DE744453C - Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Traegerdraht aus einer Nickellegierung - Google Patents

Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Traegerdraht aus einer Nickellegierung

Info

Publication number
DE744453C
DE744453C DEI52463D DEI0052463D DE744453C DE 744453 C DE744453 C DE 744453C DE I52463 D DEI52463 D DE I52463D DE I0052463 D DEI0052463 D DE I0052463D DE 744453 C DE744453 C DE 744453C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nickel
cobalt
emission electrode
wire made
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEI52463D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANS BODO WILLERS
Original Assignee
HANS BODO WILLERS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANS BODO WILLERS filed Critical HANS BODO WILLERS
Application granted granted Critical
Publication of DE744453C publication Critical patent/DE744453C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/14Solid thermionic cathodes characterised by the material

Landscapes

  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Description

  • Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung Die Erfindung bezieht sich auf Nickellegierungen für den Trägerdraht einer Oxydkathode, die als Elektrode in Entladungsgefäßen dient.
  • In den letzten Jahren hat Nickel mehr und mehr die teueren Metalle bei der Fabrikation von Kathoden in elektrischen Entladungsgefäßen, wie beispielsweise Hochvakuumgefäßen, Gasentladungsröhren und Glühlampen, verdrängt. Im allgemeinen ist Nickel als Trägermetall oder Kern von Emissionselektroden von elektronenaktivem Material, -wie beispielsweise den Oxyden der Erdalkahmetalle, begleitet; entweder sind diese mit dem Kern verbunden oder bedecken den Kern in einem unverbundenen Zustand.
  • Wenn reines Nickel für diese Zwecke benutzt wird, weist es vom Standpunkt der Verwendbarkeit aus Mängel auf, da seine Arbeitsbedingungen seinen Gebrauch begrenzen. Z. B. ist bei den Glühfäden der Kathoden die Festigkeit des N:ck,ls nicht ausreichend, um die Spannungskräfte auszuhalten, die notwendig sind, um den Draht in geeignetem Abstand von den -übrigen Elektroden zu halten und insbesondere auftreten, wenn der Glühfaden auf Emissionstemperatur erhitzt wird. Auch der spezifische Widerstand des Nickels ist verhältnismäßig niedrig. Dieser Nachteil zeigt sich besonders bei Drähten geringer Stärke, da er einen Draht von geringerem Querschnitt notwendig macht, als man ihn brauchte, wenn der Widerstand hoch wäre. Infolgedessen schließt der Nachteil der geringen Festigkeit und des niedrigen Widerstandes fast den Gebrauch von Nickel für Drähte geringer Stärke aus.
  • Es sind Versuche gemacht worden, diese Nachteile durch Legieren anderer Metalle mit Nickel, die die Festigkeit und den Widerstand steigern, zu beseitigen. Nickel-Silicium-Legierungen und Nickel-Magnesium-Legierungen sind Beispiele von Versuchen, die Charakteristiken des Nickels zu verbessern. Obgleich diese Legierungen fester sind und einen höheren Widerstand haben als gewöhnliches Nickel, das für kleine Drähte verwendet wird, zeigen sie einen erheblichen Nachteil, da die aktive Schicht von dem Kern abblättert oder sich abschält. Diese besondere Wirkung ist auf die Gegenwart solcher schädlichen Metalle, wie Silicium, Magnesium, Titan, Chrom, Zirkon, Molybdän und Vanadium, zurückzuführen, die gewöhnlich benutzt werden, um die Festigkeit und den Widerstand von Nickellegierungen zu erhöhen.
  • Die erwähnten Nachteile sind auch bei einer bekannten Legierung vorhanden, welche Nickel und Kobalt in einer Menge von 5 bis 95 0/0 enthält, während der Rest aus einem Metall der Titangruppe besteht.
  • Es ist ferner ein Einschmelzmetall bekannt, welches aus 6o bis 7o0/0 Nickel, 25 bis 300(0 Kupfer, etwa 3 0/0 Mangan, etwas Eisen, Silicium und Kohlenstoff besteht.
  • Durch die Erfindung gelingt es, die Festigkeit, Lebensdauer und thermische Emission von Oxydkathoden gegenüber den bekannten Kathoden, welche mit Kerndrähten aus den erwähnten Legierungen versehen sind, noch beträchtlich zu erhöhen. Erfindungsgemäß ist bei einer Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittiePenden Stoffen der Trägerdraht aus einer Nickellegierung hergestellt, welche aus 7o bis go% Nickel, o,i bis i00/0 Eisen, o,1 bis 15% Kobalt und o,1 bis 1,50/0 Kohlenstoff besteht, wobei eines der genannten Metalle Eisen oder Kobalt auch allein neben Nickel und Kohle vorhanden sein kann. Durch eine derartige Zusammensetzung einer Legierung ergibt sich eine beträchtliche Steigerung des Widerstandes und der Festigkeit sowie eine sehr beachtliche Verlängerung der Lebensdauer. Außerdem ist eine erhöhte Sicherheit vorhanden, da sich die Oxy dschicht nicht während des Betriebes vom Träger abschält oder abblättert. Der Gehalt an Kohlenstoff in dem Träger erhöht, wie sich gezeigt hat, die Elektronenemission der Kathode. Kathodenträger, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, zeigen die gewünschte Festigkeit und den spezifischen Widerstand auch dann, wenn sie zu sehr geringen Querschnitten ausgezogen sind, die bei den gewöhnlich benutzten Glühfäden üblich sind. Durch die Abwesenheit von Stoffen, welche Oxy dzwischenschichten zwischen dem Träger und der aktiven Schicht erzeugen, erhält man die Sicherheit, daß nicht der Zusammenhalt zwischen der aktiven Kathodenschicht und dem Träger durch Bildung derartiger Oxydschichten gestört wird. Der Gehalt an Kobalteisen der Legierung gestattet auch das Zurückhalten einer größeren Kohlemenge, als es mit reinem Nickel möglich wäre, und diese Kohle ist die Ursache für einen fortgesetzten Aktivierungsprozeß wäh end- des Betriebes einer Entladungsröhre mit der erfindungsgemäßen Oxydkathode.
  • Gemäß einem Beispiel der Erfindung besteht die Legierung mit Nickel als Trägermetall aus 850/, Nickel, etwa 7,250/, Kobalt, etwa 7,250/, Eisen und im wesentlichen aus o,50/0 Kohle. Diese Zusammensetzung der Legierung ergibt einen festen Draht, dessen spezifischer Widerstand auch dann genügt, wenn er zu Durchmessern in der Größenordnung von o,oi mm ausgezogen wird. Wenn er mit Oxyden der Erdalkalimetalle, wie beispielsweise Barium, Strontium, oder mit anderen aktiven Materialien bedeckt wird, ist er frei von Erscheinungen des Abschälens und Abblätterns, so daß sich praktisch keine Verluste an Emission während einer langen Betriebsdauer zeigen. Außerdem ist die Aktivität eines solchen Fadens oder Kathode infolge des hohen Kohlegebaltes beträchtlich erhöht, und eine Steigerung der Lebensdauer ergibt sich offenbar wegen der chemischen Reaktion zwischen der Kohle in dem Kern und dem Material der Schicht, die auf den Kern aufgebracht wird.
  • Gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung besteht die Legierung mit Nickel als Trägermetall aus ungefähr 350/0 Nickel, 1q.,50/0 Kobalt und im wesentlichen aus 0,50;'o Kohle. Eine solche Zusammensetzung ist erwünscht, wenn die Festigkeit nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist, wie beispielsweise bei Hohlkathoden, die durch Leitung oder Strahlung geheizt werden, oder bei langen Fäden, deren Querschnitt groß und den mechanischen Erfordernissen gewachsen ist. Bei diesem Beispiel ist die Vermeidung des Abschälens von größter Wichtigkeit, während der spezifische Widerstand und die Festigkeit von sekundärer Bedeutung sind. Bei dieser Art der Legierung wächst die Aktivität mit der Betriebsdauer, und die Kathode zeigt eine längere Lebensdauer.
