DE1564448B2

DE1564448B2 - Heizkörper für eine indirekt heizbare Kathode

Info

Publication number: DE1564448B2
Application number: DE1564448A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hermann Raymuend Almer; Adrianus Kuiper; Cornelis Maan
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-09-23
Filing date: 1966-09-20
Publication date: 1975-05-15
Also published as: FR1501048A; CH477085A; DE1564448A1; AT263156B; DE1564448C3; FI43089B; NO119366B; US3490944A; BE687198A; ES331443A1; GB1121035A; NL6512348A; DK118198B

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkörper für eine indirekt heizbare Kathode, der mit einer ersten, aus reinem Aluminiumoxid bestehenden Schicht und mit einer zweiten, dunkelgefärbten, aus einem Gemisch von Metalloxidteilchen und Metallteilchen bestehenden Schicht überzogen ist.

Es ist bekannt, einen Heizdraht zunächst mit einer aus reinem Aluminiumoxid bestehenden isolierenden Schicht zu überziehen, auf die eine zweite aus einem Gemisch von Aluminiumoxid und nahezu 50 Gewichtsprozent Wolframpulver bestehende Schicht aufgebracht wird. Dadurch wird die Wärmestrahlung in Richtung auf die Kathode vergrößert, so daß die Temperatur des Heizdrahtes niedriger wird, dadurch, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Heizkörper und der Kathode geringer ist. Infolgedessen ist auch der Isolierwiderstand der Aluminiumoxidschicht höher, während die Lebensdauer des Heizdrahtes erheblich verlängert wird. *

Obgleich mit dieser bekannten Ausführungsform gute Ergebnisse erzielt werden, stellt es sich heraus, daß bei der Herstellung die Gefahr eines verhältnismäßig großen Ausschusses vorliegt. Es zeigt sich, daß die dunkelgefärbte Schicht einen erheblich niedrigeren Isolierwiderstand als die unterliegende AhO3-Schicht aufweist. Dies hat zur Folge, daß ein Leckstrom zwischen der Kathode und dem Heizkörper oder ein Durchschlag auftreten kann, wenn die untere Al2O3-Schicht Poren oder Risse aufweist. Diese untere Schicht muß daher sehr sorgfältig gesintert werden, was kostspielig ist. Außerdem muß das Ende der dunkelgefärbten Schicht in einem gewissen Abstand vom Ende der unterliegenden AbO3-Schicht liegen, so daß sie nicht mit dem Heizdraht in Kontakt kommt.

Weiter ist ein Kathodenheizer für Elektronenröhren mit einer hochisolierenden Oxidschicht und einer die Wärme gut abstrahlenden Außenschicht bekannt, bei

ίο dem die Außenschicht aus einer Mischung von Oxiden besteht. In nachfolgenden Fertigungsschritten, insbesondere Ätzprozessen, hat sich die Außenschicht aus Oxiden als nicht hinreichend säurebeständig erwiesen, so daß auch bei dieser Ausführungsform die Gefahr erheblichen Ausschusses besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkörper für eine indirekt heizbare Kathode zu schaffen, dem die erwähnten Nachteile der bekannten Ausführungsformen nicht anhaften.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metalloxidteilchen des Gemisches der zweiten Schicht aus einem oder mehreren der folgenden Oxide bestehen: Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Thoriumoxid oder Zirkoniumoxid. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Metallteilchen der zweiten, dunkelgefärbten Schicht aus Wolfram, wobei das Gemisch der zweiten Schicht 40 bis 75% Metallteilchen enthält. Die mittlere Größe sowohl der Metalloxidteilchen als auch der Metallteilchen des Gemisches ^!der zweiten Schicht ist nahezu gleich und liegt in der Größenordnung von 1 μπι, wobei die Teilchen des Gemisches aus Metalloxid und Metall nicht größer als 12 μπι sind. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf die dunkelgefärbte zweite Schicht eine dritte, nur einige μίτι starke Schicht aus einem oder mehreren der folgenden Oxide aufgebracht: Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Zirkoniumoxid oder Thoriumoxid.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Verwendung der für die zweite Schicht genannten Oxide der Isolierwiderstand zwischen der Kathode und dem Heizdraht besonders hoch ist, dies gilt auch während der Lebensdauer.

