DE750419C

DE750419C - Verfahren zur Herstellung sekundaeremissionsfaehiger Schichten auf Prallelektroden

Info

Publication number: DE750419C
Application number: DER99485D
Authority: DE
Inventors: Louis Malter; Emanuel R Piore
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1936-05-29
Filing date: 1937-05-29
Publication date: 1944-12-21
Also published as: GB496556A; US2123024A

Description

Zur Herstellung sekundäremissionsfähiger Schichten auf Prallelektroden ist es bekannt, eine Silberschicht oberflächlich zu oxydieren und die oxydierte Oberfläche mit Cäsium, Rubidium, Natrium oder einem anderen elektropositiven Metall zu behandeln. Eine Sekuncläremissionskonstante von 7 bis 9 war mit Cäsium auf oxydiertem Silber erreichbar. Rubidium auf oxydiertem Silber lieferte etwa ein Verhältnis zwischen 6,5 bis 8,5 Sekundärclektronen je auffallendes Primärelektron.

Es ist ferner bekannt, Beryllium oder Zirkon zunächst zu oxydieren und es dann genau so zu behandeln wie Silberoxyd. Solche Prallelektroden zeigten jedoch eine schlechtere Sekundärelektronenausbeute als die auf der Silberoxydbasis hergestellten.

Gemäß der Erfindung wird zur Herstellung sekundäremissionsfähiger Schichten auf Prallelektroden eine Grundschicht aus Beryllium, Zirkon, Molybdän, Zink oder Niob zunächst oxydiert und dann mit einem Alkalimetall bedampft, worauf diese Alkalimetallschicht wiederum oxydiert und nochmals mit einer molekularen Schicht eines Alkalimetalls bedeckt wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Prallelektroden weisen eine hohe Stabilität auf und ergeben die gleiche Sekundäremissionsausbeute wie die bekannten, auf der Silberoxydbasis hergestellten Prallelektroden. Diebessere Stabilität der erfindungsgemäß hergestellten Prallelektroden beruht darauf, daß die Bildungswärme der Oxyde der Unterlagemetalle ■ auf die Bildungswärme der Oxyde der Alkalimetalle abgestimmt ist. Für die Unterlagemetalle ergeben sich folgende Bildungs-

Cäsiumoxyd als Beispiel eines Alkalimetalls hat den Wert 88 kcal/Mol. Die übrigen Alkali-

warmen:	177,4 kcal/Mol
Zirkonoxyd	142.S - -
Molybdänoxyd	135.9 - -
Berylliumoxyd	44.1 - -
Nioboxyd	5.0 - -
Silberoxyd

metalle liegen in der Nähe des gleichen Wertes, so hat Rubidiumoxyd eine Bildungswärme von 83,5 kcal/Mol und Kaliumoxyd eine solche von 86,8 kcal/Mol. Auch Xatriumoxyd, das eine Bildungswärme von rund 100kcal Mol hat, kann zu dieser Gruppe gerechnet werden. Aus vorstehender Tabelle geht hervor, daß die beanspruchten Metalle eine Bildungswärme ihres Oxydes aufweisen, die zwischen der Hälfte und dem Doppelten der Bildungswärme der Alkalimetalloxyde liegt. Das üblicherweise benutzte Silberoxyd liegt weit unter diesem Wert (1/1S). Die schlechtere Sekundürelektronenausbeute der bekannten Sekundärkathode mit Berylliumoxyd als Unterlage ist darauf zurückzuführen, daß durch die hohe Bildungswärme des Berylliumoxydes eine Reduktion des Oxydes nicht eintritt und an Stelle von Cäsiumoxyd sich auf dem Berylliumoxyd reines metallisches Cäsium befindet. Die Erfindung vermeidet dieses dadurch, daß das zuerst auf das Berylliumoxyd aufgedampfte Cäsium durch Einlassen von Sauerstoff oxydiert wird.

Die !Instabilität der bekannten Prallelektroden auf der Silberoxydbasis ist darauf zurückzuführen, daß die Bildungswärme des Silberoxydes wesentlich kleiner als die Bildungswärme des Cäsiumoxydes ist. Infolgedessen wird im Betriebe die Silberoxydschicht allmählich zu reinem Silber abgebaut, was durch die Erwärmung der Prallelektroden noch unterstützt wird, während sich das Cäsium in Cäsiumoxyd verwandelt. Da die auf der Silberoxydunterlage aufgetragene Cäsiumschicht sehr dünn ist, ist bereits nach relativ kurzer Zeit das gesamte Cäsium zu Cäsiumoxyd umgesetzt worden.

Zur Ausführung der Erfindung wird die zu behandelnde Elektrode zunächst voroxydiert, und zwar entweder elektrolytisch vor dem Einbau in die Entladungsröhre oder durch eine Sauerstoffglimmentladung in der Röhre selbst oder auch nach irgendeiner anderen Methode innerhalb oder außerhalb der Röhre; vorzugsweise macht man die Dicke dieser Oxydschicht in der Größenanordnung von etwa 300 Atomschichten. Die Elektroden mit der oxydierten Oberfläche werden in die Röhre eingebaut, darauf wird die Röhre hochevakuiert und dann Cäsium oder ein ähnliches Alkalimetall in die Röhre hineindestilliert. Das überschüssige Cäsium wird durch 10 Minuten langes Heizen entfernt, -wobei die Röhre an der Pumpe bleibt. Darauf läßt man Sauerstoffgas etwa 3 Minuten in der Röhre, bis es mit dem Cäsium reagiert hat und sich eine Schicht wahrscheinlich aus einem Gemisch von Cäsiumoxyd und dem Oxyd der Metallunterlage gebildet hat. Darauf wird die Röhre wieder hochevakuiert und die Elektrode nochmals mit Alkalimetalldampf umspült. Diese zweite Spülung mit Metalldampf bildet eine molekulare Schicht Alkalimetall auf der Schicht aus den Oxydgemischen. Der überschüssige Metalldampf wird wieder wie oben durch Heizen oder Pumpen entfernt und die Röhre abgeschmolzen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Prallelektrode ist in der Zeichnung dargestellt.

Dk Unterlage, auf der die Mischoxydschicht und die Alkalischicht aufgebracht wird, besteht selbst ebenfalls aus einer dünnen Schicht von Beryllium, die innig z. B. durch Aufdampfen mit einer Grundlage aus einem anderen billigeren Metall, z. B. aus Nickel, verbunden ist. Diese Konstruktion empfiehlt sich in den Fällen, in denen das Metall, auf der die Mischoxydschicht und die Alkalimetallüberzüge aufgebracht werden sollen, nicht in Blechform erhältlich ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung sekundäremissionsfähiger Schichten auf Prallelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundschicht aus Beryllium, Zirkon, Molybdän, Zink oder Xiob zunächst oxydiert und dann mit einem Alkalimetall bedampft _go wird, worauf diese Alkalimetallschicht wiederum oxydiert und nochmals mit einer molekularen Schicht eines Alkalimetalls bedeckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Grundschicht als dünne Schicht auf die metallische Elektrode, z. B. aus Nickel, aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht bis zu einer Dicke von etwa 300 Atomschichten oxydiert wird.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen-Standes vom Stand der Technik sind im Erteilungsvsrfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

österreichische Patentschriften Nr. 101 557, 127570, 131 7S5, 143970;

französiche Patentschrift ... Nr. 787 821;

britische - ... - 421 256;

»Electronies« Nov. 1935, S. 425 und »Physical Review« 1936, Bd. 49, S. 478.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen