DE817477C

DE817477C - Elektronenentladungsvorrichtung

Info

Publication number: DE817477C
Application number: DEE345A
Authority: DE
Inventors: Albert Horace Atherton
Original assignee: Electrical and Musical Industries Ltd
Current assignee: Electrical and Musical Industries Ltd
Priority date: 1948-12-04
Filing date: 1949-12-04
Publication date: 1951-10-18
Also published as: US2708726A; NL77182C; GB684687A; GB674885A; CH290898A; FR1003958A; GB685605A; CH290117A; US2610158A; US2651618A; DE865193C

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Elektronenentladungsvorrichtungen, bei denen die Sekundärelektronenemission ausgenutzt wird, und auf die dabei benutzten Elektroden.

Zu diesem Zweck sind verschiedenartige Vorschläge gemacht worden, die den Bau von Verstärkerröhren betreffen, bei denen ein primärer Elektronenstrahl die Aufgabe hat, auf eine Sekundärelektronen emittierende Elektrode aufzutreffen, welche eine Anzahl von Sekundärelektronen emittiert, die größer ist als die der auftreffenden Primärelektronen. Solche Röhren sind besonders brauchbar zur hochfrequenten Verstärkung und bei breiten Frequenzbändern, wobei die aus einer Glühkathode emittierten Primärelektronen in ihrer Intensität dadurch gesteuert werden, daß die zu verstärkenden Signale an ein Steuergitter angelegt werden und wobei die verstärkten Signale an einer Belastungsimpedanz auftreten, die mit einer Elektrode verbunden ist, welche die emittierten Sekundärelektronen sammelt.

Es ist bereits eine Sekundärelektronen emittierende Elektrode zur Verwendung in einer solchen Verstärkerröhre vorgeschlagen worden, bei der die Elektrode aus einem leitenden Halter besteht, auf dem ein Überzug aus Magnesium- und Bariumoxyd in Form einer innigen Mischung beider Oxyde aufgebracht ist. Das Bariumoxyd in dem Überzug ist vorgesehen, um die Leitfähigkeit des Überzugs bei Betriebsverhältnissen zu erhöhen, auch im Hin-

blick darauf, es zu ermöglichen, einen relativ dicken Überzug von Sekundärelektronen emittierendem Material zu benutzen und so eine Röhre mit einer genügend langen Lebensdauer herzustellen, selbst unter Betriebsverhältnissen, bei denen eine Zersetzung des Überzugs der Sekundärelektronen emittierenden Elektrode als Ergebnis des Primärelektronenbombardements auftritt. Jedoch wird die Anwesenheit nennenswerter Mengen von Bariumoxyd in der Oberflächenschicht des Überzugs, von der die Emission der Sekundärelektronen wirklich ausgeht, für unvorteilhaft gehalten im Hinblick auf die Erzielung eines großen Sekundäremissionsverhältnisses.

Der Gegenstand vorliegendem Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Elektronenentladungsvorrichtung, die eine Sekundärelektronen emittierende Elektrode enthält, besonders im Hinblick auf die Verminderung oben beschriebener Nachteile.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Elektronenentladungsvorrichtung mit einer Sekundärelektronen aussendenden Elektrode vorgesehen, welche aus einem äußeren Überzug eines wärmebeständigen bzw. unschmelzbaren Oxyds besteht, welches kein Erdalkalimetalloxyd enthält, und auf eine Substanz aufgebracht wird, die eine Quelle freien Metalls darstellt, das aus der Gruppe der Erdalkalimetalle oder Caesium ausgewählt wurde.

Der äußere Überzug des wärmebeständigen Oxyds besteht vorzugsweise aus Magnesiumoxyd, jedoch kann der äußere Überzug in einer anderen Ausführung ganz oder teilweise aus einem oder mehreren anderen wärmebeständigen Oxyden, die jedoch nicht Erdalkalimetalloxyde sind, bestehen, z. B. Aluminiumoxyd und Berylliumoxyd. Weiterhin soll unter dem Begriff Erdalkalimetall, wie er hier benutzt wird, verstanden werden, daß nur Barium, Strontium und Calcium gemeint sind und daß vorzugsweise die Substanz, auf welcher der äußere Überzug aufgebracht ist, eine solche ist, die eine Quelle freien Bariums darstellt.

