DE1514456C

DE1514456C - Cathode for electron tubes

Info

Publication number: DE1514456C
Application number: DE19651514456
Authority: DE
Inventors: Susumu Tokio Sato Hiroki Saitama Yoshida, (Japan)
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1965-04-29
Filing date: 1965-04-29
Publication date: 1973-02-15

Description

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ringförmiger Halter 13 aus isolierendem Material Längsrichtung ausdehnen kann. Zu diesem Zweck istannular holder 13 made of insulating material can extend longitudinally. To that end is

hält das Gitter 10 im Abstand vom äußeren Umfang der Heizer 2 im Abstand vom Kopfstück 1 befestigt,holds the grid 10 at a distance from the outer circumference of the heater 2 at a distance from the head piece 1,

des Kopfstücks 1. Ein Ende des Graphitheizers 2 ist fest am Kopf-of the head piece 1. One end of the graphite heater 2 is firmly attached to the head

Die Leitungen 8 bestehen vorzugsweise aus Nickel stück 1 befestigt, während das andere Ende frei in oder einer Legierung auf Nickelbasis, wie Nickel— 5 eine Ausnehmung 21 ragt, deren Breite größer ist Kobalt oder Nickel—Eisen, wobei die Legierungen als die Breite des Graphitheizers 2. Eine der Leitunmindestens 50 °/₀ Nickel enthalten. Die Leitungen gen 8 kann die typische Kreisform aufweisen, während werden in die Öffnung 6 des Graphit-Heizelements 2 die am freien Ende des Graphitheizers 2 befestigte eingesetzt. Vor dem Einsetzen wird die Leitung 8 mit Leitung die Form einer Nickelfolie 18 besitzt, welche einer Substanz überzogen, die mit Graphit ein stabiles io mit dem Graphitheizer 2 an der mit 19 bezeichneten Karbid bildet, insbesondere ein Metall, wie Molybdän, Verbindungsstelle verbunden ist. Das andere Ende Wolfram, Titan, Vanadin, Tantal, Niob, Zirkon oder der Folie 18 ist an der Basis des Kopfstückes 1, beiChrom oder andere Legierungen. Diese Metalle spielsweise mittels einer Klebstoff schicht 20, angeklebt, werden als Pulver zusammen mit einem organischen Die Folie 18 ist am Heizer 2 mittels der metallurgi-Bindemittel auf die Leitung gebiacht, welches das 15 sehen, Karbid enthaltenden Bindung befestigt, welche Pulver auf der Leitung hält. Diese Suspension der durch eine Karbidschicht 15 gekennzeichnet ist. In Metallteilchen in dem Bindemittel kann in Form einem typischen Fall liegt der Durchmesser der Leieiner Paste aufgebracht oder auf den Graphitheizer tung8 zwischen 0,4 und 0,6 mm, und die Stäike der aufgestrichen oder aufgesprüht werden, um eine Nickelfolie kann im Querschnitt 0,05 mm auf 1,2 mm Schicht zu bilden, welche in F i g. 3 mit 14 bezeichnet 20 betragen.The lines 8 are preferably made of nickel pieces 1 attached, while the other end protrudes freely in or a nickel-based alloy such as nickel-5 a recess 21, the width of which is greater than cobalt or nickel-iron, the alloys being greater than the width of the graphite heater 2. One of the Leitunmindestens 50 ° / ₀ contain nickel. The lines 8 can have the typical circular shape, while the one attached to the free end of the graphite heater 2 is inserted into the opening 6 of the graphite heating element 2. Before insertion, the line 8 with line is in the form of a nickel foil 18, which is coated with a substance that forms a stable joint with graphite with the graphite heater 2 at the carbide designated 19, in particular a metal such as molybdenum. The other end of tungsten, titanium, vanadium, tantalum, niobium, zirconium or the foil 18 is at the base of the head piece 1, in the case of chrome or other alloys. These metals, for example by means of an adhesive layer 20, are glued on as a powder together with an organic film 18 is attached to the heater 2 by means of the metallurgy binder on the line, which attaches the bond containing carbide, which powder on the line holds. This suspension, which is characterized by a carbide layer 15. In metal particles in the binder, in the form of a typical case, the diameter of the paste applied or on the graphite heater8 between 0.4 and 0.6 mm, and the thickness of the brushed or sprayed on, a nickel foil can have a cross section of 0, 05 mm to form a 1.2 mm layer, which is shown in FIG. 3 denoted by 14 be 20.

