DE596645C

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Publication number: DE596645C
Application number: DENDAT596645D
Authority: DE
Priority date: 1927-04-30
Also published as: BE348356A; GB289763A; NL30161C

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
7. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 596645 KLASSE 21g GRUPPE 13 os

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Mai 1927 ab

Bekanntlich sind die Metalle mit spezifisch großer Emissionsfähigkeit, also die Erdalkalimetalle, infolge ihrer chemischen und mechanischen Eigenschaften nicht geeignet zu unmittelbarer Herstellung der Kathoden von Entladungsröhren. Demzufolge werden die Kathoden so hergestellt, daß entweder nur ihre Oberflächenschicht das wirksame Metall oder dessen Oxyd -enthält, oder sind diese

to Substanzen im ganzen Material der Kathode derart verteilt, daß die Emissionsfähigkeit an der Oberfläche genügend zur Wirkung kommt.

Es ist schon seit dem Jahre 1907 bekannt,

Kathoden derart herzustellen, daß ein Erdalkalimetall in der Entladungsröhre verdampft wird, wobei sich der Dampf auf den Kathodendraht niederschlägt. Der so entstandene Belag wurde entweder in metallischer Form oder nach nachfolgender Oxydation als emittierende Oberfläche benutzt. Dieses Verfahren hatte den Nachteil, daß die Anbringung der reinen Erdalkalimetalle infolge der großen

. Reaktionsfähigkeit dieser Metalle mit großen Schwierigkeiten verbunden war. Es ist bekannt, zwecks Behebung dieser Schwierigkeit die Erdalkalimetalle zwecks nachfolgender Verdampfung innerhalb der Röhre durch ther-. mische Zersetzung ihrer zersetzlichen Verbindungen, der Azide, freizumachen. Statt reines Erdalkalimetall in der Röhre unterzubringen, wurde eine zersetzliche Verbindung in der Röhre untergebracht, wobei zwar die Schwierigkeiten der Einführung des Erdalkalimetalls beseitigt wurden, dafür traten aber andere Nachteile auf, die die Verwendbarkeit des Azidverfahrens von vornherein 'einschränken. Erstens sind die Azide im allgemeinen stark explosive Stoffe, so daß die Handhabung dieser Stoffe verdünnte wässerige Lösungen voraussetzt. Das bedeutet aber, daß die Menge des einbringbaren aktiven Stoffes schon eine gewisse Grenze nicht überschreiten ■ kann, was in dem Falle, daß große Kathodenflächen hergestellt werden müssen, Schwierigkeiten bedeutet.

Es ist ferner bekannt, bei solchen Röhren, bei denen der Mechanismus des Aktivierungsvorganges durch Einführung gewisser Dämpfe, wie z. B. der Dämpfe des Cäsiums und Rubidiums, begründet ist, diese Metalle auf solche Weise einzuführen und einen beträchtlichen Dampfdruck dieser Metalle dadurch aufrechtzuerhalten, daß durch einen an und für sich bekannten Reduktionsvorgang Chloride des Cäsiums oder Rubidiums mit Hilfe von CaI-ciumspänen reduziert werden. Dabei hatten naturgemäß die Reaktionsprodukte einen meßbaren Dampfdruck, der in Vakuumröhren schädlich wirken Avürde.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Anbringung der Erdalkalimetalle auf der Oberfläche der Katho-

den bzw. auf ein Verfahren zur Herstellung von mit reiner Elektronenemission im Hochvakuum arbeitenden Glühkathoden, bei dem ebenfalls die aufzubringenden Substanzen durch Reduktion hergestellt werden. Sie besteht in der besonderen Auswahl der Ausgangsmaterialien, und zwar darin, daß ein reduzierbares Oxyd des emittierenden Metalls in inniger Mischung mit einem metallischen Reduktionsmittel verwendet wird. Diese Ausgangsmaterialien werden an einer geeigneten Stelle der Entladungsröhre untergebracht und im Vakuum so weit erhitzt, daß das Metall vorerst reduziert wird, sodann verdampft und dabei auch auf den den Kerndraht der Kathode bildenden Metalldraht gelangt, so daß auf diesem die nötige hochemittierende Oberfläche gebildet wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Kathoden hergestellt, welche im Hochvakuum eine Elektronenemission ergeben. Dadurch unterscheiden sie sich von denjenigen Kathoden, die aus einem von Metalldampf umgebenen glühenden Metallfaden bestehen.

