DE731423C - Verfahren zur Erhoehung der Sekundaeremissionsfaehigkeit einer Berylliumlegierung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhöhung der Sekundäremissionsfähigkeit einer Berylliumlegierung Die Erfindung bezieht sich auf ein Behandlungsverfahren sekundäremissionsfähiger Schichten, das- zu einem hohen Sekundäremissionsfaktor bei Schichten führt, welche einfach herzustellen und gegen Temperatureinflüsse, z. B. durch Erwärmung infolge Strombelastung oder aber durch Wärmeausstrahlung einer Glühkathode, weitgehend unempfindlich sind.- Während nämlich die bekannten zusammengesetzten Cäsiumschichten (Ag-O-Cs; CsSb) bereits bei aoo°-C zerstört werden, sind ,die nach der Erfindung hergestellten Schichten bei gleicher oder höherer Sekundärelektronenausbeute noch bei Rotglut völlig beständig. Derartige Schichten sind besonders für Sekundärelektronenvervielfacher , sehr erwünscht, können aber auch überall dort mit Vorteil Verwendung finden, wo in der Röhre Stoffe vorhanden sind, die durch etwa von der Sekundäremissions!-elektrode verdampfendes Material zerstört oder vergiftet werden, wie es z. B. bei Leuchtschirmen der Fall sein kann.
• Es ist bekannt, Sekundäremissionsel;ektroden aus einer Legierung von Beryllium mit einem oder mehreren Metallen herzustellen, mit denen es bei höheren Temperaturen, nicht aber bei tiefen Temperaturen löslich ist, insbesondere mit Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer, Wolfram oder Molybdän. Der Anteil des Berylliums an diesen Legierungen beträgt dabei vorteilhaft ein bis mehrere, vorzugsweise z Teile vom Hundert. Die etwa in weichem Zustande befindliche Legierung, die durch Abschrecken von hoher Temperatur (etwa i ioo° C) erhalten sein kann, wird zunächst durch kurzzeitige Erhitzung während etwa 3 bis g Minuten auf etwa i i oo° C in einem Vakuum von zweckmäßig weniger als i o-5 mm Hg vorbereitet und alsdann ebenfalls im Hochvakuum durch Glühen bei einer Temperatur von etwa 65o bis 750' C während geraumer Zeit, z. B. 1,i., bis i Stunde, bearbeitet, wobei sich dann ein Sekundäremissionsfaktor von 4. bis 5 im Maximum der Ausbeutekurve#, ergibt. In der Abbildung, in der S/P den Sekundäremissionsfaktor, der über der Energie der Primärelektronen in Volt aufgetragen ist, bedeutet, ist mit NiBe I die Ausbeutekurve einer vorbereiteten, aber sonst unbehandelten Nickel-Beryllium-Legierung, mit NiBe II die Kurve einer durch Glühen im Vakuum bei 700 -C bearbeiteten Legierung bezeichnet.
• Die Erfindung gibt nun ein Verfahren an, wie -eine derartige Legierung weitzrbehandelt werden kann, wobei sich dann ein überraschend hoher Sekundäremissionsfaktor von etwa i a im :Maximum der` Ausbeutekurve ergibt (vgl. Ni Be III in der Abbildung, in der außerdem die Kurve für die übliche Sekundäremissionsschicht Ag-O-Cs, hergestellt durch Aufbringen von Cäsium auf eine oxydierte Silberunterlage nach Messungen von Weiß, eingezeichnet ist). Nach der Erfindung wird die Schicht nach dem Glühen im Vakuum einer Wärmebehandlung bei etwa 700°C unter Zutritt von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, wie Luft, unter einem Druck, der über dem vorher angewendeten Hochvakuum, aber unter der Größe liegt, bei der eine auch bei einer Erhitzung auf i i oo° C nicht reduzierbare Oxydschicht entsteht, unterworfen. Die Wärmebehandlung erfolgt dabei also bei einer Temperatur von etwa 700° C oder mehr, wobei die zur Erzielung eines bestimmten Sekundäremissi:onsfaktors erforderliche Zeit von der Höhe dieser Temperatur und des Sauerstoffdruckes abhängt. Der Druck muß,damit ein Effekt eintritt, über dem vorher verwendeten und bekannten Hochvakuumdruck liegen, also über etwa i o-3 mm Hg, er darf aber eine gewisse Größe auch nicht überschreiten, da sonst nämlich eine Oxydschicht entsteht, die auch bei einer Wärmebehandlung von etwa i i oo- C nicht mehr entfernt werden kann, während bei ,dem Verfahren nach der Erfindung durch eine derartige Erhitzung der Ausgangszustand der Legierung (kleinerer Sekundäremissionsfaktor ) wieder erreicht wird. Der kritische Druck, beidem sich eine solche Oxydschicht, wie sie z. B. für die von M a 1-t e r beschriebene sekundäre Feldemission Verwendung finden kann, bildet, liegt bei etwa i o-j mm Hg. Es ist zu vermuten, daß durch die beschriebene Wärmebehandlung unter Zutritt von Sauerstoff die an der Oberfläche befindlichen feinen Ni Be-Ausscheidungen oxydiert werden und daß darauf die gute Sekundäremission zurückzuführen ist. Wünscht man während der Behandlung der Schichten den erreichten Sekundäremissionsfaktor zu messen, so empfiehlt sich die folgende, mit gutem Erfolg anwendbare Abwandlung des oben angegebenen Verfahrens. Nach erfolgter Abkühlung der im Vakuum geglühten Schicht werden Sauerstofi oder sauerstoffhaltige Gase, wie Luft. eines Druckes von etwa io-2 mm Hg für geraume Zeit ,etwa einige Minuten bis i Stunde, zu-Bei Anwendtuig höheren Druckes, z. B. Atm,o@sphä:rendruck, kann der Luftzutritt während kürzerer Zeit erfolgen. Alsdann wird die Schicht im Hochvakuum, etwa unter dauerndem Anschluß des die zu behandelnde Schicht enthaltenden Rohres an die Hochvakuumpumpe, bei einer Temperatur vor. etwa 65o bis -5o - C geglüht- und diese beiden Prozesse nacheinander so oft wiederholt, bis sich der gewünschte Sekundäremissionsfaktor ergibt. Nach jedem Glühen kann der Sekundäremissionsfaktor gemessen werden; nach einmaligem Glühen im Ho,clivakuum während i/1# Stunde wurde beispielsweise ein Sekundäremissionsfaktor von 9 gemessen, währenid die Schicht vor der Sauersto:ffglühbehandlung nur einen Faktor von rund 5 aufwies. Auch bei diesem Verfahren muß angenommen werden, daß die beim Glühen noch nicht restlos aus dem Gefäß entfernte Luft zu einer schwachen Oxydierung führt.
