DE1953738B2 - Glas auf der basis sio tief 2 - al tief 2 o tief 3 -pbo-bi tief 2 o tief 3, insbesondere zur anwendung in einer sekundaeremissionselektrode - Google Patents

Description

Bi₂O₃ 2 bis 45 Es sind einige Verfahren zur Herstellung eines Glas-

CaO f SrO <8 körpers für eine derartige Sekundäremissionselektrode

O 5 bis 7 ^{mit z}· ^B· ^einem Durchmesser von 3 bis 10 cm und einer

' Dicke von 1 bis 2,5 mm und einer Anzahl Offnungen

— ^L J₅ von 10^s pro cm² mit je einem mittleren Querschnitt

2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- von etwa 20 μτη bekannt.

net, daß seine Zusammensetzung in Gewichtspro- Es wird von einem Glasrohr ausgegangen, das unter

zent innerhalb des nachstehenden Bereiches liegt: Erhitzung ausgezogen wird. Die erhaltenen Rohre

werden zu einem Bündel vereinigt, und das Ganze

^^ιΟ* 4° bis 50 _{30 w}j_r(j _wi_ederum ausgezogen, gebündelt und in einer

Al₂O₃ 0,5 bis 10 Lehre zusammengefügt und erhitzt, bis die Wände der

B₂O₃ <3 Rohre miteinander verschmolzen sind und das Mate-

<2 rial zusammenfließt und die Lücken ausfüllt.

~ D ih h id läßt dß bei

Q Da sich schwer vermeiden läßt, daß beim Ausziehen

* — 35 und Zusammenschmelzen die Kanäle beschädigt, de-

^{ü 6} b 30

35 und Zusammenschmelzen die Ka sädigt, de

⁶ bis 30 formiert oder verstopft werden, wird vorzugsweise ein

Bi₂O₃ 10 bis 45 Verfahren angewandt, bei dem ein Kern in den Rohren

CaO + SrO <4 vorhanden ist. Diese Technik hat außerdem den Vor-

MgO 3 bis 6 ^teü> daß das Bündel unter hohem Druck erhitzt werden cu Q ^₂ *° kann, wodurch die Rohre besser miteinander ver-

^{2 3} — schmolzen werden. Dieser Kern wird nach Fertigung

des Glaskörpers der Sekundäremissionselektrode entfernt. Eines der geeignetsten Kernmaterialien besteht

Die Erfindung bezieht sich auf Gläser, die sich be- aus einem Metalldraht, z. B. Molybdändraht, mit tonders zur Anwendung in einer Sekundäremissions- 45 einem Durchmesser von 20 μΐη. Dieser Draht wird ♦lektrode eignen. Diese Sekundäremissionselektrode mit einer Schicht aus dem gewünschten Glas überbesteht aus einem Körper mit zwei parallelen Grenz- zogen, indem er durch ein Bad des geschmolzenen !lachen, der mit eicsr Anzahl gegebenenfalls zu den Glases hindurchgezogen, nach Abkühlung in Stücke Grenzflächen paralleler Kanäle versehen ist, die auf geschnitten und gebündelt wird, wonach das Ganze |»iden Seiten offen sind. Die Grenzflächen sind beide 50 zusammengeschmolzen und dann der Kern auf chemitnit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen, und sehen?. Wege entfernt wird. Zu diesem Zweck werden ^wischen ihnen wird ein Spannungsunterschied ange- nicht, wie beim vorerwähnten Verfahren, Ziehbearbeilegt. Unter dem Einfluß des so erhaltenen elektrischen tungen durchgeführt.

!Feldes bewegen sich Elektronen durch die erwähnten Bei diesem Verfahren wird eine Glasart benötigt, die

Kanäle von einer Seite der Elektrode zu der anderen. 55 wenigstens auf der Innenseite der Kanäle die verlangte

Die Sekundäremissionsverstärkung wird in den elektrische Leitfähigkeit aufweist, die gegen Angriff

Kanälen auf folgende Weise erhalten: Nur eine ver- durch die Chemikalien, mit deren Hilfe der Kern ent-

hältnismäßig geringe Anzahl Elektronen durchlaufen fernt wird, beständig ist und die außerdem noch selb-

die Kanäle von einer Seite zu der anderen, ohne daß ständig, d. h. ohne Substratglas, angewandt werden

sie die Wand treffen. Die übrigen Elektronen haben 60 kann.

