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Thermionisches Entladungsgefäß, insbesondere zum Gleichrichten, Anzeigen,
Verstärken von Wechselströmen und zur Schwingungserzeugung Die Erfindung betrifft
ein thermionisches Entladungsgefäß, insbesondere zum Gleichrichten. Anzeigen und
Verstärken von elektriscben Wechselströmen und zur Schwingungserzeugung. Die Erfindung
kennzeichnet sich durch eine Kathode, die aus einer festen Lösung von Molybdän und
- einem Metall der Gruppe der alkalischen Erdmetalle, also Calcium, Barium, Strontium
oder Molybdän und metallischem Magnesium oder schließlich Molybdän und einem Gemisch
dieser Metalle besteht-, und daß der Gehalt der festen Lösung an alkalischen Erdmetallen
etwa 21,7., bis .1% beträgt. Enthält die feste Lösung -Magnesium, dann wird vorteilhaft
auch dessen Gehalt 21i" bis q.% betragen.
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Von den gleichen Erfindern wurde bereits vorgeschlagen, die Kathode
solcher Entladungsgefäße aus Molybdän und metallischem Thorium oder diesem und Verbindungen
von ihm aufzubauen. Grundlage zu diesem Vorschlage war die Beobachtung, daß metallisches
Thorium bzw. seine Verbindungen die Austrittsarbeit von Elektronen aus metallischem
Molybdän erleichtern, wodurch die Fähigkeit des Molybdäns, bei Glühtemperatur Elektronen
auszusenden, wesentlich erhöht wird. Dadurch war es nun möglich, thermionische Entladungsgefäße
mit Glühkathoden aus Molybdän zu bauen, die bereits bei niedriger Temperatur (8oo
bis iooo°) eine so hohe Emission besaßen, daß sie für alle: in Frage kommenden Verwendungszwecke,
wie Verstärkerröhren, Audionröhren, Senderöhren, Gleichrichter, Schwingungserzeuger
u. dgl., ganz vorzüglich geeignet waren. Hierzu tragen vor allem folgende Eigenschaften
bei: i. der hohe .Emissionsstrom, welchen die Glühkathode dieser Röhre bei niedriger
Temperatur gibt, der geringe zur Heizung dieser Glühkathoden benötigte Heizstrom,
3. die Möglichkeit, die Röhre bis an den Schmelzpunkt der Kathode überheizen zu
können, ohne daß sie ihre Emission verliert, .1. die infolge der niedrigen Verwendungstemperatur
unbeschränkte hohe Lebensdauer. Die Untersuchungen wurden auch auf die Metalle der
Thorium- bnv. seiner Gruppe benachbarten Gruppe - die Metalle der Erda.lkaligruppe
- bzw. deren Verbindungen ausgedehnt und führten auch hier zu Resultaten, die von
vornherein nicht zu erwarten waren. Auch hier kam man zu Elektronenausbeuten von
30 142-i pro Watt und darüber, was, da die Verbindungen der letzteren Metalle, welche
zur Herstellung dieser Kathoden
benötigt werden, jederzeit und ganz
billig beschaffbar sind, von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist. .
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Die erwähnten Kathoden ermöglichen in-- folge ihrer hohen Elektronenausbeute
die Anwendung von Glühtemperaturen, bei welchen sich das Molybdän weit unterhalb
seiner Zerstäubungstemperatur befindet (8oo bis iooo°), so daß die mit ihnen erzeugten
Entladungsgefäße eine nahezu unbeschränkte Lebensdauer besitzen.
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Zum Stande der Technik sei ausgeführt, daß bereits Kathoden bekannt
geworden sind, die aus Molybdän und einer Verbindung der Erdälkalimetalle aufgebaut
waren. Demgegenüber bezieht sich aber die Erfindung darauf, Molybdän und mindestens
teilweise metallische Erdalkalimetalle als Baustoffe in fester Lösung zu verwenden,
während im bekannten Falle das Anbringen der Erdalkalimetallverbindung lediglich
an der Oberfläche cfes Molybdänträgers vorgenommen wurde.
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Ein weiterer bekannter Vorschlag verwendet schwer schmelzbare Metalle,
insbesondere Wolfram und ein Metall der Gruppe der alkalischen Erdmetalle, in fester
Lösung als Baustoff für Glühkathoden. jedoch wurde hierbei noch nicht erkannt, daß
Molybdän die Fähigkeit hat, Zusätze von Erdalkalimetallen in größerer Menge in Lösung
zu nehmen als etwa Wolfram, denn Wolfram verändert in diesem Falle seine Duktilität,
d. h. es wird spröde und brüchig und für die hier in Frage kommenden Zwecke unverwendbar.
