DE1160552B

DE1160552B - Kathode aus einem poroesen Metallkoerper

Info

Publication number: DE1160552B
Application number: DEN11801A
Authority: DE
Inventors: Roberto Levi
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-02-09
Filing date: 1956-02-04
Publication date: 1964-01-02
Also published as: GB795566A; BE545032A; CH345082A; FR1140832A; NL99051C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIj

Deutsche Kl.: 21 g -13/04

Nummer: 1160552

Aktenzeichen: N11801 VIIIc /21g

Anmeldetag: 4. Februar 1956

Auslegetag: 2. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathode, die aus einem porösen Körper aus einem hochschmelzenden Metall oder einer hochschmelzenden Metalllegierung besteht, die aus den in den Körper aufgenommenen Bariumverbindungen, die aus geschmolzenen Gemischen von Bariumoxyd mit Aluminium- und bzw. oder Boroxyd bestehen, eine zum Erzielen von Elektronenemission ausreichende Bariummenge frei machen können.

Die vorstehend erwähnte Kathode kann sowohl in Form eines gepreßten Gemisches aus beispielsweise Wolfram und Bariumaluminat als auch in Form eines mit Bariumaluminat imprägnierten Wolframkörpers hergestellt sein.

Obgleich bei den bekannten Kathoden im allgemeinen eine so große Menge freies Barium erzeugt wird, daß eine zur Elektronenemission erforderliche Oberflächenbedeckung aufrechterhalten wird, ist diese Emission vielfach erheblich niedriger, als man erwarten würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Emission der obenerwähnten Kathodenarten zu steigern, ohne daß dabei die Verdampfung zunimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kathode gelöst, bei der das geschmolzene Oxydgemisch aus 5 Mol Bariumoxyd, 2 Mol Aluminiumoxyd und 0,1 bis 10 Mol Kalziumoxyd besteht.

Bei einer Kathode, die durch Pressen eines Gemisches aus Metallpulver und den geschmolzenen Verbindungen erzielt worden ist, brauchen im allgemeinen nicht mehr als 20 Mol Kalziumoxyd einem Gemisch aus 5 Mol Bariumoxyd und 2 Mol Aluminiumoxyd zugesetzt werden.

Die letzte Bedingung gilt, weil in diesem Falle das zugesetzte Oxyd in den gepreßten Kathodenkörper aufgenommen wird, während bei einer imprägnierten Kathode zunächst das Gemisch aus Barium- und Aluminiumoxyd schmilzt, wobei eine geringe Menge des zugesetzten Oxyds in dieses Gemisch aufgenommen wird, während der übrige Teil als eine abschließende Schicht auf dem Kathodenkörper zurückbleibt und nach dem Imprägnieren entfernt wird.

Kathoden gemäß der Erfindung besitzen eine spezißsche Emission, die das Zweifache bis Vierfache derjenigen von Kathoden beträgt, die das zugesetzte Oxyd nicht enthalten. Auch ist die Verdampfung von Barium erheblich herabgesetzt.

Als hochschmelzendes Metall findet vorzugsweise Wolfram Verwendung, weil dieses Metall eine ausreichende Reduktion der Bariumverbindungen ohne eine zu starke Verdampfung ergibt. Auch Legierungen von Molybdän mit wenigstens 10% Wolfram Kathode aus einem porösen Metallkörper

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Roberto Levi, New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. Februar 1955

(Nr. 487 042)

sind brauchbar. Legierungen von Wolfram und bzw. oder Molybdän mit einem geringen Prozentsatz Tantal oder Niob können ebenfalls Anwendung finden. Hierbei soll auf die Tatsache Rücksicht genommen werden, daß Tantal und Niob die Bariumverbindungen sehr stark reduzieren. Auch kann reines Tantal oder Niob verwendet werden, aber hierbei muß insbesondere dafür Sorge getragen werden, daß diese Metalle nicht Gelegenheit haben, Gase zu absorbieren, weil dies die Wirkung der Kathode beeinträchtigt. -.;,

Die Erfindung wird an Hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, in denen

F i g. 1 einen Schnitt durch eine flache Kathode und F i g. 2 einen Schnitt durch eine zylindrische Kathode nach der Erfindung darstellt, während

Fig. 3 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Elektronenemission ist.

In F i g. 1 bezeichnet 1 ein Molybdänrohr, in dem ein Heizelement 2 angeordnet ist. Ein Kathodenkörper 3 mit einer Emissionsoberfläche 4 verschließt das Rohr 1.

In F i g. 2 bezeichnet 5 den zylindrischen Kathodenkörper und 6 die Emissionsoberfläche.

Auf einer Seite ist der Körper 5 mit einer Molybdänplatte 7 verschlossen, und auf der anderen Seite schließt er sich an ein Molybdänrohr 9 mit einem Flansch 8 an.

Die flache Kathode nach F i g. 1 wird dadurch hergestellt, daß Metallpulver mit einem vorher geschmol-

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zenen und nach der Erstarrung zerkleinerten Gemisch aus Bariumoxyd—Aluminiumoxyd und Kalziumoxyd gemischt wird. Der so erzielte Körper wird in die erwünschte Form gepreßt und auf eine Temperatur von etwa 1700° C erhitzt, wobei der niedrigstschmelzende Anteil des Oxydgemisches zu schmelzen anfängt.

Die Kathode nach F i g. 2 (und vorzugsweise auch die nach Fig. 1) wird dadurch hergestellt, daß zunächst ein poröser Körper aus Wolfram oder einem ähnlichen Metall durch Sintern auf eine Temperatur von mehr als 2000° C hergestellt wird. Die Dichte beträgt etwa 83 % des Höchstwertes.

Der poröse Wolframkörper wird dann mit den Oxyden oder den sich zersetzenden Verbindungen imprägniert, aus denen die Oxyde entstehen, die vorzugsweise vorher zusammengeschmolzen sind oder sonst gemischt werden, bevor sie mit dem porösen Körper in Berührung gebracht werden. Jedenfalls wird das Material schnell in einer stark reduzierenden Atmosphäre, wie beispielsweise trockenem Ammoniak oder reinem Wasserstoff, erhitzt. Die erforderliche Temperatur ist etwa 1700° C. Die Imprägnierung kann auch im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre erfolgen, aber in diesem Falle ist die für die so hergestellte Kathode erforderliche Aktivierungszeit länger als beim Imprägnieren in einer reduzierenden Atmosphäre.

In F i g. 3 ist auf der vertikalen Achse die spezifische Emission in A'cm-' als Funktion der Stundenzahl aufgetragen, und zwar bei Kurve A für eine mit einem Gemisch von 5 Mol Bariumoxyd mit 2 Mol Aluminiumoxyd imprägnierte Kathode und bei Kurve B für eine mit dem gleichen Material imprägnierte Kathode, der jedoch 3 Mol Kalziumoxyd zugesetzt waren. Die Emissionen gelten für eine Temperatur von 1137 C. während die Kathode bei

ίο 1192 C gealtert wird.

Die Kathode A braucht etwa 70 Stunden, um eine konstante Emission von 3 A<cm² zu erreichen, während Kathode B bereits in 5 Stunden eine konstante Emission von 11 A 'cm² erreicht, d. h. also die Emission um einen Faktor 4 erhöht.

Die Geschwindigkeit der Bariumverdampfung war bei der Kathode B nur etwa ein Drittel von der bei bei Kathode A bei gleicher Temperatur.

In der nachstehenden Tabelle werden eine Anzahl Kathodenversuche miteinander verglichen, die mit unterschiedlichen Zusätzen durchgeführt sind. Die Spalten geben der Reihe nach an: Die Nummer des Versuches, den Kathodentyp (I bedeutet imprägniert, P bedeutet gepreßt), das hochschmelzende Metall, die Anzahl Mol der Ausgangsstoffe und die relative spezifische Emission bei einem Feld an der Kathode vom Wert Null, wobei diese Emission für jeden Kathodentyp ohne Zusatz auf 1 angesetzt ist.

Nr.	Typ	Hochschmelzendes Metall	BaCO₃	AIiO₃	CaCO₃	Relative spezifische
			Mol	Mol	Mol	Emission
1	I	W	5	2		1
2	I	W	5	2	0,3	4,5
3	I	W	5	2	1,5	4,0
4	I	W	5	2	3,0	4,6
5	I	W	5	2	3,3	3,9
6	I	W	5	2	6,6	3,0
7	I	W	5	2	9,0	2,8
8	I	W	5	2	15,0	2,2
9	I	W	5	2	30,0	2,2
10	I	W	5	1	3,0	3,8
11	I	W	5	1	3,0	5,0
12	P	25% W, 75 "/ο Mo	5	2		1
13	P	25% W, 75% Mo	5	2	3,0	2
14	P	25% W, 75% Mo	5	2	0,3	2

Claims

Patentanspruch:

Kathode aus einem porösen Körper aus hochschmelzendem Metall oder einer hochschmelzenden Metallegierung, die aus in den Körper aufgenommenen geschmolzenen Gemischen aus Bariumoxyd und Aluminium- und/oder Boroxyd eine zum Aufrechterhalten der Elektronenemission ausreichende Bariummenge frei machen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Oxydgemisch aus 5 Mol Bariumoxyd, 2MoI Aluminiumoxyd und 0,1 bis 10 Mol Kalziumoxyd besteht.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 973 193.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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