DE628484C

DE628484C - Gluehkathode

Info

Publication number: DE628484C
Application number: DE1930628484D
Authority: DE
Original assignee: Ver Gluehlampen & Elec AG
Current assignee: Ver Gluehlampen & Elec AG
Priority date: 1929-11-07
Filing date: 1930-11-04
Publication date: 1936-04-09

Description

Die Emissionsschicht der bisher verwendeten Oxydkathoden wurde im allgemeinen durch eine auf der Oberfläche eines schwer schmelzenden Kerndrahtes aufgetragene oder aber durch eine auf derselben hergestellte und gut haftende Erdalkalioxydschicht geliefert. Bei diesen mit Oberflächenoxydschicht versehenen Kathoden hat die Erreichung einer genügenden Lebensdauer immer erhebliche Schwierigkeiten verursacht. Wird nämlich eine dünne Schicht verwendet, so verdampft diese während des Betriebes von dem Kerndraht sehr schnell. Die Verwendung von einer dicken Oxydschicht ist durch den großen spezifischen Widerstand derselben erschwert. Der von dem Kerndraht radial in Richtung der äußeren Oberfläche der Oxydschicht fließende Strom erhitzt infolge des großen Widerstandes dieser Schicht dieselbe, so daß hierdurch das schnelle Zugrundegehen der Kathode verursacht wird.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind verschiedene Lösungen bekannt. So wurde z. B. vorgeschlagen, daß die während der Entladung verdampfende aktive Schicht durch ein mit der Kathode auf kleiner Oberfläche sich berührendes Material von großer Emissionsfähigkeit ständig ersetzt werden soll. Andere Lösungsarten hingegen trachteten, das gute Haften der aktiven Schicht an dem Kerndraht zu gewährleisten.

Beispielsweise wurde vorgeschlagen, als Träger der elektronenemittierenden Stoffe die bei der Gebrauchstemperatur der Kathode nicht verdampfenden oder dissoziierenden Oxyde von Metallen, wie Wolfram, Molybdän, Chrom usw., ohne jeden metallischen Kern zu verwenden und gegebenenfalls diese Stoffe mit emittierenden Verbindungen zu mischen.

Die Verwendung von gänzlich aus Erdalkalioxyden bestehenden Kathoden, ohne Kerndraht, ist wegen des obenerwähnten Widerstandes und der kleinen mechanischen Festigkeit dieser Oxyde unmöglich. Aus diesem Grunde wurden bereits solche Lösungsarten vorgeschlagen, bei welchen Verbindungen von kleinerer mechanischer Festigkeit als Kathode ebenfalls verwendet werden können, und zwar in einer solchen Form, daß diese Verbindungen im Innern eines Metallbehälters untergebracht werden, so daß der Metallbehälter die Kathode gegen Herausfallen des aktiven Materials sichert.

Diesem Bekannten gegenüber ist Gegenstand der Erfindung eine gänzlich aus einem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd gebildete Kathode. Aus diesem Gemenge können Körper von großer Festigkeit und guter Leitfähigkeit hergestellt werden.

Es ist zwar die Verwendung eines Gemenges von Erdalkalimetall mit Erdalkali-

metallverbindungen an sich bekannt, jedoch nur in der Form, daß das den emittierenden Körper bildende Gemenge unter Verwendung einer Zwischenschicht, vorzugsweise von Bariumoxyd, auf einen besonderen metallischen Träger aufgebracht wird.

Versuche zur praktischen Erprobung des Erfindungsgedankens haben bewiesen, daß die Oxyde der Erdalkalimetalle, so z. B. Bariumoxyd, imstande sind, im fein verteilten Zustande große Mengen dieser Metalle auch auf sehr hoher Temperatur gebunden zu halten, wodurch die Leitfähigkeit derselben auch beträchtlich erhöht wird. Von diesem Erdalkalimetall-Erdalkälixoyd-Gemenge können unter hohem Druck Stäbchen von . sehr hoher Festigkeit gepreßt werden, welche ihre Festigkeit auch auf hoher Temperatur beibehalten, so daß sie unmittelbar zur Herstellung von Kathoden geeignet sind. Natürlich muß aber dafür Sorge getragen werden, daß die Herstellung der Kathoden, z. B. die der Stäbchen, in einem neutralen Gasraume oder in öl vor sich gehen soll, damit der Sauerstoff, Wasserdampf oder das Kohlendioxyd der Luft das Erdalkalimetall nicht angreifen.

In dem Nachfolgenden wird beispielsweise ein bewährtes Verfahren zur Herstellung des Gemenges von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyden, welches als Stoff der erfindungsgemäßen Kathoden dient, beschrieben.

Wird feingepulvertes Bariumoxyd mit pulverförmigem Magnesiummetallpulver vermengt und dieses Gemenge im Vakuum oder in einer neutralen Gasatmosphäre erhitzt, so wird das Bariumoxyd durch das Magnesium reduziert, und wenn dieselben in äquivalenten Gewichtsmengen vermengt werden, entsteht aus diesem Gemenge im ganzen metallisches Barium und Magnesiumoxyd. Wenn aber weniger Magnesium zugegeben wird, als der äquivalenten Gewichtsmenge entspricht, so bleibt dementsprechend ein Teil des Bariumoxydes unverändert zurück. Es wurde gefunden, daß, wenn nur ein Viertel der ursprünglichen Bariumoxydmenge reduziert wird, wenn also das Gewichtsverhältnis des Bariums und des Magnesiums 24:1 ist, das ganze entstandene metallische Barium auch bei sehr hoher Temperatur gebunden bleibt. Das so entstandene Gemenge, welches Barium, Bariumoxyd und Magnesiumoxyd enthält, wird z. B. mit Paraffinöl vermengt, zu der erwünschten Form gepreßt und in der Röhre angebracht. Ein Vermengen mit öl oder mit einer anderen zur Verhinderung der Oxydation oder Karbonatbildung des Bariums dienenden Flüssigkeit ist darum notwendig, weil das Gemenge während der Herstellung vor Oxydation oder Karbonisation geschützt sein muß. Das Paraffinöl verdampft infolge der während des Pumpens erfolgenden Erhitzung der Röhre völlig. Es ist praktisch, das ursprüngliche Gemenge in der Weise herzustellen, daß außer dem gänzlich gebunden gehaltenen metallischen Barium noch ein kleiner Überschuß an Barium entsteht, der bei der ersten Einschaltung der Röhre sublimiert und sich auf die Glaswand niederschlägt und so eine hohe gasreinigende Wirkung (Getterwirkung) ausübt. Aus diesem Grunde soll das Mischungsverhältnis zweckmäßig zu 18 : ι oder 20 :1 gewählt werden.

Die erfindungsgemäße Kathode kann noch in folgender Weise hergestellt werden:

Das in entsprechendem Verhältnis vermengte, sehr fein pulverige Bariumoxyd und Magnesium wird z. B. in einer hydraulischen Presse zu der gewünschten Form gepreßt und wird an der endgültigen Stelle der Röhre angebracht. Die Röhre wird in normaler Weise ausgepumpt. Nach dem Auspumpen wird das Gemenge von Bariumoxyd und Magnesium erhitzt, um die erwünschte Reaktion einzuleiten, ·

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der erfindungsgemäß hergestellten Kathode dargestellt:

In Abb. ι ist eine direkt beheizte Kathode, in

Abb. 2 eine zu gasgefüllten Röhren geeignete Ausführungsform derselben dargestellt.

Abb. 3 veranschaulicht eine indirekt beheizte Kathode.

In den Abbildungen werden identische Bestandteile durch identische Zahlen bezeichnet. In Abb. ι bedeutet 1 die aus dem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyden gepreßte erfindungsgemäße Kathode; 2 ist die den Kontakt der Zuführung mit der Kathode sichernde, - auf die Kathode gepreßte Hülse; 3 ist der Zuführungsdraht des Kathodenstromes» Die Wirkungsweise der Kathode ist ohne jede Erklärung verständlich. Die in Abb. 2 dargestellte Anordnung ist insbesondere für gasgefüllte Gleichrichterröhren vorteilhaft. Der Weg des Heizstromes führt hier teilweise durch die Kathode 1, teilweise durch Vermittlung der Leitungen 5 durch die no Heizspirale 4, die zweckmäßig aus Wolfram oder aus anderem, der Kathodenzerstäubung gut widerstehendem Material hergestellt ist. Der Widerstand dieser Spirale ist nur ein Bruchteil des Widerstandes der Kathode, so daß ein beträchtlicher Teil des Heizstromes durch diese hindurchfließt. Vom Standpunkt der gleichmäßigen Kathodenbelastung ist nämlich bei gasgefüllten Gleichrichterröhren wesentlich, daß die Heizspannung im Verhältnis zur Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode klein, der Heizstrom hingegen im

Verhältnis zum Anodenstrom groß sein soll. Durch die Anordnung in Abb. 2 ist eine Erhitzung der Kathode von 5 bis 10 Watt bei ι bis 2 Volt Heizspannung zu erreichen. Die Spirale 4 nimmt an der Elektronenemission nicht teil. Die Temperatur derselben ist nämlich etwa 1000 ° abs. Bei dieser Temperatur ist die Elektronenemission des Wolframs noch ganz unbedeutend. Hingegen verdampfen bei dieser Temperatur die, evtl. emittierenden Teile des Erdalkalimetalls von der Oberfläche des Wolframmetalls sofort, so daß praktisch die Elektronenemission ausschließlich von dem im Innern der Spirale untergebrachten Stäbchen geliefert wird. Die einzelnen Windungen dieser Spirale sind so weit voneinander entfernt, daß sie praktisch kein Hindernis .für die aus dem Stäbchen austretenden Elektronen bedeuten.

Bei der indirekt beheizten, in Abb. 3 dargestellten Kathode ist die Äquipotentialkathode ι durch das in Zylinder- oder Röhrenform gepreßte, aus Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd bestehende Gemenge gebildet. Der Heizfaden 4 ist biftlar im Innern der Röhre von derselben isoliert angebracht. Die Äquipotentialkathode nach Abb. 3 kann jedoch auch in der Weise hergestellt werden, daß in das aus dem Gemenge von Erdalkalimetall und Erdalkalioxyd bestehende Stäbchen der von demselben isolierte, mit einem geeigneten keramischen Stoff umgebene bifilare Glühfaden eingepreßt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Glühkathode für Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß der emittierende Körper ein ausschließlich aus einem Gemenge von Erdalkalimetall und einem oder mehreren Erdalkalioxyden bestehender Formkörper ist.

2. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der emittierende Körper aus dem Gemenge von metallischem Barium, Bariunioxyd und Magnesiumoxyd besteht.

3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der emittierende Körper aus einem in Form eines Vollzylinders hergestellten Preßkörper besteht, welcher in an sich bekannter Weise von einer vorzugsweise aus Wolframdraht hergestellten Heizspirale umgeben ist, welche, ohne an der Elektronenemission praktisch teilzunehmen, zur Erhitzung des emittierenden Körpers dient.

4. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der emittierende Körper aus einem in Form eines Hohlzylinders hergestellten Preßkörper besteht, in welchem in an sich bekannter Weise ein bifüarer Heizfaden isoliert angeordnet ist. .,

5. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der emittierende Körper aus einem in Form eines Vollzylinders hergestellten Preßkörper besteht, in den ein bifilarer Heizfaden isoliert eingebettet ist.

6. Verfahren zur Herstellung von Kathoden nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Gemenge von Bariumoxyd und metallischem Magnesium im Vakuum oder in einer neutralen Gasatmosphäre auf die Reaktionstemperatur des Bariumoxyds erhitzt und das gewonnene Produkt zu Formstücken gepreßt wird.

7. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von einem derartigen Bariumoxyd-Magnesium-Gemenge ausgegangen wird, das eine geringere Menge Magnesium enthält, als es zur vollständigen Reduktion des Bariumoxyds ausreichen würde.

8. Herstellung von Entladungsröhren mit nach Anspruch 6 und 7 erzeugten Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangsmaterial, welches aus einem Gemenge von Bariumoxyd und Magnesiummetall besteht, eine Elektrode gepreßt wird, diese in die Entladungsröhre eingebracht, die Entladungsröhre ausgepumpt und die Kathode auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die erwünschte Reduktion stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen