DE1256032B - Verfahren zur Herstellung kaltemittierender Kathoden auf elektrolytischem Wege und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

DEUTSCHES WfrWWS' PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKI.: 48 a-3/04

Nummer: 1 256 032

Aktenzeichen: C 30163 VI b/48 a

J 256 032 Anmeldetag: 11.Juni 1963

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen elektrolytischen Abschneiden und Anspitzen einer Mehrzahl von in engem Abstand voneinander angeordneten Metalldrähten auf im wesentlichen gleiche Länge für kaltemittierende Kathoden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannt sind kaltemittierende Kathoden, die von sich stark verjüngenden Spitzen gebildet werden, also an ihrem Ende einen sehr kleinen Krümmungsradius aufweisen, und bei denen die Stromdichte, die von einer Spitze emittiert wird, bei einer gegebenen Spannung ausschließlich von diesem Krümmungsradius und von der Austrittsspannung des Emittermaterials abhängt. Zur Erhöhung der Gesamtstromstärke vervielfacht man diese Spitzen durch Schaffung eindimensionaler Netzwerke in Form von Kämmen oder zweidimensionaler Netzwerke in Form von Bürsten oder Reihenanordnungen. Derartige Anordnungen werden im allgemeinen gefertigt, indem durch ein mechanisches Verfahren vorher angespitzte Stäbe in ao einen geeigneten Träger eingesetzt oder eingetrieben werden, oder durch ein Verfahren, bei dem derartige Stäbe, nachdem sie eingesetzt oder eingetrieben sind, durch ein mechanisches oder elektrochemisches Verfahren gemeinsam angespitzt werden. Es ist jedoch schwierig, dieses Verfahren mit der gewünschten Genauigkeit und Reproduzierbarkeit auszuführen, insbesondere, wenn man den Abstand zwischen parallellaufenden Spitzen herabsetzt, was erforderlich ist, wenn eine Kathode von relativ kleinen Abmaßen hergestellt werden soll, die einen relativ großen Strom liefern soll. Insbesondere, wenn der Abstand zwischen den Spitzen auf eine Größenordnung von 1 mm herabgesetzt wird, ist es nach den bekannten Verfahren praktisch unmöglich, eine Anordnung zu schaffen, die aus hinreichend und gleichmäßig zugespitzten Spitzen besteht und gleichzeitig unbedingt eben ist, d. h., bei der die Enden der Spitzen exakt in der gleichen Ebene liegen. Tatsächlich ist es nicht möglich, vorbehandelte Spitzen, deren Kriimmungsradius am Ende hinreichend klein und gleichmäßig ist, durch ein mechanisches Verfahren in einen Träger einzusetzen oder einzutreiben mit einer Genauigkeit, die hinreicht, um eine unbedingt ebene Anordnung zu erzielen. Werden im Gegensatz dazu die Stäbe erst eingetrieben oder eingesetzt und wird danach versucht, sie auf gleiche Länge abzuschneiden oder zu fräsen, so zerstört man die Form der Spitzen. Versucht man andererseits, nachdem die Stäbe eingesetzt oder eingetrieben sind, diese durch Einwirkung eines elektrochemischen Bades, bei dem die Spannung einerseits an die Spitzenanordnung und Verfahren zur Herstellung kaltemittierender
Kathoden auf elektrolytischem Wege und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie
Sans Fil, Paris

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,
Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Arvind Maganbhai Shroff, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 29. Juni 1962 (902437)

andererseits an eine dieser gegenüberliegende Elektrode angelegt wird, gleichzeitig anzuspitzen und auf eine gegebene Länge zu bringen, so hat die Erfahrung gezeigt, daß das Anspitzen zufriedenstellend und mit hinreichender Gleichförmigkeit erzielt werden kann, daß jedoch die Anordnung nicht eben bleibt, sondern auf Grund der Nichtlinearität der elektrischen Feldlinien innerhalb des Bades Vertiefungen oder Erhöhungen aufweist.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung kaltemittierender Kathoden mit vielen Spitzen in Form von Kämmen oder Reihenanordnungen, insbesondere mit in engem Abstand angebrachten Spitzen, bei dem die im Zusammenhang mit den bekannten Verfahren erwähnten Nachteile entfallen, d. h., bei dem man Reihenanordnungen erzielt, die unbedingt eben sind und aus sich verjüngenden Spitzen mit einem hinreichend kleinen und hinreichend gleichförmigen Krümmungsradius bestehen.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Drähte jeweils einzeln durch die Bohrungen eines in der Ätzebene angeordneten Bleches, das als Elektrode für das elektrolytische Bad dient, geführt werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Elektrodenbleches Ausrichtbleche mit gegenüber den Bohrungen im Elektrodenblech kleineren Bohrungen so angeordnet

709 707/490

Claims (4)

sind, daß die Bohrangen im Elektrodenblech mit den Bohrungen in den Ausrichtblechen fluchten. Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen, die ausschließlich zu Erläuterungszwecken zwei Ausführungsformen der Erfindung zeigen, weiter beschrieben. F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausrichtblech; Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf das Elektrodenblech; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der Anordnung, wie sie in der ersten Phase des Herstellungsverfahrens verwendet wird; Fig. 4 zeigt die Anordnung nach Fig. 3 in einer späteren Phase des gleichen Verfahrens; Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die das durch das Verfahren gemäß Fig. 3 und 4 erzielte Produkt zeigt; Fig. 6 ist ein Querschnitt, ähnlich Fig. 3, einer abgewandelten Ausführungsform. Nach dem Verfahren werden drei parallele Lochbleche, von denen die äußeren Bleche 1 und 3 von der Art wie in Fig. 1 dargestellt sind und das dazwischenliegende Blech 2 der in F i g. 2 dargestellten Art entspricht, starr angeordnet. Die Bleche weisen weisen ein Netzwerk von Öffnungen mit gleicher Teilung auf. Die Öffnungen 4 der Bleche 1 und 3 sind genau dem Drahtdurchmesser angepaßt, während die Öffnungen 5 des Bleches 2 etwas größer sind. Bei Wolframdraht von 0,12 mm Durchmesser können die Öffnungen 4 0,125 mm Durchmesser und die Öffnungen 5 0,5 mm Durchmesser haben. Die drei Lochbleche 1, 2 und 3 werden durch Isolierstifte 6 (F i g. 3), die die Bleche mittels der Öffnungen 7 zentrieren, durch isolierende Abstandhalter 8 und 9 zwischen aufeinanderfolgenden Blechen und übliche Mittel zusammengehalten. Als nächstes wird ein Netzwerk paralleler Drähte zwischen den äußeren Blechen 1 und 3 angebracht, beispielsweise unter Verwendung eines Bündels von Wolframdrähten 11, die einzeln durch die Öffnungen 4 der Bleche 1 und 3 gefädelt werden, wobei diese Drähte auch durch die größeren Öffnungen 5 des Gitters 2 hindurchgehen. Danach wird die starre Anordnung der Lochbleche auf einen Behälter 12, der mit einem Pulver 13, z. B. Nickel, gefüllt ist, gesetzt, in das die Enden 14 der Drähte 11 eingebettet werden, die aus dem Blech 1 herausragen. Nach dem Sintern erhält man einen festen Träger, in den die Drähte 11 eingebettet sind. Danach werden die Drähte 11 gekürzt, indem sie in der Ebene des Gitters 3 oder in einer Ebene parallel dazu durch ein geeignetes mechanisches oder elektrochemisches Verfahren abgeschnitten werden. Beispielsweise kann die Anordnung in ein elektrolytisches Bad mit einer Elektrode 18, die der Anordnung 11 gegenüberliegt, getaucht werden, wobei die Spannung über die Leitungen 17 zwischen Elektrode 18 und Gitter 3 angelegt wird. Die Drähte der Anordnung 11 werden dabei in der Ebene des Gitters abgetrennt, wobei jedoch infolge des Kurzschlusses zwischen Blech 3 und den Drähten die Drahtenden nicht angespitzt werden. Bei diesem Zustand des Verfahrens ist es nicht von Bedeutung, Spitzen von genau gleicher Länge zu erhalten. Nach Entfernung des Bleches 3 und des Abstandhalters 9 erhält man gemäß F i g. 4 ein Netzwerk von Drähten ohne Spitze, die nicht genau gleiche Länge zu haben brauchen und im Träger 16 eingebettet sind. Die starre Anordnung aus den Blechen 1 und 2 bleibt noch an seiner Stelle, um dem Anspitzverfahren durch elektrochemische Einwirkung ausgesetzt zu werden. Dieses Verfahren kann z. B. in einem NaOH-Bad durchgeführt werden. Dabei wird über die Leitungen 21 eine Spannung zwischen Blech 2 und den Drähten 15 angelegt. Jede Öffnung 5 bildet um den ihr zugeordneten Draht eine einzelne elektrolytische Zelle aus, so daß die Drähte 15 gleichzeitig und gleichförmig angespitzt und auf gleiche Länge innerhalb der Ebene des Bleches 2 gebracht werden. Nach Entfernung der Bleche 1 und 2 erhält man dann die fertige Kathode, die in Fig. 5 perspektivisch dargestellt ist und beispielsweise 10 -20 Spitzen in Abständen von 1 mm aufweisen kann, deren Gesamtabmessungen also in der Größenordnung von 10 · 20 mm liegen. Wie in F i g. 6 dargestellt, kann auch ein ununterbrochener Draht in wechselnder Richtung durch die aufeinanderfolgenden Bleche gesteckt oder gewebt werden, statt ein Bündel von Drähten 11, wie in Fig. 3 dargestellt, in die Öffnungen 4 einzuführen. Statt die Drahtenden in Metallpulver einzubetten, können auch horizontal verlaufende Teile 19 der Drähte 11, die aus dem Blech 1 herausragen, an einem vorher bearbeiteten Träger angeschweißt werden. Nach Abtrennen der horizontalen Teile 20 der Drähte, beispielsweise durch elektrochemische Einwirkung wie nach Fig. 3, erhält man die gleiche Konfiguration wie in Fig. 4. Es folgt dann das in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebene elektrochemische Anspitzverfahren. Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichzeitigen elektrolytischen Abschneiden und Anspitzen einer Mehrzahl von in engem Abstand voneinander angeordneten Metalldrähten auf im wesentlichen gleiche Länge für kaltemittierende Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte jeweils einzeln durch die Bohrungen eines in der Ätzebene angeordneten Elektrodenbleches geführt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Elektrodenbleches (2) Ausrichtbleche (1, 3) mit gegenüber den Bohrungen im Elektrodenblech kleineren Bohrungen (4) so angeordnet sind, daß die Bohrungen (5) im Elektrodenblech (2) mit den Bohrungen (4) in den Ausrichtblechen (1, 3) fluchten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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