Die Substanz, die die Quelle freien Metalls darstellt, kann in der Form einer Zwischenschicht auf einem passenden leitenden Elektrodenhalter vorgesehen werden, oder kann in einer anderen Ausführung die Quelle selbst den Elektrodenhalter bilden. In dem ersten Fall kann die Substanz ein oder mehrere Oxyde oder andere Verbindungen

54.. der Erdalkalimetalle oder des Caesiums enthalten. Bei einer anderen Ausführung kann die Substanz eine Caesiumlegierung enthalten, z. B. eine Caesium-Silber-Legierung. Im zweiten Fall kann die Substanz aus einer Legierung bestehen, deren einer Bestandteil das ausgewählte Metall oder eine metallische Zusammensetzung ist, die eine Verbindung des ausgewählten Metalls enthält. Zum Beispiel kann die Substanz aus einer Nickel-Barium-Legierung bestehen oder aus einer Kupfer-Barium-Legierung, wobei der Bariumgehalt in solchen Legie- j rungen im allgemeinen weniger als etwa 10% ist j und vorzugsweise in der Größenordnung von etwa ; 1,5% liegt. Bei einer anderen Ausführung kann die | Substanz aus einer Legierung eines wärmebeständigen Metalls bestehen, wie Wolfram, mit einem Metall der Eisengruppe, \-orzugsweise Nickel, welches eine geringe Menge Barium- und Berylliumoxyd in Form von Bariumberyllat enthält.

Die Substanz, die die Quelle freien Metalls bildet, muß so beschaffen sein, daß sie während der Aktivierung der Elektrode und/oder bei angemessenen Betriebsbedingungen reduktionsfähig ist, .um das ausgewählte freie Metall freizugeben, das sich in dem äußeren Überzug der Elektrode ausbreiten kann und dadurch Unsauberkeitszentren bildet. Man weiß, daß die Unsauberkeitszentren dazu dienen, die Leitfähigkeit des Überzugs zu erhöhen und daß der innere Arbeitsvorgang der Elektrode durch die Bildung einer adsorbierten Schicht freien Metalls in der Grenzschicht zwischen Elektrodenhalter und dem darauf befindlichen Überzug gemindert wird. So können .die Vorteile, die aus dem Gebrauch von Bariumoxyd erwachsen, ohne die obenerwähnten Nachteile erzielt werden.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Elektronenentladungsvorrichtung mit einer Sekundärelektronen emittierenden Elektrode vorgesehen, wobei die Elektrode einen äußeren Überzug aus Magnesiumoxyd besitzt, der auf einem Überzug von Bariumoxyd niedergeschlagen ist, der auf dem leitenden Halter aufgebracht ist.

Die vorliegende Erfindung ist besonders anwendbar auf Verstärkerröhren und auf die Herstellung einer Sekundärelektronen emittierenden Elektrode für eine Verstärkerröhre gemäß einem Beispiel vorliegender Erfindung, wobei ein passender Metallstreifen oder Rohr als Elektrodenhalter vorgesehen ist, welcher z. B. aus Nickel bestehen kann. Der Halter wird sorgfältig gesäubert und kann, falls er von Nickel ist, mit einem dünnen oberflächlichen Schutzüberzug aus Magnesium versehen werden.

Bariumcarbonatpulver wird in wasserfreies Aceton gegeben, das eine geringe Menge Nitrozellulose enthält, und die Suspension von Bariumcarbonat in Aceton wird in der Kugelmühle gemahlen und durch Schütteln elektrisch aufgeladen. Danach wird das Barium nach dem gut bekannten Kataphoreseverfahren auf den Elektrodenhalter aufgebracht, no wobei der Halter in der elektrisch geladenen Suspension zur Kathode gemacht wird und es vorteilhaft ist, die Suspension während der Kataphorese zu rühren. Die Abscheidung auf dem Halter wird so lange fortgesetzt, bis eine Bariumcarbonatschicht von etwa 0,001 g pro Quadratzentimeter bedeckter Oberfläche entstanden ist. Danach wird eine äußere Schicht von Magnesiumoxyd auf die Schicht von Bariumcarbonat durch einen ähnlichen Prozeß aufgebracht, wobei die Abscheidung wieder fortgeführt wird, bis eine Schicht von Magnesiumoxyd von 0,001 g pro Quadratzentimeter bedeckter Oberfläche entstanden ist.

Der überzogene Elektrodenhalter wird dann in den Verstärkerröhrenkolben eingefügt. Danach wird der Kolben evakuiert, und, um die Bildung der

Elektrode zu vervollständigen, wird der mit Überzug versehene Elektrodenhalter entgast und aktiviert, indem man ihn für einige Minuten auf eine Temperatur von etwa 700 bis 900 ° C erwärmt. Während der Aktivierung wird das Bariumcarbonat in Bariumoxyd überführt unter Bildung von etwas freiem Barium, wobei das Kohlendioxyd in bekannter Weise durch Auspumpen entfernt wird. Die Bildung von weiterem freien Barium vollzieht sich vermutlich während des Betreibens der Röhre, wobei unter normalen Betriebsbedingungen die Sekundärelektronen emittierende Elektrode eine Temperatur von ungefähr 500 ° C oder in dieser Größenordnung erreicht.

