aufkonden.siert harmful barium or barium oxide taken care of, so that the thermal lattice emission cannot increase in the meantime.

Die obenerwähnten Metalle Gold, Silber oder Zinn können für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendet werden, und zwar jedes für sich allein oder als Legierung aus je zwei oder allen drei Partnern. Die Wahl des Metalls oder der Legierung hängt von der Höhe der gewünschten desaktivierenden Eigenschaft, von dem erforderlichen Sättigungsdampfdruck und dem Schmelzpunkt ab. Durch ein bestimmtes Legierungsverhältnis kann eine zeitlich unterschiedliche Verdampfungsgeschwindigkeit erreicht werden. So stellt sich bei Verwendung einer aus Gold und Silber bestehenden Legierung anfänglich eine höhere Bildungsgeschwindigkeit eines an Silber reicheren Kondensates ein, während im Verlaufe der Lebensdauer die Verdampfungsgeschwindigkeit auf den annähernd konstanten Wert für reines Gold zurückgeht.The above-mentioned metals gold, silver or tin can be used for the implementation of the method according to the invention can be used, each on its own or as an alloy of two or all three partners. The choice of metal or the alloy depends on the level of deactivating property desired the required saturation vapor pressure and the melting point. By a certain Alloy ratio can have a temporally different evaporation rate can be achieved. This is how it arises when using one made of gold and silver Alloy initially has a higher rate of formation of one richer in silver Condensate, while in the course of the service life the rate of evaporation goes back to the almost constant value for pure gold.

Der die thermische Emission herabsetzende Stoff kann z. B. in elementarer Form, auf einer Hilfselektrode angebracht werden, die sich zwischen Kathode und Steuergitter befindet und durch Anstrahlung von der Kathode her oder durch Joulesche Wärme auf die erforderliche-Verdampfungstemperatur gebracht wird. Der Stoff kann. auch auf der Kathode selbst aufgebracht werden, indem die metallische Unterlage vor der Bepastung..mit Erdalkalikarbonat ganz oder teilweise in bekannter Weise vergoldet wird: Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das Gold oder die Legierung in feinverteiltem Zustand dem Emissionskarbonat zugesetzt wird. Um eine vorzeitige Entmischung zu vermeiden, können die Edelmetalle in Form ihrer spezifisch leichteren und thermisch leicht dissoziierenden Verbindung zugesetzt werden. Als besonders vorteilhaft haben sich hierbei die Oxyde des Goldes und Silbers bewährt, die thermisch bei so niedrigen Temperaturen zerlegt werden, daß keine schädliche Oxydation der Nickelunterlage und des in einem späteren Zeitpunkt entstehenden elementaren Bariums erfolgt.The substance reducing the thermal emission can, for. B. in elementary Form, to be attached to an auxiliary electrode, which is located between the cathode and Control grid is located and by irradiation from the cathode or by Joule warmth is brought to the required evaporation temperature. The fabric can. even can be applied to the cathode itself by placing the metallic support in front of the Pasting..with alkaline earth carbonate completely or partially gold-plated in a known manner becomes: Another possibility is that the gold or alloy in finely divided state is added to the emission carbonate. To a premature Precious metals can be avoided in the form of their specifically lighter ones to avoid segregation and thermally easily dissociating compound can be added. As special The oxides of gold and silver have proven to be advantageous here, those thermally be decomposed at such low temperatures that no harmful oxidation of the Nickel backing and the elemental barium that will emerge at a later point in time he follows.

Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die einzelnen Panikelchen des Ernissionskarbonatpulvers durch einen chemischen ReduktionsvoTgang oder durch Verdampfung teilweise oder in ihrer Gesamtheit mit einem dünnen Überzug aus Gold oder Silber zu versehen.It has proven to be particularly advantageous to use the individual particles of the emission carbonate powder by a chemical reduction process or by Evaporation in part or in its entirety with a thin coating of gold or silver.

Als Beispiel einer derartigen chemischen Vergoldung der Pulverteilchen können 160 g des Emissionskarbonates mit 40 ml einer 9,6 g Gold als Chlorid enthaltenden Lösung und 150 ml 10o/oiges Hydroperoxyd versetzt werden. Diese Suspension wird auf 80° C erhitzt, bis die Reduktion vollständig ist. Das vergoldete Karbonat wird sargfältig chlorfrei gewaschen, getrocknet, mit 160 g nicht vergoldetem Emissionskarbonat, 200 ml Butylacetat und 140 ml einer 5,8o/oigen Kollodiumlösung versetzt. Nach einer 4stündigen Mahldauer wird der Inhalt der Kugelmühle mit 80 ml Butylacetat zu einer tauchfähigen Paste verdünnt.As an example of such chemical gold plating of the powder particles can 160 g of the emission carbonate with 40 ml of a 9.6 g of gold as chloride Solution and 150 ml of 10% hydroperoxide are added. This suspension will heated to 80 ° C until the reduction is complete. The gold-plated carbonate will Washed coffins free of chlorine, dried, with 160 g non-gold-plated emission carbonate, 200 ml of butyl acetate and 140 ml of a 5.8% collodion solution are added. After a 4 hour grinding time, the contents of the ball mill with 80 ml of butyl acetate to one dippable paste diluted.

Die Verwendung eines derartigen, goldhaltigen Emissionskarbonates ruft eine entscheidende Herabsetzeng der thermischen Gitteremission hervor, sowohl bei steilen Hochvakuum-Elektronenröhren wie auch bei gasgefüllten Röhren.The use of such a gold-containing emission carbonate causes a significant reduction in the thermal lattice emission, both with steep high vacuum electron tubes as well as with gas-filled tubes.

Die Elektronenemission der Kathode fällt durch die Gegenwart von .feinverteiltem Gold nicht nennenswert ab.The electron emission of the cathode falls due to the presence of .feinvertierter Gold not significantly reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method of coating a control electrode with a substance that reduces their thermal emission, such as silver, gold: or Tin, for highly stressed electron tubes with an oxide cathode, characterized in that da.ß during operation of the tube from within the ready-to-use tube arranged heated depot a vapor deposition of the control electrode with which the thermal Emission-reducing substance is carried out. 2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the depot on the cathode plate or on one between. cathode and control grid located auxiliary electrode is attached. 3. Procedure according to Claim 1, characterized in that the ß reducing the thermal emission Substance as a fine-grain powder or in the form of an easily decomposable compound is added to the emission substance or that it has a thin coating over all or forms individual particles of the emission carbonate powder. Considered Publications: German Patent No. 574 752; U.S. Patent No. 2,348 045, 2,686,886; Elektronik, Vol. 4, 1955, pp. 139 to 143; IRE transactions to Electron Devices, Vol. ED-3, 1956; No.

2, pp. 100 to 107.