DE1614678C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer lichtempfindlichen Fläche in Elektronenröhren - Google Patents

Description

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schung im Inneren der Elektronenröhre erfolgt durch wärmen eine äußerst gleichmäßige Temperaturver-Erwärmung, indem ein elektrischer Strom durch den teilung, was wiederum zu einer erhöhten Alkali-Behälter der Mischung hindurchgeschickt wird. Die metallausbeute führt. Nach der Freigabe des Alkalibefreiten Caesiumdämpfe treten sodann aus dem metalls ergibt sich beim Abkühlen wiederum ein Längsschlitz des Behälters aus. 5 kompakter Block, wodurch selbst bei Verformung

Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung oder Zerbrechen des aufnehmenden Behälters ein

von Alkalimetalldämpfen sind nicht zufriedenstellend Materialaustritt verhindert wird.

und weisen zahlreiche Nachteile auf. Das der Mischung zuzugebende sinterbare Metall

Die Verpackung und Pressung des Pulvers innerhalb kann Eisen, Nickel, Kobalt, Titan oder ein anderes

der genannten Behälter ist unzureichend, um das io Metall sein, dessen Korngröße um 10 μ liegt. Wird

Pulver in einen Festkörper zu verwandeln. Die als sinterbares Metall Titan verwendet, dann ergibt

Wärme- und/oder mechanischen Beanspruchungen, sich der Vorteil, daß die Mischung unmagnetisch

denen die geannnten Vorrichtungen unterworfen bleibt.

werden, können zu einem Verfall des Pulvers führen, Während der Reduktionsreaktion des Alkalimetall-

wodurch sich die schwerwiegende Gefahr ergibt, daß 15 chromats treten unerwünschte und schädliche gas-

Pulverteilchen durch den genannten Schlitz austreten. förmige Produkte (insbesondere O₂ und H₂O) aus.

Die mechanischen Beanspruchungen rühren haupt- Um den Großteil dieser schädlichen Gase zu blockie-

sächlich daher, daß die Vorrichtungen nach ihrer ren, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform

Herstellung oft mechanisch verformt werden müssen, der Erfindung vorgesehen, daß der Mischung auch

um ihnen eine gewünschte Form zu erteilen. Ferner 20 ein Gettermaterial, wie beispielsweise Zirkon und

gewährleistet die genannte Art der Verpackung oft seine Legierungen, zugefügt wird, welches auch als

nicht eine gute Homogenität und eine gute Wärme- Reduktionsmittel wirkt und daher sogar als Ersatz

leitfähigkeit, so daß die Ausbeute im allgemeinen sehr eines anderen eigenen Reduktionsmittels verwendet

schwankend ist und jedenfalls geringer als 50°/₀ des werden kann und somit sowohl als Getter als auch

in der Mischung enthaltenen reinen Alkalimetalls. 25 als Reduktionsmittel dient.

Gemäß der USA.-Patentschrift 2 117 735 ist bereits Als Behälter für die genannte Mischung wird vorbekannt, Alkalimetalldämpfe aus einer Mischung teilhafterweise ein Band aus rostfreiem Stahl oder von Alkalimetallchromat mit Reduktionsmitteln, wie aus einer Nickel-Chrom-Legierung bzw. aus einem Zirkon und Aluminium, herzustellen. Die Umsetzungs- anderen Werkstoff mit hohem elektrischem Widertemperatur des in dieser Mischung enthaltenen 3" stand verwendet, welches derart gebogen ist, daß es Chromats, das ist etwa 700 bis 800° C, liegt weit einen trapezförmigen Querschnitt mit einem Längshöher als der Schmelzpunkt des Aluminiums von schlitz in der Mitte einer seiner Basisflächen besitzt. 660°C, so daß nach der Umsetzung keine Masse Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Auszurückbleibt, die geeignet wäre, bei der Verdampfung führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichdes Alkalimetalls lose Teilchen festzuhalten, was einen 35 nung näher erläutert,
erheblichen Nachteil darstellt. F i g. 1 zeigt ein Stück einer drahtförmigen Vorrich-

