DE1800945B2

DE1800945B2 - Verfahren und elektrodenausgangsmaterial fuer die herstellung einer thorium filmkathode fuer elektrische entladungsgefaesse

Info

Publication number: DE1800945B2
Application number: DE19681800945
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl. Ing. 1000 Berlin Seiffarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1968-10-03
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1800945A1; FR2019800A1; GB1234905A

Description

iondere Senderöhren, bestehend aus einem Thorium- Die Herstellung des beschriebenen Ausgangsmateoxid enthaltenden Metallträger aus hochschmelzen- rials bzw. Elektrodenmaterials kann z. B. so erfolgen, dem Metall, insbesondere aus Wolfram, und einer daß nach einem üblichen pulvermetallurgischen Ver-Oberfiächendoppelschicht, von der die innere aus fahren hergestellter, 1 bis 2 Gewichtsprozent Thorium-Wolframkarbid und die andere äußere Schicht aus 5 oxid enthaltender Wolframdraht mit einer Schicht einem als Emissionsunterlage dienenden hochschmd- aus Rhenium oder einem anderen der genannten zenden Metall mit Wanderungseigenschaften für hochschmelzenden Metalle nach einer geläufigen Thorium besteht, nach der Erfindung dadurch, daß Methode plattiert oder überzogen wird. Dies kann die Kathoden aus einem mit dem betreffenden hoch- z. B. durch galvanischen oder chemischen Niederschmelzenden Metall überzogenen Elektrodenaus- 10 schlag erfolgen, durch Bedampfen in einer geeigneten gangsm&terial mechanisch vorgefertigt (geformt) und Vorrichtung oder aber auch dadurch geschehen, daß hitrauf karbuneit werden und der Überzug aus einem um den thorierten Wolfram-Rohling ein Mantel aus nicht zur Bildung stabiler Karbide neigenden Metall einem hochschmelzenden Metall geschmiedet wird besteht. und daß dann beide zusammen, d. h. thorierter WoIf-

Das besonder·: Kennzeichen des dabei verwendeten 15 ramkern und Mantel, gemeinsam zu Drähten oder Ausgangsmaterials besteht in einem Aufbau, bei dem Blechen heruntergezogen oder gewalzt werden. Ein das Kernmaterial aus einem 1 bis 2% Thoriumoxid derart vorgefertigtes Material wird dann genauso zu enthaltenden hochschmelzenden Metall, insbesondere Kathoden verarbeitet, wie z. B. normales thoriertes aus Wolfram, besieht und einen Überzug (Ober- Wolfram-Elektrodenmaterial. Dann werden die so geflächenschicht) aus einem solchen hochschmelzenden ao bildeten Kathoden in üblicher Weise in einer Kohlen-Metall aufweist, das außer Wanderungseigenschaften wasserstoff-Atmosphäre zwecks Karburierung geglüht, für Thorium eine höhere Austrittsarbeit als Wolfram- wobei der Kohlenstoff durch die z. B. aus Rhenium karbid hat und mit Kohlenstoff keine stabilen Karbide als hocbschmelzendes Metall bestehende Oberflächenbildet. schicht hindurch diffundiert, weil Rhenium für Koh-

Diese zusätzliche Eigenschaft, näm'.ich eine geringe as lenstoff ausgezeichnete Diffusionseigenschaften besitzt

Affinität zum Kohlenstoff zu besitzen, also zumindest und selbst nicht zur Kirbidbildung neigt,

kein stabiles Karbid zu bilden, haben die nachfolgen- Die Dicke der Oberflächenschicht aus hochschmel-

den Metalle: Rhodium, Osmium, Platin, Iridium und zendem Metall liegt im /im-Bereich, sie beträgt min-

Rhenium, aus denen deshalb einzeln oder zu mehre- destens 0,5 μΐη, insbesondere 2 bis 5 μΐη.

ren mit besonderem Vorteil der Überzug des Aus- 30 Zur Erhöhung der Bruchfestigkeit, insbesondere

gangsmaterials hergestellt wirü. im Hinblick auf die Beanspruchung im späteren Be-

