DE2016552B2 - Verfahren zur herstellung einer indirekt geheizten kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eine; indirekt geheizten Kathode, bei dem auf die Oberfläche der Kathode Nickelformiat oder Nickeloxalat aufgetragen und in eine Nickelschicht umgewandcl? werden und die mit einem Emissionsoxid versehen wird.

An der Oberfläche indirekt geheizter Kathoden von Elektronenröhren (im folgenden kurz: Kathoden) wird, wie bekannt, ein zweckmäßig aus Erdalkalimetailoxyd bzw. -oxyden bestehender Überzug für die Elektronenemission ausgebildet. Diese Kathoden sind die sogenannten Oxydkathoden. Sie werden in verschiedener; Formen im allgemeinen aus in geringem Maße aktivierende Metalle (z. B. Mg, Zr, W) enthaltendem Nickel hergestellt. Das ist das sogenannte Kernmetall. Das reine Nickel ist als Kathodenmetall ungeeignet. Der Elektronenemissions-Oxydüberzug wird auf die Oberfläche des Kernmetalls aufgetragen, indem aus den Karbonaten von Erdalkalimetallen eine auch Kollodium enthaltende Suspension zubereitet und mit dieser Suspension in bekannter Weise durch Farbsprühen, Elektrophorese, Eintauchen usw. die Kathode überzogen und sodann getrocknet wird. Der Kollodiumzusatz dient zur Erhöhung der Haftfähigkeit der Karbonate. Die so hergestellte Kathode emittiert jedoch selbstverständlich nicht. Die sogenannte Ausgestaltung der Kathode erfolgt erst nach Abschließen des Vakuumnumies. im Laufe des Pumpens und der darauffolgenden Arbeitsvorgänge (Aging). Der Zweck dieser Vorgänge besteht in der Umwandlung der Erdalkalimetallkarbonate in Erdalkaltmetallöxyde, um auf diese Weise die Kathode emissionsfällig zu gestalten, Das Verfahren sowie die notwendigen Werkzeuge werden hier nicht ausführlicher beschrieben, da sie im Fachbuch von Aspe, »Werkstoffkunde der Hochvakuum' tcchilik«, in ihren Einzelheiten enthalten sind.

Naturgemäß brennt bei der Umwandlung der ErcU alkalimetallkarbonate das Kollodium aus, wodurch die Haftfähigkeit der emittierenden Oxydschicht in großem Maße herabgesetzt wird.

Ein gutes Haften der Oxydschicht an den Kafhotlenfläclten ist aber sehr wichtig. Infolge abblätternde Oxyde wird das Ausmaß der Emission in gral Maße vermindert, was die Eigenschaften der Rc unvorteilhaft beeinflußt. Leider wird das Haften Oxydschicht im Laufe des Betriebes von Elektror

röhren durch mehrere Faktoren schädlich beejnfl Ohne hier auf alle einzeln einzugehen, sei nur die wichtigsten verwiesen.

Von größter negativer Wirkung ist das Aufhe beim Einschalten und Abkühlen beim Ausscha

ίο der Elektronenröhren,

Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des K metalls und der Oxydschicht verschieden ist, τ durch die oft erfolgende große Temperaturändei nach einiger Zeit das Abplatzen des Oxyds · Kernmetall hervorgerufen.

Ein weiterer, denselben Effekt erzeugender 1 stand ist der Elektronenaufprall. Bei in sehr ku Wellenbereichen arbeitenden Elektronenröhren, ν die Laufzeit der Elektronen im Verhältnis Periodenzeit der Frequenz nicht vernachlässigbai prallen die an die Kathode zurückkehrenden E troncn an die Kathode an.

Bei Gleichrichterröhren ist es eine bekannte scheinung, daß das sich verdampfende Barium an der Anodenfiäche abscheidet und so in j Phase der Periode, wenn die Anode negativ ist. mit Barium bedeckte Teil, als Kathode arbeil Elektronen emittiert, die auf die Kathode aufschl und eine schädliche Wirkung ausüben.

Zuletzt sei noch auf den Beschüß durch Gasi verwiesen. Dies kommt in mit Gas gefüllten I tronenröhren oder Gasentladungs-Lichtquellen z. B. im Falle des Ionisierens durch ein infolge Hersteüungsfehlers in den Vakuumraum gela Gas vor. Der Beschüß von Kathoden mit Gasi ist hauptsächlich bei Bildröhren unangenehm, ν wegen der hohen Betriebsspannung die vollkomi Zerstörung der Kathode zur Folge haben kann.

In Anbetracht obiger Ausführungen ist es stündlich, daß gegen den Kathodenbeschuß schiedene Schutzverfahren ausgearbeitet wurden So wird z. B. bei einer Lösung vor die Kai

eine ebenfalls auf Kathodenpotential gesell Elektrode angeordnet, die die gegen die eigen Kathode fliegenden Elektronen auffängt. Ein Γ teil dieser Methode liegt darin, daß uiese elektrode auch die aus der Kathode austret< Elektronen abstößt, wodurch das Ausmaß der ; sion geringer ist.

