DE819296C

DE819296C - Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer elektrischen Entladungsroehre

Info

Publication number: DE819296C
Application number: DEP19566A
Authority: DE
Inventors: Robert Loosjes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1944-11-04
Filing date: 1948-10-26
Publication date: 1951-10-31
Also published as: CH258432A; FR936338A; GB637385A; BE457759A

Description

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung der Emissionsschicht einer Kathode von elektrischen Entladungsröhren bekannt. Eines der ältesten Verfahren besteht darin, auf eine Unterlage, die als Kernkörper dient, von einer bestimmten Stelle in der Röhre Barium aufzudampfen, das z. B. durch Erhitzung und Zersetzung einer bestimmten Bariumazidmenge erhalten worden ist, oder durch Erhitzung von Legierungen, wie Bariummagnesium,

ίο Bariumaluminium u. dgl., oder von Reduktionsgemischen, z. B. Bariumoxyd mit Magnesium, Aluminium oder Zirkonium, entstehen kann. Diese Verfahren sind praktisch in Fortfall gekommen, da das Erdalkalimetall dabei durch die ganze Röhre verdampft, an unerwünschten Stellen niederschlagen kann und dann zu störenden Emissionserscheinungen, z. B. zu einem auf der Wandung befindlichen Erdalkalimetallspiegel und manchmal zum Kurzschluß zwischen den verschiedenen Elektroden und/oder anderen Einzelteilen der Röhre Anlaß geben kann.

Das Verfahren zum Auftragen einer elektronenemittierenden Schicht, das heutzutage am meisten Anwendung findet, ist das Verfahren, nach dem ein oder mehrere Erdalkalicarbonate auf irgendeine Weise, z. B. durch Spritzen, Tauchen, auf elektrolytischem oder elektrciphoretischem Wege, auf einen Kathodenkernkörper aufgetragen werden, worauf nach dem Einbau der auf diese Weise erhaltenen Kathode in die Röhre die Carbonate durch Erhitzung in Oxyd umgesetzt werden. Diese Zersetzung erfolgt gewöhnlich, nachdem sämtliche anderen Einzelteile der Röhre entgast worden sind. Die bei dieser Zersetzung entwickelte Kohlensäure muß daher entweder schnell weggepumpt oder von einem Fangstoff absorbiert werden. Da die frei

werdende Kohlensäuremenge verhältnismäßig groß ist, besteht die Möglichkeit, daß andere Röhrenteile wieder Gas aufnehmen. Obzwar an sich die auf diese Weise entstandenen Oxydschichten eine gute Emission aufweisen, treten in manchen Fällen Schwierigkeiten auf, wenn man für Kurzwellenzwecke dünne Schichten, z. B. Schichten mit einer Stärke von weniger als io Mikron, verwenden will. Es erweist sich dann als äußerst schwierig, nach diesem Carbonatverfahren Schichten zu erhalten, die sowohl eine gute Emission als auch eine genügend hohe Lebensdauer haben.

Die hier geschilderten Nachteile lassen sich durch Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung einer Kathode einer elektrischen Entladungsröhre beseitigen. Dieses Verfahren besteht darin, daß in einem getrennten entlüfteten Raum eine Kathode dadurch präpariert wird, daß aus irgendeinem Gemisch, einer Verbindung oder

ao einer Legierung Erdalkalimetall verdampft und auf einen Kernkörper niedergeschlagen wird, der oberflächlich aus z. B. Nickeloxyd oder Kupferoxyd besteht, worauf dieser Körper erhitzt wird, so daß sich eine Schicht eines oder mehrerer Erdalkalioxyde bildet; darauf wird die erhaltene Kathode während einiger Zeit einer Kohlensäure enthaltenden Atmosphäre, z. B. Luft, ausgesetzt und schließlich in die endgültige Röhre eingebaut und während einiger Augenblicke erhitzt.

Dieses Verfahren ergibt sodann eine Kathode, welche eine sehr gute und wiederholbare Emission und außerdem eine genügend hohe Lebensdauer besitzt. Die Schicht selbst ist sehr dünn; Schichtstärken kleiner als 10 Mikron sind in diesem Falle normal; man kann hier leicht zu Stärken von der Größenordnung von 0,1 bis 1 Mikron gehen. In der Röhre, in der diese Kathode verwendet wird, ist kein Erdalkalimetall verdampft auf die Wand und andere Teile niedergeschlagen. Es können daher keine Schwierigkeiten auftreten, welche das Entstehen von Kurzschlüssen, die Bildung eines Bariumspiegels auf der Wand usw. mit sich bringen. Es wird daher eine Oxydkathode erhalten, die durch das Carbonat angefertigt ist und eine Stärke hat, welche nach den bekannten Verfahren zum Auftragen von Erdalkalicarbonaten erhalten, zu Kathoden mit einer sehr geringen Lebensdauer führen würde. Diese geringe Stärke des Carbonates bringt außerdem mit sich, daß aus dieser Schicht eine geringere Kohlensäuremenge freikommt als aus den auf bekanntem Wege angefertigten Carbonatkathoden. Auf diese Weise wird die endgültige Entgasung der Röhre erleichtert, da für eine gute Entgasung ein niedriger Druck erforderlich ist, der durch diese geringe Kohlensäuremenge sehr begünstigt wird.

Wesentlich für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist, daß die ursprünglich angefertigte Oxydschicht in eine Kohlensäure enthaltende Atmosphäre gebracht wird, um das Oxyd in Carbonat umzusetzen. Die Kathode läßt sich zu diesem Zweck am leichtesten der Luft aussetzen, zumal es sich als vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Atmosphäre auch noch ein wenig Wasserdampf enthält. Die Zeit, während der diese Atmosphäre auf die Oxydschicht einwirken muß, darf nicht zu kurz gewählt werden, da vermutlich zunächst eine Umsetzung in Hydroxyd stattfindet. Es hat sich ergeben, daß z. B. bei einer Schichtstärke von 5 Mikron eine Zeitdauer von wenigstens zweimal 24 Stunden zur Umsetzung des Oxyds in Carbonat erforderlich ist.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, in dem ein erfindungsgemäß durchgeführtes Verfahren in Einzelheiten wiedergegeben ist. In einem entlüfteten Raum wird ein Kernkörper aus Wolfram, Molybdän oder Nickel mit einer dünnen Schicht aus Nickel oder Kupfer überzogen und darauf oberflächlich, z. B. an Luft, oxydiert. Darauf wird aus einer einErdalkalimetallazid enthaltenden Tablette dieses Erdalkalimetall durch Erhitzung und Zersetzung des Azids abgetrennt und verdampft, und dieser Dampf wird auf die oxydierte Nickel- oder Kupferschicht niedergeschlagen und schließlich durch Erhitzung des Kernkörpers in Oxyd umgesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Kathode wird der Luft ausgesetzt und dreimal 24 Stunden an Luft aufbewahrt. Darauf wird die Kathode in die endgültige Röhre eingebaut und erhitzt, so daß sich eine aus einem oder mehreren Erdalkalioxyden bestehende sehr dünne Schicht ergibt, wobei in der Röhre keine Spuren von verdampftem oder niedergeschlagenem Barium und insbesondere auf der Wand kein Bariumspiegel vorzufinden ist.

Claims

95 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer elektrischen Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, daß in einem getrennten entlüfteten Raum eine Kathode dadurch präpariert wird, daß aus irgendeinem Gemisch, einer Verbindung oder einer Legierung ein Erdalkalimetall verdampft und auf einen Kernkörper niedergeschlagen wird, der oberflächlich aus z. B. Nickeloxyd oder Kupferoxyd besteht, worauf der erhaltene Körper erhitzt wird, so daß eine Erdalkalimetalloxydschicht entsteht, und darauf diese Kathode während einiger Zeit einer Kohlensäure enthaltenden Atmosphäre, z. B. Luft, ausgesetzt und dann in die endgültige Röhre ein- no gebaut und während kurzer Zeit erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem getrennten entlüfteten Raum präparierte Kathode während wenigstens zweimal 24 Stunden der Luft aus- ¹¹S gesetzt wird.

3. Kathode einer elektrischen Entladungsröhre, die gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen ι oder 2 angefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Emissions- ^lao schicht weniger als 10 Mikron beträgt.

4. Elektrische Entladungsröhre mit einer Kathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Emissionsschicht 0,1 bis ι Mikron beträgt und die Röhrenwand praktisch frei von einem Erdalkalimetallspiegel ist.