DE1639344B2

DE1639344B2 - Kathode fuer eine elektrische entladungsroehre

Info

Publication number: DE1639344B2
Application number: DE19681639344
Authority: DE
Inventors: Pieter; Stratum Antonius Johannes Alberta van; Peeters Henricus Hubertus; Eindhoven ZaIm (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-02-08
Filing date: 1968-01-20
Publication date: 1976-02-12
Also published as: FR1555031A; CH477756A; DE1639344A1; GB1164413A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, deren Inneres als Aktivierungsmaterial Bariumverbindungen enthält und die aus einem porösen Wolframkörper besteht, dessen Emissionsoberfläche mit einer dünnen porösen Schicht aus einer Legierung der Platinmetalle überzogen ist.

Entladungsröhren mit diesen Kathoden sind bekannt. Die Eigenschaften dieser Kathoden sind günstig, weil die Emissionstemperatur 100 bis 150⁰C niedriger als ohne den Überzug aus der dünnen Schicht aus Platinmetall sein kann.

Diese günstigen Eigenschaften sind der hohen Austrittsarbeit der Platinmetalle zuzuschreiben, die durch Adsorption von Barium (und Sauerstoff) eben sehr niedrig wird. Auch sind diese Kathoden für Vergiftung durch Gasreste wenig empfindlich. In den älteren Veröffentlichungen hinsichtlich dieser Kathoden wird zwischen den verschiedenen Platinmetallen in bezug auf die Emissionseigenschaften und die Lebensdauer kein Unterschied gemacht. Einige dieser in der Aufführung erwähnten Metalle haben sogar weniger günstige Eigenschaften, z. B. Platin selber.

Es ist bekannt, daß Osmium sehr günstige Emissionseigenschaften aufweist, aber daß die Lebensdauer einer mit Osmium überzogenen Kathode etwas begrenzt und bei Anwendungen, bei denen eine Lebensdauer von 100 000 Stunden oder langer erwünscht wird, nicht genügend ist.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Kathode mit günstigeren Eigenschaften zu schaffen.

Bei einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, deren Inneres als Aktivierungsmaterial Bariumverbindungen enthält und die aus einem porösen WoIframkörper besteht, dessen Emissionsoberfläche mit einer dünnen porösen Schicht aus einer Legierung der Platinmetalle überzogen ist, besteht nach der Erfindung die poröse Überzugsschicht aus einer Osmium-Iridium-Legierung, die 30 bis 70% Osmium enthält, oder aus einer Osmium-Ruthenium-Legierung, die 20 bis 80% Osmium enthält.

Obwohl die Emissionseigenschaften einer mit Iridium überzogenen Kathode oder mit Ruthenium weniger günstig als die einer mit Osmium überzogenen Kathode sind, sind die Eigenschaften einer mit den erwähnten Legierungen überzogenen Kathode nahezu gleich denen einer mit Osmium überzogenen Kathode. Durch die geringe Verdampfung der Schicht ist die Lebensdauer erheblich günstiger als bei Anwendung von Iridium oder Ruthenium allein. Außerdem diffundiert das Wolfram weniger schnell durch die Uberzugsschicht hindurch als bei Anwendung von Osmium allein. Dies hat einen günstigen Einfluß auf die Emissionseigenschaften bei einer langen Lebensdauer. Diese Legierungen haben den Vorteil, daß sie nicht nur bei der herabgesetzten Kathodentemperatur eine erhöhte Emission aufweisen, sondern trotzdem auf hohen Temperaturen (bis eine pyrometrisch bestimmte Temperatur von 1050⁰C) betrieben werden können. Die beiden Legierungen haben den Vorteil, daß das giftige OsO* nicht gebildet wird. Osmium-Ruthenium kann leicht aus Pulver zu Platten oder Stäben gepreßt und gesintert werden. Diese können zum Überziehen der Kathodenkörper durch Kathodenzerstäubung Anwendung finden. Die beiden Legierungen haben noch eine größere Beständigkeit gegen Gasreste in der Röhre, wie Sauerstoff, als Osmium allein.

Die Legierung kann durch kathodische Zerstäubung aufgebracht werden. Die Stärke beträgt vorzugsweise einige hundert bis 10 000 AE.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die

Fig. 1 und 2 Schnitte durch eine Vorratskathode bzw. durch eine imprägnierte Kathode nach der Erfindung sind, während

F1 g. 3 schematisch eine Anordnung zum Überziehen der porösen Körper durch Kathodenzerstäubung darstellt.

In F i g. 1 bezeichnet 1 einen profilierten Molybdankörper, in dessen unteren Teil ein Glühfaden 2 aufgenommen ist. Der obere Teil 3 enthält einen Vorrat eines Gemisches, das aus 60 Gewichtsprozent feinem Wolframpulver und 40 Gewichtsprozent Barium-Kalziumaluminat (5BaO, 2AI2O3, 3CaO) besteht. Am oberen Rand des Körpers 1 ist mittels einer Projektionsschweißung ein poröser Wolframkörper 4 befestigt, die eine Dichte aufweist, die nahezu 75% von der kompakten Wolframs ist. Die Oberseite des Wolframkörper 4 ist mit einer dünnen Osmium-Iridium-Schicht 5 (50 ^O At.%) mit einer Stärke von 2000 AE überzogen. Die Kathode hat eine Sättigungsemission von 15 A/cm² bei einer optisch gemessenen Temperatur von 95O⁰C (bei 1050⁰C nahezu 65 A/cm²). Statt Osmium-Iridium kann auch Osmium-Ruthenium (40-60%) angewandt werden.

In F i g. 2 ist der Glühfaden 2 im Molybdänzylinder 6 angebracht, in dem sich ein poröser Wolframkörper 7 befindet, der mit Barium-Kaliumaluminat der gleichen Zusammensetzung wie in der Kathode nach F i g. 1 imprägniert ist. Auf der Oberfläche befindet sich eine dünne Osmium-Iridium-Schicht 8 mit einer Stärke von 1000 AE. Der poröse Wolframkörper 7 ist auf der Unterseite mit einer Molybdänplatte 9 abgedeckt, wobei die Verbindung zwischen dieser Platte 9 und dem Zylinder 6 mit Aluminiumoxyd 10 abgedichtet ist. Statt eines imprägnierten Kathodenkörpers kann auch ein komprimiertes Gemisch von Wolframpulver und AIuminat verwendet werden.

Bei einer Anordnung nach F i g. 3 ist auf einer Grundplatte 11 eine Vakuumglocke 12 aufgebracht, die durch das Pumprohr 13 entlüftet werden kann. In der Glocke befinden sich zwei Osmium-Iridium- oder Osmium-Ruthenium-Platten 14 und 15 mit einem Durchmesser von 3 cm und in einem gegenseitigen Abstand von 6 mm. Auf der unteren Platte 14 liegen eine Anzahl poröser Wolframkörper 4 bzw. 7, die denen bei Kathoden nach den F i g. I und 2 entsprechen. Die obere Plat-

le, die als Kathode geschaltet ist, wird dadurch zerstäubt, daß die Glocke mit Argon mit einem Druck von etwa 1 mm Quecksilbersäule ausgefüllt wird und eine Entladung von 20 mA bei einer Spannung von 600 V zwischen den beiden Platten erfolgt. Durch die gewählte Anordnung der Platten geht nur eine geringe Menge des zerstäubten Metalls auf der Wand der Vakuumglocke verloren. Erforderlichenfalls können nach einer Anzahl Behandlungen poröser Körper die Platten 14 und 15 ausgetauscht werden. Mit dem beschriebenen Verfahren kann in 15 Minuten auf den porösen Körpern eine Schichtstärke von 1000 AE erhalten werden. Ein axiales Magnetfeld kann zum Zentrieren der Entladung angewandt werden. Nach dem Überziehen der Kathoden werden diese in Wasserstoff mit einem Druck von 1 atm. bei einer Temperatur von nahezu 1350°C zur Verbesserung der Haftung nachgesintert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, deren Inneres als Aktivierungsmaterial Bariumverbindungen enthält und die aus einem porösen Wolframkörper besteht, dessen Emissionsoberfläche mit einer dünnen porösen Schicht aus einer Legierung der Platinmetalle überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Überzugsschicht (5, 8) aus einer Osmiurr.-Iridium-Legierung, die 30 bis 70% Osmium enthält, besteht oder aus einer Osmium-Ruthenium-Schicht, die 20 bis 80% Osmium enthält, besteht.

2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Schicht (5, S) einige hundert bis 10 000 AE beträgt.