Die Sekundärelektronen emittierende Elektrode kann in einer anderen Ausführung hergestellt werden, indem man einen dünnen Film von Barium auf den Elektrodenhalter im Vakuum aufdampft und danach einen dünnen Film von Magnesium auf den Bariumfilm im Vakuum aufdampft und dann den Halter mit den darauf befindlichen Filmen von Barium und Magnesium dem Sauerstoff aussetzt, um den Bariumfilm und den Magnesiumfilm zu oxydieren, so daß ein äußerer Überzug von Magnesiumoxyd auf einem Überzug von Bariumoxyd gebildet wird. Der überzogene Elektrodenhalter wird dann im Kolben der Verstärkerröhre montiert und anschließend entgast und aktiviert, wie im vorstehenden Absatz beschrieben. Die Dicke der nach diesem abweichenden Verfahren erzeugten Schichten kann weniger als 5 Mikron betragen. ^

Der Elektrodenhalter kann in einer anderen Ausführung überzogen werden, indem man die Schichten nacheinander darauf aufspritzt. Zum Beispiel kann eine Mischung von Barium- und Strontiumcarbonate wie sie bei der Herstellung von überzogenen Glühkathoden verwendet wird, bei gleichen Gewichtsanteilen der beiden Carbo-

. nate auf dem Elektrodenhalter aufgespritzt werden, um die innere Schicht zu bilden. Das Aufsprühen wird so lange fortgesetzt, bis die abgelagerte Schicht eine Stärke von etwa 12 Mikron hat. Danach kann eine Schicht von Magnesiumoxyd von ungefähr derselben Stärke über der Mischcarbonatschicht aufgetragen werden durch Aufspritzen oder durch einige andere Verfahren. Der auf diese Weise überzogene'Halter kann dann in den Verstärkerröhrenkolben montiert werden und danach in der oben beschriebenen Art weiterbehandelt werden.

Es wird bemerkt, daß die beiden Schichten nicht nach dem gleichen Verfahren hergestellt zu sein brauchen und daß es nicht unbedingt nötig ist, daß sie von ungefähr gleicher Stärke sind.

Wenn der leitende Halter selbst die Quelle des freien Metalls darstellt, kann die Elektrode hergestellt werden, indem ein Überzug von Magnesiumoxyd oder eines anderen wärmebeständigen Oxyds, das kein Erdalkalimetalloxyd ist, auf den Halter durch Kataphorese, Verdampfung, Aufsprühen oder andere geeignete Weise aufgebracht wird. Der Elektrodenhalter kann z. B. aus einer Barium-Xickel-Legierung mit 1,5 °/o Barium und dem Rest aus Nickel hergestellt werden, indem die Legierung zu Platten, Streifen oder Stangen verarbeitet und anschließend in die gewünschte Gestalt gebracht wird. Bei einer anderen Ausführung kann der Elektrodenhalter aus einem Metallkörper bestehen, der ein Erdalkalimetallberyllat enthält.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenentladungsvorrichtung, insbesondere Verstärkerröhre mit mindestens einer Glühkathode, einem Steuergitter und einer Fangelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sekundärelektronen emittierende Elektrode besitzt mit einem äußeren Überzug eines wärmebeständigen Oxyds, das kein Erdalkaliöxyd enthält, und bei der dieser Überzug auf eine Substanz aufgebracht ist, die eine Quelle freien Metalls darstellt, welches aus einer Gruppe ausgewählt wurde, welche die Erdalkalimetalle oder das Caesium umfaßt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz aus einem Erdalkalioxyd in der Form eines auf dem leitenden Halter der Elektrode aufgebrachten Überzugs besteht.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz Bariumoxyd in Form eines Überzugs auf dem leitenden Halter enthält.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz aus einer Erdalkalimetall oder Caesium enthaltenden Legierung besteht.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus etwa 1,5 °/o Barium und dem Rest aus Nickel besteht.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus etwa 1,5 % Barium und dem Rest aus Kupfer besteht.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz aus einem Metallkörper, der ein Erdalkalimetallberyllat enthält, besteht.

8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmebeständige Oxyd Magnesiumoxyd enthält.

9. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmebeständige Oxyd Berylliumoxyd enthält.

10. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmebeständige Oxyd Aluminiumoxyd enthält.

11. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Überzug eine Stärke von 5 Mikron nicht überschreitet.

12. Verfahren zur Herstellung einer Sekundärelektronen emittierenden Elektrode mit einem Überzug von Sekundärelektronen emittierendem

Material auf einem leitenden Halter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film eines Erdalkalimetalls auf den Halter aufgedampft wird und daß der Film eines Metalls, das nicht der Erdalkalimetallgruppe angehört und ein wärmebeständiges Oxyd bildet, anschließend über den Erdalkalimetallfilm auf den Halter aufgedampft wird und daß der Halter dem Sauerstoff ausgesetzt wird, um die Metallfilme zu oxydieren.

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