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Oxydkathode Die Erfindung bezieht sich auf Oxydkathoden mit einem
auf einem Trägerdraht aufgebrachten emittierenden Überzug, und zwar insbesondere
auf Oxydkathoden, bei denen ein Trägerdraht mit einer Erdalkalioxydschicht überzogen
ist.
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Seit Wehnelt in seinen grundlegenden Arbeiten auf die besonders hohe
Elektronenemission der Alkali- und Erdalkalimetalle und deren Oxyde, ferner Thorium
usw., hinwies, ist man auf der Suche nach geeigneten Trägerstoffen, auf welchen
die emittierenden Stoffe aufgebracht werden können.
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Bei diesen Trägerstoffen kommt es weniger auf den Schmelz- oder Verdampfungspunkt
derselben als darauf an, daß die Trägerstoffe durch innige mechanische Bindung auch
bei den hohen Temperaturen, die für Oxydkathoden in Frage kommen, eine wirksame
Halterung für den emittierenden Überzugsstoff bieten und sich in chemischer Beziehung
gegenüber der elektronenemittierenden Schicht so verhalten, daß sie deren Elektronenemission
nicht beeinträchtigen.
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Infolgedessen hat man bisher bekanntlich besonders die Edelmetalle,
in erster Linie Platin und Iridium, wegen ihrer verhältnismäßig geringen Oxydierbarkeit
als günstige Trägerstoffe angesehen und in großem Maße Platindrähte mit einem emittierenden
Überzug als Oxydkathoden verwendet. Es zeigt sich jedoch, daß solche Kathoden, bei
denen edle Metalle, wie Platin oder Iridium, oder hochschmelzende unedle Metalle,
wie Wolfram, Molybdän, Tantal, als Unterlage für die emittierende Oxydschicht verwendet
sind, nach längerer Betriebszeit in rasch zunehmendem Maße ihre Elektronenemission
verlieren. Der Grund für diese Erscheinung liegt darin, daß die Trägerstoffe mit
den darüberliegenden emittierenden Oxyden reagieren und sogenannte saure Verbindungen,
z. B. Platinate bzw. Wolframate und Molybdate, bilden. Diese Verbindungen besitzen
aber keine Elektronenemission mehr. Sobald deshalb die gesamte Oberfläche einer
solchen Kathode von der entstandenen Verbindung zwischen dem Trägerstoff und der
Oxydschicht durchdrungen ist, ist die Kathode unwirksam.
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Vereinzelt hat man aus Ersparnisgründen besonders bei größeren Kathoden
statt reinem Platin eine Platin-Nickel-Legierung verwendet oder aber auch über einem
sehr dünnenPlatinkern einenÜberzugausNickelangebracht. BeiderHerstellung solcher
Kathoden war man aber ängstlich bestrebt, die Einwirkung der elektronenemittierenden
Oxydschicht auf das verwendete Nickel zu verhindern und etwa entstandene Nickeloxyde
durch sehr hohe Erhitzung der Kathode wieder zu beseitigen. Auch hat man bereits
vorgeschlagen, als Trägerstoff Chrom zu
verwenden, welches jedoch
mit der emittierenden Oxydschicht, ähnlich wie Platin, Verbindungen eingeht, die
keinerlei Emissionsfähigkeit besitzen. Auch derartige Kathoden befriedigten daher
nicht.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ebenso wie Platin
und Wolfram alle diejenigen Stoffe, deren Elektronenaustrittsarbeit größer ist als
4,3 Volt, die also auf Grund ihrer Elektronegativität saure Verbindungen bilden,
als Trägerstoffe für den elektronenemittierenden Oxydüberzug ungeeignet sind.
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Erfindungsgemäß werden daher bei Oxydkathoden mit einer auf einem
Trägerdraht aufgebrachten emittierenden Erdalkalioxydschicht als Trägermaterial
für die emittierende Überzugsschicht Nickel, Kobalt. oder Aluminium oder deren Legierungen,
insbesondere Zirkonium enthaltende Legierungen von Nickel oder Kobalt, verwendet
und außerdem noch eine so weitgehende Reaktion des Trägermetalls mit den Erdalkalioxyden
herbeigeführt, daß vor der Inbetriebnahme der Kathode amphotere Oxyde des Trägermetalls
gebildet werden und diese gebildeten amphoteren Oxyde auch im Betrieb der Kathode
erhalten bleiben. Eine derart beschaffene Kathode besitzt eine außerordentlich -lange
Lebensdauer bei gleichbleibender Elektronenemission.
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Während bisher die Ansicht herrschte, daß als Trägerstoffe in besonderem
Maße wenig oxydierbare Metalle geeignet sind, werden im Gegensatz dazu nach der
Erfindung Metalle verwendet, welche mit der daraufliegenden emittierenden Erdalkalioxydschicht
amphotere Oxydverbindungen eingehen, und es wird sogar dafür gesorgt, daß letztere
vor der Inbetriebnahme der Kathode zur Verfügung stehen und während des Betriebes
erhalten bleiben.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der Trägerkörper in. seiner
Gesamtheit aus den angegebenen, amphötere Oxyde bildenden Metallen oder Metallegierungen
besteht, sondern man kann letztere auch als Überzugsschicht auf einer Metallunterlage,
und zwar -zweckmäßig einer sehr hitzebeständigen Metallunterlage, verwenden. Die
gewissermaßen einen Kernkörper darstellende Metallunterlage kann beispielsweise
aus Platin, Iridium, Molybdän, Wolfram oder Tantal bestehen. Die dann zwischen dem
Kernkörper und der äußeren Erdalkalioxydschicht liegende Schicht amphoterer Oxyde
muß natürlich genügend dicht sein, damit das Metall des Kernkörpers nicht durch
die zwischengelagerte Schutzschicht hindurch schädigend auf die emittierende Erdalkalioxydschicht
einwirken kann.
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Bei der Herstellung der den Kernkörper schützenden Überzüge kann irgendein
für solche Zwecke bekanntes Verfahren Anwendung finden. Handelt es sich um die Herstellung
von Nickel-und Kobaltüberzügen, so erweist sich das Verfahren als besonders brauchbar,
bei welchem ein Kerndraht aus hochschmelzendem Metall in einer Atmosphäre von Nickel-
bzw. Kobaltcarbonyl erhitzt wird, wobei sich dann der Kerndraht mit einer Nickel-
bzw. Kobaltschicht überzieht. Dieses Verfahren hat den Vorzug, daß dabei kleine
Ungleichheiten in der Stärke des Kerndrahtes ausgeglichen werden.