-
Trägermetall für vorzugsweise mittelbar geheizte Glühkathode Es ist
bekannt, daß man bei Glühkathoden für elektrische Entladungsgefäße die Verluste
an Heizenergie infolge Strahlung dadurch herabsetzen kann, daß man als emittierende
Schichten und als Träger für diese Schichten solche Stoffe verwendet, deren Gesamtstrahlung
bei der Arbeitstemperatur möglichst gering ist.
-
Als Trägermetalle sind insbesondere Gold, Silber oder Kupfer und Legierungen
dieser Metalle untereinander geeignet. Während z. B. Nickel etwa 15 % der
Strahlung des schwarzen Körpers hat, beträgt die Strahlung des Kupfers nur etwa
4 %. Eine mittelbar geheizte Glühkathode der üblichen Bauart mit einer Metallhülse
als Äquipotentialkathodenschicht und einem emittierenden Überzug aus Erdalkalioxyd
braucht z. B., wenn Nickel für die Hülse verwendet wird, eine Heizleistung von etwa
q. Watt, während die gleiche Kathode mit einer Hülse aus Kupfer nur . 2 Watt braucht.
Die Kathoden aus Kupfer, Silber oder Gold haben den Nachteil, daß sie in ihren Emissionswerten
sehr verschieden ausfallen und auch hinsichtlich der Lebensdauer nicht genügen.
Oxydkathoden mit Trägernaus diesen Metallen verlieren meist schon »ach kurzer Betriebszeit
ihre Emissionsfähigkeit. Es wird vermutet, daß diese Erscheinun- mit der Abgabe
von Gasen aus dem Trägermetall zusammenhängt, ohne daß aber bisher ein schlüssiger
Beweis dafür erbracht werden konnte.
-
Es ist nun gefunden worden, daß man Oxydkathoden mit Trägern aus Metallen
von geringem Strahlungsvermögen herstellen kann, die in bezug auf Lebensdauer und
Gleichmäßigkeit der Emission den bisher bekanntgewordenen Kathoden aus Nickel oder
Platin durchaus ebenbürtig sind, wenn man an Stelle der reinen Metalle Kupfer, Silber
oder Gold oder ihrer Legierungen untereinander solche Legierungen dieser Metalle
verwendet, die neben dem Hauptmetall von geringer Gesamtstrahlung eine geringe Menge
von bestimmten anderen Metallen enthalten. So werden z. B. besonders günstige Ergebnisse
mit Hülsen erzielt, die aus einer Legierung von etwa 99,9 °/a bis 95 °/o Kupfer
mit o, i 1/o bis 5 % Nickel bestehen. In ähnlicher Weise wirken auch Kobalt,
Platin, Iridium, Osmium, Ruthenium, Rhodium und Palladium, also alle Metalle der
achten Gruppe des periodischen Systems der Elemente, die sich mit Kupfer, Silber
und Gold legieren lassen.
-
Es ist zweckmäßig, den Zusatz nicht so groß zu wählen, daß die günstigen
Strali-Inngseigenschaften des Hauptmetalls dadurch
verlorengehen.
Das Strahlungsverrnögen der Legierungen von Kupfer, Silber und Gold mit den genannten
Metallen weicht nur sehr wenig. von der Gesamtstrahlung des reinen :Metalls ab,
wenn man mit dem Zusatz eine bestimmte,, Grenze nicht überschreitet. Diese Gren@:
liegt für die verschiedenen Zusatzmetalle nicht bei dem gleichen Metall. Im allgemeinen
sind aber Legierungen, die mehr als o "1Q Zusatzinetall enthalten, in ihren Strahlungseigenschaften
nicht mehr so günstig, wenn auch der Vorteil der großen Lebensdauer bei ihrer Verwendung
als Träger für Kathoden erhälten bleibt.
-
Legierungen von Kupfer, Silber oder Gold mit Nickel oder Platin sind
an sich schon für Kathoden benutzt worden. Doch hat inan hierbei das Legierungsverhältnis
nicht so gewählt, daß die günstigen Strahlungseigenschaften der zuerst genannten
Metalle erhalten blieben. Auch hat man schon Legierungen aus Platin, Iridium o.
dgl. mit bis zu so % Nickel o. dgl. benutzt. Wegen der hohen Wärmeabstrahlung
des Grundmetalls wird aber hier der durch die Erfindung gegebene Vorteil nicht erreicht.
-
Die Kathoden nach der Erfindung können in verschiedener Weise hergestellt
werden. Es empfiehlt sich, von möglichst reinen Metallen, z. B. Elektrolytkupfer
und Nickel aus Nickelcarbonyl, auszugehen und die Legierung im Vakuum oder unter
Gasen, die sich finit den Legierungsbestandteilen nicht umsetzen, zu erzeugen. Die
Legierungen könilen in üblicher Weise aus den reinen Metallen erschmolzen und dann
zu Bändern, Drähten oder Röhrchen verarbeitet werden: Man kann aber auch zunächst
Bänder, Drähte oder Röhrchen aus den reinen Hauptmetallen herstellen, diese z. B.
durch Elektrolyse mit dein Zusatzmetall überziehen, um dann die Legierungsbildung
an den fertigen Kathodenteilen durch Tempern herbeizuführen. Es ist sogar möglich,
die Legierungsbildung nach dem Aufbringen der emittierendenScliichten in der Röhre
während oder nach dem Pumpen, also z: B. beim Formieren, vorzunehmen. Zweckmäßig
ist die Bildung der Legierung vor Inbetriebnahme der Röhre so weit vorgeschritten,
daß keine störenden Änderungen im Laufe der Lebensdauer mehr eintreten können. In
manchen Fällen ist es allerdings auch vorteilhaft, daß sich die Wirtschaftlichkeit
durch Fortschreiten der Legierungsbildung während der Lebensdauer noch verbessert,
da die bei längerer Lebensdauer mitunter zu beobacli= tende Verminderung der Elektronenemission
in dieseln Fälle wegen der Erhöhung der Arbeitstemperatur nicht eintritt.
-
Verwendet man Kupfer als Hauptmetall, so ist es unter Umständen vorteilhaft,
der Legierung noch kleine :Mengen, bis zu etwa i 0/ö, von Desotydationsmitteln,
wie Calcium, Silicium oder Calciumborid, zuzusetzen, wodurch geringe Sauerstoffmengen,
die bei der Verarbeitung in die Legierung gelangt sind, .eilschädlich gemacht werden.
-
Es ist nicht unbedingt erforderlich, den ganzen I,,athodenträger mit
dem Zusatzmetall zu überziehen: Man kann z. B. die im Betriebe kalt bleibenden Kathodenteile
frei lassen.
-
Im allgemeinen sollen die emittierenden Schichten, z. B. Erdalkalioxydschichten,
nicht stärker als ioo lt sein, ela sonst die hohe Strahlung der Schicht die geringe
Strahlung des Trägermetalls nicht zur Geltung kommen läßt.
-
Zur Verringerung der Wärmeableitung ist es: vorteilhaft, die Stromzuführungen
aus Stoffen mit geringer Wärmeleitung lierzustellen.
-
Es kann noch nichts Bestimmtes darüber ausgesagt werden, wie das Zusatzmetall
wirkt.: Vermutlich sind die Hauptmetalle nach der Legierungsbildung nicht mehr imstande;
bestimmte, die Elektronenemission störende Gase aufzunehmen oder beim Betrieb der
Kathode abzugeben. Vielleicht wird aber auch durch die Zusatzmetalle die Haftfähigkeit
der emittierenden Schichten erhöht, da gerade die Metalle, die in reinem Zustande
besonders günstige Ergebnisse als "Träger für Qxydkathoden besitzen, auch als Zusatzmetalle
zu Kupfer, Silber oder Gold die besten 'Wirkungen haben. Im Vergleich zu reinem
Kupfer zeigen Legierungen aus Kupfer finit Gien angeführten Metallen auch eine wesentlich
größere Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse. Diese Tatsache ist für das
Herstellungsverfahren der Glühkathoden von erlieblicher Bedeutung.