DE1213927B - Indirekt geheizte Kathode und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutschem.: 21g-13/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

W34290VIIIc/21j
11. April 1963
7. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine indirekte geheizte Kathode, die einen Nickel und eine Verbindung mindestens eines Erdalkalimetalls enthaltenden gesinterten Preßling aufweist, auf dessen Oberfläche ein Metallfilm niedergeschlagen ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Kathode.

In den vergangenen Jahren hat die Preß- oder Formkathode in der elektronischen Industrie an Beliebtheit gewonnen. Für solche Vorrichtungen sind Kathoden typisch, die aus einer Mischung von Nickelpulver und Barium- oder Strontiumkarbonat durch Pressen unter Druck und Brennen hergestellt werden. Obwohl solche Kathoden im Vergleich zu den Kathoden mit aufgesprühter Emissionsschicht vielversprechend erschienen, haben dennoch Elektronenröhren mit Preßkathoden bisher keine weitgehende technische Anwendung gefunden.

Bei einer bekannten Kathode dieser Art ist auf dem Preßling als Metallfilm eine poröse Metallschicht aufgebracht, die hinsichtlich der als Emissionsmaterial dienenden Erdalkaliverbindungen ein Absorbtionsvermögen besitzt. Diese Schicht besteht aus Wolfram, Molybdän, Rhenium und den Metallen der Gruppe Platin, Palladium, Ruthenium, Osmium, Iridium sowie deren Legierungen und intermetallischen Verbindungen. Der Preßling wird aus Kobalt, Chrom, Niob und Nickel hergestellt. Der Preßling enthält hierbei ferner noch als Aktivatormaterial dienende Hydride der Metalle Zirkon, Titan oder Hafnium. Im Verlauf einer Behandlung bei höherer Temperatur läßt man das im Preßling enthaltene Erdalkali durch die poröse Schicht hindurchdiffundieren zur Bildung einer monomolekularen Erdalkalischicht auf der freien Oberfläche. Die monomolekulare Erdalkalischicht stellt dann die eigentliche Emissionsschicht dar und soll sich während des Betriebes laufend regenerieren. Mit einer Kathode dieser Art sind Sättigungsstromdichten von etwa 1 Amp./cm² bei einer Emissionstemperatur von 950° C erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die erreichbaren Sättigungsstromdichten noch weiter zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird dies bei der Kathode der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Kathode eine weitere Zone aus gesintertem Nickelpulver und Aktivator aufweist. Durch die Gegenwart der sich an die erdalkalihaltige Zone anschließenden erfindungsgemäßen weiteren Zone können gleiche Sättigungsstromdichten wie bei der bekannten Kathode schon bei einer um etwa 100⁰C niedrigeren Emissionstemperatur, also bei 850° C, erhalten werden. Mit anderen Worten: Das Emissionsvermögen der erfindungsgemäßen Kathode ist bei vergleichbaren

Indirekt geheizte Kathode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Edward John Becker, North Plainfield, N. J.;

Donald Eldridge Koontz, Summit, N. J.;

Dean William Maurer,

Berkeley Height, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 21. Mai 1962 (196 261)

Temperaturen wesentlich höher. Es ist daher möglich, die Betriebstemperatur der Kathode zu senken, ohne daß hierbei ein unerwünscht kleines Emissionsvermögen in Kauf genommen werden muß. Durch diese Maßnahme kann die Lebensdauer beachtlich erhöht werden.

Der Metallfilm kann hierbei aus mindestens einem der Metalle Nickel, Molybdän, Wolfram und Kobalt bestehen. Seine Dicke liegt vorzugsweise zwischen und 2000 A.

Zweckmäßigerweise ist auch der erdalkalihaltigen Zone des Preßlings Aktivatormaterial zugefügt.