Bei einer anderen Lösung. USA.-Patent' 3 031740. wird der emittierenden Masse Metii vcr zugesetzt, deren Wirkung nicht nur in dei nannten Abschirmen, sondern auch in der F-;rhi der Haftfähigkeit liegt. Auch hier muß nature mit einer verminderten Emission gerechnet wi Bei einer weiteren Lösung wird ilic Kernn

oberfläche durch Aufrauhen erweitert, wodurc Haftmöglichkeii der Emissionsschtcht erhöhl Gemäß einer Ausfiihrungsart wird die Kernn

fläche mit einem Nickcloxydpulver überzogei gegebenenfalls in reduzierender Atmosphäre gc Es wird wiederholt eine OberfläGlienvergröf erzielt, Der wesentliche Nachteil dieses Verf: besteht darin, daß die aktivierenden Elemen

&5 Kemmetalls in dieser Nickcloxyd- oder Nickels fehlen und die Emissionsfahigkeit des übe wiederum geringer ist, obwohl die Haftfähigk ist. Dem Nickeloxyd oder Metallnickelpulver k

Ip zuverlässiger Weise Heine aktivierende Metalle zugefügt werden. Diese Lösung könnte prinzipiell so verbessert werden, daß am Nickelpulverüberzug das vorgeschriebene poröse Ausmaß gesichert würde. In diesem Fall wurden die freien Teile des Kernmetalls Über die Poren die notwendige Emission sichern. Diese prinzipielle Lösung kann jedoch versuchsweise mit der Anwendung von Nickel oder Nickeloxydpulver kaum verwirklicht werden.

Aus der deutschen Patentschrift 911 876 ist ein Verfahren zur Herstellung der Kathode elektrischer Entladungsröhren bekannt, die mit einem Gemisch überzogen wird, das aus einem oder mehreren Erdalkalikarbonaten und einer Verbindung eines gut leitenden Metalls besteht, die beim Zersetzen der Karbonate zu Oxyden und dem darauffolgenden Formieren der Kathode in ein in der Oxydschicht enthaltenes feinverteiltes, gut leitendes Metall übergeht, wobei die zugesetzte Verbindung aus dem Formiat eines oder mehrerer der Metalle Nickel, Kobalt, Wolfram, Molybdän, Platin, Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium und Ruthenium, zweckmäßig Nickel, besteht.

Mit diesem bekannten Verfahren wird bezweckt, daß sich die zugesetzte Verbindung weitestgehend zu Metall zersetzt.

Der Erfindung, die von dem oben geschilderten Stand der Technik ausgeht, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, durch welches eine erhöhte und sichere Haftung der Oxydschicht e.zielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die an der Luft oxydierte Oberfläche des Kathodenkernmetalls eine Suspension von Nickelformiat ..»der Nickeloxalat aufgetragen, getrocknet und in reduzierender Atmosphäre durch Glühen in eine poröse Nickelschicht umgewandelt wird und daß dann die Kathode mit einem Emissionsoxid überzogen wird.

Die an der Oberfläche des Kernmetalls hergestellte Oxvdschicht wird in weiterer Ausbildung der Erfindung in einer Dicke von 600 bis 1300 A erzeugt. Diese Oxydschjcht beschädigt noch nicht die Kernmetallaklivatoren, doch kann sie in den nachfolgenden Vorgängen ihre gewünschte Rolle erfüllen,

Die oxydierte Kernmetallfläche wird mit einer Kollodium und Nickelforrniat oder Oxalai enthaltenden und an sich bekannten Suspension in einem solchen Ausmaß überzogen, daß nach dem Glühen des Kathodenkenunetalls in einer · bei 700 bis

id 800° C reduzierenden Atmosphäre sich darauf eine gleichmäßige Schicht vun etwa 20 bis 40 μ bildet. Während dieses Vorganges wird nicht nur aus Nickelformiat Nickel gebildet, sondern auch die Nickeloxydschicht des Kernmetalls wird zu Nickel reduziert. Auf diese Weise wird in relativ einfacher Weise die Kernmetallfläche mit erwünschter Flächenporosität sichergestellt.

Es hat sich erwiesen, daß, wenn das Oxydieren in einem bestimmten Ausmaß erfolgt, ein vorteilhaiter

so Kompromiß zwiscnen dem Schutz der Kernaktivatoren und der Wechselwirkung (gutes Haften) des Überzuges mit Nickelformiat erzielt werden kann. Ferner ist das Nickelformiat oder Oxalat eine Verbindung, mittels weicher nach dessen Zersetzung die bereits obenerwähnte Flächenporosität erzeugt werden kann.

Die weitere Ausarbeitung der Kathode erfolgt in der aus der Literatur bekannten Weise. Diese besteht aus den bereits beschriebenen Vorgängen, d. h. Uberziehen der mit Nickelpulver überzogenen Kathode mit den Karbonaten von Erdalkalimetallen, Anordnung der überzogenen Kathoden in dem Kolben bei gleichzeitigem Glühen der Kathode, Pumpen des Kolbens usw.

Die Haftfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Kathodenüberzuges ist eine mehrfache des mit dem üblichen Verfahren hergestellten Überzugs, wobei auch sein Emissionsfähigkeitswert nicht geringer ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also eine Kathode verlängerter Lebensdauer und verbesserter Eigenschaften hergestellt werden.

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung einer indirekt gebeizten Kathode, bei dem auf die Oberfläche der Kathode Nickel formiat oder Nickeloxalat aufgetragen und in eine Nickelschicht umgewandelt werden und die mit einem Emissionsoxid versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die an der Luft oxydierte Oberfläche des Kathodenkemmetalls eine Suspension vonNickelformiat oder Nickelqxalat aufgetragen, getrocknet und in reduzierender Atmosphäre durch Glühen in eine poröse Nickelschicht umgewandelt wird und daß dann die Kathode mit einem Emissionsoxid überzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Oberfläche des Kernmetalls hergestellte Oxydschicht in einer Dicke von (S(H) bis 1300 Ä erzeuat wird.