DE2024286A1

DE2024286A1 - Alkalimetalldampferzeuger

Info

Publication number: DE2024286A1
Application number: DE19702024286
Authority: DE
Inventors: Paolo Delia Mailand; Zucchinelli Mario Trezzo d'Adda Mailand; Emili Carlo Sgonico Triest; Porta (Italien)
Original assignee: SAES Getters SpA
Current assignee: SAES Getters SpA
Priority date: 1969-05-24
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1316878A; NL7007435A; JPS4812666B1; FR2043651A1; US3667513A

Description

Anmelderin : 3.A.E.S. GETTERS 3.p.A. Via Gallarate, 215
Mailand - Italien

Alkalimetalldampferzeuger

Alkalimetalldampferzeuger zur Einleitung von Alkalimetalldämpfen, wie etwa Cäsium-, Kalium- und/oder Natriumdämpfen, in Gefäße oder Behälter, wie etwa Photoelektronen-Veryielfacher, Bildverstärkerröhren und PernsehaufnahmerÖhren, zur Erzeugung lichtempfindlicher Oberflächen sind bekannt. Die bekannten Erzeuger haben jedoch eine Reihe von Nachtellen; so setzt bei diesen bekannten Erzeugern beispielsweise die Alkalimetallquelle, bei der es sich im allgemeinen um ein Gemisch aus einem Alkalimetallchromat und einem Reduktionsmittel für dieses Chromat handelt, häufig lose Partikel frei. Ferner müssen die bekannten Erzeuger entgast werden, nachdem sie an den mit dem Alkalimetalldampf zu beschickenden Behälter angeschlossen worden sind. Diese Entgasung geschieht durch Erhitzung des Erzeugers auf hohe Temperaturen von beispielsweise 500 bis 45O°C während einer Zeitspanne von häufig 6 bis 10 Stunden, während die Gase mit einer Vakuumpumpe entfernt werden. Diese Entgasung wird gleichzeitig mit der Fertigung der Röhre durchgeführt, so daß möglicherweise entweder die Belastung der Pumpen oder der Druck bei der Fertigung erhöht wird. Andere bekannte Erzeuger setzen während der Verdampfung des Alkalimetalldampfes schädliche Gase, wie etwa Sauerstoff, frei. Diese schädlichen Gase können mit dem Alkalimetalldampf

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und/oder der Alkalimetallablagerung auf den Oberflächen reagieren und diese Oberflächen beschädigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Alkalimetalldampferzeuger zu schaffen, bei dem diese Nachteile und Mangel der bekannten Erzeuger nicht auftreten. Beim Alkalimetalldampferzeuger gemäß der Erfindung soll kein besonderer Verfahrensschritt zur Entgasung erforderlich sein. Auch soll der Alkalimetalldampferzeu ger gemäß der Erfindung keine losen Partikel freisetzen und Alkalimetalldämpfe erzeugen, die im wesentlichen frei von schädlichen Gasen sind.

^ Die Lösung dieser und weiterer, für den Fachmann auf der Hand liegender oder sich aus der folgenden Beschreibung ergebenden Aufgaben erfolgt beim Alkalimetalldampferzeuger gemäß der Erfindung durch einen evakuierten Behälter, wenigstens eine durch Erhitzung aktivierbare Alkalimetalldampfquelle im Behälter, eine geschlossene Leitung zum Anschluß des evakuierten Behälters an ein mit dem Alkalimetalldampf zu beschickendes Gefäß und Einrichtungen zum öffnen dieser Leitung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Behälter auch ein nicht verdampfendes Getter auf.

Der Behälter kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff bestehen, der leicht an das mit dem Alkalimetalldampf zu beschickende Gefäß ψ anschließbar ist, beispielsweise aus Glas, Kupfer, nicht rostendem Stahl und so weiter, vorzugsweise weist der Behälter jedoch eine Leitung aus Glas auf und gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsßrm der Erfindung sind der Behälter und die Leitung ganz aus Glas hergestellt. Der Behälter wird auf einen niedrigen Druck evakuiert, wobei dieser Druck im allgemeinen unter 10~ und vor-

zugsweise unter 10" Torr liegt.

Allgemein kann man im Rahmen der vorliegenden Erfindung irgendeine durch Hitzeanwendung aktivierbare Quelle des gewünschten Alkalimetalldampfes im Behälter benutzen. Alkalimetalldämpfe, wie etwa Cäsium-, Kalium-, Natrium-, Rubidium- und Lithiumdämpfe können mit den Erzeugern gemäß der Erfindung erzeugt werden. Geeignete Alkalimetalldampfquellen sind beispielsweise in der USA-Patentschrift

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k 11? 7>5 (1^v^r ) und in dem Aufiatz "Cesium Vapor Dispenser" von iiiohenbaurr, und anderen in "The Review of Scientific Instruments", Band yj, Hr. 6, Juni I964, Seiten 691-693 beschrieben. Andere geeignete AlKalirnetalldainpfquellen sind in den deutschen PatentanmelJungen P 1945 508.4 und P 19 45 507.3 beschrieben. Eine bevorzugte Alkalimetalldampfquelle ist ein Gemisch aus einem Alkalij!,etallchroinat und einem Reduktionsmittel für das Chromat. Obwohl irgendein ReduKtionsmittel, wie beispielsweise Silizium, benutzt werden Kann, besteht das bevorzugte Reduktionsmittel aus einer Zirkon-Aluminium-Legierung, die vorzugsweise 84$ Zirkon und 16$ Aluminium enthält.

Am Behälter ist auch eine Leitung zum Anschluß des Behälters an ein mit dem Alkalimetalldampf zu beschickendes Gefäß befestigt oder angeordnet. Die Leitung kann aus irgendeinem Werkstoff bestehen, besteht jedoch vorzugsweiseaus Glas oder hat doch wenigstens ein offenes Ende aus Glas, um die Leitung an dem zu beschickenden Gefäß mit herkömmlichen Glasbläserverfahren befestigen zu können. Gemäß einer anderen AusfUhrungsform kann das offene Ende der Leitung mit einem Anschlußflansch zur Herstellung eines vakuumfesten Anschlusses versehen sein.

Allgemein kann die Leitung mit irgendwelchen Einrichtungen zu deren öffnung versehen sein, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch ein vorspringender oder warzenartiger Ansatz vorgesehen, der auf ein Induktionsfeld ansprechende Einrichtungen zum Zerbrechen des Ansatzes aufweist. Bei diesen Einrichtungen handelt es sich im allgemeinen um eine Nute in der Außenseite der Wand des Ansatzes, wobei in dieser Nute ein induktiv erhitzbares Metallteil angeordnet ist. Dieses Metallteil kann irgendeine Gestalt haben, vorzugsweise handelt es sich Jedoch um einen Draht, dessen Enden umeinander gedreht sind, so daß der Draht die Wände der Nute berührt. Diese Berührung sorgt für einen guten Wärmeübergang zur Erzeugung von Wärmespannungen im Ansatz, wenn der Draht einem Hochfrequenzviechselinduktionsfeld unterworfen "wird.-"

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforjn der Erfindung kann irgendein Getter ;..it einem nicht verdampfenden Gettern.etall iir- Behälter angeordnet *λerden, uz .Gase zu absorbieren, die nach Ie:.. Leypurr.pen

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des Behälters mit einer mechanischen Pumpe zurückgeblieben sind oder die von den Teilen des Erzeugers im Inneren des Behälters während der Lagerung freigesetzt werden. Das Getter ist vorzugsweise im Behälter zwischen der Leitung und der Alkalimetalldampfquelle angeordnet, um schädliche Gase zu beseitigen,, die zugleich mit der Freisetzung des Alkalimetalldampfes freigesetzt werden können. Das Gettermetall wird zweckmäßig derart zwischen der Alkalimetalldampfquelle und der Leitung angeordnet, daß der Alkalimetalldampf auf seinem Weg zur Leitung auf das Gettermetall prallt, d.h.. also, daß die Alkalimetalldämpfe auf ihrem Weg von der Quelle zur Leitung wenigstens ein*mal durch Aufprallen auf das Gettermetall umgelenkt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die schädlichen Gasemit Sicherheit mit dem Gettermetall in Berührung kommen. Das Getter kann irgendein Gettermetall, wie etwa Zirkon, Tantal, Niob oder Titan aufweisen, vorzugsweise benutzt man jedoch eine Legierung aus 16% Aluminium und 84$ Zirkon.

V/eitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines der Erläuterung und nicht etwa der Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienenden Ausführungsbeispiels, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt:

B¹Ig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Alkalimetalldampferzeugers gemäß der Erfindung, wobei die Linien 1-1 in den Figuren 2 und 3 die Schnittführung anzeigen,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anwendung des Alkalimetalldampferzeugers gemäß der Erfindung.

Bei dem in den Figuren darstellten Ausführungsbeispiel besteht der Alkalimetalldampferzeuger 10 aus einem Behälter 11, in dem Alkalimetalldampf quell en 12, 13 und 14 (s. Fig. 2) angeordnet sind. Der erzeuger 10 weist ferner eine Leitung I5 und ein Getter 16 auf.

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BAD ORIGINAL

Die Leitung 15 ist am Ende 17 offen, um den Erzeuger 10 an ein mit Alkalimetalldampf zu beschickendes Gefäß (41 in Fig. 4) anschließen zu können. Das andere Ende 18 der Leitung 15 ist an dem Behälter 11 angeschlossen. Die Leitung 15 ist mit einem vorgewölbten Ansatz 20 aus Glas verschlossen. Dieser Ansatz 20 kann die in Fig. 1 dargestellte Gestalt haben oder auch in das Innere des Behälters 11 in Richtung auf die Alkalimetalldampfquellen 12-14 vorgewölbt sein, so daß das Glasötück (oder die Glasstücke, wenn die abgesprengte Kappe des Ansatzes zersplittert) oder der Drahtring 22 beim nachfolgend noch zu beschreibenden öffnen der Leitung 15 nicht über die Leitung 15 in das Gefäß e 41 und hier gegebenenfalls auf die Photokathode fallen. Der Ansatz 20 kann gegebenenfalls aus einer anderen Glasart als der Behälter 11 bestehen. Um die Außenseite der Wand des Ansatzes 20 herum läuft eine Nute 21. In dieser Nute 21 ist in Berührung mit den Wänden der Nute ein Wolframdraht 22 angeordnet, dessen Enden bei 23 miteinander verdreht sind.

Die Alkalimetalldampfquellen 12-14 sind gleich ausgebildet, so daß es genügt, die Alkalimetalldampfquelle 12 im Einzelnen zu beschreiben. Diese besteht aus einem länglichen Rohr 25, das eine Mischung

26 aus Cäsiumchromat und einer Legierung aus 84$ Zirkon und 16# Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von einem Teil Chromat zu fünf Teilen Legierung enthält. Das Rohr 25 weist einen Längsschlitz

27 auf. Die Enden des Rohres 25 sind mit AnschlußstUcken 28 und 29 verschlossen, die von Bändern j50 und ~$Λ festgehalten werden. Der Anschlußdraht des Endstückes 29 tritt durch den Behälter 11 hindurch nach außen. Der Anschlußdraht des Endstückes 28 ist mit den entsprechenden Anschlußdrähten der Endstücke 28 der anderen Metalldampfquellen Ij5 und 14 sowie mit einem (nicht dargestellten) Draht verbunden, der durch den Boden des Erzeugers 10 hindurch nach außen tritt, so daß man über die Endstücke 28 und 29 und deren Anschlußdrähte einen Strom durch das Rohr 25 leiten kann. Die Alkj/aimetalldampfquellen 1j5 und 14 unterscheiden sich von der beschriebenen Alkalimetalldampfquelle 12 nur dadurch, daß die Alkalimetalldampfquelle 1^ stat-t des Casiumchromats das gleiche Gewicht an Kaliumchromat und die Alkalimetalldampf quelle 1.4 statt des Casiumchromats das gleiche Gewicht an Natriumchromat enthält.

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Pig. 3 zeigt Einzelheiten des Getters 16, der aus einem Träger 'jj besteht, in den Partikel 34 eines nicht verdampfenden Getterrnetalls eingebettet sind. Der Träger 33 besteht "us einem serpentinenförmig hin und her gefalteten Streifen, dessen Abschnittedann derart geneigt angeordnet sind, daß sie den Durchblick von den Alkalimetalldampfquellen In die Leitung 15 sperren und folglich schädliche Gasmoleküle, die zwischen den Getterfalten bei 35 und 36 (s. Fig. 1} hindurchströmen, auf die Gettermetallpartikel J>h prallen müssen. E-Behälter 11 ist ferner mit einer Leitung 39 versehen, um das Leerpumpen des Behälters 11 zu erleichtern*

Mit Bezug auf Pig. 4 soll in Verbindung mit Fig. 1 nun die Anwendung des Alkalimetalldampferzeugers 10 gemäß der Erfindung beschrieben werden. Die Leitung 15 wird an einer gleichen Leitung 40 befestigt, die an dem mit Alkalimetalldampf zu beschickenden Gefäß ausgebildet ist. Das Gefäß 41 wird dann mit geeigneten Mitteln evakuiert und entgast. Eine Ringspule 42, die über einen Unterbrecher 44 an eine Stromquelle 43 angeerschlossen ist, wird koaxial um den Draht 22 angeordnet, woraufhin der Unterbrecher 44 geschlossen wird. Die Ringspule 42 erhitzt den Draht 22 durch Induktion, so daß die Wände der Nute 21 vom Draht 22 erhitzt werden. Durch diese Erhitzung entstehen Wärmespannungen, durch die der Ansatz 20 in Höhe der Nute 21 glatt durchtrennt wird. Dann wird an die Endstücke 2& und 29 eine Stromquelle angelegt, so daß das Rohr 25 heiß wird und folglich der Alkalimetalldampf aus dem Gemisch 26 freigesetzt wird. In der Praxis wird die Stromquelle an die Endstücke der Alkalimetalldampfquellen 12, 13 und 14 in der gewünschten Reihenfolge angeschlossen, um den gewünschten Alkalimetalldampf freizusetzen.

