DE1275692B

DE1275692B - Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode fuer Elektronenroehren

Info

Publication number: DE1275692B
Application number: DEL48997A
Authority: DE
Inventors: Paul W Crapuchettes
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Litton Industries Inc
Priority date: 1963-10-14
Filing date: 1964-10-09
Publication date: 1968-08-22

Description

Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode für Elektronenröhren Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode für Elektronenröhren.
Vorratskathoden, die vielfach in Magnetrons und anderen Anwendungen für hohe Strombelastung Verwendung finden, werden bisher meist in folgender Weise hergestellt: Wolframpulver wird in einer Wasserstoffatmosphäre zu einem Schwammkörper gesintert. Dann wird Kupfer in den Schwammkörper eingegossen. Die gesinterte Masse wird bearbeitet, um die gewünschte Kathodenform anzunehmen, und dann im Vakuum erhitzt, um das als Bindemittel dienende Kupfer und etwaige Verunreinigungen aus der Kathode zu verdampfen, so daß nur ein Wolframschwamm zurückbleibt. Dann wird die Kathode mit einer Elektronen emittierenden Substanz getränkt, die nun zum Einbau in die Elektronenröhre bereit ist. Als emittierende Substanz kann beispielsweise ein Gemisch von 5 Mol Bariumkarbonat (BaCo3), 2 Mol Aluminiumoxyd (Al 0.,) und 3 Mol Kalziumkarbonat dienen. Dieses Gemisch wird in den Kathodenkörper eingebettet und in Wasserstoff gebrannt, wodurch es sich im wesentlichen in Bariuma-Iuminat verwandelt.
Dieses Verfahren liefert zwar gute Vorratskathoden, ist aber umständlich und teuer. Dasselbe gilt für ein ähnliches Verfahren zur Herstellung, einer Vorratskathode für Elektronenröhren, bei dem zunächst eine Unterlage mit den gleichen Abmessungen wie die herzustellende Kathode aus einem inerten Werkstoff (z. B. Molybdän) gebildet wird, dann ein poröser Träger auf die Unterlage aufgebracht und schließlich der Träger mit einer Elektronen emittierenden Substanz getränkt wird. Auch hier muß der aus Wolfram und Molybdän bestehende poröse Träger zuerst aus Pulver gepreßt und dann längere Zeit gesintert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, das zuletzt genannte Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode zu verbessern und zu vereinfachen. Hierzu wird erfindungsgemäß der poröse Träger durch Flammspritzen von Wolfram oder von einem Gemisch aus Wolfram und Nickel ohne Zwischenlage einer Emissionsverbindung auf die Unterlage aufgebracht.
Diese Herstellungsart hat gegenüber dem Verpressen eines Pulvers mit nachfolgendem Sintern verschiedene Vorteile. Das Flammspritzen ist billig, zeitsparend und zur Massenherstellung hervorragend geeignet, wobei sich eine vorzüglich haftende Verbindung des Trägers mit der Unterlage ergibt. Die Aufbringung des Trägers kann hierbei mit Hilfe von Schablonen geschehen, so daß die Konturen scharf begrenzt sind und die Kathode genau die gewünschte Form erhält.
Es ist zwar schon bekanntgeworden, eine Kathode dadurch herzustellen, daß auf einen isolierenden oder metallischen Träger eine Legierung, wie Barium-Aluminium, gespritzt wird, daß ferner auf diese Legierung gleichfalls durch ein Spritzverfahren eine poröse Schicht eines Metalls der Eisengruppe oder ein hochschmelzendes Metall aufgebracht wird und daß letztere Schicht an ihrer Oberfläche oxydiert oder mit einem Endalkalioxyd überzogen wird. Auf diese Weise wird aber keine echte Vorratskathode erhalten, da das Barium direkt und vollständig aus der Legierung frei wird und durch die poröse Oberflächenschicht hindurch austritt. Infolgedessen eignet sich diese Kathode auch nicht für Vakuumröhren, da infolge der großen Diffusionsgeschwindigkeit des Bariums ein Bariumlichtbogen entstehen kann. Deshalb ist man von diesem Herstellungsverfahren bald wieder abgekommen.
Überraschenderweise hat sich demgegenüber gezeigt, daß die Aufbringung des aus Wolfram oder einem Gemisch aus Wolfram und Nickel bestehenden Trägers unmittelbar auf die Unterlage zu einer hervorragenden Vorratskathode führt, die mindestens ebensogut wie die gesinterten Vorratskathoden ist, jedoch den Vorteil der viel einfacheren und billigeren Herstellung hat.
Die erfindungsgemäße Herstellung einer solchen Vorratskathode geschieht im einzelnen folgendermaßen: Eine Unterlage, deren Abmessungen ungefähr denjenigen der herzustellenden Kathode entsprechen, wird aus einem mit dem Kathodenmaterial nicht reagierenden und es nicht vergiftenden Werkstoff hergestellt. Der Werkstoff muß vor allem hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen und chemische Trägheit aufweisen. Beispielsweise wird die Unterlage aus einem dünnen Molybdänblech gezogen, das mit einer dünnen Nickelschicht überzogen ist, um die Bildung von Bariummolybdat oder anderen Kathodengiften zu verhindern. Dann wird Wolframpulver oder ein anderer Stoff, z. B. ein Gemisch von Wolframpulver und Nickelpulver, auf die Außenfläche der Unterlage aufgespritzt, um dort einen Träger für die Emissionssubstanz zu bilden. Das Gebilde wird nun im Vakuum erhitzt, um Verunreinigungen auszutreiben. Der so hergestellte Kathodenträger kann nun in bekannter Weise mit einer Elektronen emittierenden Substanz getränkt werden.
Beispielsweise wird eine Vorratskathode für ein Magnetron hergestellt, indem ein topfförmiger Hohlkörper aus einem Molybdänblech mit einer Dicke von 0,25 mm gezogen wird. Der Durchmesser des Topfes beträgt 14 mm und die Länge 15 mm. Ein dünner Nickelüberzug (0,0025 mm) wird aufgebracht und gesintert. Dann wird Wolframpulver auf die Außenfläche des Topfes bis zu einer Dicke von 1,3 mm flammgespritzt. Der flammgespritzte Topf wird bei 1700° C im Vakuum erhitzt, um alle Verunreinigungen auszutreiben. Dann wird die Kathode mit einem Gemisch von 5 Mol Bariumkarbonat, 2 Mol Aluminiumoxyd und 3 Mol Kalziumkarbonat imprägniert und in Wasserstoff bei einer Temperatur von etwa 1600° C gebrannt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode für Elektronenröhren, bei dem zunächst eine Unterlage mit den gleichen Abmessungen wie die herzustellende Kathode aus einem inerten Werkstoff (z. B. Molybdän) gebildet wird, dann ein poröser Träger auf die Unterlage aufgebracht und schließlich der Träger mit einer Elektronen emittierenden Substanz getränkt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Träger durch Flammspritzen von Wolfram oder von einem Gemisch aus Wolfram und Nickel ohne Zwischenlage einer Emissionsverbindung auf die _ Unterlage aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage durch Ziehen eines Bleches in Form eines Topfes gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage vor dem Aufbringen des Trägers mit einem Nickelüberzug versehen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage mit dem darauf befindlichen Träger vor der Tränkung mit der Elektronen emittierenden Substanz im Vakuum erhitzt wird, um Verunreinigungen aus dem Träger auszutreiben. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 272 699; französische Patentschrift Nr. 1173165.