DE1815477C - Vorratskathode, insbesondere lager stabile, einbaufertige MK Kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorratskathode, insbesondere eine einbaufertige, an normaler Atmosphäre lagerstabile MK-Kathode, bei der die Vorratssubstanz aus Erdalkali-Karbonat, insbesondere aus Bariumoder ßarium^Strontium-Karbonat, besteht und bei der die den Vorrat überdeckende porös gesinterte Wolframscheibe an ihrer aktiven Oberfläche zur Herabsetzung der Betriebstemperatur einen Osmium-Überzug aufweist.

Die Erfindung hat besondere Bedeutung für solche MK-Kathoden, deren Vorrat aus lagerstabilen Ercialkali-Karbonaten besteht und die deshalb ohne besondere Sorgfalt etwa unbegrenzt gelagert werden können.

in der Praxis hat sich gezeigt, daß MK-Kathoden mit zur Herabsetzung der Betriebstemperatur einer mit Osmium überzogenen Wolframscheibe im Betrieb rieht die auf Grund der niedrigeren Austrittsarbeit zu erwartende Verringerung der Betriebstemperatur ermöglichen.

Diese erwähnten Schwierigkeiten zu beheben, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Erreicht wird dies bei einer Vorratskathode, insbesondere lagerbeständigen, einbaufertigen MK-Kalhode, bei der die Vorratssubstanz aus Erdalkali-Karbonaten, insbesondere aus Barium- oder Barium-Strontium-Karbonat, besteht und bei der die den Vorrat überdeckende porös geenterte Wolfram-Scheibe an ihrer aktiven Oberfläche zur Herabsetzung der Betriebstemperatur einen Osrr um-Überzug aufweist, nach der Erfindung dadurch, daß die mit Osmium überzogene Wolframscheibe mit einem zusätzlichen Schutzüberzug aus Rhenium versehen ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Rhenium-Belag, welcher auf eine Wolfram-Oberfläche angebracht ist, bei etwa 1200° C Behandlungstemperatur die Wolfram-Scheibe nur relativ kurzzeitig vor den Reaktionen gasförmiger Nebenprodukte zu schützen vermag, da die Rhenium-Konzentration an der Wolfram-Oberfläche mit wachsender Glühtemperatur und Glühzeit beträchtlich abnimmt. Da aber der Dampfdruck des Rheniums auch bei sehr hohen Temperaturen sehr gering ist, muß deshalb gefolgert werden, daß Rhenium mit steigender Temperatur zumindest in die Wolfram-Unterlage eindiffundiert.

Ergänzende Untersuchungen haben außerdem ergeben, daß die Verminderung der Rhenium-Konzentration auf einer mit Osmium überzogenen Wolframoberfläche auch dann erfolgt, wenn bereits vor dem Aufbringen des Rhenium-Überzuges durch entsprechende Diffusionsglühung eine Osmium-Wolfram-Legierung gebildet worden ist. Somit ist also Rhenium zum Herstellen einer Schutzschicht derart geeignet, daß es die darunter befindliche Metalloberfläche aus Osmium vor der Reaktion mit den gasförmigen Nebenprodukten aus der Erdalkali-Karbonat-Zersetzung schützt, selber aber nach kurzer Zeit durch entsprechende Diffusion verschwindet, etwa nach Beendigung des Zersetzungsvorganges der Karbonate. Dadurch wird die darunter befindliche Osmium-Sd)icht, d. h. die Oberfläche mit der niedrigeren Austrittsarbeit wieder frei, ohne daß beim wel· leren Betrieb der betreffenden Kathode Gefahr dafür besteht, daß diese zerstört wird.

Bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens einer solchen MK-Kathode wird z. B. die frisch reduzierte Wolframscheibe durch eine chemisch reduk tive Abscheidung mit einer Osr.iium-Schicht überzogen und einer Diffusionsglühung zur Bildung einer Osmium-Wolfram-Legierung unterwarfen, um dann darauf ebenfalls durch eine stromlose Abscheidung zusätzlich noch Rhenium derart abzuscheiden, daß sich dieses nach Verdunsten des betreffenden Lösungsmittels im Rahmen einer Glühung bei 900⁰C in trockenem Wasserstoff zu einem dichten Rhenium-Überzug ausbildet.

ίο Im einzelnen erfolgt bei einer 500 mg schweren Wolframscheibe eine Abscheidung von 1,0 mg Osmium als Mindestmenge, auf die dann außerdem nach Überführung in eine Osmium-Wolfram-Legierung etwa 2,5 mg Rhenium derart abgeschieden werden,

daß sich nach anschließender Glühuug ein entsprechend dichter Rhenium-Überzug ausbildet.

Durch die beschriebene Maßnahme lassen sich >n normaler Atmosphäre lagerbeständige MK-Kathoden also MK-Kathoden mit einem Erdalkali-Karbonai-

ao Vorrat, herstellen, die etwa beliebig lange gelagert werden können und die außerdem auf Grund eines Osmium-Überzuges eine erniedrigte Betriebstemperatur ermöglichen.

Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Figur rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin sind Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, fortgelassen oder unbezeichnet geblieben. In dem zum Teil im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 1 der topfförmige Vorratsbehälter bzeichnet, der umgeben vom Kathodenmantel 2 an seinem offenen Ende von einer porös gesinterten Emissionsstoffträgerscheibe3, aus z. B. Wolfram, überdeckt und mit dieser am Flansch 4 dicht verbunden ist. Auf der akiiven Oberfläche ist die Emissionsstoffträgerscheibe 3 zunächst mit einer dünnen Osmium-Schicht 4 in vorgeschlagener üblicher Weise bedeckt, und zwar z. B. vordem Zusammenbau der Kathode. Sie wird wiederum überdeckt von einer weiteren dünnen Metallschicht 5 aus Rhenium, die für die Osmium-Schicht als Schutzschicht, insbesondere bei der Aktivierung der Kathode dient. Die beschriebene Kathode zeichnet sich durch eins hohe spezifische Emission aus, die deshalb eine sehr niedrige Betriebstemperatur ermöglicht und eine lange Lebensdauer ergibt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorratskathode, insbesondere lagerbeständige und einbaufertige MK-Kathode, bei der die Vorratssubstanz aus Erdalkali-Karbonat, insbesondere Barium- oder Barium-Strontium-Karbonat, besteht und bei der die den Vorrat über-

SS deckende porös gesinterte Wolfram-Scheibe an ihrer aktiven Oberfläche zur Herabsetzung der Betriebstemperatur einen Osmium-Überzug auf' weist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Osmium überzogene Wolfram-Scheibe mit

einem zusätzlichen Schutzüberzug (5) aus Rhenium versehen ist.

2. Verfahren zum Herstellen einer MK-Kathode nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch reduzierte Wolfram-Scheibe durch

As chemisch reduktive Abscheidung mit einer Osmium-Schicht überzogen, einer Diffusionsglühung zur Bildung einer Osmium-Wolf ram-Legierung unterworfen wird und daß dann darauf eine

stromlose Abscheidung von Rhenium derart vorgenommen wird, daß sich nach Verdunsten des Lösungsmittels im Rahmen einer Glühung bei 900° C in trockenem Wasserstoff ein dichter Rhenium-Überzug bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer etwa 500 mg schweren Wolframscheibe zuerst eine Mindestmenge von 1,0 mg Osmium und nach einer Diffusionsglühung darauf eine Schicht von etwa 2,5 mg Rhenium abgeschieden und durch Glühupg im trockenen Wasserstoff reduziert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen