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Selbstaufheizkathode Es sind Glühkathoden bekannt, bei welchen ein
durch Sintern eines Pulvers hergestellter poröser Metallkörper mit einem Erdalkalimetall
getränkt ist. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, derartige Kathodenkörper
für Selbstaufheizkathoden anzuwenden. Dabei wird der Kathodenkörper verhältnismäßig
dick ausgeführt, beispielsweise als zylindrischer Klotz, dessen Höhe annähernd seinem
Durchmesser entspricht. Die Durchtränkung derartiger Kathodenkörper macht wegen
der Kleinheit der Poren erhebliche Schwierigkeiten. Aber selbst wenn die Tränkung
des Trägerkörpers an der Oberfläche gelingt, dann wird durch die starke Erhitzung
der oberflächlichen Schicht das Emissionsmaterial verhältnismäßig rasch ausgetrieben,
so daß die Kathode bald ihre Emissionsfähigkeit verliert. Gemäß der Erfindung werden
die Herstellbarkeit, Emissionsfähigkeit und Lebensdauer von Selbstaufheizkathoden
dadurch wesentlich erhöht, daß man in einem porösen Trägerkörper ein oder mehrere
Ausnehmungen vorsieht, deren Volumen klein in bezug auf das Volumen des Kathodenkörpers
sind und in welche der Emissionsstoffvorrat eingesetzt wird. Auf diese Weise gelingt
es, eine Verdampfung des Emissionsmaterials herbeizuführen, so daß der Emissionsstoff
die Poren des Trägerkörpers durchdringt und an der Oberfläche der Metallteilchen
eine hohe emissionsfähige Schicht bildet. Durch die Anordnung des Emissionsstoffvorrates
in einer verhältnismäßig kleinen Ausnehmung des Trägerkörpers wird im Gegensatz
zu den bekannten Kathoden eine vorzeitige restlose Verdampfung des Emissionsmaterials
verhindert, weil die Wandungen des Trägerkörpers eine Art Wärmeschutz darstellen.
Als Emissionsmaterialien kommen insbesondere Erdalkalimetalle, z. B. Barium, oder
auch Alkalimetalle, wie Kalium und Natrium, in Betracht. Die im Betrieb der Kathode
entstehenden Erdalkali- oder Alkalimetalldämpfe diffundieren durch den gesamten
Kathodenkörper hindurch und erzeugen dabei an den Wänden der Hohlräume emissionsfähige
Niederschläge. Verwendet man als Werkstoff für den Sinterkörper Wolframpulver, so
empfiehlt es sich, die Oberfläche der Wolframkörper einer leichten Oxydation zu
unterziehen, derart, daß sich Wolframoxyde niederer Art an der Oberfläche bilden.
Hierdurch wird eine bessere Haftfähigkeit des Emissionsstoffes gegebenenfalls mit
Hilfe chemischer Reaktionen erzielt. Verwendet man mit Grundoxyden versehene Wolframkörner,
so muß man naturgemäß von dem Sinterungsprozeß absehen und sich damit begnügen,
die Wolframkörner gegebenenfalls unter erhöhter Temperatur (unter 9oo °) zu pressen.
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Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele gegeben.
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Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch den neuen Glühkathodenkörper.
Der Glühkathodenkörper z hat in seinem unteren Teil eine Ausnehmüng
2,
in der sich festes Darium 3 befindet. Der Körper r ruht auf dem aus Isolierwerkstoff
oder Metall bestehenden Teller q.. Erhitzt man den Teller q. bis zur Verdampfungstemperetlr
des Bariums, so diffundieren die Bariumdäm durch die Wände des Körpers i hindurch.
,°.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 ist fden Glühkathodenkörper eine
andere Form gewählt. Der Glühkathodenkörper ist an seinen Außenflächen, wie aus
der Zeichnung ersichtlich, abgerundet und nimmt mit Gewinde 5 einen ebenfalls aus
gesintertem Werkstoff bestehenden Verschlußkörper 6 auf, der die Halterung und den
Stromanschluß vermittelt. In den im Innern des Glühkathodenkörpers befindlichen.
Hohlraum 7 ist ein Stück metallisches Barium 8 eingesetzt.
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Bei der Herstellung der Wolframkörper kann man z: B. in folgender
Weise verfahren: Man mischt Bariumazid und Wolfram in pulverförmigem Zustand und
preßt hieraus Formkörper unter hohem Druck. Der Glühkathodenkörper enthält hierbei
von vornherein Barium, das den gebundenen Stickstoff beim Erhitzen abgibt, so daß
eine Mischung von Barium und Wolfram übrigbleibt. Führt man durch in dieser Weise
ausgebildete Glühkathodenkörper nun noch Bariumdampf, wie dies oben gesagt ist,
so erreicht man eine vollkommene Durchdringung des gesamten Körpers mit dem als
Emissionsstoff dienenden Barium.
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Man kann auch reines Wolframpülver vor dem Sintern in sauerstoffhaltiger
Atmosphäre bei etwa 70o bis 8oo ° glühen, so daß sich an seinen Oberflächen, wie
bereits oben erwähnt, niedere Oxyde bilden. Dieses Pulver verpreßt man dann unter
hohem Drück bei Temperaturen, die niedriger liegen als die Zersetzungstemperaturen
der Oxyde und stellt hieraus die Formkörper her. Der Trägerkörper wird schließlich
mit Ausnehmungen gemäß Abb. i oder 2 versehen, in welche Barium oder ein anderer
Emissionsstoff eingebracht wird.
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In einem anderen Fall verwendet man reines Wolframpulver, preßt es
unter hohem Drück zusammen und sintert es, nachdem man vorher zur Aufnahme von Kalium
oder Barium dienende Ausnehmungen in dem Formkörper hergestellt hat. In allen Fällen
erreicht man eine vollkommene Durchdringung des gesamten Körpers mit Barium oder
einem anderen Emissionsstoff, was den Vorteil hat, daß ein Glühkathodenkörper erzielt
wird, der in solchen Mengen Emissionsstoff enthält, daß er eine Betriebssicherheit
und eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer, verglichen mit den bisherigen Glühkathodenörpern,
aufweist.
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'. «Eine ändere Möglichkeit zur Herstellung von ?`rl@hka$hodenkörpern
ist folgende: -s.1VIan mischt Bariumoxyd mit metallischem :.Aluminium und preßt
hieraus gegebenenfalls Formstücke. Erhitzt man aus einer derartigen Mischung hergestellte
Körper auf etwa iooo °, so wird das Barium frei, und das Aluminium geht in Aluminiumoxyd
über. In dieser Weise hergestellte Körper können vorzugsweise als Einsatzkörper
(Patronen) verwendet werden, die man in den Glühkathodenkörper einsetzt. Besonders
empfehlenswert ist es, den vorerwähnten Preßkörper unmittelbar in im Glühkathodenkörper
befindlichen Hohlräumen selbst durch Einstampfen der vorerwähnten Mischung herzustellen.