Obgleich dies nicht mit Gewißheit nachgewiesen wurde, wird der hohe Widerstand auf die Möglichkeit zurückgeführt, daß die erwähnten Oxide mit dem AI2O3 der Unterlage reagieren und eine Übergangsschicht bilden, wodurch PN-Übergänge entstehen können, die für Leckströme eine sperrende Wirkung haben.

Es ist bekannt, daß auf diese Weise ein sehr hoher Isolierwiderstand zwischen dem Heizdraht und der Kathode erhalten werden kann, indem das AI2O3 der ersten Schicht mit dem Wolframdraht eine P-leitende Übergangsschicht bildet, während das reine AI2O3

selbst, gleich wie MgO, vom N-Leitfähigkeitstyp ist. MgO bildet jedoch mit AI2O3 gleichfalls eine P-leitende Zwischenschicht. Daher ist bei der bekannten Bauart die Al2O3-Schicht auf dem Heizdraht mit einer MgO-Schicht in Berührung, wodurch vom Heizdraht zur Kathode PNP-Übergänge entstehen, so daß Leckströme in beiden Richtungen gesperrt werden.

Die vorteilhafte Wirkung von ZrO2 und ThO2 als Zusätze in der dunkelgefärbten Schicht ist der überraschenden Tatsache zuzuschreiben, daß diese Oxide nach ihrer Vermischung mit 40 bis 75 Gewichtsprozent Wolframpulver nicht mehr von einem Gemisch aus Salpetersäure und Schwefelsäure angegriffen werden, obwohl die Oxide in reinem Zustand sehr wohl in SaI-

petersäure löslich sind. Das Gemisch aus Salpetersäure und Schwefelsäure wird zum Lösen eines Molybdänkernes verwendet, auf den der Heizdraht aufgewickelt wurde.

Als vorteilhaft haben sich die für die zweite Schicht verwendeten Oxide auch im Hinblick auf die erforderliche Sintertemperatur erwiesen. Zum Erzielen einer gut haftenden, dunkelgefärbten Schicht ist eine Temperatur von 1600⁰C ausreichend, während die Sinterungstemperatur dieser Oxide im reinen Zustand viel höher ist.

Obgleich es nicht erforderlich ist, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die mittlere Größe sowohl der Oxidteilchen als auch der Metallteilchen der dunkelgefärbten Schicht nahezu gleich und vorzugsweise 1 μπι ist, wobei die größten Teilchen vorzugsweise nicht größer als 12 μπι sind. Diese Korngrößenverteilung läßt sich dadurch erhalten, daß das während längerer Zeit gemahlene Pulver durch ein Sieb mit 360 Maschen/cm gesiebt wird.

Es hat sich gezeigt, daß der Isolierwiderstand noch dadurch gesteigert werden kann, daß auf die dunkelgefärbte Schicht eine dritte, aus einem oder mehreren der erwähnten Oxide von Magnesium, Beryllium, Zirkonium oder Thorium bestehende Schicht aufgebracht wird. Wenn diese Schicht eine Stärke von nur einigen μπι hat, wird die Wärmeausstrahlung der dunkelgefärbten Schicht nahezu nicht beeinflußt, da eine so dünne Schicht für die Wärmestrahlung durchlässig ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Heizkörper für eine indirekt heizbare Kathode, der mit einer ersten, aus reinem Aluminiumoxid bestehenden Schicht und mit einer zweiten, dunkelgefärbten, aus einem Gemisch von Metalloxidteilchen und Metallteilchen bestehenden Schicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxidteilchen des Gemisches der zweiten Schicht aus einem oder mehreren der folgenden Oxide bestehen: Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Thoriumoxid oder Zirkoniumoxid.

2. Heizkörper nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen der zweiten, dunkelgefärbten Schicht aus Wolfram bestehen.

3. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der zweiten Schicht 40 bis 75% Metallteilchen enthält.

4. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Größe sowohl der Metalloxidteilchen als auch der Metallteilchen des Gemisches der zweiten Schicht nahezu gleich ist und in der Größenordnung von 1 μπι liegt.

5. Heizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Gemisches aus Metalloxid und Metall nicht größer als 12 μιη sind.

6. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die dunkelgefärbte, zweite Schicht eine dritte, nur einige μπι starke Schicht aus einem oder mehreren der folgenden Oxide aufgebracht ist: Magnesiumoxid, Berylliumoxid, Zirkoniumoxid oder Thoriumoxid.