DE1589111A1 - Verfahren zur Behandlung einer Elektrode,deren Oberflaeche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht - Google Patents

Description

Claude Paz et Visseaux, 10, Rue Cognacq-Jay, Paris 7 /Frankreich

Verfahren zur Behandlung einer Elektrode, deren Oberfläche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht

Priorität: vom 18.April I966 in Frankreich unter der No.: P.V. 57 986

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Elektrode, deren Oberfläche mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht, durch Erhitzung in einer koh/lenwasserstoffhaltigen Atmosphäre.

Es ist bekannt, Kathoden mit thoriunoxydhal tigern Wolfram von Vakuumröhren zu karburieren. Durch diese Maßnahmen erhöht aan die thermische Ionenemission, und der Kohlenstoff, der sich dabei ablagert, dient während des Betrieb·· der Röhr· als. Getter« Di· für die·· Karburierung angewandten Verfahr·* sind ziemlich schwierig auszuführen und at«ll«n einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der «igentliohen Herstellung der Elektrode «ar.

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Das Verfahren nach der Erfindung dagegen ist einfach durchzuführen und liefert auch die Sinterung des emittierenden Niederschlages, wenn die Elektrodenherstellung eine solche Sinterung umfaßt.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auoh anwendbar auf Elektröden für Röhren mit ionisierbarer Entladungsatmosphäre. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Behandlung eine elektrische Bogenentladung zwischen zwei Elektroden übergehen läßt, deren eine die zu behandelnde Elektrode ist, und die Atmosphäre für diese Entladung Kohlenwasserstoff unter einem Partialdruck in der Größenordnung von einem Millimeter Quecksilber enthält.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig.l zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung,

Fig.2 zeigt eine mit zwei Elektroden nach der Erfindung ausgerüstete Entladungslampe,

Fig.3 bis 6* zeigen andere Elektroden, die dem Behandlungsverfahren nach der Erfindung unterzogen worden sind«

Die in der Verrichtung nach Fig.l behandelte Elektrode ist für eine 400 W-Druokentladungslampe mfct einer Quecksilber und

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Halogenid· enthaltenden Atmosphäre bestimmt. Sie entspricht dir französischen Patentschrift 1 h6U 066 und besteht im wesentlichen aus ein·» Wolfrainetab k von 15 mm Länge und 0,75 mm Durchmesser, der mit 1,6 # Thoriumoxyd gemischt ist, einer Wendel 6 mit sieben dicht oder nahezu dicht aneinanderliegenden Windungen aus Wolframdraht von 0,5 mm Durchmesser und einem überzug 8 auf der Wendel und den angrenzenden Zonen des Stiftes k, insbesondere auf dessen Ende; dieser überzug besteht zu gleichen Gewichteteilen aus Thoriumoxydpulver und Thpriumpulver mit ein wenig provisorischem Bindemittel. Die Elektrode ist mit ihrem Stab in einem elastischen Futter 10 gehalten. vÜberdas ganze ist eine Glocke 12 mit'einem Rohrstutzen Ik geetttlpt; in die ein Wolframstift 16 eingeschmolzen ist. Die Glocke besteht beispielsweise aus einan Borsilikatglas, wie Pyrex.

Für die Behandlung gemäß der Erfindung läßt mnn durch den Rohrstutzen Xk reines Handelsargon streichen, das man bei Tm₁ ¹Xebungstempejrätur hnt über Naphthalinkürner streichen lassen. Der Parti-aldruck dieses Itohlenwnsserstoffes liegt dann in der Größenordnung von einem Tausendstel Atmosphäre. Wenn die Glocke »it diesem Gemisch gefüllt ist, schließt man die Elektrode ff., 6, 8 und den Stift 16 an die Pole einer Glei ch- oder Tfechsejstromquelle von geeigneter Spannung in Reihe mit einem Widerstand tin· Wenn man die beiden EIoL:-'^¹ '- aioh zunächst berühren läßt und dann voneinander entfernt, erzeugt man eine Bogenentladung. Für eine Elektrode der oben angegebenen Abmessungen wfihlt man eine Stromquelle und einen Vorschaltviderstahd der-

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art, daß die Entladung eine Stärke von 8 Amp.hat. Für eine Elektrode mit einem Stäbchen von 1,2 mm Durchmesser und einer Drahtwendel von 0,75 nun Durchmesser würde man eine Entladung von ungefähr 12 Amp. übergehen lassen. Diese Elektrode ist beispielsweise für eine Lampe von 2 kW bestimmt, die von einer Wechselstromquelle von 380 V gespeist wird.

Man läßt diese Entladung ungefähr 20 Sekunden übergehen, während man die Elektrode k, 6, 8 derart verlagert, daß der Kathodenfleck sich nacheinander auf allen Punkten des Überzuges 8 bildet. Der Fleck bringt die Stelle, wo er sich bildet, auf etwa 2000 C, so daß sich Thoriumoxyd und Thorium zu einer Keramikmasse umformen und das Bindemittel an dieser Stelle entfernt wird. Da der Kathodenfleck stark lokalisiert und diese Behandlungsstufe kurz ist, kann die Elektrodenmasse diese Temperatur nicht im entferntesten erreichen. Nach dieser Entladung läßt man die Elektrode sich im Verlauf etwa einer Minute in Argon ohne Naphthalin abkühlen. Dann wiederholt man die Bogenentladung bei gleichzeitigen Verlagerungen der zu behandelnden Elektrode, aber in Argon ohne Naphthalin, abgesehen von unbeabsichtigten Spuren. Nach ungefähr 20 Sekunden schaltet man die elek-trische Entladung ab, und nachdem man eine Minute lang zur Abkühlung der Elektrode Argon ohne Naphthalin hat durchstreichen lassen, hebt man die Glocke ab und zieht die Elektrode aus ihrem Futter 10.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vor der Durchleitung des naphthalinhaltigen Argons dxe Glocke mit reinem Argon auszu-

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spülen. Zwei Elektroden, die für eine Lampe von 2 kW, 380 V, bestimmt und in der beschriebenen Weise behandelt worden sind, wurden in der für Quecksilber-Entladungslampen bekannten Weise in einen Kieselsäurerohr von 30 mm Durchmesser montiert. Der Abstand zwischen diesen Elektroden, den sogenannten Hauptelektroden, betrug l40 mm. In der Röhre waren außerdem zwei Hilfselektroden, und zwar je eine nahe einer Hauptelektrode montiert und an die andere Hauptelektrode über einen Widerstand von 20 000 0hm angeschlossen. Zur Bildung der Entladungsatmosphäre wurdenin die Rohre Argon unter einem Druck von 20 mm Quecksilber bei Umgebungstemperatur, 0,26 g Quecksilber und 0,150 g eines' Jodidgemisch.es von Natrium, Thallium und Indium, eingeführt.

Eine gewisse Anzahl von in dieser Weise hergestellten Röhren wurde geprüft. Ihre Zündspannung bei Wechselstrom wurde in der Größenordnung von 300 bis 350 V,je nach Röhre,ermittelt. Bei ähnlichen Vergleichsröhren, deren Elektroden jedoch nicht gemäß der Erfindung behandelt worden waren, betrug die Zündspannung immer mehr als 380 V.

Fig.2 zeigt eine Lampe dieser Art mit zwei Hauptelektroden 20 und 22, aber nur mit einer Hilfsektrode 24. In bekannter Weise ist die Entladungsröhre 26 von einem Kolben 28 umschlossen, der evakuiert ist. In der Zeichnung ist der Quecksilbertropfen 30 und der durch die Halogenide gebildete Fleck 32 vor Inbetriebsetzung der Lampe dargestellt«

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Das Verfahren nach der Erfindung kann auch in anderer Weise, als oben beschrieben, durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Naphthalin durch einen flüchtigeren Kohlenwasserstoff ersetzt werden, dessen D anpfspannung im Bedarfsfall durch eine Abkühlung herabgesetzt werden kann. Umgekehrt kann man das Naphthalin auch durch einen weniger flüchtigen Kohlenwasserstoff ersetzen, den man erwärmt, wenn seine Dampfspannung sich als nicht ausreichend erweist. Man kann auch die Entladung in der diesen Kohlenwasserstoff enthaltenden Atmosphäre länger dauern lassen. Außerdem kann man gleichzeitig mehrere Kohlenwasserstoffe verwenden. Die behandelte Elektrode kann von anderer Art sein, und zwar sowohl hinsichtlich der Zusammensetzung des Thoriumoxyd enthaltenden Gemisches, wie hinsichtlich des Metallträgers für dieses Gemisch. Beispielsweise kann man eine Wendel 6 mit nicht aneinanderliegenden Windungen verwenden, um die Menge an emittierenden Produkten zu erhöhen. Die Mischung kann auch andere Mengenverhältnisse an Thoriueoxyd und Thorium aufweisen, sie kann andere Bestandteile, wie z.B. Siliziumdioxyd, enthalten.

Auch kann man beispielsweise nach der Behandlung die das Thoriumoxyd enthaltende Oberfläche ganz oder zum Teil Bit einem Metallstück umgeben, das kein emittierendes Material, aber Löcher,

Schlitze oder Poren, besitzt. Durch dies· Löcher können Elektron·* sowie ein wenig metallisches Thorium gehen, so daß dieses Stück aktiviert wird. Letzteres kann z.B. eine zweite WoI-f!anwende 1 mit demselben oder anderem Drahtdurchmesser, wie die Wendel 6, sein. Dieses Stück schützt den emittierenden Auftrag *

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vor dem Elektronenbeschuß,' .'setzt fin ο Temperatur der Elektrode \

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im Betrieb herab und steigert außerdem, rlie kalorische Trägheit der Elektrode und ihre -■ Abkühlungsdauer, Dadurch vi-rd' eine Ablagerung von Halogeniden auf der Elektrode während des Er-IHschens vermieden.

Pig. 3 und ty besteht dieses "Stück aus einer Wendel jk oder 36 aus Wolfrajiidraht, der auf die Vend el 6'gewickelt ist und Über diese nach vorn (.Fig.-3) oder nach'hinten.' (Fig.ty.)- übersteht. Dieses Stück kann auch die Wendel gleichzeitig in der Länge nach vorn und hinten oder auch nicht überragen.

g. 5 und 6 ze igen Abwandlungen der Ausführungen nach Fi-g.. 3 und ty, bei denen die Wendel 6 durch zwei kürzere Wendeln 3° und Ίθ ersetzt ist, die einen kleinen Hohlraum belassen, worin sich eine zusätzlich©Menge emittierender Substanz einbettet.

Auch andere Abiinderungen liegen im Rahmen der Erfindung. Wfihrend bei Verwendung von'Naphthalin dessen Dampf s-^vnnnun.r be^! der Behandlung 0,1 bis IO-mm Quecksilber be⁴ guten Ergebnissen tragen kann, sind auch andere Drücke zulässig, insbesondere, wenn man andere Kohlenwasserstoffe verwendet.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   (l.HVerfahren zur Behandlung einer Elektrode, deren Oberfläcl· mindestens zum Teil aus Thoriumoxyd besteht, durch Erhitzung in einer kohlenwasserstoffhaltigen Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen zwei Elektroden, deren eine die zu behandelnde Elektrode ist, eine elektrische Bogenentladung in einer Kohlenwasserstoff unter einem Partialdruck in der Größen-Ordnung von einem - Millimeter Quecksilber enthaltenden Atmosphäre eintreten läßt.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsatmosphäre ein oder mehrere Edelgase unter einem Druck nahe Luftdruck enthält.

   3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Entladung eine Abkühlung in einem Edelgas anschließt, das sehr wenig oder keinen Kohlenwasserstoff enthält.

   k.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entladung und anschließenden Abkühlung eine neue elektrische Bogenentladung durchgeführt wird, bei dar die zu behandelnde Elektrode als Kathode dient und die Entladungsatmosphäre inert ist und insbesondere praktisch keinen Kohlenwasserstoff enthält.

   5·) Verfahren nach Anspruch 1 und ggf. 4, dadurch gekennzeichnet,

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   daß während der Bogenentladung oder -entladungen die Lagen ' der beiden Elektroden zueinander verändert werden.

   6.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Oberflächenteil wenigstens zum Hauptteil eine Mischung aus Thoriumoxyd und metallischem Thorium, vorzugsweise in Gewichtsverhältnissen zwischen 25 g Thoriumoxyd auf 75 g Thorium und 75 g Thoriumoxyd auf 25 g Thorium enthält.

   ■?·)■ Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem

   . . der

   letzten Durchgang -τγ±β Bogenentladung und anschließende Abkühlung der Teil mit der Thoriumoxyd enthaltenden Oberfläche ganz oder teilweise mit einem nicht aktivierten,Hohlräume aufweisenden Metallstück umgeben wird.

   8.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser verwendete Kohlenwasserstoff aus Naphthalin besteht.

   9.) Elektrische Entladungsröhre mit ionisierbarer Gasfüllung,

   2 insbesondere von einem normalem Betriebsdruck oberhalb 1 Kg/cm , vorzugsweise Quecksilber-Dampfentladungslampe mit einem oder mehreren Halogeniden anderer Metalle als Quecksilber, daduch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 behandelten Elektrode ausgerüstet ist.

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