-
Verfahren zur Herstellung von Oxydkathoden Oxydk.athoden werden seit
einer Reihe von Jahren in zwei Arten hergestellt. Die eine Art wird als nichtlegierte
Kathode (uncombined) und die andere Art als legierte Kathode (combined) bezeichnet.
-
Die nichtlegierte Kathode besitzt einen metallischen Träger oder Kern,
z. B. aus Platin oder :einer Platinlegierung, Nickel oder einer Nickellegierung,
mit einem Überzug aus Barium- und Str ontiumverbindungen. Wenn eine solche Kathode
in einem evakuierten Gefäß mit den dazugehörigen weiteren Elektroden erhitzt wird,
zerfallen die auf den Träger aufgebrachten Verbindungen in die Oxyde von Barium
und Strontium. Es wird hierbei Sorge getragen, daß in keinem Stadium des Prozesses
eine metallische Verbindung mit dem Träger oder Kern in nennenswertem Maße eintritt.
Dieser Kathodentyp sieht weiß aus wie die Oxyde von Barium und Strontium.
-
Die legierte Kathode besitzt .ebenfalls einen metallischen Träger
oder Kern aus Platin, Platinlegierung, Nickel oder Nickellegierung mit deinem Überzug
aus Barium- und Strontiumverbindungen, die durch Erhitzung leicht in die Oxyde zerfallen.
Der überzogene Träger oder Kern wird jedoch in der Luft oder in sauerstoffhaltiger
Atmosphäre auf eine so hohe Temperatur gebracht, daß dabei erstens die Barium- und
Strontiumverbindungen in die Oxyde zerlegt werden und zweitens ein' Teil. der Barium-
und Strontiumoxyde mit dem Sauerstoff der umgebenden Atmosphäre und einem Teil des
Träger- oder Kernmaterials chemisch reagiert, so daß komplexe Verbindungen mit dem
Kernmaterial entstehen, die die Kathodenschicht grau bis schwarz färben.
-
Werden derartige Kathoden in einem der bekannten Entladungsgefäße
eingebaut, das Entladungsgefäß dann :evakuiert und die Kathode erhitzt, so zerfallen
die komplexen Verbindungen und liefern die Oxyde von Barium und Strontium sowie
fein verteiltes Kernmaterial. Diese Kathode hat ein dunkles Aussehen, das auf das
fein verteilte; in den Barium- und Strontiumoxyden gleichmäßig befindliche Kernmaterial
zurückzuführen ist.
-
Bei Weiterbehandlung unter geeigneten Bedingungen (Aktivierung) in
dem evakuierten Gefäß können beide Kathodenarten durch Bildung kleiner Mengen von
Erdalkalimetallen elektronisch ,aktiviert werden, d. h. die Fähigkeit erhalten,
Elektronen in ausreichender Menge zu emittieren. Besonders geeignet hierzu ist Barium.
Die Ergiebigkeit einer solchen Kathode hängt weitgehend von den kleinen Beträgen
von Erdalkalimetallen in Kombination mit der Mutteroxydschicht und im Falle der
legierten Kathode außerdem von dem fein verteilten Nickel, welches vom Kern
stammt,
ab:. Bei der ünlegierten Kathode vollzieht sich die Aktivierung durch das übliche
Verfahren der Entgasung der Kathode und Erhitzung der Anode und anderer Elekl. tr
oden durch induzierte Hochfrequenzströine und nachträgliche Formierung durch Strombelastung
nach Abschmelzung, des Rohres, wobei durch Getter die Güte des Vakuums aufrechterhalten
wird. Bei der legierten Kathode wird die Entgasung und Aktivierung meist durch starke
Stromentnahme auf der Pumpe durchgeführt, wobei die Anode und andere zugehörige
Elektroden auf einem positiven Potential gehalten werden, um einen kräftigen Formierungsstrom
zu -entnehmen. Das resultierende Bombardement von Elektronen und ionisiertem Gas
auf die Elektroden verursacht gleichzeitig die Erhitzung und Entgasung dieser Teile.
Legierte Kathoden zeichnen sich durch großen Vorrat an elektronisch aktivem Material
und infolgedessen durch lange Lebensdauer aus.