und zwischen der Leitung 8 und dem Heizer 2 ange- Die erfindungsgemäß bevorzugte Graphitart hatand between the line 8 and the heater 2. The type of graphite preferred according to the invention has

ordnet ist. Die Anordnung wird sodann im Vakuum die folgenden Eigenschaften:is arranged. The arrangement will then have the following properties in a vacuum:

oder in einer inerten Atmosphäre, wie Wasserstoff Grenztemperatur oberhalb 3000⁰Cor in an inert atmosphere such as hydrogen limit temperature above 3000 ⁰ C

oder Stickstoff, Argon, Krypton od dgl. auf eine Spezifischer Widerstand höher als 1000 Mikroohm cmor nitrogen, argon, krypton or the like to a specific resistance higher than 1000 microohm cm

höhere Temperatur gebracht gewöhnlich im Bereich ,5 Wärmeleitfähigkeit .... kleiner als 15 kcal/m h ⁰Chigher temperature usually brought in the range of .5 thermal conductivity .... less than 15 kcal / mh ⁰ C

zwischen etwa 1100 und 2000⁰C. Das Metall 14 und Wärmeausdehnungs-between about 1100 and 2000 ⁰ C. The metal 14 and thermal expansion

der Kohlenstoff des Graphitheizers 2 bilden dabei ein _koeffizient kleiner als 3,0 · 10"*/° Cthe carbon in the graphite heater 2 thereby form a _koe fficient less than 3.0 x 10 "* / ° C

in der Schicht 15 enthaltendes Karbid welches in _Ei_asti_zitätsmodul größer als 2000 kg/mm*containing in the layer 15 in which carbide _E _ast i i _z itätsmodul greater than 2000 kg / mm *

den Graphitkorper diffundiert und die Leitung 8 fest Biegefestigkeit größer als 500 kg/cm*the graphite body diffuses and the line 8 fixed flexural strength greater than 500 kg / cm *

mit dem Heizelement 2 verbindet. Wenn als Metall 30 ^{s 6} ^{B Bl}
Molybdän verwendet wird, kann die Legierungs- Graphit mit den obigen Eigenschaften wird geschieht 15 ein Karbid, wie MoC oder Mo₂C oder beide, schnitten und in eine gewünschte Form verarbeitet, enthalten. Das Metall der Leitung 8 und das das Eine Länge von 10 mm und ein rechteckiger Quer-Karbid bildende Metall bilden ebenfalls eine Legierung, schnitt von 1,2 mm auf 0,2 mm ist dabei eine bevorwelche die beiden fest aneinander bindet, wodurch eine 35 zugte Abmessung. Bei der Herstellung des Bindemittels metallurgisch gebundene Einheit zwischen dem Metall kann eine Mischung aus feinen Pulvern von Tantal und der Leitung und dem Graphit des Heizelements Molybdän in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 zuentsteht, sammengegeben und mit Nitrozellulose und N-Butyl-connects to the heating element 2. If the metal is 30 ^{s 6} ^{B Bl}
Molybdenum is used, the alloy may contain graphite with the above properties is done 15 a carbide, such as MoC or Mo ₂ C or both, cut and processed into a desired shape. The metal of the line 8 and the metal forming a length of 10 mm and a rectangular transverse carbide also form an alloy, cut from 1.2 mm by 0.2 mm is a before which the two firmly binds together, creating a 35 added dimension. In the production of the binder metallurgically bonded unit between the metal, a mixture of fine powders of tantalum and the line and the graphite of the heating element molybdenum can be formed in a weight ratio of 1: 1, combined and mixed with nitrocellulose and N-butyl-

F i g. 4 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch azetat vermischt und sodann auf die metallische eine erfindungsgemäße Kathode. Ein Emissionsstoff 3, 40 Leitung oder als Überzug auf die Öffnungen 6 des welcher aus einer Mischung von Bariumoxyd und Graphitheizers aufgebracht werden. Die erhaltene Strontiumoxyd besteht, ruht auf einem Basismetall 4, Anordnung wird erhitzt, wobei die Temperatur etwa welches beispielsweise aus Nickel besteht, und das um 30⁰C je Minute eihöht und bei 1600 bis 2000⁰C Basismetall 4 ist auf einem Graphitheizer 2 befestigt. 20 bis 30 Minuten lang gehalten wird. Hierbei bildet Die Nickelbasis. 4 ist am Graphitheizer 2 durch die 45 sich eine Legierungsschicht 15, welche stabile Metall-Zwischenschaltung einer ein Karbid bildenden Metall- karbide enthält. Die Nickelleitung kann an dem das schicht 14' befestigt. Bei Behandlung der Kathode Karbid bildenden Metall durch Widerstandsschweiunter erhöhter Temperatur, wie oben beschrieben, ßung an den Berührungsstellen befestigt werden. Der bildet sich eine Karbidschicht 15' zwischen dem erzielte Heizer kann an einem keramischen Kopf-Graphitheizei 2 und der Metallzwischenschicht 14', 50 stück, wie es beispielsweise in F i g. 1 gezeigt ist, durch wodurch eine sichere metallurgische Bindung zwischen einen Klebstoff befestigt werden, welcher hauptsächden beiden erzielt wird. lieh aus Aluminiumphosphat besteht. Sodann wirdF i g. 4 shows a greatly enlarged section through mixed acetate and then onto the metallic cathode according to the invention. An emission substance 3, 40 line or as a coating on the openings 6 of which are applied from a mixture of barium oxide and graphite heater. The strontium oxide obtained consists, resting on a base metal 4, assembly is heated, the temperature about which consists for example of nickel, and 30 ⁰ C per minute eihöht and at 1600-2000 ⁰ C base metal 4 is fixed on a graphite heater. 2 Hold for 20 to 30 minutes. The nickel base forms here. 4, through which 45 extends an alloy layer 15 on the graphite heater 2, which contains a stable metal interposition of a metal carbide which forms a carbide. The nickel wire can be attached to the layer 14 '. When treating the cathode carbide-forming metal by resistance welding at elevated temperature, as described above, the contact points must be fixed. A carbide layer 15 'is formed between the heater achieved, 50 pieces on a ceramic head graphite heater 2 and the metal intermediate layer 14', as is shown, for example, in FIG. 1, whereby a secure metallurgical bond is secured between an adhesive which is primarily achieved by the two. borrowed from aluminum phosphate. Then will

Fig. 5A zeigt eine weitere Ausführungsform eines die Oberfläche des Heizers mit Paraffinwachs poliert,Fig. 5A shows another embodiment of the surface of the heater polished with paraffin wax,

erfindungsgemäßen Graphitheizers, bei welchem die Durch das Polieren wird die Dicke des Heizers aufGraphite heater according to the invention, in which the polishing increases the thickness of the heater

Dicke des Graphitheizers 2 dadurch vermindert ist, 55 etwa 0,1 mm vermindert.Thickness of the graphite heater 2 is reduced by about 0.1 mm.

daß in der Mitte der Längenabmessung des Heizers 2 Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wurden ein konkaver Teil 16 vorgesehen wird, und bei welchem feine Pulver von Nickel, Molybdän und Titan im die Kathodensubstanz 3 oberhalb dieses Teiles mit Gewichtsverhältnis von 7:2:1 mit dem obengenannten verminderter Dicke angeordnet ist. Es hat sich heraus- Bindemittel vermischt und auf die Nickelleitung gegestellt, daß bei dieser Ausführungsform der Wirkungs- 60 bracht, welche sodann auf die Graphitoberfläche grad der Heizelemente verbessert ist. In F i g. 5 B ist gelegt wurde. Die Kathode wurde in einer reduzierendie Unterseite des Graphitheizers aus dem gleichen den Atmosphäre bei einer Temperatur von 1300 bis Grunde abgerundet, um eine gekrümmte Fläche 17 zu 1500° C gehalten. Da Nickel einen niediigen Schmelzergeben, punkt besitzt, wurde die Oberfläche der Legierungs- that in the middle of the length dimension of the heater 2 were in another embodiment a concave portion 16 is provided and in which fine powders of nickel, molybdenum and titanium are im the cathode substance 3 above this part with a weight ratio of 7: 2: 1 with the above reduced thickness is arranged. It turned out - binder mixed and placed on the nickel line, that in this embodiment the effect 60 is brought, which then on the graphite surface degree of heating elements is improved. In Fig. 5 B has been placed. The cathode was in a reducing die Bottom of the graphite heater from the same the atmosphere at a temperature of 1300 to Basically rounded around a curved surface 17 held at 1500 ° C. Since nickel has a low melting point, the surface of the alloy

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Aus- 65 schicht mit einer Nickelschicht bedeckt. DadurchThe F i g. 6 and 7 show a modified outer layer covered with a nickel layer. Through this

führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wurde die Verbindung zwischen den Nickelleitungenmanagement form of the device according to the invention, was the connection between the nickel lines

bei welcher sich der Graphitheizer 2 beim Heizen in und dem Graphit sicher und einfach hergestellt.in which the graphite heater 2 is safely and easily produced in and out of the graphite during heating.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 in which a line is attached to a graphite heating patent claims: element by means of a metallurgical bond and in which the electron-emitting

1. Cathode for electron tubes with a substance ah a graphite heater through a stable Graphite heating element to which a metal interlayer of carbide is attached.