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt tung in Draufsicht;

der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren F i g. 2 ist eine Seitenansicht dieses Stückes der

zur Herstellung einer lichtempfindlichen Fläche in Vorrichtung;

Elektronenröhren zu schaffen, welche die erwähnten 4° F i g. 3 ist ein Längsschnitt in größerem Maßstab

Mängel und Nachteile der bekannten Verfahren nach der Linie III-III der F i g. 1, und

und Vorrichtungen nicht aufweist und welche sich F i g. 4 und 5 sind Querschnitte nach den Linien IV-

insbesondere dadurch auszeichnet, daß unter nor- IV bzw. V-V der F i g. 2, ebenfalls in vergrößertem

malen Verwendungsverhältnissen jeglicher Verlust Maßstab.

bzw. Austritt von Teilchen vermieden und eine hohe 45 Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter bzw. Ausbeute an Alkalimetall erreicht wird. Ferner be- einer Hülle 1 mit trapezförmigem Querschnitt und zweckt die Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung einem schmalen Längsschlitz 2 in der Mitte der zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer geome- größeren Basisfiäche. Der Behälter 1 umschließt die Irischen Form, die sich leicht an die verschiedenen Mischung 3, welche aus einem Alkalimettalsalz, einem Verwendungsanforderungen anpassen läßt, wobei die 50 Reduktionsmittel, einem Gettermaterial und einem erzeugten Alkalimetalldämpfe in einer bestimmten leicht sinterbaren Material besteht.
Richtung aus der Vorrichtung austreten sollen und Der Behälter 1 ist aus rostfreiem Stahl oder aus entlang des gesamten Körpers der Vorrichtung eine einer Nickel-Chrom-Legierung oder aus einem anregelmäßige Zusammensetzung der Pulvermischung deren Material mit hohem elektrischem Widerstand sowie der Temperatur vorhanden sein soll. 55 hergestellt. Beispielsweise kann dieser Behälter die

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, folgenden Abmessungen besitzen: Breite der größeren

daß der Mischung feinste Teilchen eines derartigen Basisfläche etwa 0,75 bis 1,5 mm, Höhe etwa 0,5 bis

Metalls zugesetzt werden, daß vor dem Erzeugen der 2,0 mm, Breite des Schlitzes 2 etwa 10 bis 100 μ.

Alkalimetalldämpfe die Mischung bei einer 600° C Die Vorrichtung kann durch Ziehen eines Bandes nicht übersteigenden Temperatur gesintert werden 60 aus einem der genannten Werkstoffe in der in der

kann und die Sinterung während und nach der Er- Zeichnung ersichtlichen Form erhalten werden. Wäh-

zeugung der Alkalimetalldämpfe aufrechterhalten rend des Ziehvorgangs wird die homogene Mischung

bleibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Sinterung des Alkalimetallsalzes, des Reduktionsmittels, des

bereits außerhalb der Elektronenröhre herbeigeführt Getters und des leicht sinterbaren Materials unter werden kann. Durch den Sinterzustand der Mischung 65 Druck eingebracht. Die Enden des Behälters sind

wird ein Teilchenaustritt aus dem Behälter blockiert. durch Zusammenpressen verschlossen oder weisen,

Der eine sehr gute Wärme- und elektrische Leitfähig- wie in der Zeichnung dargestellt, geeignete Metall-

keit aufweisende Sinterblock ermöglicht beim Er- drahtanschlüsse 4 auf, welche in Endabschnitte 5 des

5 6

Behälters mit kreisförmigem Querschnitt eingesteckt besitzt ein schwammartiges Aussehen. Es besteht

sind. keinerlei Gefahr, daß sich Teilchen abtrennen und

Die mit äußerst reinen Reaktionsmitteln (elektro- austreten, selbst wenn der Behälter verformt oder zer-

nischer Reinheitsgrad) erzeugte Mischung umfaßt brochen wird.