Bei der Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Nickelpulver mit einem Aktivatormaterial gemischt und schwach gepreßt, danach Nickelpulver mit einem Erdalkalikarbonat und vorzugsweise gleichfalls einem Aktivierungsmittel gemischt und leicht auf die erste Mischung aufgepreßt, wonach die beiden Mischungen unter Druck zur gewünschten Form gepreßt werden und der geformte Körper zwischengebrannt und mit dem Metallfilm überzogen wird. Das überzogene Element wird dann mit dem Ziel fertigge-

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brannt, die Erdalkalikarbonate in die entsprechenden Mischung dieser Stoffe brauchbar. Das meist für die-

Oxyde umzuwandeln. sen Zweck verfügbare Material ist ein gemeinsam

Das entstandene Preßstück kann bis zum Ge- gefällter Niederschlag äquimolekularer Teile von brauch aufbewahrt werden, zu welchem Zeitpunkt es Bariumkarbonat und Strontiumkarbonat.
in eine Röhre eingesetzt und im Vakuum erhitzt 5 Die emittierende Mischung wird durch Vermählen wird, wodurch die Diffusion des freien Erdalkali- eines Karbonats vom gewünschten Typ und der für. metalls durch die Metallschicht hindurch zur Ober- Elektronenröhren erforderlichen Reinheit mit Nickelfläche erfolgt, wo es oxydiert wird. pulver in einer Kugelmühle hergestellt, wonach die

Derart hergestellte Kathoden sind in mehrfacher Mischung in einer trockenen, mit Glasstopfen verBeziehung vorteilhaft. Zunächst ist zu beachten, daß io sehenen Flasche bis zum Verbrauch aufbewahrt wird, die üblichen Bindemittel nicht verwendet werden, Die Aktivatoren, die die gewünschte Emissionsweiche die Diffusionsverschweißung hindern und charakteristik erzielen, sind in der Kathoden-Technik außerdem die mechanische Stabilität verringern und bekannt. Sie bestehen aus Verbindungen des Zirkons zudem gasförmige Produkte bilden. Die Gegenwart oder des Magnesiums.

des obersten Metallfilmes ist insofern bemerkenswert, 15 Im folgenden wird das Verfahren für die Herstelals dieser gegen chemische Schaden schützt und ein lung einer Kathode aus den obigen Stoffen beenergischeres Ausgasen vor dem Zusammenbau ge- schrieben.

stattet, als es bisher möglich war. Man kann, ein- Nickelpulver wird mit einer Menge von 1 bis

fächer ausgedrückt, sagen, daß der dünne Film einen 5 Gewichtsprozent eines Aktivators in völlig trocke-

Durchlaß bei höheren Temperaturen darstellt, der 20 nem Zustand gemischt, beispielsweise in einer Kugel-

die Umwandlung der Karbonate in die Oxyde vor mühle. Diese Mischung wird hier als Nickelmischung

dem Zusammenbau gestattet. bezeichnet und kann bis zum Gebrauch aufbewahrt

Die Untersuchung der Eigenschaften solcher Ka- werden. Alternativ kann eine Legierung aus Nickel thoden ergibt, daß hohe Stromdichten von der Grö- und einem Aktivator, beispielsweise eine Nickelßenordnung 9 Amp./cm² erzielt werden und die 25 Zirkon-Legierung, verwendet werden.
Lebensdauer größer wird, was man auch der Tat- Eine zweite Grundmischung wird aus einfachem sache zuschreiben kann, daß die Oxyde gegen die oder Doppel- oder Tripelkarbonat mit 0 bis 5 GeGase der Umgebung während des Zusammenbaues wichtsprozent eines Aktivators hergestellt, wobei die und der Ausgasung der Röhre geschützt sind und Menge des Karbonats im Bereich von 10 bis 30 Geaußerdem von den Reduktionsmitteln getrennt sind. 30 wichtsprozent liegt und der Rest Nickel ist. Das

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich- Mischen wird in einer Kugelmühle durchgeführt,

nung beschrieben. Diese Mischung wird hier als Emissionsmischung be-

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch die neue Kathode; zeichnet.

Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit des maximalen, von Nachdem die Nickelmischung und die Emissions-

der Raumladung begrenzten Stroms in Amp./cm² 35 mischung hergestellt sind, ist der nächste Verfahrens-

von der Betriebstemperatur der Kathode im Ver- schritt das Pressen des Materials zur gewünschten

gleich zu bekannten Kathoden. Form und Größe. Der erste Schritt in der Preß-

Eine allgemeine Darstellung des bei der Herstel- technik ist das Einlegen einer Schicht von Emissions-

lung der neuen Kathode angewandten Verfahrens mischung in die Form und eine Pressung von Hand

und der Arbeitsbedingungen wird nachstehend ge- 40 mit einem flachen Stempel. Der Stempel wird ent-

geben. fernt und die Nickelmischung über die handgepreßte

Es wird die emittierende Ausgangsmischung her- Mischung gelegt. Die erstere wird dann schwach gegestellt. Diese Mischung enthält Nickelpulver, ein rüttelt, um die beiden Schichten zu verdichten, und emissionsfähiges Material, wie etwa gemeinsam ge- dann von Hand mit einem flachen Kolben gepreßt, fälltes Barium-Strontium-Karbonat und, falls ge- 45 Die Form wird dann umgekehrt und der flache KoI-wünscht, ein Aktivierungsmittel. Die Reinheit des ge- ben, der mit der Emissionsmischung in Berührung wählten Nickelpulvers sollte möglichst hoch sein steht, durch einen Kolben der gewünschten Form er-(99,9 °/o Reinheit), insbesondere frei von Oxyden und setzt. Es ist zu beachten, daß ein Preßstück jeder geBindemitteln, so daß es keine Verunreinigungen ent- wünschten Form durch Verwendung spezieller Preßhält, die die Emissionseigenschaften des fertigen 5° kolben hergestellt werden kann. So entsteht bei VerStücks verschlechtern könnten und um innigen Kon- wendung eines abgerundeten Kolbens eine Kathode takt zwischen den einzelnen Metallteilchen während von konkaver Gestalt. Solche Kathoden sind von der anschließenden Diffusionsverschweißung bei speziellem Interesse für Elektronenkanonen,
niedrigen Drücken und Temperaturen sicherzustel- Das ganze Stück mit den beiden Mischungen wird len. Nickelpulver aus Carbonylnickel hat sich für 55 dann unter einem Druck von 1550 bis 15 500 kg/cm² diesen Zweck als geeignet erwiesen. gepreßt. Solche Drücke stehen bei technisch üblichen

Die für die Herstellung gesprühter und geform- hydraulischen Pressen leicht zur Verfügung,

ter Kathoden bekannten emissionsfähigen Pulver- Nach dem Pressen wird der entstandene Körper

mischungen können verwendet werden. Diese Stoffe einer Hitzebehandlung unterworfen, deren wichtigste

enthalten eine Bariumverbindung, die im Vakuum 60 Zwecke die Sinterung des Nickels zwecks Herstellung

oder auf anderem Wege, beispielsweise in einer eines mechanisch festen Körpers, die Zersetzung des

Wasserstoffatmosphäre, in Bariumoxyd verwandelt Aktivators und die Diffusion des Aktivators in das

wird. Gewöhnlich ist diese Verbindung das Karbo- Nickel sind, um den Aktivator vor Oxydation in den

nat. Solche Mischungen enthalten das einfache späteren Stadien zu schützen. Diese als Brennen be-Bariumkarbonat oder als Doppelkarbonat gemeinsam 65 zeichnete Behandlung muß sorgfältig kontrolliert

gefälltes Barium-Strontium-Karbonat oder als Tripel- werden, um zu vermeiden, daß eine unzulässige Oxy-

karbonat gemeinsam gefälltes Barium-Strontium-Kal- dation des Nickels und des Aktivators und eine Um-

zium-Karbonat. Darüber hinaus ist eine mechanische Wandlung der Erdalkalikarbonate in die Oxyde statt-

findet, die mit den Verunreinigungen der Atmosphäre •weiterreagieren würden und Hydroxyde bilden.