Der Fachmann sieht ohneweiteres, daß der Erzeuger 10 auf irgendeine zweckmäßige Art hergestellt werden kann. Im allgemeinen v/erden das Getter 16 und die Alkalitnetalldampf quellen 1j5, 12 und 14 durch eine nicht dargestellte öffnung in den Behälter 11 eingebracht, woraufhin der Behälter 11 über die Leitung 39 an eine nicht dargestellte mechanische Vakuumpumpe angeschlossen wird. Diese Pumpe verringert den Druck im Behälter 11 auf etwa 10 ' bis 10 ^y Torr, woraufhin die Leitung.39 verschlossen wird=

BAD ORlGiWAL ^{ö 17/12} 0 0 9848/1 30-6 - ■■■ ~⁶~

Selbstverständlich dient das in den Zeichnungen dargestellte und hier ausführlich beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung nur ;-.u -K-ren Erläuterung und nicht etwa zur Abgrenzung des Erfinjungsgeianken.i.

Ansprüche

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Claims

A η s ρ r ü e h e

J Alkalimetalldampferzeuger, gekennzeichnet durch einen evakuierten Behälter(11), wenigstens eine durch Erhitzung ak' tivierbare /Icalimetalldampfetuelle (12,13,14) im Behälter (11), eine geschlossene Leitung (15) zum Anschluß des evakuierten Behälters (11) an ein mit dem Alkalimetalldampf zu beschicken·^ des Gefäß (41) und Einrichtungen (21-2>,42) zum öffnen dieser Leitung (15).

2. Alkalimetalldampferzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein nicht, verdampfendes Getter (16) im Behäl- . ter (11).

3. Alkalimetalldampferzeuger nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen die Leitung (15) verschließenden Ansatz (20) mit auf ein Induktionsfeld ansprechenden Einrichtungen (2t,22) zum Zerbreehen des Ansatzes (20).

4. Alkalimetalldaunpferzeuger nach den Ansprüchen 1-3> dadurch gekennzeichnet, daß das Getter (16) zwischen der Leitung (11) und der Alkalimetalldampfquelle (12-14) angeordnet ist. ·

5. Alkalimetalldampferzeuger nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenseite der Wand des Ansatzes (20) eine Nute (21) iiad in der Nute ein induktiv heizbares Metallelement (22) angeordnet ist.

6. Alkalimetalldampferzeuger nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermetail (j?4) <jes Getters (16) derart im Bewegungsweg der Alkalimetalldajnpfe angeordnet 1st, daß diese auf ihrem Weg von der Alkalimetalldampfquelle (12-14) G 17/12 00 98 48/1308 „g-

in die Leitung (15) auf das Gettermetall (j54) prallen.

7. " Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Alkalimetalldampfquellen (12-14) vorgesehen sind, nämlich eine Cäsium-, eine Kalium- und eine Natriumdampfquelle.

8. Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (l/r) auf einen

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absoluten Druck von 10 ' Torr evakuiert ist.

erzeuger

9· Alkalimet alldampf efasiite- nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) auf einen absoluten Druck von 10 ^y Torr evakuiert ist.

ΘΧ*Ζ6ΛΧ£ΓΘΙ*

10. Alkaiimetalldampfqne±±e nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkalimetalldampf ein Gemisch aus einem Alkalimetallchromat und einem Reduktionsmittel für das Chromat ist.

11. Alkalimetalldampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel eine Zirkon-Aluminium-Legierung ist.

12. Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getter (16) eine Zirkon-Aluminium-Legierung als nicht verdampfendes Gettermetall (3²O aufweist. ■ " '

15· Alkalimetalldampferzeuger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung { 8k% Zirkon und 16$ Aluminium enthält.

14. Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1i) aus Glas besteht .

15. Alkalimetalldampferzeuger nach den Ansprüchen 5und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (15) und der Ansatz (20) aus

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Glas bestehen. ήΛ

1ό. Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalimetalldarnpfquelle (1^-14) aus einem mit einem Schlitz (27) versehenen, länglichen Rohr (25) aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht, das an beiden Enden mit je einer Stromanschlußleitung (26,29) versehen ist und in dem ein Gemisch (26) aus einem Alkäümetallchromat, nämlich Cäsium-, Kalium- oder Natriumchromat, und einem Reduktionsmittel für das Chromat enthalten ist.

17. Alkalimetalldampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüchem, dadurch gekennzeichnet, daß das Getter (16) aus einem serpentinehförmig hin und her gefalteten Trägerstreifen (j>3) besteht, in dessen Oberfläche ein partikelförmiges, nicht verdampfendes Gettermetall (j54) eingebettet ist.

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