gemäß der Erfindung Alkalimetallchromatteilchen, 5 Die Zugabe des leicht sinterbaren Materials (Fe,

Teilchen eines Reduktionsmittels, wie Silizium, oder Ni, Ti, Co od. dgl.) hat einen vierfachen Zweck.

vorzugsweise einem Gatter, wie Zirkonium (oder i. Während des bei Temperaturen bis 500 bis 55O⁰C

dessen Legierungen); der nicht nur als Getter, sondern durchführbaren Entgasungsvorgangs sintert das

auch als Reduktionsmittel wirkt, sowie Teilchen von Material teilweise und blockiert die anderen

äußerst reinem Eisen, Nickel, Titan Kobalt od. dgl. ίο _Ten_chen, so daß es deren Austritt aus dem Be-

Die Teilchen der verschiedenen Bestandteile der _{hälter verhindert Au{ diese Weise ist e}ine leichte

Mischung können beispielsweise die folgenden Korn- Handhabung der Vorrichtung ermöglicht,
größen besitzen:

...,,» 2. Nachdem das Material mit den übrigen Bestand-

Alkahmetallchromatteilchen: kleiner als 50 μ _{tßi]ßn deg Pulvers innig vermischt ist und} außerdem

Teilchen des Reduktionsmittels und/oder des _{te Wärme}. _und Stromleitfähigkeiten besitzt,

Getters: zwischen 100 und 30 μ gestattet es eine gleichförmige Temperaturver-

Teilchen des leicht sinterbaren Materials: um 10 _{teüung entlang der gesamten pu}i_verförmigen

bis 30 μ. ^ Masse. Dies hat eine erhöhte und reproduzierbare

Es können beispielsweise die folgenden Mischungs- 20 Ausbeute an Alkalimetall zur Folge,

zusammensetzungen verwendet werden: 3. Da das Material auch als Reduktionsmittel

Cs CrO (oder K CrO₄ wirkt, liefert es einen Beitrag zur Reaktion zur

oder Na₂CrO₄ oder Freigabe des Alkalimetalls.

Li₂CrO₄) 1 Gewichtsteil 4. Nach der Reaktion zur Freigabe des Alkalimetalls

Zr-Al-Legierung (StIOl) . 4 bis 9 Gewichtsteile ⁵ erhärtet das Material die gesamte pulverförmige

Fe (Ni oder Co oder Ti) . 2 bis 5 Gewichtsteile Masse in äußerst kompakter Form, so daß

oder jeglicher Materialaustritt verhindert wird, selbst

CsCrO₄ (oder K₂CrO₄ wenn die Hülle verformt oder zerbrochen wird,

oder Na₂CrO₄ oder , . . _. ,

Li CrO) 1 Gewichtsteil ³° ^{Die Zu}§^{abe des} Gettermatenals, wie Zirkonium

_si ² 1 bis 2 Gewichtsteile ^{oder dessen} Legierungen (beispielsweise StIOl), zum

_Ni 0 5 bis 2 Gewichtsteile Alkalimetallchromat hat einen zweifachen Zweck:

Diese Mischungen können Temperaturen von 550 ^L Das Gettermaterial wirkt als Reduktionsmittel,

bis 600⁰C erreichen und können im Vakuum eine 35 ^{SO d}f ^die f^^{abe emeS ei}f^{nen R}^^{duk lons}"

gewisse Zeit lang in diesem Zustand gehalten werden, ^mittels> ^{wie Slhzium}' vermieden werden kann,

ohne daß eine Abgabe von Alkalimetalldämpfen statt- 2. Das Gettermaterial blockiert bereits in der Phase

findet, wodurch die Entgasung und Sinterung des der Reduktionsreaktion des Chromates den

Pulvers ermöglicht wird. Diese Arbeitsgänge können Großteil der schädlichen Gase (vor allem O₂).

auch vor der Einbringung der Vorrichtung in die 40

Elektronenröhre durchgeführt werden. Die Erfindung wurde beispielsweise unter Bezug-

