DE1614552B2 - Vorratskathode, insbesondere Metallkapillarkathode - Google Patents
Vorratskathode, insbesondere MetallkapillarkathodeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode für elektrische Entladungsgefäße,
mit einem den Vorrat abdeckenden porösen Körper als Emissionsstoffträger, dessen Porosität
auch bei hoher Betriebstemperatur erhalten bleibt und der an seiner Gesamtoberfläche mit einem Überzug
aus hochschmelzendem Metall versehen ist, das durch die bei der Zersetzung von emissionsfördernden
Vorratssubstanzen entstehenden Reaktionsprodukte oder durch die Unterlage nicht verändert wird
sowie ein Verfahren zur Herstellung des Metallüberzuges auf dem porösen Körper.
Bei dem beschriebenen Kathodentyp werden im Betrieb emissionsfördernde Substanzen durch thermische
Zersetzung aus einem Emissionsstoffvorrat frei gemacht, um durch feine Öffnungen eines diesen
Vorratsbehälter bedeckenden porösen Emissionsstoffträgers zur Kathodenoberfläche hinzuwandern,
um dort die Austrittsarbeit herabzusetzen. Die Yorratssubstanz besteht dabei, wie allgemein üblich, entweder
aus Bariumoxid oder aber auch aus Bariumkarbonat. Im letzteren Fall treten bei der thermischen
Zersetzung außer Barium und Bariumoxid als weitere Reaktionsprodukte CO, CO2 und H2O auf,
die in mehr oder weniger störender Weise für den Funktionsmechanismus mit dem porösen Körper
(Scheibe) reagieren.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, für den Überzug eines aus Wolfram porös gesinterten Körpers
chemisch abgeschiedene und zwar stromlos abgeschiedene Platinmetalle, wie z. B. Osmium, zu verwenden.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Metalle den porösen Wolframkörper bei chemischer
Abscheidung als Schutz vor Reaktionen kaum in genügend dichter Schicht bedecken.
Bei Verwendung eines porösen Kohlekörpers hat sich zusätzlich gezeigt, daß Kohle mit Barium unter
Bildung von Barium-Karbid reagiert, so daß ein wesentlicher Teil des geförderten Bariums zweckentfremdend
verbraucht und nur eine geringere Emissionshöhe erreicht wird. Aber auch die für die
porösen Wolframkörper vorgeschlagenen Platinmetalle neigen mit Kohle zu einer gewissen Karbidbildung
und benetzen außerdem diese nicht, so daß sie nicht unmittelbar als Überzug verwendet werden
können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, bei einer Vorratskathode, insbesondere
einer mit Barium betriebenen MK-Kathode, bei der der Emissionsstoffträger aus Wolfram oder
Kohle besteht, die vorher geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten zu vermeiden und dafür einen leicht
herzustellenden, für die Förderung des Emissionsvorgangs geeigneten Metallüberzug zu schaffen.
Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen Vorratskathode, insbesondere einer mit
Barium betriebenen MK-Kathode, für elektrische Entladungsgefäße nach der Erfindung dadurch, daß
der Überzug aus Rhenium oder Technetium besteht. Die genannten Metalle, insbesondere das Rhenium,
haben den Vorteil, daß sie mit Kohle kein Karbid bilden und Kohle außerdem ohne weiteres benetzen.
Im Falle eines Wolframkörpers lassen sich Rhenium und Technetium mit Vorteil in genügender Dicke
abschneiden, so daß keine störenden Reaktionen mit dem Grundkörper bei der Zersetzung, insbesondere
des Vorrates, eintreten können. Die Schichtdicke wird deshalb bis zu 5 um stark gewählt, um mit
Sicherheit Reaktionen mit insbesondere CO2 oder Kohle zu vermeiden.
Das Herstellen einer solchen Schicht erfolgt mit besonderem Vorteil durch stromlose chemische Abscheidung
aus entsprechenden Verbindungen in Lösungsform, insbesondere aus wäßrigen Lösungen.
Hierfür geeignete Verbindungen sind insbesondere Sauerstoffverbindungen von Rhenium, nämlich Ammoniumperrhenat
oder Rheniumoxid. Bei Verwendung von Ammoniumperrhenat wird mit besonderem Vorteil die wäßrige Lösung auf etwa 80° C erwärmt
und soviel Reduktionsmittel zugegeben, bis ein Abscheiden eines bräunlich schimmernden kolloidalen
Rhenium-Niederschlages erfolgt. Die Anwendung von erhöhter Temperatur und Reduktionsmitteln
bewirkt die feine Struktur des Rhenium-Niederschlages, wie er allein geeignet ist, wirklich die Gesamtoberfläche,
also auch die Wandungsteile in den Poren zu bedecken. Als Reduktionsmittel haben sich
mit Vorteil bewährt außer Hydraziniumhydroxid, Hydrazin, Formaldehyd, Benzidin, Chinosol od. dgl.