In diesen letzteren setzt der ionisierende Metalldampf die Austrittsarbeit der aus dem Metallfaden (Wolfram) austretenden Elektronen herab. Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kathoden erfolgt keine Ionisation eines Dampfes, sondern die Austrittsarbeit der Elektronen ist durch die Oberfläche der Kathoden selber bedingt. Die erwähnten sogenannten Cäsiumdampfkathoden konnten auch dementsprechend zu keiner allgemeinen Anwendung gelangen, sondern sind auf ein spezielles, eng umgrenztes Gebiet beschränkt geblieben.

Das Verfahren soll an Hand einiger Beispiele erläutert werden. Das folgende Verfahren ergibt in der Praxis gute Resultate. Bariumoxyd wird mit fein gemahlenem Magnesium vermengt und auf der inneren, der Kathode zugewandten Seite der Anode befestigt. Zu diesem Zwecke wird am besten in der Anode im voraus eine kleine Mulde bereitet und in diese dann der Preßling hineingelegt. Das Pumpen der Röhre wird nachher in der gewohnten Weise durchgeführt und vor dem Entfernen der Röhre von der Pumpe die Anode und der darauf befestigte Preßkörper erhitzt. Dies kann bekannterweise am besten durch hochfrequente Induktionsströme erfolgen. Die Erhitzung muß derart geführt werden, daß die erreichte Temperatur genügend hoch ist, um die Reaktion (Reduktion des Bariumoxydes) einzuleiten und das metallische Barium zu Abdampfen. Als Kernmetall wird zweckmäßig Platin, Nickel, Kupfer oder Chromnickel verwendet.

Sollte die Anode nicht auf die Temperatur erhitzt werden können, bei welcher die Reduktion und das Verdampfen des emittierenden Metalls erfolgt, so wird erfindungsgemäß das Reduktionsmittel gleichzeitig auch zu einer oder mehreren exothermischen Nebenreaktionen verwendet (die auf die spätere Wirkung der Röhre keinen Einfluß ausüben), um zur Verdampfung des emittierenden Metalls die nötige Temperatur zu erhalten. Es kommen hierzu nur Nebenreaktionen in Betracht, deren Produkte keinen oder minimalen Dampfdruck haben, sonst wäre die Röhre rasch unbrauchbar. Es wurde festgestellt, daß hierzu die Reduktion des Eisenoxydes mittels Aluminium (Goldschmidtsche Reaktion) sehr geeignet ist; es können aber ebenso gute Resultate erzielt werden, wenn hierzu statt Aluminium Magnesium verwendet wird. Es wird dann zum Preßling außer dem Eisenoxyd eine überschüssige Menge von Magnesium gegeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kathoden reiner Elektronenemission im Hochvakuum mittels im Vakuum der Röhre zur Verdampfung gebrachten und an den Kathodendrähten niedergeschlagenen Erdalkalimetallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdalkalimetalldämpfe durch einen an sich bekannten Reduktionsvorgang, welcher durch Erhitzung eingeleitet ist, aus einer Mischung von Oxyden der Erdalkalimetalle mit einem solchen metallischen Reduktionsmittel gewonnen werden, daß der Dampfdruck der Reaktionsprodukte nicht größer wird als der Druck der Restgase im Vakuum.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel fein verteiltes Magnesium verwendet wird.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine innige Mischung des Erdalkalimetalloxydes mit Magnesium angewendet wird.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Temperatur bzw. zur Sicherung der Verdampfung des emissionsfähigen Metalls neben der Reduktion dieses Metalls eine exothermische Nebenreaktion zur Anwendung gelangt.