Um die Alkalimetalldämpfe innerhalb der Röhre nähme auf eine Mischung von Alkalimetallchromat aus der Mischung zu befreien, wird der Behälter und Silizium oder Zirkonium (oder der Legierung durch Durchleitung eines elektrischen Stromes auf Zr-Al) beschrieben, welcher Eisen-, Nickel-, Titan-Temperaturen über 700⁰C erwärmt. Die exotherme 45 oder Kobaltpulver als sinterbares Metall hinzugegeben Reaktion zwischen dem Alkalimetallsalz, dem Re- wurde. Es versteht sich jedoch, daß an Stelle der geduktionsmittel und/oder Getter und dem Eisen oder nannten Metalle auch andere allein oder in Mischung Nickel oder Kobalt oder Titan verläuft in einer Weise, verwendet werden können, sofern dieselben nur mindaß sie leicht durch die Erwärmung des Behälters destens teilweise bei Temperaturen sinterbar sind, kontrolliert werden kann. 50 die 600⁰C nicht übersteigen, und sofern ihre Dampf-

Am Ende der Abgabe der Dämpfe ist die übrig- spannung wesentlich niedriger als jene der in der

bleibende Masse im Behälter homogen, kompakt und Mischung verwendeten Alkalimetallverbindung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Das Einbringen des Alkalimetalls in seiner Elemen- Patentansprüche: tarform in die Röhren verursacht erhebliche Schwierigkeiten und erfordert aufwendige Verfahren. Es ist

1. Verfahren zur Herstellung einer lichtempfind- daher allgemein üblich geworden, das Alkalimetall liehen Fläche in Elektronenröhren, bei dem aus 5 im Inneren der Röhre unter Ausnutzung der Reaktion einem Behälter mit einer Mischung aus Alkali- zwischen einem Salz des Alkalimetalls und einem metallchromatteilchen und einem Reduktionsmittel geeigneten Reduktionsmittel zu befreien.

Dämpfe eines Alkalimetalls erzeugt werden, da- So werden beispielsweise nach den Lehren der

durch gekennzeichnet, daß der Mi- USA.-Patentschriften 1747 648 und 1733 809 zu

schung feinste Teilchen eines derartigen Metalls io diesem Zweck Mischungen von Caesiumchlorid und

zugesetzt werden, daß vor dem Erzeugen der Magnesium oder Caesium-Chromat und Silizium als

Alkalimetalldämpfe die Mischung bei einer 600^cC geeignete Alkalimetallspender verwendet,

nicht übersteigenden Temperatur gesintert werden In der Veröffentlichung von A. L. Eichenbaum

kann und die Sinterung während und nach der und M. E. Moi, »Cesium Vapor Dispenser« in Rev.

Erzeugung der Alkalimetalldämpfe aufrechter- 15 Sei. Instrum. 35, S. 691 (1064), wird die Mischung

halten bleibt. von Caesiumchromat und Silizium als am geeignetsten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zur Herstellung von Vorrichtungen angegeben, die kennzeichnet, daß das der Mischung zugegebene geeignet sind, Alkalimetalldämpfe während einer Metall Eisen, Kobalt, Nickel oder Titan ist. gewissen Zeitdauer und mit einer gewissen Regel-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 mäßigkeit zu entwickeln.

zeichnet, daß die Mischung ein Gettermaterial Diese Mischung besitzt den Vorteil, daß diese

enthält. bis zu Temperaturen von etwa 500 bis 600⁰C nicht

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- wirksam ist, und es, ist daher möglich, sie energisch zeichnet, daß der Mischung ein Material, wie bei erhöhten Temperaturen im Vakuum zu entgasen, Zirkonium oder dessen Legierungen, beigegeben 25 ohne daß Alkalimetallverluste auftreten. Erst bei ist, welches gleichzeitig als Getter und als Re- einer Temperatur von 700 bis 800° C ergibt sich die duktionsmittel wirkt. Reaktion

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- _{Λ n}. _nrr. , _{ς Q;} _, ₀ ,-. ^ _, _ςα;/-\ ι orv
zeichnet, daß die Alkalimetallchromatteilchen eine - "
Korngröße von weniger als 50 μ, die Teilchen 30 welche trotz ihres exothermen Verlaufes leicht kondes Reduktionsmittels und/oder des Getters eine trollierbar ist.

