DE707255C

DE707255C - Gluehkathode hoher Leistung, insbesondere fuer gas- oder dampfgefuellte Entladungsgefaese

Info

Publication number: DE707255C
Application number: DES124264D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Kolligs
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-09-21
Filing date: 1936-09-22
Publication date: 1941-06-17

Description

Glühkathode hoher Leistung, insbesondere für gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße Es sind Glühkathoden bekannt, bei welchen der 'Glühfaden aus einem Draht besteht, welcher :eine Einlage aus hochemissionsfähigem Stoff enthält. Da der Emissionsstoff bei dieser Kathode völlig eingekapselt ist, kann er nur durch Diffusion an die Oberfläche des Drahtes gelangen und dort eine hochemissionsfähige Schicht bilden. Diese Diffusion kann in ausreichendem Maße nur bei sehr geringen Wandstärken stattfinden. Es ist deshalb nicht möglich, Glühkathoden großer Leistung in dieser Weise auszubilden, weil dann die mit Rücksicht auf die Stabilität der Kathode erforderliche Wandstärke eine ausreichende Diffusion unmöglich macht. Es sind auch Kathoden bekannt, bei welchen ein emissionsfähiger Stoff von einem siebförmigen Mantel.' umgeben ist. Bei diesen Kathoden kann zwar das Emissionsmaterial nach außen treten, es findet aber keine Gelegenheit, einen größeren Teil der Äquipotentialfläche zu überziehen und eine hochaktive Schicht zu bilden.
Diese Mängel der bekannten Kathoden lassen sich gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß man die Öffnungen eines rohrförmigen, durchlöcherten, mit Emissionsmaterial gefüllten Trägers durch eine durch Sintern hergestellte poröse Schicht eines Metalls verschließt. Die Öffnungen des Trägers werden also durch einen Sinterkörper verschlossen, welcher mikroskopische kleine Öffnungen besitzt, durch welche der Emissionsstoff nach außen tritt und sich an der Oberfläche des Sinfierkörpers, insbesondere aber an den unregelmäßig geformten kleinen Metallteilchen festsetzt. Durch die ständig austretenden Emissionsstoffe werden die die Kathode verlassenden Mengen des Emissionsmaterials ständig wieder erneuert. Die Kathode gemäß der Erfindung kann insbesondere bei gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen (Gleichrichter mit oder ohne. Steuergitter) verwendet werden, bei welchen meist Leine hohe Emission gefordert wird. Sie kann natürlich auch in Hochvakuumentladungsgefäßen angewandt werden.
Der im Träger der Emissionsschicht enthaltene Stoff hoher Elektronenemission kann in Mischung mit geeigneten Füllstoffen, z. B. mit Oxyden, wie Erdalkalimetalloxyden, vermengt sein. Er kann aus Oxyden auch in dem Röhrchen erst durch Reduktion, beispielsweise mit Hilfe von beigemengtem Aluminiumpulver, erzeugt sein. Die Metallschicht, welche gemäß der Erfindung die Öffnungen des Röhrchens verschließt, wird in der Weise hergestellt, daß man geeignete Metalle, z. B. 1\Tickel, Kupfer, Eisen oder Legierungen dieser Metalle, in Form einer streich- oder spritzbaren Paste auf die Oberfläche des mit Löchern versehenen Röhrchens bringt. Dabei werden von selbst die Öffnungen des Röhrchens mit dieser Paste ausgefüllt. Im Anschluß hieran wird das Bindemittel, beispielsweise Paraffinöl, durch Erhitzen ausgetrieben und durch Steigerung der Temperatur dieaufgetragene fein verteiltes Metall enthaltende Schicht festgebrannt. Diese Erhitzung wird zweckmäßig im Vakuum öder in einer inerten Gasatmosphäre durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch das Röhrchen herbeigeführt. Sofern das Röhrchen mit Alkali-oder Erdalkalimetallen angefüllt ist, wird bei dieser Erhitzung ein Teil des Metalls verdampfen und durch die Poren und Öffnungen der aufzusinternden Schicht austreten und diese Öffnungen ausfüllen. Erzeugt man das Alkali- oder Erdalkalimetall durch Reduktion, z. B. mit Hilfe von Magnesiumpulver oder -staub, so wird die Bildung und der Austritt des Erdalkalimetalls erst so spät erfolgen, daß die Sinterung an der Oberfläche und über den Öffnungen des Röhrchens bereits beendet ist. Das mit Öffnungen versehene Röhrchen führt im Betrieb der Kathode selbst den Heizstrom.