Demgegenüber hat die Erfindung erkannt, daß gerade. Zusätze von alkalischen Erdmetallen
und auch Magnesium in einer Größenordnung von etwa 21/,i bis ¢0;o, bei denen die
Duktilität des Molybdäns noch nicht beeinträchtigt ist, die beste Elektronenausbeute
ergeben.
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Es soll nun beschrieben werden, welches Verfahren bei der Herstellung
z. B. eitler :%lolybdän-Calciurn-Kathode angewandt wird.
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Molybdänsäur e wird mit Wasser aufgeschwemmt, so daß ein dicker Brei
entsteht. Diesem Brei wird nun eine Aufschlemmung von wasserlöslichem Calciumnitrat
beigemischt und die Masse dann mittels mechanischer Hilfsmittel derart gründlich
durchgerührt, bis in jedem Volumteil das Mengenverhältnis zwischen Molybdän und
Calcium das gleiche ist. Der innig durchgerührte Brei wird unter ständigem Umrühren
ganz allmählich getrocknet und hierbei auf Temperaturen von q.oo bis Soo° C geglüht,
und zwar so lange, bis jede Spur von Wasser und Salpetersäure verschwunden ist.
Die getrocknete Masse wird dann im Wasserstoffstrom reduziert bei Temperaturen von
etwa i ioo° C, wobei ein Gemenge von zu metallischem Pulver reduziertem Molybdän
mit nicht reduzierziertem Calciumoxyd entsteht. Aus diesem Pulver werden Stäbe gepreßt,
die Stäbe werden im Wasserstoffstrom vorgesintert und bei Temperaturen, die bis
zu ungefähr 50ilo an den Schmelzpunkt herangehen, hochgesintert, wie das auch bei
der Verarbeitung von reinem metallischem Molybdänpulver zu mechanisch bearbeitbaren
Stäben bekannt ist.
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Bei diesem Sinterungsvorgang wird nun allem Anschein nach entweder
durch das Molybdän oder durch den Wasserstoff oder durch beide ein Teil des Calciumoxyds
zu metallischem Calcium reduziert, welches sich in dem metallischen Molybdän löst
bzw. sich mit diesem legiert, während der nicht reduzierte Teil zum größten Teil
an dien Korngrenzen angelagert bleibt. Es ist natürlich auch möglich, daß eine chemische
Verbindung zwischen dem Molybdän und dem Calcium bzw. seinen Verbindungen entsteht
und daß die Fähigkeit, die Elektronenaustrittsarbeit zu erleichtern, diesen Verbindungen
zukommt. Schließlich kann es sich auch nur um eine innige Mischung von Molybdän
mit den angeführten Metallen und deren Verbindungen handeln.
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Die erhaltenen Stäbe werden in bekannter Weise zuerst gehämmert und
anschließend bis zu den Drahtdurchmessern heruntergegezogen, welche für die Kathoden
bei Gien verschiedenen Verwendungszwecken benötigt werden.
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Bei Zusatz von Calcium wurde dann gefunden, daß ein Prozentsatz von
zugemischtem Calcium von 2i/, bis q.% - metallisches Calcium auf metallisches Molybdän
gerechnet - die besten Resultate ergibt, günstig auch in bezug auf die Bearbeitbarkeit
der gesinterten Stäbe zu Drahtstärken von allerkleinstem Durchmesser. Aber auch
Stäbe mit noch größeren Zusätzen lassen sich verarbeiten, doch ist das hierbei erzielte
Plus an Elektronenemission vorläufig dadurch schwer praktisch verwendbar, weil sich
diese hochprozentigen Stäbe nur mit allergrößten Schwierigkeiten zu Draht verarbeiten
lassen.
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Genau so wie bei Calcium wird bei der Verwendung von Barium, Strontium
und Magnesium verfahren. Selbstverständlich können auch andere als die erwähnten
Verbindungen als Zusatz benutzt werden. Bei Verwendung von löslichen Verbindungen
werden diese in dem Wasser unmittelbar gelöst, welches zum Aufschlemmen der Molybdänsäure
benutzt wird.
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Es ist auch ohne weiteres möglich, die reduzierten Metallpulver in
einem Hochfrequenzofen zusammenzuschmelzen und dann die gewonnenen Schmelzkörper
zu Drähten zu verarbeiten. Auch ein Herstellen von Pasten aus diesem Pulver mit
Tragant oder
Collodium oder einem anderen organischen Bindemittel
und Verspritzen dieser Massen nach dem altbekannten Spritzverfahren ist ohne weiteres
möglich.