Korngröße von 100 bis 30 μ und die Teilchen Um eine homogene Reaktion zu erzielen, muß

des sinterbaren Materials eine Korngröße von die Mischung mit äußerst feinkörnigen Pulvern her-

10 bis 30 μ besitzen. gestellt werden, so daß eine gute Vermischung und

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 35 eine innige Berührung zwischen den Alkalimetallnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß salzkörnern und dem Reduktionsmittel vorhanden ist. diese von einem die Mischung aufnehmenden \_m allgemeinen dürfen die Alkalimetallchromat-Behälter(l) von etwa trapezförmigem Querschnitt teilchen keinen größeren Durchmesser als 50 bis gebildet ist, dessen eine Basisfläche in der Mitte 60 μ besitzen, und die Siliziumteilchen (welche stets einen Längsschlitz (2) aufweist. 40 in großem Überschuß zum stöchiometrischem Ver-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- hältnis zugegeben werden) müssen eine Größe in der kennzeichnet, daß der Behälter (I) aus einem gleichen Größenordnung besitzen oder noch kleiner Material mit hohem elektrischem Widerstand sein, um die einzelnen Körner des Alkalimetallsalzes hergestellt ist. vollständig zu umgeben, so daß ein guter Wärme-

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 45 kontakt erzielt wird.

kennzeichnet, daß die Enden (5) des Behälters (I) Die Mischung wird für ihre Verwendung mittels

durch Zusammenpressen verschlossen sind und geeigneter Metallbehälter, gewöhnlich aus rostfreiem

in diese Enden (5) Metalldrahtanschlüsse (4) ein- Stahl oder einer Nickel-Chrom-Legierung, umgeben

gesteckt sind. und sodann verpackt und gepreßt.

50 Die hierfür gewöhnlich verwendeten Behälter besitzen normalerweise zylindrische Gestalt (mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 2 mm) und sind an

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- ihren Enden zusammengepreßt. Diese Behälter werden

stellung einer lichtempfindlichen Fläche in Elektronen- durch Rollen aus Bändern mit geeigneten Abmessun-

röhren, bei dem aus einem Behälter mit einer Mischung 55 g_en erhalten und werden entlang ihrer Längsachse

aus Alkalimetallchromatteilchen und einem Reduk- durch Überlagerung der Ränder der Bänder ge-

tionsmittel Dämpfe eines Alkalimetalle erzeugt werden. schlossen. Zufolge der Überlagerung der Bandränder

Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf eine Vor- bildet sich auf diese Weise ein Schlitz, dessen Breite

richtung zur Durchführung eines derartigen Ver- geringer sein muß als der.kleinste Durchmesser der

fahrens. 60 die Mischung bildenden Teilchen. Diese Bedingung

Bekanntlich ist in zahlreichen Arten von Elektronen- ist dadurch gegeben, daß Verluste des die Mischung

röhren die Anwesenheit von Caesium- und/oder bildenden pulverförmigen Materials auf jeden Fall

anderen Alkalimetallen zur Bildung von lichtemp- vermieden werden müssen, nachdem dieselben nicht

findlichen Flächen erforderlich. wiedergutzumachende und wirtschaftlich bedeutsame

Derartige Röhren sind beispielsweise Bildverstärker- 65 Schaden, insbesondere an der lichtempfindlichen

röhren für Röntgenzwecke, Fernsehaufnahmeröhren. Fläche der Elektronenröhre, in welcher die Vorrich-

Fotozellen, Bildwandlerröhren, elektronische Bild- tung verwendet wird, verursachen können,

sucher od. dgl. Die Befreiung der Caesiumdämpfe aus der Mi-