DE2325273C3 - Process for the production of a cathode activated with lanthanum hexaboride for an electric discharge tube - Google Patents
Process for the production of a cathode activated with lanthanum hexaboride for an electric discharge tubeInfo
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- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, bei dem auf einem Rheniumträger auf kataphoretischem Wege eine LanthanJiexaboridschicht angebracht wird, die in einer- inerten Atmosphäre festgesintert wirdThe invention relates to a method for producing a cathode for an electrical discharge tube, in which a lanthanum jiexaboride layer is cataphoretic on a rhenium carrier attached, which is sintered in an inert atmosphere
Das obenbeschriebene Verfahren ist aus »Rev. Sei. Instrum« Bd. 36 (1965), S. 856 u. 857 bekannt.The method described above is from »Rev. May be. Instrum "Vol. 36 (1965), pp. 856 and 857 known.
In der Praxis steht sich heraus, daß mit derartigen Kathoden nur Lebensdauern von ete/a 1000 Stunden erreicht werden. Meistens bricht dann der Rheniumdraht, auf dem das Lanthanhexaborid -'sstgesintert ist Wenn das Borid nicht besonders rein, d. h. nicht frei von freiem Bor und Boroxid ist, ist die Lebensdauer noch viel kürzer. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Vorhandensein der genannten Verunreinigungen auf unkontrollierbare Weise Boride aus Rhenium gebildet werden. Die Reaktion zwischen dem Rhenium und dem Lanthanhexaborid ist dann starken Schwankungen ausgesetzt und die Kathode arbeitet nicht befriedigend. Wenn im Lanthanhexaborid auch Lanthantetraborid vorhanden ist, tritt eine starke Verdampfung von Lanthan auf, weil das Tetraborid sich zunächst verhältnismäßig schnell zu Hexaborid zersetzt Das Hexaborid reagiert dagegen langsam mit dem Rhenium und verdampft nur langsam. Vielleicht könnte auch das aus dem Tetraborid ausgelöste Lanthan mit dem Rhenium reagieren.In practice it turns out that with such cathodes only lifetimes of ete / a 1000 hours can be achieved. The rhenium wire on which the lanthanum hexaboride is sintered then usually breaks If the boride is not particularly pure, i.e. H. is not free from free boron and boron oxide, the service life is still much shorter. This is due to the fact that in the presence of the impurities mentioned uncontrollable way borides are formed from rhenium. The reaction between the rhenium and the Lanthanum hexaboride is then exposed to strong fluctuations and the cathode does not work satisfactorily. If lanthanum tetraboride is also present in the lanthanum hexaboride, there will be strong evaporation of Lanthanum because the tetraboride initially decomposes to hexaboride relatively quickly Hexaboride, on the other hand, reacts slowly with the rhenium and only evaporates slowly. Maybe that too Lanthanum released from the tetraboride react with the rhenium.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das Kathoden aus mit Lanthanhexaborid beschichteten Rheniumträgern mit langer Lebensdauer erhalten werden können.The invention is based on the object of creating a method by means of which cathodes are made with Lanthanum hexaboride coated rhenium carriers with a long service life can be obtained.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, bei dem auf einem Rheniumträger auf kataphoretischem Wege eine Lanthanhexaboridsehicht angebracht wird, die in einer inerten Atmosphäre festgesintert wird, wird nach der Erfindung die auf kataphoretisehem Wege angebrachte Schicht langsam auf eine Temperatur von 1500 bis 1550° C aufgehetzt und auf dieser Endtemperatur während höchstens einer halben Minute gehalten, bis eine glatte und glänzende Oberfläche erhalten ist, wonach eine zweite Lanthanhexaboridsehicht auf ·■. kataphoretischem Wege aufgebracht und ebenfalls auf eine Temperatur von 1500 bis 1550° C erhitzt und während höchstens 2 Minuten auf dieser Temperatur gehalten wird.In a method for the production of a cathode for an electrical discharge tube, in which a lanthanum hexaboride layer is applied to a rhenium support by cataphoretic means, which is sintered in an inert atmosphere, according to the invention the layer applied by cataphoretic means is slowly increased to a temperature of 1500 to 1550 ° C and kept at this final temperature for a maximum of half a minute until a smooth and shiny surface is obtained, after which a second layer of lanthanum hexaboride · ■. applied cataphoretic way and also heated to a temperature of 1500 to 1550 ° C and held for a maximum of 2 minutes at this temperature.
ίο nicht besonders rein zu sein braucht, bildet sich über die ganze Oberfläche des Rheniumdrahtes eine Rheniumboridschicht, die eine Sperre in bezug auf die Reaktion des verbleibenden Hexaborids aus der erste Schicht mit dem Rhenium und mit dem Hexaborid aus der zweiten Schicht bildet Demzufolge wird eine zu schnelle Erschöpfung und somit ein Bruch des Rheniumträgers durch eine zu starke Boridbildung vermieden, und es kann eine lange Lebensdauer von vielen Tausend Stunden erreicht werden. Bei der üblichen Betriebstcmperatur der Lanthanhexaboridkathoden werden günstige Emissionsdichten erzielt Wenn die zweite Schicht kein Lanthantetraborid enthält, ist die auftretende Verdampfung nur gering.ίο does not need to be particularly pure, forms over the The entire surface of the rhenium wire has a rhenium boride layer, which acts as a barrier to the reaction the remaining hexaboride from the first layer with the rhenium and with the hexaboride from the second Layer forms As a result, the rhenium carrier is exhausted too quickly and thus ruptured avoided by excessive boride formation, and it can have a long service life of many thousands Hours can be achieved. At the usual operating temperature of the lanthanum hexaboride cathodes, favorable Emission densities achieved If the second layer does not contain lanthanum tetraboride, that is the one that occurs Little evaporation.
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment
In der Figur bezeichnet 1 einen Teil eines Hartglasbodens, durch den zwei Drähte 2 und 3 aus einer Eisen-Nickel-Kobaltlegierung durchgeführt sind.In the figure, 1 denotes a part of a hard glass floor, through which two wires 2 and 3 from an iron-nickel-cobalt alloy.
in Ein Rheniumdraht 4 mit einem Durchmesser von 0,18 mm ist mit den Durchführungsdrähten 2 und 3 verschweißt Nach Ausheizung des Rheniuindrahtes in Wasserstoffgas während 2 Minuten auf 160O0C wird dieser Draht aus einer Lanthanboridsuspension (ungereinigtes LaB6) mit einer 50 μπι dicken Schicht 5 dieser Suspension überzogen. Diese Schicht wird in 5 Minuten aufgeheizt und während 15 Sekunden auf 1530" C in Wasserstoffgas festgesintert Die Schicht wird dabei glatt und glänzend. Dann wird auf kataphoretischem Wege eine 20 μπι dicke Lanthanhexaboridsehicht 6 aufgebracht, welche Schicht 2 Minuten lang bei J550°C in Wasserstoffgas festgesintert wird.A rhenium wire 4 with a diameter of 0.18 mm is welded to the lead-through wires 2 and 3. After heating the rhenium wire in hydrogen gas to 160O 0 C for 2 minutes, this wire is made from a lanthanum boride suspension (uncleaned LaB 6 ) with a 50 μm thick layer 5 of this suspension coated. This layer is heated in 5 minutes and sintered for 15 seconds to 1530 ° C. in hydrogen gas. The layer becomes smooth and shiny. Then a 20 μm thick lanthanum hexaboride layer 6 is applied by cataphoretic means, which layer is applied for 2 minutes at 150 ° C. in hydrogen gas is sintered.
Nach dem Einschmelzen des Bodens 1 in ein Rohr und nach Entlüftung dieses Rohres wird die Kathode auf 1600*C während einiger Sekunden entgast Dann wird die Kathode auf 15000C während 5 bis 30 Minuten aktiviert.After the bottom 1 has melted into a tube and after this tube has been vented, the cathode is degassed at 1600 ° C. for a few seconds. Then the cathode is activated at 1500 ° C. for 5 to 30 minutes.
Bei einer Temperatur von 1400°C beträgt der Sättigungsstrom (mit impulsen gemessen) 10 A/cm2. Die Lebensdauer bei dieser Temperatur beträgt mehr als 8000 Stunden.At a temperature of 1400 ° C, the saturation current (measured with pulses) is 10 A / cm 2 . The service life at this temperature is more than 8000 hours.
Wie alle Hexaboridkathoden sind die Kathoden nach der Erfindung für Anwendung in Hochspannungs-Elektronengeräten, wie Röntgenröhren, Gleichrichterröhren, und auch in Elektronenstrahlschweißgeräten, Elektronenmikroskopen u.dgl. geeignet, in denen die Vakuumbedingungen verhältnismäßig schlecht sind, wobei die Kathoden wiederholte Male der Luft ausgesetzt werden. Auch eignen sich diese KathodenLike all hexaboride cathodes, the cathodes according to the invention are for use in high-voltage electronic devices, such as X-ray tubes, rectifier tubes, and also in electron beam welding devices, Electron microscopes etc. suitable in which the vacuum conditions are relatively poor, the cathodes being repeatedly exposed to air. These cathodes are also suitable
μ zur Anwendung in Geräten, in denen Schichten mit Hilfe von Elektranenstrahlen örtlich aktiviert oder auf andere Weise bearbeitet werden müssen.μ for use in devices in which layers with With the help of electrons locally activated or otherwise processed.
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