DE727337C

DE727337C - Aussenelektrode fuer elektrische Entladungsgefaesse, die einen Teil der Wandung des Entladungsgefaesses bildet

Info

Publication number: DE727337C
Application number: DEA80119D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter Kniepen
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-08-01
Filing date: 1936-08-01
Publication date: 1942-10-31

Description

Außenelektrode für elektrische Entladungsgefäße, die einen Teil der Wandung des Entladungsgefäßes bildet Durch die Wärmeausdehnung werden bei elektrischen Entladungsgefäßen auch die,elektrischen Eigenschaften geändert. Es ist deshalb für viele Anwendungszwecke von Bedeutung, die Wärmeausdehnung der die elektrischen Eigenschaften bildenden Teile möglichst klein zu halten. Besonders wichtig ist dies bei Entladungsgefäßen, die für die Erzeugung bzw. Verstärkung von kurzen und ultrakurzen elektrischen Wellen dienen. Eine besonders niedrige Wärmeausdehnung besitzen bekanntlich aus Kohle oder Graphit hergestellte Körper. Es ist auch bekannt, innerhalb von elektrischen Entladungsgefäßen zu verwendende Elektroden ,aus Kohlenstoff oder Graphit herzustellen. Aus diesen können jedoch Elektroden nicht hergestellt werden, die zugleich einen Teil der Gefäßwand bilden, da dieser Werkstoff nicht genügend vakuumdicht hergestellt werden kann.
Ferner ist es bekannt, innerhalb eines starken, aus Metall bestehenden Haltekörpers, welcher die Außenwandung des Entladungsgefäßes bildet, Graphitelektroden lose einzusetzen. Bei dieser Anordnung ist jedoch nur ein schlechter Wärmeübergang zwischen dem metallischen Haltekörper und der Graphitelektrode vorhanden.
Diese Nachteile werden bei einer Außenelektrode für elektrische Entladungsgefäße, die einen Teil der- Wandung des Entladungsgefäßes bildet, nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der als Elektrode dienende Teil der Gefäßwandung aus einem Graphit-oder Kohleteil besteht, der :entweder durch Beimischung eines dichtenden Zusatzes zu den Graphit- oder Kohleteilen oder durch einen dünnen metallischen Überzug -dieses Teiles vakuumdicht gemacht ist. Als Zusatz eignen sich in erster Linie Werkstoffe, durch die die elektrische Leitfähigkeit des Kohle-oder Graphitkö:rpers erhöht wird. Besonders vorteilhaft sind aus diesem Grunde metallische Zusätze. Das Metall wird zu diesem Zweck dem Kohle- oder Graphitpulver oder den Ausgangsprodukten bei der Herstellung in möglichst fein verteilter Form beigemischt oder eingeseigert. Wenn dagegen der Kohle-oder Graphitkörper mit einer metallischen Schicht auf der Innen- oder Außenfläche überzogen werden soll, wird zweckmäßig die zu überziehende Fläche der fertig geformten Elektrode in eine Schmelze des Metalles oder Mischmetalles gebracht. Gegebenenfalls kann auch das zum Überziehen dienende geschmolzene Metall aufgespritzt und, falls erforderlich, nach dem Aufspritzen festgesintert oder aufgeschmolzen werden.
Unter Umständen bietet es Vorteile, ein Metallpulver oder das Pulver einer das Metall abspaltenden Verbindung auf den zu überziehenden Körper aufzubringen und bei hoher Temperatur auf ihm durch Sintern einen dichten Metallüberzug zu erzeugen. Dabei empfiehlt es sich im allgemeinen, die Temperatur bis auf die Schmelztemperatur des Metalles oder i 5o bis 2oo° C darüber zu steigern.
Als Metalle eignen sich für den Überzug besonders chromhaltige Eisen-, Nickel- und Eisennickehnischmetalle sowie solche Metalle, die sich, wie beispielsweise Aluminium, mit einer gegen starke Oxydation schützenden Oxydschicht überziehen.
Versuche zeigten, daß unter Umständen eine Verbesserung durch Anbringen einer Zwischenschicht aus carbidbildenden Metallen, wie beispielsweise Titan, Zirkon, Hafnium, Thorium, Vanadin, Niob oder Tantal, erzielt werden kann.
Durch den in den Elektrodenkörper eingeseigerten oder auf den Elektrodenkö;rper aufgebrachten Überzug wird ein inniger Kontakt zwischen Kohle- oder Graphitkö;rper einerseits und Metallschicht anderseits erzielt und damit die Leitfähigkeit erheblich gesteigert. Auf dem Außenleiter der Kohle- oder Graphitkörpers entsteht ferner -eine metallische Oberfläche, so daß eine Befestigung der Außenelektrode mit zur Halterung oder Stromzuführung dienenden Teilen durch Löten oder Schweißen vereinfacht wird.
Zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen der Außenelektrode und den übrigen Teilen der Gefäßes vandung wird zweckmäßigerweise ein Löt-, Sinter- oder Schweißverfahren angewandt. Bei dem zuletzt genannten Verfahren wird ein Metallpulver oder eine Metall abspaltende Verbindung zwischen die Außenelektrode und den aus Metall, Keramik oder metallisierter Keramik bestehenden Wandungsteilen gebracht und bei hoher Temperatur in vorzugsweise reduzierender Umgebung oder im Vakuum gesintert.
Wenn eine gewisse Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit zugelassen werden kann, empfiehlt es sich, den Ausgangswerkstoff mit die Dichtigkeit der Kohle- oder Graphitelektrode heraufsetzenden nicht metallischen Werkstoffen zu versetzen oder die Elektrode nachträglich mit solchen Werkstoffen ganz oder oberflächlich zu tränken. Als Zusätze eignen sich beispielsweise Kalkhydrat, feinst gemahlener Schwerspat, Gips sowie Alkali- und Erdalkali- oder Magnesium- und Aluminiumsilikate.
Die Abbildungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die aus dem durch Zusätze oder Überzüge gedichteten Graphit-oder Kohleteil bestehende Außenelektrode i bzw. i' ist mit einem Metallring 2 vakuumdicht verbunden, der mit dem zur Isolation der Außenelektrode gegenüber den übrigen ` Elektroden dienenden Teil 3 der Gefäßwand vakuumdicht verbunden ist. Dieser Teil besteht bei der Anordnung gemäß Abb. i aus einer Keramikplatte, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb.2 aus Glas, durch das beispielsweise mit Hilfe eines Quetschfußes q. die Elektrodenzuleitungen 5 vakuumdicht hindurchgeführt sind. Bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenelektrode mit einem Überzug 6 aus Metall überzogen, das entweder selbst sehr wenig oxydiert oder das mit einer Schicht aus einem nicht oxydierenden Metall, beispielsweise Platin oder Gold, überzogen ist. Als Überzug kann mit Vorteil auch Aluminium oder ein ähnliches Metall verwendet werden, dessen Oxydschicht die nicht oxydierten, tiefer liegenden Metallschichten gegen Oxydation schützt.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines solchen metallischen Überzuges an dem Teil der Außenelektrode, die mit dem Metallring 2 durch Löten o. dgl. verbunden werden soll, weil dadurch das Löten bedeutend erleichtert wird. Es ist unter Umständen zweckmäßig, dieses Ende der Außenelektrode mit Rücksicht auf die beabsichtigte Verlötung anders bzw. sorgfältiger zu behandeln als die übrigen Teile der Außenelektrode.
Bei dem in Abb.2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Außenelektrode i' aus Kohle oder Graphit, die durch einen auf die ganze Masse verteilten Zusatz gedichtet ist. Bei solchen Elektroden ist es in manchen Fällen vorteilhaft, die äußere Oberfläche mit einem metallischen Überzug zu versehen zur Erleichterung der Verbindung mit dem angrenzenden Teil der Gefäßwand sowie zur Verminderung des elektrischen Widerstandes, den der Strom auf dem Wege von den verschiedenen Teilen der inneren Oberfläche zu der außen angebrachten Stromzuleitung zu überwinden hat.
Zum Stromanschluß wird im allgemeinen der mit der Außenelektrode verbundene metallische Teil der Gefäßwand benutzt, weil an diesem in besonders einfacher Weise die Stromzuleitungen befestigt werden können. Unter Umständen ist es jedoch vorteilhafter, die Verbindung zwischen der Außenelektrode und dem an sie anschließenden Teil der Gefäßwand, sei es nun ein leitender Teil oder ein nichtleitender Teil, unter Zwischenfügung einer den elektrischen Strom nichtleitenden Schicht zu verbinden. In diesem Fall muß selbstverständlich der Stromanschluß an der Außenelektrode selbst erfolgen. Zur Verringerung des Übergangswiderstandes und zur besseren Befestigung kann der zum Stromanschluß dienende Teil der Außenelektrode nachträglich, beispielsweise auf galvanischem Wege, mit einem zusätzlichen Metallüberzug, vorzugsweise aus Kupfer, versehen werden, an den Stromzuleitungen angelötet werden können. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Herstellung des dichten Metallüberzuges erst nach der Herstellung der Verbindung zwischen der Außenelektrode und dem ihr benachbarten Teil der Gefäßwand,, beispielsweise auf galvanischem Wege, herzustellen. Eine dünne, galvanisch aufgebrachte Schicht von Kupfer, die selbst nicht vakuumdicht zu sein braucht, kann durch einen Überzug aus einem mit Kupfer leicht verbindbaren Metall, beispielsweise Silber oder Zinn, leicht vakuumdicht gemacht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i. Außenelektrode für elektrische Entladungsgefäße, die einen Teil der Wandung des Entladungsgefäßes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der als Elektrode dienende Teil der Gefäßwandung aus einem Graphit- oder Kohleteil besteht, der entweder durch Beimischung- eines dichtenden Zusatzes zu den Graphit- oder Kohleteilen oder durch einen dünnen metallischen Überzug dieses Teiles vakuumdicht gemacht ist.
2. Außenelektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als dichtender Zusatz Werkstoffe, vorzugsweise Metalle, verwendet werden, durch die die elektrische Leitfähigkeit des Kohle- oder Graphitkörp:ers erhöht wird.
3. Außenelektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einem Werkstoff, beispielsweise Platin oder Gold, besteht, der von der Luft und der Luftfeuchtigkeit selbst bei hohen Temperaturen, beispielsweise bis 1200° C, nicht angegriffen wird. q..
Verfahren zur Herstellung einer Außenelektrode nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohle-oder Graphitteil in geschmolzenes Metall eingetaucht wird.
5. Verfabren zur Herstellung einer Außenelektrode nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall ,aufgespritzt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Außenelektrode nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in Pulverform oder als Pulver einer das Metall abspaltenden Verbindung auf den zu überziehenden Körper aufgebracht und bei hoher Temperatur auf ihm durch Sintern meinen dichten Metallüberzug verwandelt wird.
7. Außenelektrode nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, da.ß ,als Zusatz oder Überzug chromhaltige Eisen-, Nickel- oder Eisennickelmischmetalle verwendet werden. B.
Außenelektrode nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, da,ß als Zusatz oder Überzug Metalle, vorzugsweise Aluminium, verwendet werden, die sich mit einer gegen starke Oxydation schützenden Oxydschicht überziehen.
9. Außenelektrode nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Graphit- oder Kohleteil und der Metallschicht eine Zwischenschicht aus carbidbildenden Metallen, vorzugsweise aus Titan, Zirkon, Hafnium, Thorium, Vanadin, Niob oder Tantal., angebracht wird. io.
Außenelektrode nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswerkstoffe mit die Dichtigkeit der Kohle- oder Graphitelektrode heraufsetzenden, nicht metallischen Werkstoffen versetzt oder die Elektrode nachträglich mit solchen Werkstoffen ganz oder oberflächlich getränkt ist. i i.
Außenelektrode nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht metallischen Werkstoffe aus Kalkhydrat,, feinst gemahlenem Schwerspat, Gips, Alkali-, Erdalkali-, Magnesium- oder Aluminiumsilikaten bestehen.
12. Außenelektrade nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode durch Überziehen der Innenseite mit einem dünnen metallischen Überzug vakuumdicht ausgebildet und auf der Außenseite nur der als Stromzuführung oder der zur Verlötung mit der übrigen Gefäßwandung dienende Teil der Außenelektrode mit einem äußeren überzug aus Metall versehen ist.
13. Außenelektrode nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Außenelektrode, vorzugsweise nach der Verbindung mit einem weiteren Teil der Gefäßwand mit einem metallischen Überzug, vorzugsweise Kupfer, versehen ist. 1q..
Außenelektrode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kohle- oder Graphitkörper aufgebrachte Metallschicht mit einem überzug, vorzugsweise aus Silber, Zinn oder Blei, versehen ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Außenelektrode nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall auf galvanischem Wege aufgebracht wird.