Unterstützt wird dieser Vorgang an dem in die Lösung getauchten porösen Körper durch die Anwesenheit
in einer Unterdruckkammer. Nach dem Trocknen an Luft in üblicher Weise in einem Trockenschrank bei etwa 10O0C erfolgt dann das
Aufsintern im Vakuum oder einer H2-Atmosphäre etwa 5 Min. lang bei etwa 10000C, wobei sich ein
kristalliner Metallüberzug ausbildet.
Selbstverständlich kann ein derart an seiner Gesamtoberfläche mit einem Rhenium- oder Technetiumüberzug
versehener poröser Körper zur Herabsetzung der Austrittsarbeit zusätzlich auch noch mit
einer Platin-Metall-Schicht, z. B. Osmiumschicht, als Emissionsunterlage versehen werden.
Durch die beschriebene Maßnahme ist es praktisch erstmals möglich, poröse Kohlekörper mit dem
gleichen Erfolg hinsichtlich des Emissions-Funktionsmechanismus für MK-Kathoden zu verwenden
und besondere Vorteile bei der Verwendung von Barium-Karbonat als Vorrat zu erzielen. Poröse
Kohlekörper haben jedoch gegenüber entsprechenden Wolframkörpern mehrere sehr wesentliche Vorteile,
z. B. ein wesentlich geringeres spezifisches Gewicht im Hinblick auf eventuelle Beschleunigungskräfte bei stark zu beschleunigenden elektrischen
Entladungsgefäßen sowie die leichte Formbarkeit bei komplizierten Oberflächen z. B. auch im Hinblick
auf Kathoden mit zylindermantelförmigen Emissionsstoffträger.
Claims (9)
1. Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, mit einem den Vorrat abdeckenden porösen
Körper als Emissionsstoffträger, dessen Porosität auch bei hoher Betriebstemperatur erhalten bleibt
und der an seiner Gesamtoberfläche mit einem Überzug aus hochschmelzendem Metall versehen
ist, das durch die bei der Zersetzung von emissionsfördernden Vorratssubstanzen entstehenden
Reaktionsprodukte oder durch die Unterlage nicht verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Rhenium oder
Technetium besteht.
2. Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke des Überzugs
bis zu 5 um beträet.
3. Vorratskathode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Überzug
tragende poröse Körper aus Wolfram besteht.
4. Vorratskathode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Überzug
tragende poröse Körper aus Kohle besteht.
5. Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Emissionsunterlage eine zusätzliche Oberflächen-Metallschicht aus einem
Platinmetall, insbesondere aus Osmium vorgesehen ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Überzugs auf einem porösen Körper einer MK-Kathode
nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Lösung einer Re- oder
Tc-Verbindung, insbesondere einer Sauerstoffverbindung, unter Zusatz eines Reduktionsmittels
beim Tauchen des porösen Körpers durch strom» loses chemisches Abscheiden von etwa kolloidalem
Rhenium oder Technetium und anschließendes Einwirken eines Unterdrucks ein Belegen der gesamten
Oberfläche mit einem Re- oder Tc-Überzug erfolgt, der dann nach üblichem Trocknen
in einem Trockenschrank im Vakuum oder einer H2-Atmosphäre 5 Min. lang bei 10000C geglüht
wird.
7. Verfahren zum Herstellen eines Überzugs auf einem porösen Körper einer MK-Kathode
nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Rhenium-Abscheidung Lösungen, insbesondere
wäßrige Lösungen von Ammonium-Perrhenat, Rheniumoxid od. dgl. verwendet werden.
8. Verfahren zum Herstellen eines Überzugs auf einem porösen Körper einer MK-Kathode
nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Abscheidung aus einer
Ammonium-Perrhenat-Lösung die Lösung auf etwa 8O0C erwärmt wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines Überzugs auf einem porösen Körper einer MK-Kathode
nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rhenium-Salzlösung als Reduktionsmittel
Hydraziniumhydroxid, Hydrazin, Benzidin, Chinosol, Formaldehyd od. dgl. bis zum Einsetzen einer kolloidalen Rhenium-Abscheidung
zugegeben wird. «
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Also Published As
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