Lines are attached and that of a sub-In addition, the invention is based on a method for

position is carried, thereby marked- fastening of, nickel or alloys on nickel-

n e t that the metallic leads (8) on the base on a graphite surface by means of an in place and

Heating element (2) directed through an intermediate layer (14) point generated carbide intermediate layer,

are attached, the one with the graphite of the heating io According to the invention is now a cathode

element contains formed metal carbide, and for electron tubes with a graphite heating element

that an emission substance (3) is specified on the heating element (2), attached to the metallic leads

is attached. and that is supported by a base that

2. Cathode according to claim 1, characterized in that the metallic drawing, that the metal carbide is a carbide of 15 wires attached to the heating element through an intermediate of the Metals molybdenum, tungsten, titanium, vanadium, are attached to the one with the graphite of the layer Is tantalum, niobium, zirconium and chromium. The heating element contains formed metal carbide, and

3. Cathode according to claim 1, characterized in that an emission substance is attached to the heating element draws that the line consists of a metal is. '

which is selected from the group consisting of nickel, ao With reference to the figures, the invention is exemplified

Nickel-based alloys containing cobalt are explained in more detail. It shows

and iron-containing alloys on nickel F i g. 1 is an enlarged plan view in which the

basis exists. Main parts of a graphite heating according to the invention

4. Cathode according to claim 1, characterized in that the device is shown somewhat schematically,
records that the electron-emitting substance 25 F i g. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1, bound to the graphite by a metal carbide in which the heating device is shown together with a grid which is formed integrally with the graphite,

is. . '' F i g. 3 is an enlarged view in section of a

5. Cathode according to claim 1, characterized in part of the heating device according to the invention,
draws that the graphite heating element shaped 30 F i g. 4 is a schematic, greatly enlarged, that a zone of reduced thickness in the section, in which it is shown how the cathode area is provided, in which the electron substances are attached to the graphite heat-emitting substance according to the invention. element are attached,

6. Cathode according to one of the preceding FIGS. 5A and 5B side views of other claims, characterized in that the 35 embodiments of the graphite heating device,
Graphite heating element at one end on FIG. 6 is a plan view of a further embodiment pad is attached and at the other end to the form of the invention, in which it is shown how the adaptation to the thermal expansion freely moving graphite heater is attached to the pad. is to prevent thermal expansion of the heating

7. Cathode according to claim 6, characterized to enable 40 device in its longitudinal direction, and
draws that the metallic line from a F i g. 7 consists essentially of a section along the metallic foil. Line VII-VII in FIG. 6th

The heating device according to the invention is for the purpose

example explanation in the environment of a

45 electron gun for a cathode ray tube.

The invention relates to a cathode of the provided. In Fig. 1 is with 1 a ceramic head piece

Kind, as they are called in vacuum tubes and electrons, across the line of a graphite keystroke 2

cannons for cathode ray tubes is used. is arranged. An electron-emitting substance 3,

So far, in such tubes and electrons - for example a combination of barium and guns graphite heating elements have been used, and there are 50 strontium oxides, on a nickel base plate 4, non-porous graphite sub- were arranged for this purpose and in the middle of the graphite heating strip 2 high density punching developed. The graphite attached in a manner to be explained later,
is duich high density, high specific resistance, the graphite heating strip 2 carries broadened end high thermal stability and large mechanical parts 5 at both ends, through which holes 6 strength characterized. The use of a 55 extend. The surface of the head piece 1 has such graphite makes a good heating source for a pair of opposing assemblies of an electron gun or an electron syringe. Since recordings 7, in which the widened parts 5, however, the graphite itself is chemically very stable, of the graphite strip are added. It is almost impossible for the parts 5 widened on the graphite heating surface to be cemented in a suitable manner to the lead wires, for example made of nickel or the like, to form the head piece 1. Attach an electrical line 8 and thereby an ohmic one extends through a hole 9 in the head piece 1, and make contact with it. The electrodes are sometimes - their upper end extends into the hole 6 of the graphite heater 2 mechanically in contact with the graphite heater.

brought, however, this contact is unstable and it In Fig. 2 is denoted by 10 a grid, which

changes in contact resistance are arranged around the electron gun and a

causes, whereby a non-uniform characteristic central opening 11 for the passage of the electrons

is effected in the heating element. having. A spacer 12 is between the

The invention is therefore concerned with a cathode, head piece 1 and the grid 10 arranged, and a