DE566841C - Verfahren zur Herstellung von Gluehkathoden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung von Glühkathoden, bei dem eine Mischung aus gesintertem· Metall und Stoffen mit hoher Elektronenemission auf einen Träger aufgetragen ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Baustoff für den Isolierkörper von indirekt beheizten Kathoden Porzellan, Zirkon oder eine Zirkonverbindung zu verwenden. Eine besonders

ίο vorteilhafte Ausgestaltung der Elektronenröhre unter erheblicher Verbesserung des Betriebes und der Wirkungsweise gegenüber den bekannten Röhren wird durch das neue Verfahren gewährleistet. Auch ist bereits die Ver-Wendung von organischen Bindemitteln für die Herstellung von Glühkathoden angeregt worden.

Nach dem neuen Verfahren wird in an sich bekannter Weise eine Mischung eines durch Reduzieren eines Metalloxydes gewonnenen Metalls und der aus einer Lösung gefällten Stoffe hoher Elektronenemission auf den Träger aufgetragen und dann gesintert, wobei die Mischung aus feinst verteiltem Metall (Nickel) und unlöslichen Salzen der Erdalkalimetalle durch Hinzufügen von Essigsäure plastisch gemacht und hierauf in die gewünschte Form gebracht und gesintert wird. Die Mischung kann in Form eines Mantels auf den Isolierkörper aufgesetzt werden, in den der Heizfaden eingebettet ist.

In Abb. ι ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gleichrichterrohr dargestellt.

ι ist ein Vakuumgefäß, in dem eine Anode 2 und eine Kathode 3 angebracht sind, die in üblicher Weise durch einen Halter 4 und einen Klemmstreifen 6 abgestützt sind. Der Klemmstreifen besteht aus Metall und bildet den elektrischen Anschluß der Kathode. Das Gefäß ist vorzugsweise mit einer geringen Menge eines neutralen Gases, z. B. Argon oder Quecksilberdampf, gefüllt, um zu erreichen, daß eine Entladung zwischen Anode und Kathode bei verhältnismäßig niedriger Spannung zustande kommt.

Abb. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Kathode.

Sie besteht aus dem zylindrischen Element 8 aus einem feuerfesten Isoliermaterial, z. B. Zirkon oder Porzellan, in welches ein U-förmiger Heizdraht 9 eingebettet ist. Als Stromzuleitung für den Heizdraht dienen die Drähte 11, deren einer mit den Klemmstreifen 6 (Abb. 1) verbunden sein kann, der zur Kathodenfläche führt. Um den Zylinder 8 und in dichter Berührung mit demselben befindet sich die Hülse 12, die aus einer gesinterten Masse von Metall und Oxyden der Erdalkalimetalle hergestellt ist. Diese Hülse bildet das elektronenemittierende Element 7 der Kathode.

Zur Herstellung des elektronenemittierenden Elementes 7 kann man zweckmäßig in folgender Weise verfahren:

Man stellt eine Mischung eines pulverisierten Metalls, z. B. Nickel, mit Oxyden der Erdalkalimetalle, z. B. Barium, Strontium und

Calcium, her. Die durch Hinzufügen eines Bindemittels plastisch gemachte Masse wird in die gewünschte Form gebracht, getrocknet und hierauf gesintert.
Zur Herstellung der Mischung von fein verteiltem Nickel in Verbindungen der Erdalkalimetalle verfährt man zweckmäßig in folgender Weise: Um das fein verteilte Nickel zu erhalten, wird Nickeloxyd in einer Wasserstoffatmosphäre auf ungefähr 600 ° so lange erhitzt, bis das Oxyd zu Metall reduziert ist.

