DE3017429C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine imprägnierte Matrixkathode für eine Elektronenröhre nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Matrixkathode ist aus der AT-PS 1 94 994 bekannt. Aus dieser Patent­ schrift ist es weiterhin bekannt, das Emissionsmaterial aus einem Gemisch aus Aluminiumoxid, Bariumkarbonat, Calciumkarbonat und 0,1 bis 50 Molen Strontiumkarbonat bei Temperaturen zwischen 1250°C und 2500°C zu er­ schmelzen.

In der DE-OS 15 89 846 ist eine Vorratsglühkathode bekannt, bei der das Emissionsmaterial selbst zum großen Teil aus einem oder mehreren Wolframaten be­ steht. Aus der Literaturstelle "Philips Technische Rundschau", Nr. 8-9, 1958, Seiten 281-295 ist es be­ reits bekannt, den porösen Sinterkörper einer Matrix­ kathode aus Wolfram herzustellen und das Tränken des Sinterkörpers mit Emissionsmaterial in einem kleinen Wolfram- oder Molybdänofen vorzunehmen.

Solche Matrixkathoden werden häufig für Elektronenröh­ ren hoher Leistung und langer Lebensdauer verwendet.

Röhren dieser Art sind insbesondere Elektronenstrahl­ röhren, wie z. B. Wanderfeldröhren.

Wenngleich solche Matrixkathoden eine vergleichsweise hohe Lebensdauer besitzen, so ist doch festzustellen, daß die Emissionseigenschaften mit zunehmender Lebens­ dauer der Kathode nachlassen, was insbesondere dann unerwünscht ist, wenn solche Kathoden in Röhren ver­ wendet werden, an die hinsichtlich der Zuverlässigkeit über längere Zeit extreme Anforderungen gestellt wer­ den. Röhren dieser Art sind z. b. Wanderfeldröhren, die in Nachrichtensatelliten eingebaut werden und die über eine möglichst lange Zeit ihre Funktion beibehalten sollen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Lebensdauerverhalten einer Matrixkathode für Elektronenröhren in der Weise zu verbessern, daß durch die Emissionseigenschaften über eine möglichst lange Zeit möglichst wenig ändern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In einer Weiterbildung wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer solchen Langlebensdauer-Matrix­ kathode angegeben.

Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Kathode be­ steht darin, daß ihre Emissionseigenschaften weitgehend stabilisiert sind, d. h., daß sie über einen sehr langen Zeitraum ihre Emissionseigenschaften nur sehr gering oder gar nicht verändern. Diese Kathoden sind besonders zum Einbau in Satellitenwanderfeldröhren geeignet.

In der Fig. 1 ist schematisch eine solche Matrixkathode im Querschnitt dargestellt und in

Fig. 2 ist ein Herstellungs­ diagramm für das Emissionsmaterial einer solchen Matrix­ kathode angegeben.

Die in Fig. 1 gezeigte Matrixkathode besteht aus einer Me­ tallhülse 1, die bevorzugt aus Molybdän besteht und die von einer Seite mit einem eingesetzten Wolframsinterling 3 verschlossen ist. In den verbleibenden Hohlräumen der Katho­ de ist das elektrische Heizelement 2 eingesetzt. Der Sinter­ körper 3 besteht bevorzugt aus einem porösen Wolframsinter­ ling, dessen Poren mit dem Imprägniermaterial, das ist das Emissionsmaterial, ausgefüllt sind. Bei Erhitzen der Katho­ de mittels des Heizelementes 2 treten aus der freien Ober­ fläche 4 der Kathode Elektronen aus.

Der poröse Sinterkörper 3 besteht aus Wolfram. Das in diesen Sinterkörper eingelagerte Emissionsmaterial enthält außer den genannten Verbindungen 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent Strontium sowie 4 bis 10% Wolfram.

Die Herstellung einer solchen Kathode erfolgt zweckmäßig in der nachfolgenden Weise.

Ein Gemisch aus Aluminiumoxid, Bariumkarbonat, Calciumkarbonat und Strontiumkarbonat wird in einem Schmelztiegel auf ca. 2000°C erhitzt, wobei dieses Gemisch zusammenschmilzt. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, dem genannten Gemisch Wolframoxid oder Wolfram in Pulverform beizumengen, insbesondere dann, wenn die Schmelze in einem Tiegel erfolgt, der nicht aus Wolfram besteht (z. B. Aluminiumoxid oder Molybdän). Das erkaltete Schmelzgut wird zweckmäßig in einer Kugelmühle zu einem Pulver zerkleinert. Zur Imprägnierung des porösen Sinterkörpers, der auch als Vorratskörper bezeichnet wird, wird nun eine bestimmte Menge des pulverisierten Schmelzgutes auf diesen Vorratskörper aufgelegt und die gesamte Anordnung wiederum auf etwa 2000°C erhitzt. Bei diesen Temperaturen schmilzt das aufgelegte Pulver und dringt in den porösen Sin­ terkörper ein, der sich gewissermaßen wie ein Schwamm mit der Schmelze vollsaugt. Das überschüssige Schmelzgut wird entfernt und der getränkte Sinterkörper nach entsprechender Formgebung und Oberflächenbearbeitung in der Kathodenhülse befestigt. Die Befestigung des Sinterkörpers in der Kathodenhülse kann auch vor der Imprägnierung erfolgen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung er­ folgt das Erschmelzen des Imprägnierungsmaterials aus dem Gemisch der Karbonate und Oxide in einem Schmelztiegel aus Wolfram. Durch dieses Erschmelzen in einem Wolframtiegel wird ein gewisser Anteil, und zwar etwa 4 bis 10% Wolfram dem Emissionsmaterial zugesetzt, das von der Schmelze bei der hohen Temperatur oberflächlich von dem Schmelztiegel abge­ löst wird. Eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Kathode zeigte über eine sehr lange Zeit nahezu konstante Eigenschaften.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden 0,725 g Aluminiumoxid, 7,853 g Bariumkarbonat, 1,422 g Calcium­ karbonat und 0,1 g Strontiumkarbonat miteinander vermischt und in einem Wolframtiegel auf etwa 2000°C erhitzt. Das abge­ kühlte Schmelzgut wurde dann zerkleinert und damit ein poröser Wolframsinterling imprägniert. Der imprägnierte Wolframsinter­ ling wurde dann in seiner Form bearbeitet und an einer Katho­ denhülse befestigt. Die fertiggestellte Kathode wurde als Elektronenemitter in eine Wanderfeldröhre eingebaut.

Claims (10)

1. Imprägnierte Matrixkathode für eine Elektronenröhre, deren aus Wolfram bestehender poröser Sinterkörper mit einem Emissionsmaterial getränkt ist, das in Form einer oder mehrerer Verbindungen die Elemente Aluminium, Basium und Calcium sowie 0,01 bis 5 Gewichtsprozent Strontium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Imprägnierung verwendete Emissionsmaterial zusätz­ lich 1 bis 12 Gewichtsprozent Wolfram enthält.

2. Matrixkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Emissionsmaterial 4 bis 10 Gewichtsprozent Wolfram enthält.

3. Matrixkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Emissionsmaterial 6 bis 8 Gewichtsprozent Wolfram enthält.

4. Verfahren zum Herstellen der Matrixkathode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Emissions­ material aus einem Gemisch aus Aluminiumoxid, Basium­ karbonat, Calciumkarbonat und 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5, insbesondere 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, Stromtiumkarbonat bei Temperaturen zwischen 1250°C und 2500°C erschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erschmelzen des Emissionsmaterials in einem aus Wolfram bestehenden Schiffchen vorgenommen wird.

5. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Barium­ karbonat, Calciumkarbonat, Aluminiumoxid und Strontium­ karbonat zusätzlich 1 bis 11 Gewichtsprozent Wolfram in Pulverform zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 10 Gewichtsprozent Wolframpulver zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 6 bis 8 Gewichtsprozent Wolframpulver zugesetzt wird.

8. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Barium­ karbonat, Calciumkarbonat, Aluminiumoxid und Strontium­ karbonat zusätzlich 1,5 bis 13,5 Gewichtsprozent Wolf­ ramoxid zugesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 11,5 Gewichtsprozent Wolframoxid zugesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 7 bis 9,5 Gewichtsprozent Wolframoxid zugesetzt wird.