  • Gemäß der Erfindung können sowohl reine als auch handelsübliche Metalle verwendet werden. Wenn indessen handelsübliche Metalle benutzt werden, werden sich verschiedene Mengen anderer Metalle meist als Verunreinigungen in der Legierung befinden. Diese Verunreinigungen sollen nicht mehr als o,2o% aller Bestandteile der Legierung betragen. Unter den Verunreinigungen bei handelsüblichen Nickelsorten befinden sich z. B. Magnesium, Silicium, Kupfer, Aluminium und Blei. Wenn diese Verunreinigungen insgesamt nicht mehr als 0,2o 0/0 ausmachen, bilden sie eine geringe Oxydschicht, die indessen nicht ausreicht, das Abschälen der Schicht vom Kern zu verursachen. Die Haupterfordernisse von Legierungen gemäß der Erfindung sind mit Rücksicht auf ihre Verwendung als Träger für eine Emissionsschicht Elektronenaktivität, Hitzebestän- i digkeit, spezifischer Widerstand und das feste Haften. Um diese Eigenschaften besonders gut zu erzielen und doch die ökonomischen Eigenschaften des Nickels zu erhalten, wird vorgeschlagen, bei den erwähnten Legierungen chemisch reines Nickel zwischen 70 und go% zu verwenden. Diese Legierungen werden mit Barium- und Strontiumoxyden bedeckt und im Vakuum aktiviert. Ihre Hitzebeständigkeit war sehr zufriedenstellend und die Elektronenaktivität verhältnismäßig hoch. Die Versuchsdaten eines Fadens aus 85% Nickel, 7,25% Eisen, 7,250/, Kobalt und 0,5% Kohle sind folgende: Der Faden wurde bei einer Temperatur von 76o bis 80o ° C in Betrieb gehalten. Die Strahlungsenergie pro Oberflächeneinheit des Fadens bei der Betriebstemperatur, bezogen auf die Oberfläche des Kernes, war 3,65 Watt pro Quadratzentimeter; das war ungefähr 2,77 Watt/cm2; bezogen auf die Oberfläche der Schicht. Der Widerstand war nahezu 71 Mikroohmzentimeter bei der Betriebstemperatur. Die Elektronenaktivität steigerte sich beständig während des Versuches. Nach ungefähr 7 000 Stunden war die Elektronenaktivität bei der Betriebstemperatur nahezu 375 bis 400 Milliampere pro Watt. Von diesem Faden schälte sich . die Schicht nicht ab.
  • ' Eine andere Legierung, die bemerkenswerte Eigenschaften aufweist und aus 850/, Nickel, I4,50/, Kobalt und 0,5% Kohle besteht, zeigte folgende Eigenschaften: Der Faden war mit Barium- und Strontiumoxyden bedeckt bei einer sehr niedrigen Temperatur etwa 700° C in Betrieb. Die Strahlungsenergie pro Oberflächeneinheit bei Betriebstemperatur, bezogen auf die Oberfläche des Kernes, war 1,7 Watt/cm2 und nahezu 1,18 Watt/cm2, bezogen auf die Obdrfläche der Schicht. Der Widerstand war bei der Betriebsenergie ungefähr 54,7 Mikroohmzentimeter, die thermische Emission betrug ungefähr 625 mA/W bei der Betriebstemperatur nach einer Betriebsdauer von ungefähr 6 ooo Stunden. Bei diesem Faden schälte sich ebenfalls die Schicht nicht ab, aber er war bei Betriebstemperatur nicht so fest wie der vorerwähnte Faden; indessen genügte diese Legierung vom Standpunkt ihrer thermischen Emission, ihres Widerstandes und ihrer nicht abschälenden Eigenschaften. Sie stellt eine Legierung dar, die für eine indirekt geheizte Kathode wünschenswert ist, wo die Festigkeit nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist, da dieser Kathodentyp eine beträchtliche Masse besitzt.
  • In gleicher Weise würden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt mit legierten Kernen, in denen handelsübliches Nickel benutzt wurde; indessen darf bei diesem Beispiel die Sorte des benutzten Nickels keine große Menge an Verunreinigungen, wie beispielsweise Magnesium, Silicium, Kupfer, oder andere schädliche Metalle aufweisen. Eine geeignete Legierung dieser Art kann aus 85,43% Nickel, 7,47% Eisen,-6,7o0/0 Kobalt, o,2o% Kohle, 0,07% Silicium, 0,05% Magnesium und o,o8% Kupfer bestehen. Diese Legierung weist, wenn sie mit Barium- und Strontiunaoxyden bedeckt und im Vakuum aktiviert worden ist, gute Eigenschaften hinsichtlich der Hitzebeständigkeit des Widerstandes, der thermischen Emission und des festen Haftens auf im Vergleich mit den Nickel-Kobalt-Eisen- und Kohlelegierungen, die oben beschrieben sind.