Der wesentliche technische Fortschritt gegenüber trieb kann der Kernwerkstoff ohne eine Beeinflussung

dem vorher erwähnten bekannten Ve, fahren besteht der Emissionsgüte außerdem noch mit einem oder

vor allem darin, daß eine zusätzliche im Rahmen mehreren der vorher genannten Metalle bis zu einem

einer Massenfertigung als aufwendig geltende Diffu- 35 Anteil von etwa 25 Gewichtsprozent legiert bzw.

sionsglühung im Hochvakuum bei erheblich erhöhter durchsetzt werden.

Temperatur von mindestens 2000° C bis zum Ver- Bei einem bevorzugter Ausführungsbeispiel besteht schwinden der hexagonalen Struktur des Wolfram- die Oberflächenschicht aus Rhenium, und der Kernkarbids nicht mehr erforderlich ist. werkstoff enthält bis zu 23 Gewichtsprozent Rhenium.

Claims

fäße, insbesondere Senderöhren, bestehend aus einem

Patentansprüche: Thoriumoxid enthaltenden Metallträger au|i hochschmelzendem Metall, insbesondere aus Wolfram,

J. Verfahren zum Herstellen einer Thorium- und einer Oberflächenüoppelschicht, von der die eine

fllmkathode für elektrische EntladungsgefK.ße, 5 aus Wolframkarbid und die andere äußere Schicht

insbesondere Senderöhren, bestehend aus einem aus einem als Emissionsunterlage dienendem hoch-

Thoriumoxid enthaltenden Metallträger aus hoch- schmelzenden Metall mit Wanderungseigeaschaften

schmelzendem Metall, insbesondere aus Wolfram, für Thorium besteht.

lind einer Oberflächendoppelschicht, von der die Derart aufgebaute Kathoden stellen sogenannte

innere aus Wolframkarbid und die andere äußere io Nachlieferungskathoden dar, bei denen das im Kern

Schicht aus einem als Emissionsunterlage dienen- gleichmäßig verteilte Thoriumoxid im Betrieb zur

den hochschmelzenden Metall mit Wanderungs- Oberfläche hin diffundiert und dabei bevorzugt durch

eigenschaften für Thorium besteht, dadurch die Wolframkarbidschicht ständig reduziert wird, so

gekennzeichnet, daß die Kathoden aus daß an der Oberfläche sich ein Thoriumfilm bildet,

einem mit dem betreffenden hochschmelzenden 15 der die Austrittsarbeit gegenüber der der Unterlage

Metall überzogenen Elektrodenausgangsmaterial erheblich erniedrigt. Durch das Vorhandensein einer

mechanisch vorgefertigt (geformt) und hierauf äußeren, aus einem hochschmelzenden Metall beste-

karburiert werden und der Überzug aus einem henden Schicht als Emissionsunterlage wird nämlich

nicht zur Bildung stabiler Karbide neigenden die Austrittsa'beit gegenüber einer Kathode, bei der

Metall besteht. ao allein die Wolframkarbidschicht als Unterlage für
2. Elektrodenausgangsmaterial für das Her- den Thoriumfilm dient, nochmals günstig erniedrigt, stellungsverfahren nach Anspruch 1, gekcnnzeich- Es ist jedoch ein Verfahren zur Herstellung thoriernet durch einen Aufbau, bei dem das Kernma- ter hochemittierender Kathoden bekannt, bei dem das terial aus einem 1 bis 2 Gewichtsprozent Thorium- an der Metalloberfläche normalerweise in hexagonaoxid enthaltenden hochschmelzenden Metall, ins- »5 ler Struktur vorliegende Wolframkarbid bei Anwesen besondere aus Wolfram, besteht und einen Über- heit eines Fremdmetalls oder -metalloids der Gruppe zug (Oberflächenschicht) aus einem solchen hoch- VIIa oder Villa, vorzugsweise Mangan oder schmelzenden Metall aufweist, das außer Wände- Palladium, oder der Gruppe Ib. vorzugsweise Silber, rungseigenschaften für Thorium eine größere Aus- durch Glühen bzw. Diffusionsglühen bei erheblich trittsarbeit als Wolframkarbid hat und mit Kon- 3° erhöhter Temperatur in eine kubisch-raumzentrierte lenstoff keine stabilen Karbide bildet. Modifikation übergeführt wird, um dadurch eine Her-
3. Elektrodenausgangsmaterial nach Anspruch 2, absetzung der Austrittsarbeit der betreffenden Kadadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus thode zu erreichen.

einem oder mehreren der hochschmelzenden Me- Weiter ist jedoch bekannt, daß die. zur Erhöhung

talle Rh, Os, Pt, Ir oder Rhenium besteht. 35 der Bruchfestigkeit von karburierten Thorium-Film-
4. Elektrodenausgangsmaterial nach Anspruch 2 kathoden, mit Rhenium legierten Wolframdrähte nach oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke dem Karburieren — also Kathoden mit bei Anwedes Überzugs aus hochschmelzendem Metall min- senheit von Rhenium gebildetem Karbid — gegendestens 0,5 pm, insbesondere 2 bis 5 μΐη beträgt. über normalen, karburierten thorierien Wolfram-
5. Elektrodenausgangsmaterial nach einem oder 4° kathoden keine erhöhte Elektronenemission zeigen, mehreren der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, Für eine Erhöhung der Elektronenemission einer dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial Thoriumfilmkathode ist es danach unbedingt erforaußer Thoriumoxid noch ein oder mehrere der derlich, daß das zusätzliche hochschmelzende Metall nachfolgenden Metalle, Rh, Os, Pt, Ir oder Re als dünne Schicht nußen auf der Wolframkarbidhis zu etwa 25 Gewichtsprozent enthält. +5 schicht, also als Emissionsiinterlage vorhanden ist,
6. Elektrodenausgangsmaterial nach einem oder und somit eine wirkungsgemäße Trenn, ^g von Remehreren der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5 duktions- und Emissionszone erreicht ist.

für Kathoden in Drahtform, gekennzeichnet durch Karburierte Wolframdrähte haben aber gegenüber

einen als Manteldraht gezogenen Draht. unbehandelten entsprechenden Drähten eine derart
7. Elektrodenausgangsmaterial nach Anspruchs. 5« verringerte Bruchfestigkeit, daß in der Praxis mit gekennzeichnet durch einen z. B. geschmiedeten Rücksicht auf die anzustrebende Sicherheit im Hin-Manteldraht-Rohling mit einem Mantel aus hoch- blick auf eine lange lebensdauer das Karbin^ren schmelzendem Material genügender Stärke im erst etwa zum Schluß des Herstellungsvorgangs an Hinblick auf den Kernquerschnitt. fertig geformten Kathoden vorgenommen wird. Da-

H. Klektrodenausgangsmatenal nach einem oder 55 mit ist aber zwangsläufig die Forderung gekoppelt,

mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch daß die auf der Wolframkarbidsthicht anzubringende

gekennzeichnet, daß der Überzug aus Rhenium zusätzliche Schicht aus hochschmelzendem Metali

besteht und der KemwerkstofT bis zu 23 Gewichts- ebenfalls nachträglich, meist durch eine kostspielige,

prozent Re enthält. einen gesonderten Arbeitsgang erfordernde Methode

60 aufgebracht werden muß.

Die aufgezeigten Schwierigkeiten und Nachteile der

_m^_mmmmmmm erwähnten bekannten Kathoden zu vermeiden und

ein vereinfachtes Herstellungsverfahr η durch eine besondere Ausbildung des Ausgangsmaterials zu 65 schauen, ist Aufgabe der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Elek- Erreicht wird dies bei einem im ersten Absatz be-

trodenausgangsmaterial für die Herstellung einer sehriebenen Verfahren zum Herstellen einer Thorium-

Thnfhimfilmkathode für elektrische Entladungsge- filmkathode für elektrische Entladungsgefäße, insbe-