Das Preßstück wird danach in ein Schiffchen aus einem nicht verunreinigenden Material gelegt, das ein passives Nickel hoher Reinheit ist. Das Schiffchen wird in einen geeigneten Ofen eingesetzt, beispielsweise einen Silitstabofen mit etwa 38 mm Durchmesser, der bei Raumtemperatur mit einem indifferenten Gas, beispielsweise gereinigtem, trockenem Stickstoff mit weniger als 0,1 °/o Verunreinigungen, gespült wird. Andere inerte Gase, wie Helium oder Argon, können den Stickstoff ersetzen, vorausgesetzt, daß ihre Verunreinigungen nicht unerwünscht hoch sind.

Nach der Spülung wird der Ofen in Betrieb genommen und unter strömendem reinem, trockenem Stickstoff von Raumtemperatur auf etwa 600° C mit einer Anheizgeschwindigkeit von 40°C/min erhitzt. Der Zweck der Stickstoffspülung ist die Verhinderung jeder merklichen Oxydation der Nickel- oder Aktivatorteilchen in der Mischung. Wenn die Temperatur des Ofens 600° C erreicht, wird sie etwa 15 Minuten gehalten, wonach der Strom abgeschaltet und der Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Der Stickstoffstrom bleibt angestellt sowohl während des Anheizens auf 600° C als auch während des Abkühlens.

Das Nickelschiffchen wird dann aus dem Ofen entfernt, die gesinterten Kathoden werden herausgenommen, in eine Form eingesetzt und bei einem Druck im Bereich von 1550 bis 15 500 kg nachgepreßt, um die Schrumpfung während des Brennvorgangs zu kompensieren.

Danach wird die Kathode aus dem Druckstück ausgestoßen und in eine Vakuumkammer, beispielsweise in Glockenform, eingesetzt, in der die Feuchtigkeit und die Konzentration reaktionsfähiger Gase sorgfältig reguliert werden. Die Kammer wird dann evakuiert und ein dünner Film eines nicht verunreinigenden Metalls, wie Nickel, Molybdän, Kobalt oder Wolfram, auf die Kathode niedergeschlagen, so daß sie den Bereich, der die Emissionsmischung enthält, vollständig überdeckt. Das Niederschlagen erfolgt durch Aufdampfen im Vakuum, durch Kathodenzerstäubung oder Dampfabscheidung in an sich bekannter Art. Die Dicke des abgeschiedenen Films beträgt vorzugsweise wenigstens 500 AE, um die Kathode vor Korrosion zu schützen und vor anschließender Verschlechterung durch den Verlust von aktivem Material infolge der Reaktion mit atmosphärischen Gasen während des Montagevorgangs der Kathode in der Röhre. Es gibt kein absolutes Maximum für die Dicke der Nickelschicht, jedoch verlängern Filme, die merklich dicker als 2000 AE sind, die Zeit, die die Diffusion freien Bariums durch den Film bis zur Oberfläche braucht.

Das beschichtete Teil wird nun in das Schiffchen zurückgegeben, welches wieder in den Ofen eingesetzt wird. Der Ofen wird bei Raumtemperatur wieder mit indifferentem Gas, wie getrocknetem, reinem Stickstoff oder Wasserstoff, gespült und wie vorher auf 600° C erhitzt. Wenn die Temperatur des Ofens 600° C erreicht hat, wird der Gasstrom auf gereinigten, trockenen Wasserstoff oder vorgereinigten Wasserstoff umgeschaltet. Die Temperatur des Ofens wird wieder gesteigert, und zwar diesmal auf eine Temperatur von annähernd 1000° C mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 15° C/min. Wenn die Ofentemperatur 1000° C erreicht, wird sie für eine Zeit von ungefähr 10 bis 15 Minuten gehalten, wonach der Strom abgeschaltet und der Ofen auf etwa 600° C unter strömendem Wasserstoff abgekühlt wird. Während dieses letzten Heizabschnittes werden die Karbonate in die entsprechenden Oxyde verwandelt.

Wenn der Ofen auf 600° C abgekühlt ist, wird der Wasserstoffstrom abgestellt und Stickstoff durch den Ofen geleitet. Im allgemeinen ist die Kühlungsgeschwindigkeit nicht kritisch, vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit nicht so hoch ist, daß ernsthafte Wärmespannungen und anschließende Rißbildung der Kathode hervorgerufen werden. Wenn der Ofen auf Raumtemperatur ist, wird der Stickstoffstrom abgestellt. Es besteht kein Hindernis, den Stickstoff durch Wasserstoff im Kühlbereich zwischen Raumtemperatur und 600° C zu ersetzen, falls dies gewünscht wird.
Die gesinterte Kathode kann nunmehr bearbeitet werden, falls dies gewünscht ist, obwohl es vorzuziehen ist, die Bearbeitung vor der Abscheidung des Metallfilms vorzunehmen, wonach sie entweder direkt in die Vakuumröhre eingesetzt wird oder bis zum Bedarf aufbewahrt wird. Es ist zu beachten, daß die entstandene gesinterte Kathode nicht im Vakuum aufbewahrt werden muß, wie dies bei Kathoden früherer Art notwendig ist, da der Nickelfilm einen geeigneten Schutz gegen die Verschlechterung der Kathodenoberfläche liefert.

Es bleibt für die Herstellung einer brauchbaren Kathode nur noch übrig, das Element in einen Kolben einzuschließen. Da dieser Vorgang dem Fachmann bekannt ist, wird er nicht im einzelnen beschrieben. Das Verfahren besteht, kurz gesagt, im Einschluß der Kathode in einem Vakuumraum, der auf einem Druck in Höhe von 10~⁷ mm Hg evakuiert ist und etwa 16 Stunden bei 400° C ausgeheizt wird. Die Kathode wird dann auf eine Temperatur im Bereich von 1050 bis 1075° C erhitzt und etwa 5 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Die benachbarten Bauelemente der Röhre werden dann auf eine Temperatur von etwa 700° C erhitzt, um die Röhre, die dann abgeschmolzen wird, auszugasen, womit die Fabrikation der Elektronenröhre beendet ist,

Nachdem die Technik bezüglich des Beschickungsverfahrens beschrieben ist, ist zu beachten, daß die Verfahrensschritte mehr als Beispiel gedacht sind und daß andere Verfahren angewandt werden können.

F i g, 1 ist ein Querschnittsbild einer Kathode. In der Figur ist eine erste oder untere Schicht 11 gezeigt, die Nickel mit einem Aktivator enthält, während eine zweite Schicht 12 Nickel, Barium- und Strontiumoxyd und einen Aktivator enthält. Eine dritte Schicht 13 besteht aus einem dünnen Nickelfilm oder einem anderen Überzug.

Das folgende Beispiel dient der Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

0,0375 g Zirkonhydridpulver wurden zu 0,7125 g Carbonylnickel von einer chemischen Reinheit von 99,9 Gewichtsprozent gegeben. Die vereinigten Pulver wurden in einer Kugelmühle gründlich gemischtes Dieses Material wird weiterhin als »Nickelmischung« bezeichnet.

Die Emissionsmischung wurde durch trockenes Vermählen von 0,0015 gZirkonhydrid, 0,0300 g Erd-

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alkalikarbonat (gemeinsam gefälltes Barium-Stron- Ofen auf 1000° C mit einer Anheizgeschwindigkeit

tium-Karbonat) und 0,1185 g Carbonylnickel in einer von 15° C/min erhitzt. Nachdem die Ofentemperatur

Kugelmühle hergestellt. 1000° C erreicht hatte, wurde sie dort unter strömen-

Eine dreiteilige, doppeltwirkende Preßform mit dem Wasserstoff 15 Minuten lang gehalten. Der rundem Querschnitt von 10,4 mm innerem Bohrungs- 5 Strom wurde dann abgeschaltet und der Ofen auf durchmesser und zwei beweglichen Kolben wurde zur 600⁰C abgekühlt, wobei der Wasserstoffstrom wie-Verformung der Nickelmischung und der Emissions- der durch reinen, trockenen Stickstoff mit der obigen mischung zu einem zusammengesetzten Preßling wie Strömungsgeschwindigkeit ersetzt wurde. Das Kühlfolgt verformt: programm wurde fortgesetzt, bis Raumtemperatur

In die Form wurde eine Schicht aus Emissions- ίο erreicht war. Das Schiffchen wurde dann aus dem

mischung gegeben und von Hand mit einem Kolben Ofen entfernt und die Kathode aufbewahrt bis zur

von ebener Oberfläche gepreßt. Der Kolben wurde Montage in einer Röhre.

dann entfernt und die Nickelmischung auf die von Für den Gebrauch wurde die so hergestellte Ka-

Hand gepreßte Emissionsmischung gegeben. Die bei- thode in einer Röhre nach üblicher Technik montiert

den Mischungen wurden dann schwach gerüttelt, um 15 und an ein Vakuumsystem angeschlossen, in wel-

eine etwas kompaktere Mischung zu geben. Danach chem ein Vakuum von 10~⁷mmHg aufrechterhalten

wurde der ebene Kolben zum Zusammenpressen der wurde und in welchem der Bauteil 16 Stunden bei

beiden Mischungen verwendet. Die Preßform wurde 400° C ausgeheizt wurde. Nach dem Ausheizen

dann umgedreht und der mit der Emissionsmischung wurde eine Kathoden-Heizspannung angelegt, um

in Berührung stehende ebene Kolben durch einen ao die Kathodentemperatur auf 1050° C zu steigern, auf

Kolben mit gerundeter Oberfläche ersetzt. Die KoI- der sie 5 Minuten lang gehalten wurde. Danach

ben wurden dann im Preßstück zentriert, die ganze wurde an die Anode Spannung angelegt, bis ein Ka-

Anordnung in eine hydraulische Presse gesetzt und thodenstrom von 1 Amp./cm² erreicht war. Die

ein Druck von 15500 kg angelegt. Der Kolben und Röhre wurde dann abgeschmolzen. Die fertige Röhre

die gepreßte Scheibe wurden dann aus der Preßform 25 wurde hierauf in einer Anordnung zur Prüfung der

ausgestoßen. Lebensdauer eingesetzt und ihre Arbeitscharakte-

Die gepreßte Scheibe wurde dann in ein Nickel- ristik beobachtet.

Schiffchen gelegt und das Schiffchen in einen Silit- Die in Fig. 2 wiedergegebenen Werte wurden

staboben mit 38 mm innerem Durchmesser eingesetzt. nach dem folgenden Verfahren erhalten.

Durch die Apparatur wurde, solange der Ofen noch 30 Drei Kathoden wurden nach der oben beschriebe-

auf Raumtemperatur war, Stickstoff geschickt, und nen Technik hergestellt, jedoch erhielten nur zwei

zwar reiner, trockener Stickstoff mit nicht mehr als Kathoden eine 1000 AE starke Schicht von aufge-

0,1% Verunreinigungen und mit einer Strömungs- dampf tem Nickel, während die dritte als Kontrolle

geschwindigkeit von 2 l/min, insgesamt 5 Minuten diente. Um einen direkten Vergleich zwischen der

lang. 35 vorliegenden gepreßten Kathode und den nach frü-

Der Ofen wurde dann eingeschaltet und mit einer herer Technik hergestellten zu ermöglichen, wurde

Anheizgeschwindigkeit von 40° C/min auf eine Tem- ein poröser, mit Bariumaluminat imprägnierter WoIf-

peratur von 600° C erhitzt. Unter strömendem Stick- rampreßling der gleichen Behandlung unterworfen,

stoff wurde der Ofen 15 Minuten lang auf 600° C- Die vier Röhren wurden einer Lebensdauerprüfung

gehalten, nach welcher Zeit der Strom abgeschaltet 40 unterworfen und eine Gleichstromspannung von

und der Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, 450 V an die Anode angelegt. Nach den angegebe-

was 30 Minuten in Anspruch nahm. Die gesinterte nen Zeiten wurde der Gleichstrom 'jeder Röhre als

Kathode wurde dann in die vorher benutzte Preß- Funktion der Anodenspannung bei gegebener Tem-

form eingesetzt, die Kolben im Preßstück zentriert peratur gemessen. Die erhaltenen Werte wurden

und die gesamte Anordnung in eine hydraulische 45 dann in ein Diagramm eingetragen, in dem der Strom

Presse gesetzt und ein Druck von 7800 kg/cm² auf in der ²/s-Potenz in der einen Koordinate und die

die Kolben ausgeübt. Das nachgepreßte Element Spannung in der anderen Koordinate dargestellt

wurde dann aus der Preßform ausgestoßen. wurde. Die erhaltenen Kurven waren zu Anfang ge-

Die Kathode wurde dann in "eine Vakuumkammer rade Linien, begannen aber an einem bestimmten mit einem Wolframdraht und einer Unterlage einge- 5° Punkt abzuweichen. Diese Punkte wurden als Funksetzt, die als Stütze für das Element diente, wobei tion der Temperatur aufgetragen und ergaben derart der Abstand vom Draht zum Element annähernd die in der Figur dargestellte Kurve.
90 mm betrug. Ein 50 mm langes Stück aus hoch- Es ist zu beachten, daß in den frühen Lebensreinem Nickeldraht von 0,76 mm Durchmesser wurde Stadien die Kurve der ohne Nickelüberzug behandelinnerhalb des Wolframdrahtes angebracht. Die Va- 55 ten Kontrollröhre allmählich von einer gestreckten kuumkammer wurde auf einen Druck von annähernd Geraden nach nur 200 Stunden Lebensdauerprüfung 0,00001 mm Hg evakuiert. Durch den Wolframdraht abweicht und damit eine verhältnismäßig ungleichwurde Strom geschickt, der ihn auf Weißgluht er- mäßige Emission über der Fläche der Kontrollhitzte und damit den Nickeldraht zur Verdampfung kathode anzeigt. Die auffallendsten Unterschiede erbrachte. Nach 30 Minuten war eine Nickelschicht von 60 scheinen später in der Lebensdauer der Kathode. Im 1000 AE auf der Kathode entstanden. speziellen sieht man, daß die Kurve des Kontroll-

Nach der Abscheidung der Nickelschicht wurde rohres nach 1500 Stunden wenig, oder keine Abweidie Kathode wieder in das Nickelschiffchen gelegt, chung von der Geraden nach 1500 und sogar das in den Silitstabofen geschoben wurde. Die Stick- 3100 Stunden Lebensdauer im Vergleich zur Kastoffspülung und Erhitzung wurde wiederholt, bis 65 thode aus gepreßtem Nickel zeigt,
eine Temperatur von 600° C erreicht war. Der Stick- Die vorliegenden Kathoden schneiden" auch günstoffstrom wurde dann durch einen Strom reinen, stig beim Vergleich mit dem konventionellen porösen trockenen Wasserstoffs von 1 l/min ersetzt und der Wolframpreßling ab, der mit Bariumaluminat im-

prägniert ist. Die bedeutsamste Tatsache, die sich aus der Figur ergibt, ist die Notwendigkeit, die Arbeitstemperatur auf mehr als 900° C zu erhöhen, um befriedigende Stromdichten zu erhalten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Indirekt geheizte Kathode, die einen Nickel und eine Verbindung mindestens eines Erdalkalimetalls enthaltenden gesinterten Preßling aufweist, auf dessen Oberfläche ein Metallfilm niedergeschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine weitere Zone (11) aus gesintertem Nickelpulver und Aktivator aufweist.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm (13) wenigstens aus einem der Metalle Nickel, Molybdän, Wolfram

und Kobalt besteht und vorzugsweise von 500 bis 2000 A dick ist.

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Erdalkali enthaltende Zone (12) des Preßlings Aktivatormaterial enthält.

4. Verfahren zum Herstellen einer Kathode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung der Erdalkali enthaltenden Zone (12) des Preßlings eine oder mehrere in Oxyd umwandelbare Erdalkaliverbindungen verwendet werden und daß die Umwandlung in Oxyd erst nach Aufbringen des Metallfilms (13) erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1284 384.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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