außer einer vorwärtsgerichteten auch eine seitlich ge- Aus der britischen Patentschrift 9 71 733 ist ein bleirichtete Geschwindigkeitskomponente, die bewirkt, wismuthaltiges Glas bekannt, das für Sekundärdaß sie beim Passieren des Kanals einmal oder mehrere emissionselektroden besonders geeignet ist und das, Male die Wand treffen. Bei der vorliegenden Elektrode wenn es in einer oxydierenden Atmosphäre geschmolbestehen die Wände der erwähnten Kanäle aus einem 65 zen wird, die erforderliche Höhe der elektrischen Leit-Werkstoff, der die Eigenschaft aufweist, daß er sekun- fähigkeit zwar nicht aufweist, aber diese Höhe durch dar emittierend ist, so daß durchschnittlich bei jeder eine reduzierende Nachbehandlung bei erhöhter Tem-Kollision mehr als ein Elektron frei wird. Auf diese peratur erreicht. Diese Nachbehandlung wird nach

Fertigung des Glaskörpers durchgeführt. Leider kann das Glas nicht selbständig verwendet werden, sondern es ist ein Substratglas erforderlich. Ein anderer Nachteil dieses Glases ist der, daß sich die endgültige Leitfähigkeit schwer auf reproduzierbare Weise erhalten läßt, weil das Glas ziemlich empfindlich gegen kleine Unterschiede in der Vorbehandlung ist.

Die Erfindung schafft Gläser, die sich vorzüglich zur Anwendung in der oben beschriebenen Technik mit einem aus Metalldraht bestehenden Kern eignen, dabei die erwähnten Nachteile nicht aufweisen und leicht auf reproduzierbare Weise reduziert werden können.

Das Glas nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dab seine Zusammensetzung in Gewichtsprozent innerhalb des nachstehenden Bereiches liegt:

SiO₂ 30 bis 70

Al₂O₃ 0,5 bis 10

Na₈O .<2

K₂O <3

PbO 6 bis 30

Bi₂O₃ 10 bis 45

CaO + SrO <4

MgO .
Sb₂O₃

3 <2

bis 6

B₂O₃ .

Na₂O

K₈O

PbO

Bi₂O₃

<5

<6

6 bis 30
2 bis 45

CaO + SrO <8

MgO 0,5 bis 7

Sb₂O₃ <2

Im Zusammenhang mit der Tatsache, daß Molybdän sich besonders zur Anwendung als Metalldraht für den Kern eignet, wird der nachstehende Zusammensetzungsbereich bevorzugt, weil die Gläser, deren Zusammensetzung in diesem Bereich liegt, einen linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 50 und 70 - 10-'/°C haben, der dem des Metalls angepaßt ist.

SiO₂ 40 bis 50

Al₂O₃ 0,5 bis 10

B₂O₃ <3

Tabelle 1

Beispielsweise werden in der Tabelle 1 eine Anzahl Gläser nach der Erfindung mit ihrer Erweichungstemperatur (d. h. die Temperatur, bei der die Viskosität 10⁷·" Poise beträgt) in °C und ihrem Ausdehnungskoeffizienten (*) zwischen 30 und 450 bis 500° C angegeben.

Molybdändraht mit einer Dicke von 20 μΐη wird von einem Rohr mit einem dieser Gläser umgeben, und der Draht und das Rohr werden zusammen durch einen

ao senkrechten Ofen hindurchgeführt, wobei der Draht schneller ?Js das Rohr bewegt wird. Gerade vor dem Austreten aus dem Ofen werden sie miteinander verschmolzen, wobei die Glasschicht eine Dicke von 20 μπι erhält. Der überzogene Draht wird auf eine mit

as Einkerbungen versehene Trommel aufgewickelt. An den Einkerbungen wird die Drahtspule nachher durchgeschnitten. Die erhaltenen Fasern werden gebündelt, in einer Lehre angeordnet und dann unter Druck erhitzt, bis die Fasern miteinander verschmolzen und die Lücken ausgefüllt sind. Die Bündel werden zu Platten mit einer Dicke von 1,5 mm gesägt.

Die Molybdändrähte werden dann auf elektrolytischem Wege in einem schwach alkalischen Bad, das Ammoniak und Natriumhypochlorit enthält, bei einer Klemmenspannung von 6 V unter Umkehrung der Stromrichtung mit einer Periode von 10 Sekunden gelöst. Dann wird der erhaltene Glaskörper gründlich gespült, getrocknet, in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt und schließlich an beiden Seiten durch Aufdampfen mit Metallbelägen versehen.

Zusammensetzung in Gewichtsprozent

SiO,

Al₁O, Na₁O

K₁O

Bi,O_s

MgO Sb₁O,

Ei-w.-temp.

(⁰C)

α-10'

1	43,0	1,2	3,8	6,7	24,9	19,3	0,8	0,3	610	106
2	41,9	1,2	3,8	6,7	25,0	19,4	1,7	0,3	588	103
3	40,8	1,2	3,8	6,8	25,1	19,5	2,5	0,3	571	108
4	44,4	1,2	3,2	5,7	25,0	19,4	0,8	0,3	605	93
5	44,8	1,2	2,7	4,6	25,2	19,5	1,7	0,3	625	92
6	45,1	1,2	2,1	3,6	25,3	19,7	2,5	0,3	643	79,5
7	45,5	1,2	1,5	2,5	25,7	19,9	3,4	0,3	774	67,5
8	45,9	1,2	0,9	1,4	25,9	20,1	4,3	0,3	765	57
9	46,3	1,2	0,3	0,4	26,1	20,2	5,2	0,3	763	48
10	44,5	1,1	2,1	3,7	6,5	39,1	2,4	0,6	701	82
11	44,8	1,1	1,6	2,7	6,5	39,5	3,2	0,6	734	63
12	45,2	1,1	1,0	1,6	6,6	39,8	4,1	0,6	762	65
13	45,7	1,1	0,4	0,6	6,6	40,1	4,9	0,6	764	52
14	40,4	1,1	3,7	6,7	6,4	38,7	2,4	0,6	626	Ul
15	38,3	1,1	3,8	6,8	6,5	38,9	4,0	0,6	698	HO
16	47,4	1,2	4,0	7,2	6,9	31,8	0,9	0,6	663	110
17	57,9	1,5	4,9	8,8	8,4	14,6	3,1	0,8	693	99,5
18	65,2	1,6	5,5	9,9	9,5	2,7	4,7	0,9	780	92
19	36,2	1,1	3,8	6,8	6,5	39,4	5,6	0,6	622	115
20	35,2	1,1	3,8	6,8	6,5	39,5	6,5	0,6	656	113
21	45,8	1,2	3,9	7,0	21,0	20,0	0,8	0,3	636	106,5
22	49.7	1,3	4,3	7,5	12,4	21,7	2,8	0,3	658	102

In der nachstehenden Tabelle 2 sind für einige Zusammensetzungen ein Temperaturbereich und die dabei erreichten Werte des Oberflächenwiderstandes κ in Ω/Ο, in ^l0log κ ausgedrückt, angegeben. Die Erhitzungsdauer beträgt 2 Stunden.

Tabelle 2

Red-. Glasmuster

(⁰C) 3 4 5 6 9 10 13 15

250	14,53	14,72	14,73	15,05	14,45	11,93	11,14	9,55
275	11,18	13,11	13,88	13,69	14,13	9,60	9,66	9,07
3CO	10,47	11,00	10,86	11.30	13,62	9,33	9,33	9,11
325	10,61	10,84	10,60	10,34	12,82	9,34	9,03	9,28
350	10,60	10,99	10,61	10,03	12,78	9,38	8,87	9,56
375	10,96	11,08	10,7J	10,03	13,10	9,46	8,87	9,61
400	11,10	11,26	10,83	10,21	9,63	8,94	10,17
425	11,67	11,65	11,13	10,50	9,79	8,99	10,31
450	12,01	11,86	11,37	10,66	10,11	9,25	10,69
475
500
525
550

Für jede Zusammensetzung gibt es eine optimale Erhitzungstemperatur, bei der auf reproduzierbare Weise ein bestimmter Wert deb Oberflächenwiderstandes eingestellt werden kann.

Claims (1)

Weise wird die Anzahl die Elektrode verlassender Elek-Patentanspriiche: fönen in bezug auf die Anzahl auf die Elektrode auf-

1. Glas auf der Basis fallender Elektronen erheblich vergrößert

ο-λ Λ1/-Λ _n ^ · Zum Aufrechterhalten einer gleichmaßigen Span-

SiO₂ — Al₂O₃ — PbO — Bi₂O_{3 g nungsV}erteilung lings der Elektronenbahnen ist es er-

das sich, nach Einstellung der Oberflächenleitung forderlich, daß eine genügende Anzahl Elektronen aus durch Erhitzung in einer reduzierenden Atmo- der Spannungsquelle zum Ersetzen der abgeführten Sphäre, besonders zur Anwendung in einer Sekun- Sekundärelektronen zugeführt werden. Der spezifische därernissionselektrode eignet, dadurch ge- Widerstand des Materials soll jedoch nicht derart kennzeichnet, daß seine Zusammensetzung io niedrig sein, daß eine merkliche Temperaturerhöhung in Gewichtsprozent innerhalb des nachstehenden auftritt. .

Bereiches liegt: Für das Material des Körpers kann ein olas gewählt

werden, dessen spezifischer Widerstand bei Zimmer-

SiO₂ 30 bis 70 temperatur zwischen 10 und ΙΟ¹² Ω · cm liegt. Auch

Al₂O₃ 0,5 bis 10 ₁₅ können die Wände der Kanäle mit einer dünnen

B₂O₃ <5 Schicht eines Materials mit einem geeigneten Ober-

■j_sla ο <6 flächenwiderstand überzogen werden, welches Mate-

* — rial bei der durch den üblichen Spannungsunterschied

^κ*^υ —^]0 herbeigeführten Elektronengeschwindigkeit einen Se-

^Pb0 6 bis 30 _a0 kundäremissionsfaktor aufweist, der größer als 1 ist.