-
Röhren, die diese Kathodentypen verwenden, sind beim Gebrauch einem
Verlust an Elektronenaktivität ausgesetzt, der durch die Verdampfung von aktivem
Material, d. h. also von Barium, von der Oberfläche des überzuges verursacht wird.
Der Grad, bis zu dem die Bariumbedeckung der Oberfläche konstant erhalten oder durch
Nachdiffusion von aktivem Material aus dem Inneren der Überzugsmasse ergänzt wird,
bestimmt die Emissionsfähigkeit der Kathode und ihre nutzbare Lebensdauer.
-
Es' ist weiter bekannt, legierte und unlegierto Kathoden dadurch herzustellen,
daß man nicht nur Kernmaterial mit dem überzugsstoff in Reaktion bringt, sondern
auch dem Emissionsmaterial von vornherein metallische Store, beispielsweise Nickel,
in fein verteilter Form, beispielsweise in kolloidaler Form, zusetzt.
-
Dem Vorteil der legierten Kathode, nämlich eine sehr große Lebendauer
zu besitzen, steht der Nachteil gegenüber, daß das Wärinestrählungsvermögen infolge
der dunkelgrauen Oberfläche verhältnismäßig groß ist, so daß zur Erreichung einer
bestimmten, zur Emission notwendigen Betriebstemperatur eine relativ hohe Heizleistung
erforderlich ist. Dadurch sinkt der Okonomiefaktor, d. h. Emission in Milliampere
zur zugeführten Heizleistung in Watt. Diesen Nachteil besitzt die weiße (gering
strahlende) nichtlegierte Kathode nicht;- sie hat jedoch wieder den Nachteil geringerer
Lebensdauer.
-
Die genannten Mängel werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden.
Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur- Herstellung von Oxydkathoden darin,
daß zunächst auf einen Trägerdraht eine oder mehrere Schichten emittierender Substanz,
z: B. Erdalkalioxyde öder Erdalkalicarbonate; aufgebracht und diese in bekannter
Weise so erhitzt werden, daß die Kathode eine sog. .legierte Kathode wird, und daß
darauf eine oder mehrere solche Schichten von Erdalkali-.Verbindungen aufgebracht
werden, die nicht mit Teilen der legierten Schichten und dem Kerndraht in Reaktion
kommen. Gegebenenfalls kann durch neutrale Zusätze zu den äußeren Schichten die
Wärmeabstrahlung weiter vermindert werden. Eine Kathode gemäß der Erfindung besteht
also zunächst aus einem Trägerdraht, ,auf dem eine oder mehrere Schichten aufgebracht
sind, die nach einem der bekannten Verfahren in legierte Schichten umgewandelt sind
oderrund die von vornherein Metallzusätze enthalten. Eine Legierung mit dem Kerndraht
oder den Metallzusätzen kann demnach zweckmäßig dadurch erfolgen, daß man den überzogenen
Träger oder Kern in einer saaerstoffbaltigen Atmosphäre, z. B. in Luft, auf eine
hohe Temperatur, annähernd i ioo°, bringt. Auf die so hergestellte legierte oder
durch Nickelzusätze geschwärzte Kathode, die somit ein dunkles Aussehen hat, wird
nunmehr eine oder mehrere Schichten von Erdalkaliverbindungen aufgebracht; die nicht
dieser Temperaturbehandlung in einer .sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt werden
und keine schwärzenden Komponenten :enthalten, so daß die Oberfläche der Kathode
nunmehr ein weißes Aussehen ,erhält. Die Wärmeabstrahlung nimmt dadurch stark ab;
die Heizleistung der Kathode, die zur Erhitzung auf die Betriebstemperatur erforderlich
ist, beträgt beispielsweise .nur 7o bis 8o °/o der Heizleistung; die bei legierten
und?oder finit Metallzusätzen hergestellten, also dunklen Kathoden notwendig ist.
Man kann überdies die Lebensdauer der Kathode noch dadurch verbessern, daß man die
evtl. Metallzusätze, z. B. Nickel, zu den dein Kern nahen Schichten in kolloidaler
Foren zufügt.