DE1614307B2 - Verfahren zur Herstellung einer indirekt geheizten scheibenförmigen Kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer indirekt geheizten scheibenförmigen Kathode, die aus einem Träger für das emittierende Material besteht, der an einem metallenen Halter befestigt ist, in dem sich das Heizelement befindet, und bei der der Raum zwischen dem Heizelement und dem Träger mit gesintertem Metallpulver ausgefüllt ist.

Es ist bekannt, daß die Wärmeübertragung zwischen dem Heizelement und dem Träger für die emittierende Schicht einer Kathode dadurch verbessert werden kann, wenn der Raum zwischen dem Heizelement und dem Träger ganz mit gesintertem Metallpulver, beispielsweise Nickelpulver, ausgefüllt ist. Ein Nachteil der bekannten Ausführungsformen besteht jedoch darin, daß infolge des Unterschieds im Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Teile das gesinterte Metallpulver sich leicht von der Trägeroberfläche und/oder von der Oberfläche des Heizkörpers löst. Unter Heizkörper wird in diesem Zusammenhang ein Heizfaden verstanden, der mit Isoliermaterial, im allgemeinen Aluminiumoxid, bedeckt ist. Ein anderer Nachteil ist, daß die Wärmekapazität der Kathode durch die verhältnismäßig große Menge an Metallpulver beträchtlich vergrößert wird, was eine Verlängerung der Anheizzeit verursacht.

Das Ablösen des Metallpulvers verursacht unkontrollierte Änderungen in der Verteilung der Kathodentemperatur und/oder örtliche Überhitzung des Heizelements. Es ist bekannt, dies dadurch zu vermeiden, daß die gesinterte Metallschicht durch die Verwendung eines Gemisches grobkörnigen Pulvers, beispielsweise aus Nickel, und einer kleinen Menge feiner Körner eines anderen Metalls, wie Molybdän oder Palladium, porös und einigermaßen elastisch gemacht wird. Durch Erhitzung über die Legierungstemperatur der Metalle hinaus verbindet das feinkörnige Metall die groben Körner örtlich, so daß eine poröse Masse entsteht. Obschon dadurch das Ablösen des Metallpulvers vermieden werden kann, bleibt der Nachteil der Vergrößerung der Wärmekapazität, während das Verfahren kompliziert ist.

Die erwähnten Nachteile lassen sich nahezu völlig durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vermeiden, bei dem der Halter für das Heizelement als Kappe ausgebildet ist, deren Stirnfläche mit einer öffnung versehen ist und der Halter derart mit seiner Stirnfläche am Träger angeschweißt wird, daß infolge des Drucks und der örtlichen Erhitzung beim Schweißen zwischen dem einwärts gerichteten Rand der Stirnfläche und dem Träger ein Spalt mit keilförmigem Querschnitt entsteht, wonach das Heizelement, das in einer Suspension eines geeigneten Metallpulvers getaucht ist, in den Halter gebracht wird, und das Metallpulver, beispielsweise durch Tauchen des Trägers samt dem Halter in einem Lösungsmittel für das Suspensionsmittel des Metallpulvers, in den Raum zwischen dem Träger und dem Heizelement und in den Spalt zwischen dem Träger und dem Halter fließt und diesen ausfüllt, wonach das Lösungs- und Suspensionsmittel durch Erhitzung entfernt und das Metallpulver festgesintert wird, worauf der Träger mit emittierendem Material versehen wird. Vorzugsweise wird die Unterseite des Halters mit einem Deckel abgeschlossen. Dieser Deckel besteht vorzugsweise aus Metall und kann mit dem Halter ein Ganzes bilden. Auch können einige Befestigungsstreifen vorhanden sein und mit dem Halter ein Ganzes bilden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Trägers und Halters, bevor diese miteinander verschweißt sind,

F i g. 2 einen Schnitt während des Verschweißens des Halters am Träger,

F i g. 3 den Halter und das Heizelement, bevor diese zusammengefügt sind, und

F i g. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kathode.

In den Figuren ist 1 ein Träger für das emittierende Material, 2 ein Halter für ein Heizelement 8. Eine Stirnfläche 3 des Halters 2 ist mit einer öffnung 4 versehen. Ein Deckel 5 bildet ein Ganzes mit dem Halter 2, ebenso wie Befestigungsstreifen 14. Der Halter 2 wird mit einer hohlen Schweißelektrode 6 und einer flachen Schweißelektrode 7 mit dem Rand der Stirnfläche 3 gegen den Träger 1 gedrückt (F i g. 2). Die Schweißelektrode 6 hat an ihrem Ende einen scharfen Rand, so daß der Halter 2 nach dem Schweißen durch eine Ringschweißnaht 13 (F i g. 3) mit dem Träger 1 verbunden ist. Statt einer Ringschweißnaht 13 können auch eine Anzahl gesonderter Schweißstellen hergestellt werden. Infolge des Drucks und der hohen örtlichen Erhitzung der Stirnfläche 3 beim Schweißen biegt sich die Stirnfläche 3 derart einwärts, daß ein in diesem Fall ringförmiger Spalt 12 mit keilförmigem Querschnitt zwischen der Stirnfläche 3 und dem Träger 1 entsteht.