  • Nach dem Vorstehenden ist es offensichtlich, daß große Veränderungen in den Eigenschaften des Glühfadens durch eine systematische Änderung in den Fadenkernlegierungen erzeugt werden kann. Es ist möglich, eine Reihe von Legierungen herzustellen, die den Anforderungen der Vakuumgefäße in ausreichender Weise bei Betriebstemperatur genügen und die die Eigenschaften des guten Haftens und einer guten Verbindung der aktiven Schicht mit dem Kern aufweisen und dabei die Nachteile vermeiden, die bei Nickel oder Nickellegierungen auftreten, die bisher bekannt waren.
  • Während es der Hauptzweck der Erfindung ist, die Eigenschaften der Nickellegierungen in bezug auf ihr Arbeiten als Kern- oder Grundmetall für eine aktive Schicht, die auf Weißglut gebracht wird, festzulegen, können natürlich die Legierungen den Träger für andere Kathoden bilden, wie beispielsweise für ein_ e kalte Kathode in einer Glühkathodenröhre.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus 7o bis go 0/0 Nickel, o,1 bis =o011, Eisen, o,1 bis I50/0 Kobalt und o,1 bis I,50/, Kohlenstoff besteht, wobei eines der genannten Metalle Eisen oder Kobalt auch allein neben Nickel und Kohle vorhanden sein kann.
  2. 2. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus 85% Nickel, _o15 bis 975% Eisen, 4,75 bis 13,5% Kobalt und 0,5% Kohle besteht.
  3. 3: Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche ungefähr 850/, Nickel und höchstens o,250/0 Kohle enthält.
  4. 4. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus etwa 85"/, Nickel, etwa 7,25% Kobalt, etwa 7,25°,,1o Eisen und etwa 0,504 Kohle besteht.
  5. 5. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus etwa 8q,50/0 Nickel, etwa 15,2% Kobalt und etwa 0,3% Kohle besteht.
  6. 6. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung,-,welche etwa 850j, Nickel und etwa o,25 bis o,5o °/° Kohle enthält, wobei der Rest aus Eisen und Kobalt oder nur einem dieser leiden Metalle besteht.
  7. 7. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung mit einem Nickelgehalt zwischen 7o bis 9o °/°, einem Eisengehalt von höchstens io °/°, einem Kobaltgehalt von 4 bis 150/0 und einem Kohlegehalt von o;i bis 1,5%. B. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus etwa 84,3 bis 84,750/0 Nickel, aus etwa 150/, Kobalt und o,25 bis o,5o °/° Kohle besteht. g. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche aus 84,27 °/° Nickel, 15,o8 °/0 Kobalt, 0,05% Eisen und o,13 °/° Kohle besteht. io. Emissionselektrode nach Anspruch i mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche 85,430% Nickel, 7,47°/° Eisen, 6,7o0% Kobalt, o,2o°% Kohle und einen Zusatz von 0,0 7 °/° Silicium, o,o5 °/° Magnesium und o,o8°% Kupfer enthält. ii. Emissionselektrode nach Anspruch x mit einem Trägerdraht aus einer Nickellegierung, welche 850/0 Nickel, etwa 6 bis 90/0 Eisen, etwa 6 bis 90/0 Kobalt und etwa o,5()1, Kohle enthält. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ..... Nr. 541712; österreichische - . . . . . - 126 278; schweizerische - . . . . . - 136173 ; USA.- - . . . . . - 1899 623; kanadische - 334 223; Espe und Knoll »`Verkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«, Berlin 1936, S. 9i; »Journal of the Franklin Institute«, Bd. 2o6, 1928, S.318, 319 und 331; »Proceedings of the Institute of ,Radio Engineers«, Bd. 25, 1937, S. 714ff., Abb. 13, 14 und 15; nScience Reports of the Tohoku-University«, Serie i, Bd. 29, 1931, S. ioiff.
DEI52463D 1934-06-13 1935-05-30 Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Traegerdraht aus einer Nickellegierung Expired DE744453C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US744453XA 1934-06-13 1934-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE744453C true DE744453C (de) 1944-01-15

Family

ID=22119586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEI52463D Expired DE744453C (de) 1934-06-13 1935-05-30 Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Traegerdraht aus einer Nickellegierung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE744453C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2237303A1 (de) * 1973-07-09 1975-02-07 Bbc Brown Boveri & Cie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH136173A (de) * 1927-12-31 1929-10-31 Aeg Glühkathode.
AT126278B (de) * 1927-12-31 1932-01-11 Aeg Glühkathode.
DE541712C (de) * 1927-12-06 1932-01-15 Westinghouse Electric & Mfg Co Mit elektronenemittierenden Verbindungen ueberzogene Gluehkathode
US1899623A (en) * 1930-07-30 1933-02-28 Westinghouse Electric & Mfg Co Electrode alloy
CA334223A (en) * 1933-07-18 D. Junge Reuben Egg packing device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA334223A (en) * 1933-07-18 D. Junge Reuben Egg packing device
DE541712C (de) * 1927-12-06 1932-01-15 Westinghouse Electric & Mfg Co Mit elektronenemittierenden Verbindungen ueberzogene Gluehkathode
CH136173A (de) * 1927-12-31 1929-10-31 Aeg Glühkathode.
AT126278B (de) * 1927-12-31 1932-01-11 Aeg Glühkathode.
US1899623A (en) * 1930-07-30 1933-02-28 Westinghouse Electric & Mfg Co Electrode alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2237303A1 (de) * 1973-07-09 1975-02-07 Bbc Brown Boveri & Cie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1234858B (de) Gluehkathode fuer elektrische Entladungsroehren
DE2635289A1 (de) Traegermetallplatte fuer direkt erhitzte oxidkathode und verfahren zu deren herstellung
DE744453C (de) Emissionselektrode mit einer aktiven Schicht aus stark elektronenemittierenden Stoffen mit einem Traegerdraht aus einer Nickellegierung
DE2904653A1 (de) Oxidbeschichtete kathoden fuer elektronenroehren
DE2842661C2 (de) Direktgeheizte Oxidkathode für Elektronenröhren und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2719408A1 (de) Anode fuer eine roentgenroehre und verfahren zu deren herstellung
DE2738207C2 (de) Basismetallplattenwerkstoff für eine direkt erhitzte Oxidkathode
DE2849606C3 (de) Basismetallplattenmaterial für direkt erhitzte Oxidkathoden
DE2431874A1 (de) Verwendung einer legierung auf kobaltnickel-eisen-basis als magnetisch halbharten, in glas einschmelzbaren werkstoff
DE2913614A1 (de) Direkt beheizte kathode fuer elektronenroehren
DE2710086A1 (de) Verfahren zur herstellung einer neuen kathode fuer kathodenstrahlroehren
DE1521556A1 (de) UEberzuege fuer niobbasische Legierungen
DE1665880B2 (de) Keramischer elektrischer Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes und sperrschichtfreien Kontaktbelegungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE1564448C3 (de) Heizkörper für eine indirekt heizbare Kathode
DE600129C (de) Oxydkathode
DE541712C (de) Mit elektronenemittierenden Verbindungen ueberzogene Gluehkathode
DE967660C (de) Emissionsschichttraeger fuer unmittelbar oder mittelbar geheizte Oxydkathoden in elektrischen Entladungsroehren
DE693999C (de) Oxydgluehkathode
DE2042226C3 (de) Gesinterte Wolfram-Legierung für elektrische Glühkörper
DE1015939B (de) Kathode fuer Quecksilberdampfentladungsroehren mit einem Unterlagekoerper aus Nickel
DE2854076C2 (de) Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte Oxidkathode
AT147944B (de) Glühkathode und Verfahren zu ihrer Herstellung.
AT133280B (de) Bei niedriger Temperatur emittierende Kathode.
DE1046201B (de) Heizfaden fuer direkt geheizte, mit einer Emissionsschicht versehene Gluehkathoden fuer Batterieroehren
DE942460C (de) Verfahren zur Herstellung von Oxydkathoden fuer elektrische Entladungsroehren