DE1800945C - Verfahren und Elektrodenausgangsma tenal fur die Herstellung einer Thorium Filmkathode fur elektrische Entladungs gefäße - Google Patents

Description

2. Elektrodenausgangsmaterial für das Her- den Thoriumfilm dient, nochmals günstig erniedrigt. stellungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeich- 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 Anwesenbesondere 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 I b, vorzugsweise Silber, rungseigenschaften für Thorium eine größere Aus- durch Glühen bzw. Diffusionsglühen bei erheblich trittsarbeit als Wolframkarbid hat und mit Koh- 30 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 μηι, insbesondere 2 bis 5 μπι beträgt. über normalen, karburierten thorierten 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 außen auf der Wolframkarbidbis zu etwa 25 Gewichtsprozent enthält. 45 schicht, also als Emissionsunterlage vorhanden ist,

6. Elektrodenausgangsmaterial nach einem oder und somit eine wirkungsgemäße Trennung 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 a!s Manteldraht gezogenen Draht. unbehandelten entsprechenden Drähten eine derart

7. Elektrodenausgangsmaterial nach Anspruch 6, 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 Karburieren schmelzendem Material genügender Stärke im erst etwa zum Schluß des Herstellungsvorgangs an Hinblick auf den Kernquerschnitt. fertig geformten Kathoden vorgenommen wird. Da-

8. Elektrodenausgangsmateria! nach einem oder 55 mit ist aber zwangsläufig die Forderung gekoppelt, mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch daß die auf der Wolframkarbidschicht anzubringende gekennzeichnet, daß der Überzug aus Rhenium zusätzliche Schicht aus hochschmelzendem Metall besteht und der Kernwerkstoff 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

erwähnten bekannten Kathoden zu vermeiden und

ein vereinfachtes Herstellungsverfahren durch eine besondere Ausbildung des Ausgangsmaterials zu 65 schaffen, 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 schriebenen Verfahren zum Herstellen einer Thorium-Thoriumfilmkathode für elektrische Entladungsge- filmkathode für elektrische Entladungsgefäße, insbe-

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sondere Senderöhren, bestehend aus einem Thoriumoxid enthaltenden Metallträger aus hochschmelzendem Metall, insbesondere aus Wolfram, und einer Oberflächendoppelschicht, von der die innere aus Wolframkarbid und die andere äußere Schicht aus einem als Emissionsunterlage dienenden hochschmelzenden Metall mit Wanderungseigenschaften für Thorium besteht, nach der Erfindung dadurch, daß die Kathoden aus einem mit dem betreffenden hochschmelzenden Metall überzogenen Elektrodenausgangsmaterial mechanisch vorgefertigt (geformt) und hierauf karbüriert werden und der Überzug aus einem nicht zur Bildung stabiler Karbide neigenden Metall besteht.

Das besondere Kennzeichen des dabei verwendeten Ausgangsmaterials besteht in einem Aufbau, bei dem das Kernmaterial aus einem 1 bis 2% Thoriumoxid enthaltenden hochschmelzenden Metall, insbesondere aus Wolfram, besteht und einen Überzug (Oberflächenschicht) aus einem solchen hochschmelzenden Metall aufweist, das außer Wanderungseigenschaften für Thorium eine höhere Austrittsarbeit als Wolframkarbid hat und mit Kohlenstoff keine stabilen Karbide bildet.

Diese zusätzliche Eigenschaft, nämlich eine geringe Affinität zum Kohlenstoff zu besitzen, also zumindest kein stabiles Karbid zu bilden, haben die nachfolgenden Metalle: Rhodium, Osmium, Platin, Iridium und Rhenium, aus denen deshalb einzeln oder zu mehreren mit besonderem Vorteil der Überzug des Ausgangsmaterials hergestellt wird.

Der wesentliche technische Fortschritt gegenüber dem vorher erwähnten bekannten Verfahren besteht vor allem darin, daß eine zusätzliche im Rahmen einer Massenfertigung als aufwendig geltende Diffusionsglühung im Hochvakuum bei erheblich erhöhter Temperatur von, mindestens 2000° C bis zum Verschwinden der hexagonalen Struktur des Wolframkarbids nicht mehr erforderlich ist.

Die Herstellung des beschriebenen Ausgangsmaterials bzw. Elektrodenmaterials kann z. B. so erfolgen, daß nach einem üblichen pulvermetallurgischen Verfahren hergestellter, 1 bis 2 Gewichtsprozent Thorium-5 oxid enthaltender Wolframdraht mit einer Schicht aus Rhenium oder einem anderen der genannten hocbschmelzenden Metalle nach einer geläufigen Methode plattiert oder überzogen wird. Dies kann z. B. durch galvanischen oder chemischen Niederschlag erfolgen, durch Bedampfen in einer geeigneten Vorrichtung oder aber auch dadurch geschehen, daß ■um den thorierten Wolfram-Rohling ein Mantel aus einem hochschmelzenden Metall geschmiedet wird und daß dann beide zusammen, d. h. thorierter WoIframkern und Mantel, gemeinsam zu Drähten oder Blechen heruntergezogen oder gewalzt werden. Ein derart vorgefertigtes Material wird dann genauso zu Kathoden verarbeitet, wie z. B. normales thoriertes Wolfram-Elektrodenmaterial. Dann werden die so gebildeten Kathoden in üblicher Weise in einer Kohlenwasserstoff-Atmosphäre zwecks Karburierung geglüht, wobei der Kohlenstoff durch die z. B. aus Rhenium als hochschmelzendes Metall bestehende Oberflächenschicht hindurch diffundiert, weil Rhenium für Kohlenstoff ausgezeichnete Diffusionseigenschaften besitzt und selbst nicht zur Karbidbildung neigt.

Die Dicke der Oberflächenschicht aus hochschmelzendem Metall liegt im μΐη-Bereich, sie beträgt mindestens 0,5 μΐη, insbesondere 2 bis 5 μΐη.
Zur Erhöhung der Bruchfestigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Beanspruchung im späteren Betrieb kann der Kernwerkstoff ohne eine Beeinflussung der Emissionsgüte außerdem noch mit einem oder mehreren der vorher genannten Metalle bis zu einem Anteil von etwa 25 Gewichtsprozent legiert bzw. durchsetzt werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Oberflächenschicht aus Rhenium, und der Kernwerksloff enthält bis zu 23 Gewichtsprozent Rhenium.

Claims (1)

1 800 1 2 fäße, insbesondere Senderöhren, bestehend aus einem Patentansprüche· Thoriumoxid enthaltenden Metallträger aus hoch schmelzendem Metall, insbesondere aus WoIiram,

1. Verfahren zum Herstellen einer Thorium- und einer Oberflächendoppelschicht, von der die eine filmkathode für elektrische Entladungsgefäße, 5 aus Wolframkarbid und die andere äußere Schicht insbesondere Senderöhren, bestehend aus einem aus einem als Emissionsunterlage dienenden hoch-Thoriumoxid enthaltenden Metallträger aus hoch- schmelzenden Metall mit WanderungseigenschaUen schmelzendem Metall, insbesondere aus Wolfram, für Thorium besteht.

und 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 Thonumoxid im Betrieb -:ur 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 bikiet, 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 bcsiekarburiert werden und der Überzug aus einem henden Schicht als Emissionsunterlage wird nämlich nicht zur Bildung stabiler Karbide neigenden die Austrittsarbeit gegenüber einer Kathode, bei der Metall besteht. 20 allein die Wolframkarbidschicht als Unterlage für