Ein aus einem in Aluminiumoxid eingebetteten Wolf-

ramheizfaden 10 bestehendes Heizelement 8 wird in eine aus Nickelpulver und einem Bindemittel, beispielsweise Nitrozellulose, bestehende Suspension getaucht, so daß eine Schicht 9 dieser Suspension das Heizelement 8 bedeckt. Das Heizelement 8 wird nun, nachdem die Schicht 9 trocken ist, in den Halter 2 gedrückt, der Deckel 5 geschlossen und das ganze in einem Lösungsmittel des erwähnten Bindemittels, beispielsweise Azeton, eingetaucht. Das Bindemittel löst sich und das Metallpulver fließt in die Räume zwischen dem Heizelement 8, dem Träger 1 und dem Halter 2 und füllt dabei den keilförmigen Spalt 13. Dieses Metallpulver wird dann gesintert. Dabei verbrennt das Bindemittel. Die gesinterten Metallteilchen ergeben eine gute Wärmeleitung zwischen dem Heizelement 8 und dem Träger 1, ohne daß die Wärmekapazität der Kathode nennenswert vergrößert ist. Durch die geringe Menge und die dünne Schicht des Metallpulvers ist die Ausdehnung vernachlässigbar, so daß keine Lösung der Metallpulverschicht vom Träger auftritt, zumal die dünnwandige Stirnfläche 3 elastisch ist, so daß mechanische Spannungen im Material klein bleiben.
Der Träger 1 wird danach mit einer Barium-Strontium-Karbonatschicht 11 versehen und die Befestigungsstreifen 14 in die richtige Form gebogen, wonach die Kathode, deren Querschnitt in F i g. 4 dargestellt ist, in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem angeordnet werden kann.

Bei einer bestimmten Ausführungsform hatte die Kathode einen Durchmesser von 1,2 mm, eine Dicke von 0,3 mm. Der Halter 2 bestand aus einer Nickel-Eisen-Legierung, deren Ausdehnungskoeffizient ungefähr

ίο 7O.1O-⁷ beträgt und mit dem des Wolframs des Heizfadens 10 übereinstimmt. Die Dicke des Trägers 1 betrug 50 μηι, die Wandstärke des Halters 220 μπι. Die Korngröße des Nickelpulvers der Schicht 9 betrug 1 bis ΙΟμηι.

Statt eines mit emittierendem Material bedeckten Trägers 1 aus Nickel ist auch ein aus Wolframpulver gepreßter poröser Träger 1 verwendbar, der später mit emittierendem Material imprägniert wird. Auch ist ein

• profilierter Träger 1 verwendbar, der eine emittierende Pille enthalten kann. Statt des Nickelpulvers der Schicht 9 ist ein Pulver eines der üblichen bekannten Metalle, wie Wolfram, Palladium oder Molybdän, verwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer indirekt geheizten scheibenförmigen Kathode, die aus einem Träger für das emittierende Material besteht, und der an einem metallenen Halter befestigt ist, in dem sich das Heizelement befindet und bei der der Raum zwischen dem Heizelement und dem Träger mit gesintertem Metallpulver ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (2) für das Heizelement (8) als Kappe ausgebildet ist, deren Stirnfläche (3) eine öffnung (4) aufweist und daß der Halter (2) derart mit seiner Stirnfläche (3) am Träger (1) angeschweißt wird, daß infolge des Drucks und der örtlichen Erhitzung beim Schweißen zwischen dem einwärts gerichteten Rand der Stirnfläche (3) und dem Träger (1) ein Spalt (12) mit keilförmigem Querschnitt entsteht, wonach das Heizelement (8), das in einer Suspension eines geeignetem Metalipulvers getaucht ist, in den Halter gebracht wird, und das Metallpulver (9), beispielsweise durch Tauchen des Trägers (1) samt dem Halter (2) in einem Lösungsmittel für das Suspensionsmittel des Metallpulvers, in den Raum zwischen dem Träger (1) und dem Heizelement (8) und in den Spalt (12) zwischen dem Träger (1) und dem Halter (2) fließt und diesen auffüllt, wonach das Lösungs- und Suspensionsmittel durch Erhitzung entfernt und das Metallpulver (9) festgesintert wird, worauf der Träger (1) mit emittierendem Material (11) versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Seite des Halters (2) mit einem Deckel (5) abgeschlossen wird.