Zur Herstellung der aufgesinterten Schicht kann man von Spänen, Pulver oder Staub eines geeigneten Metalls, z. B. Nickel, Kupfer oder Eisen oder Legierungen dieser Metalle, ausgehen. Diese Metalle können in bekannter Weise in geeignete Form gebracht werden. Man kann auch von Mischungen dieser Metalle oder gegebenenfalls auch Mischungen der Metalle mit isolierenden Stoffen, wie Erdalkalimetallverbindungen, z. B. Oxyden oder Carbonaten,, ausgehen. Auf diese `'eise erhält man eine mit aktivierbaren Stoffen durchsetzte Metallhaut, durch die von unten her aktives Metall getrieben wird. Da die Oberfläche praktisch frei von größeren Oxydmengen bleibt, so kann kein aktives Metall von der Kathode absplittern und auf die Anode treffen und dort zu Rückzündungen Anlaß geben. Im übrigen ist die Wärmeleitfähigkeit der aufgetragenen Schicht so groß, daß örtliche Überhitzungen der Kathode, welche den Anlaß zur Fackelbildung geben können, kaum möglich sind.
Eine Kathode gemäß der Erfindung ist in stark vergrößertem Maßstab in der Abbildung dargestellt. Mit i ist ein mit öffnungen 2 versehenes Rohr, beispielsweise aus Nickel oder Kupfer, bezeichnet. Dieses Rohr ist mit einer durch Aufsintern hergestellten Schicht 3 versehen. Diese Schicht möge beispielsweise aus Nickel- oder Kupferteilchen bestehen. Diese Teilchen können gegebenenfalls oberflächlich oxydiert sein, damit sich auf ihnen in bekannter Weise ein hochemissionsfähiger Film eines gut elektronenemittierenden Metalls, z. B. Barium, bildet. Das Innere q. der Kathode kann mit metallischem Alkali- oder Erdalkahmetall ausgefüllt sein. Es kann aber auch Erdalkalimetallverbindungen in Mischung mit geeigneten Reduktionsmitteln enthalten. Verwendet man ein mit Alkali- oder Erdalkalimetall gefülltes Röhrchen, so wird bei der Herstellung von Öffnungen ein Teil dieses Metalls oxydiert werden. Das ist aber nicht weiter schädlich, ereil ausreichende Mengen, des Emissionstoifes zur Verfügung stehen.
Der Träger der aktiven Schicht gemäß der Erfindung kann auch bei indirekt beheizten Kathoden angewandt werden. Man kann zu diesem Zweck einen mit emissionsfähigem Stoff gefüllten und mit Bohrungen versehenen Draht zunächst in die gewünschte Kathodenform bringen, dann seine Bohrungen durch Aufsintern einer Metallschicht in der oben beschriebenen Weise verschließen und die Kathode aktivieren. Man kann aber auch einen mit Bohrungen versehenen Draht, dessen Öffnungen schon durch aufgesintertes Metall verschlossen sind, in die gewünschte Form bringen und dann erst die Aktivierung durchführen. Als Kathodenform kommt beispielsweise ein durch Aufwickeln eines Schichtträgers (Röhrchens) hergestellter Zylinder (Schraubenfeder) in Betracht, der durch inner-oder außerhalb liegende Heizkörper beheizt wird. Diese Heizkörper können selbst emissionsfähig sein, also beispielsweise aus einem Röhrchen bestehen, das gemäß der Erfindung hergestellt und aktiviert worden ist. Diese Heizkörper können beispielsweise die Kanten einer vieleckigen Pyramide bilden, die innerhalb des zylindrischen Emissionskörpers angebracht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Glühkathode hoher Leistung, insbesondere für gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße, bei welcher ein rohrförmiger, durchlöcherter Träger mit Emissionsstoffgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Trägers durch eine durch Sintern hergestellte poröse Schicht eines Metalls verschlossen sind. a. Glühkathode nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein mit Erdalkalimetallen, z. B. Barium, gefülltes, mit Bohrungen versehenes Nickelrohr, dessen öffnungen durch Aufsintern von Metallteilchen mit einer porösen Metallschicht, z. B. aus Nickel, Kupfer, Eisen oder einem Gemenge dieser Metalle, bedeckt sind.