• Wie lange man das eingangs beschriebene Verfahren anwendet oder wie oft man die zuletzt angegebenen Schritte wiederholt, hängt davon ab, eine wie hohe Sekundärelektronenausbeute man zu erzielen wünscht. Denn es ist ersichtlich, daß das neue Verfahren, wenn es auch bis zu einem Sekundäremissionsfaktor von etwa 12 führt, auch dann schon vorteilhaft ist, wenn dieser hohe Wert nicht erreicht ist. In den oben angeführten Verwendungsbeispielen ist das Bestreben, eine nicht gasende und temperaturunempfindliche Sekundäremissionsschicht zu finden, so groß, daß demgegenüber die Abso,:utausb.eute in vielen Fällen nur von untergeordneter Bedeutung ist. Übrigens zeigen die mit II und I I I bezeichneten Kurven in der Abbildung, daß die erfindungsgemäß behandelte Schicht nicht nur einen erhöhten Sekundäremissionsfaktor im Maximum der Ausbeutekurve, welches gegenüber der unbehandelten Schicht nach höheren Primärenergien hin verschoben ist, aufweist, sondern daß, .diese Kurve bei allen Primärenergien über der anderen Kurve liegt. ITrn eine erhöhte Sekundäremission mit der erfindungsgemäß behandelten Schicht zu erzielen, ist es also nicht notwendig, die Spannung der Primärelektronen zu erhöhen, da sie sich .auch bei konstant gehaltener Spannung schon ergibt. Infolge des bei kleinen Primärenergien steilen Anstiegs der Ausbeutekurve wird z: B. bei der mit III bezeichneten Schicht, die das Maximum von S/P = 12, bei goo Volt erreicht, auch bei der halben Spannung (q.00 Volt) schon ein Faktor S# T = i o erzielt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der Sekundäremissionsfähigkeit einer im Hochvakuum zunächst durch kurzzeitige Erhitzung auf letwa i i oo ' C vorbereiteten und alsdann etwa i Stunde oder .mehr bei etwa 700' C oder mehr geglühten Legierung .von Be-. ryllium mit einem oder mehreren Metallen, in denen Beryllium bei höheren. nicht aber bei tiefen Temperaturen löslich ist, insbesondere mit Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer, Wolfram oder Molybdän, vorzugsweise für Vervielfacher, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nach dem Glühen im Vakuum einer Wärmebehandlung bei etwa 700-'C unter Zutritt von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, wie Luft, unter einem Druck, der über dem vorher angewendeten Hochvakuum, aber unter der Größe liegt, bei der eine .auch bei einer Erhitzung auf i ioo" C nicht reduzierbare Oxydschicht entsteht, unterworfen wird. z. Verfahren zur Erhöhung der Sekundäremissionsfähigkeit einer im Hochvakuum zunächst durch kurzzeitige Erhitzung auf etwa i i oo' C vorbereiteten und alsdann etwa i Stunde oder mehr bei etwa 700-C oder mehr geglühten Legierung von Beryllium mit einem oder mehreren Metallen, in denen Beryllium bei höheren, nicht aber bei tiefen Temperaturen löslich ist, insbesondere mit Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer, Wolfram oder Molybdän, vorzugsweise für Vervielfacher, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nach dem Glühen im Vakuum und erfolgter Abkühlung etwa i;'2 Stunde lang Sauerstoff oder sauerstoähalti.gen Gasen, wie Luft, bei einem Druck von etwa i o-° mm Hg oder mehr ;ausgesetzt und alsdann im Hochvakuum, vorzugsweise unter dauerndem Anschluß des die zu behandelnde Schicht enthaltenden Rohres an die Hochvakuumpumpe, bei etwa 700- C g?eglüht wird, und d,aß diese Prozessü gegebierlenfalls naeheinandter wiederholt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i oder ?, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung der Schicht bei gleichzeitiger oder vorheriger Einwirkung von Sauerstoff so lange fortgesetzt wird, bis der Sekundäremissionsfaktor einen Wert von etwa 1a im Maximum der Ausbeutekurve erreicht hat.