Zur Herstellung einer "innigen Mischung der Verbindungen der Erdalkalimetalle wird Bariumnitrat, Strontiumnitrat und Calciumnitrat in Wasser gelöst, und die Carbonate der genannten Metalle werden aus der Lösung durch Hinzufügen einer Lösung von Ammoniumcarbonat ausgefällt. Der filtrierte, gewaschene und getrocknete Niederschlag bildet eine sehr innige Mischung der Carbonate der drei Metalle. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, folgendes Mengenverhältnis der drei Erdalkalimetalle zu wählen: 40 °/₀ Bariumnitrat, 26,67 °/₀ Strontiumnitrat und 33,33 % Calciumnitrat. Die Nickelteilchen und die auf die beschriebene Weise gewonnenen Carbonate der Erdalkalimetalle werden gemischt und mit einem geeigneten Bindemittel, z. B. Essigsäure, angefeuchtet, die sich mit einem Teil der Carbonate verbindet und ein lösliches Salz der Erdalkalimetalle bildet. Die in dieser Weise erhaltene plastische Masse wird durch ein geeignetes Mundstück in die gewünschte Form gepreßt. Es können Stangen, Platten oder bei Kathoden nach Abb. 1 zylindrische Hülsen oder Muffen geformt werden, die z. B. über das zylindrische Heizelement 8 übergeschoben werden können. Die in die entsprechende Form gepreßte plastische Masse wird getrocknet und dann in einer Wasserstoffatmosphäre auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um die Bestandteile zu sintern. Bei Verwendung eines Gemisches der Erdalkalimetalle, wie es oben beschrieben wurde, hat sich eine Erhitzung bis auf annähernd 1000° als zweckmäßig erwiesen. Der so erhaltene Sinterkörper ist zum Einbau in die Entladungsröhre fertig, und die Carbonate der Erdalkalimetalle bilden mit den Nickelteilen eine homogene, mechanisch stabile Masse. Die Carbonate können reduziert werden. Vorzugsweise geschieht dies aber, während die Röhre ausgepumpt wird. Anstatt die Mischung von Nickelteilchen und Erdalkalimetallsalzen zu sintern und an einem Heizelement zu befestigen, kann man auch die aus Nickelteilchen und Carbonaten bestehende plastische Masse in eine das Heizelement 8 umgebende Hülse formen und den so erhaltenen Körper in den Sinterofen einführen. Der Anschluß der Stromzuleitung oder des Metallstreifens 6 an die Kathode kann entweder durch Befestigung des Streifens am Zylinder 12 durch mechanische Mittel, z. B. durch einen Draht 13, der um den Zylinder gewickelt ist, erfolgen oder durch unmittelbare Verschweißung 6g des Streifens mit der Zylinderoberfläche oder durch eine Kombination beider Verfahren. Der Zylinder 12 ist an seinem oberen Ende mit der Tragstange 4 mittels eines Streifens 14 der dem Streifen 6 ähnlich ist, oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise befestigt.

Abb. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Zylinder 8 mit Nickel oder einem anderen Metall überzogen ist, ehe die elektronenemittierende Hülse 12 aufgebracht wird. Der gesamte Körper wird in heißem Zustande zusammengebaut, so daß der Nickelüberzug zwischen dem Heizkörper 8 und der Schicht 12 plastisch ist und eine innige Verbindung zwischen der Hülse 12, dem feuerfesten Heizelement 8 und der Zwischenschicht gebildet wird. Der Wärmeübergang vom Heizelement nach der Schicht 12 ist bei einer so hergestellten Elektrode sehr erleichtert.

Gleichrichter und Vakuumröhren, die mit Kathoden der beschriebenen Art ausgerüstet sind, ergeben größere Ströme bei niedrigeren Spannungen als die bekanpten Kathoden. In Gleichrichtern können diese Kathoden auch verwendet werden, ohne daß ein Strom im Heizfaden 9 aufrechterhalten wird. Der Strom im Heizfaden kann ausgeschaltet werden, sobald Strom durch den Gleichrichter fließt, da die Bombardierung der Kathode durch positive Ionen ausreicht, um sie auf einer ausreichend hohen Temperatur zu erhalten.

Zweckmäßig schaltet man in die zur Kathode führende Leitung des Gleichrichters einen automatischen Schalter ein, der so eingestellt ist, daß beim Unterschreiten einer gewissen Stromstärke der Heizstrom für die Kathode des Gleichrichters ein-, beim Überschreiten dieser Stromstärke ausgeschaltet wird. Die Stromstärke,'bei welcher der Schalter anspricht, muß natürlich so gewählt werden, daß bei ihr die Bombardierung der Kathode durch positive Ionen ausreicht, um sie auf der nötigen Temperatur zu erhalten.

An Stelle der Kathoden mit einem Überzuge aus einem Gemisch von Nickel und Erdalkalimetalloxyden kann man auch Kathoden in der Weise herstellen, daß man die obenerwähnte plastische Masse mit Hilfe eines geeigneten Mundstückes in Fadenform bringt, den Faden trocknet und sintert. Diese Fäden können unmittelbar durch den elektrischen Strom beheizt werden. Sie besitzen infolge der beigemengten Erdalkalimetalloxyde einen hohen Widerstand, so daß der zu ihrer Erhitzung notwendige Strom sehr gering ist. Diese Fäden sind, wenn sie in einer gasgefüllten Röhre verwendet werden, sehr Widerstands-

fähig gegen die Bombardierung durch Gasmoleküle. Eine Röhre mit einem nach diesem Verfahren hergestellten Heizfaden ist in Abb. 3 dargestellt.

Der Hauptvorteil der auf die beschriebene Weise hergestellten Kathoden und Fäden ist, daß sie bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen betrieben werden können und außerdem einer Zerstörung wenig ausgesetzt sind.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von Glühkathoden, bei dem eine Mischung eines durch Reduzieren eines Metalloxydes gewonnenen Metalls und aus einer Lösung gefällter Stoffe hoher Elektronenemission auf den Träger aufgetragen und dann gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus feinst verteiltem Metall (Nickel) und unlöslichen Salzen der Erdalkalimetalle durch Hinzufügen von Essigsäure plastisch gemacht und hierauf in die gewünschte Form gebracht und gesintert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in Form eines Mantels auf einen Isolierkörper aufgesetzt wird, in den der Heizfaden eingebettet ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper, in den der Heizfaden eingebettet ist, aus Porzellan besteht.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper, in den der Heizfaden eingebettet ist, aus Zirkon besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen