DE857534C - Verfahren zur Herstellung von Hochemissionskathoden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Hochemissionskathoden Die Erfindung betrifft eine hoche-mittieren,de Glühkathode, die aus einem Trägerkörper aus einem bochschmelzenden 'Metall, z. B. Wolfram, und einem als Elek-tronenquelle dienenden Überzug aus in Form einer Paste aufgetragenem Thoriumoxyd (T1102) besteht. Die auf diese Weise aufgebrachte ThoriumoxydsAicht haftete bisher auf der Unterlage so mangelhaft, daß sie schon bei der betriebsmäßig auftretenden Wärmebeanspruchung sowie auch bei den Erschütterungen, denen eine Röhre bei der Beförderung und, während des Betriebes unvermeidlich ausgesetzt ist, von der Unterlag-- abplatzte. '.\,lan hat versucht, durch Zusätze von beispielsweise AI,0., Si0" Wassergla#s sowie Kohlenstoff und den Karbiden von W, V, Ta, Mo zum Thoriumoxyd teils die Emissionisfähigkeit des eberzuges, teils seine Haftfähigkeit zu steigern. Einehende eigene Versuche haben jedoch gezeigt, daß diese Zuschläge nur zum Teil und auch dann nur eine beschränkte Verbesserung der Haftfähigkeit ergeben, im übrigen ab-er alle entgegen den in sie gesetzten Erwartungen die Emi,s!sion,sfähigkcit mehr oder weniger versehleehtern.
• Gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung von Hochemissionskathoden, die aus einem hochschmelzenden Metallträger und einem in Pasteform aufgetragenen ThoriumoxydÜberzug bestehen, in der Weise, daß Thoriumoxyd durch Zersetzung des Thoriumsalzes einer organischen Säure, z. B. von Thoriumphtfialat, Thor,iumformiat, Thoriumacetat, oder insbesondere Thoriumoxalat, bei einer Temperatur von etwa 200 bis 5oo"'C -gewonnen und mittels eines gelösten Bindemittels zu einer Paste angerührt und auf den, Kathodenschichtträger aufgebracht wird. Es hat sich gezeigt, daß das nach diesem Verfahren, gewonnene reine Thoriumoxyd eine überraschend gute Haftfestigkeit aufweist, welche eine wirtschaftliche Lebensdauer der mit solchen Kathoden ausgestatteten, Röhren gewährleistet. Die Zersetzung der organischen Thoriumverbindungien erfolgt zweckmäßig unter vertnindertem Druck, d. h. innerhalb eines an: eine im Betrieb hefindliche Va!kuumpumpe angeschlossenen Be--hälters, damit die flüchtigen Zersetz,unigsprodukte laufend entfernt werden. Im allgemeinen ist es zu empfAlen, die Zersetzung der Thoriumverbindungen in einem besonderen Behälter vor dem Auftragen des überzuges auf die Kathode durchzuführe#n. Es ist aber auch möglich, die Zersetzung der organischen Thoriumverbindung auf dem Kathodenkörp-er selbst beim Entgasen der Elektronenröhre vorzunehmen. ln diesern Fall wird die noch nicht zersetzte organische Thoriumverbindung ebenfalls mit Hilfe von gelösten, Bintdemitteln zu einer Paste angerührt und auf den Kat!.hodenischiehtträger aufgetragen.
• Besonders gute Ergebnime hinsichtlich Emissionsfähigkeit und Haftfestigkeit wurden erzielt, wenn das Thoriumoxyd, in der fertigen Emissionsschicht tetragonal kristallisicrt vorhanden war. Es ist daher empfehlenswert, das Herstellungsverfahren so zu leiten, daß tetragonal kristallisiertes Thoriumoxyd erhalten wird. Hierfür ist vor allem d#ie Temperatur, -bei welcher die organischen Thoriumverbindungen gefällt werden, maßgebend. Um gut kristallisiertes Thoriumoxyd zu erhalten, sollen die zu zersetzenden organischen Thoriumverbindungen heiß bei einer Temperatur von etwa 7o bis go' C gefällt werden,. Die Konzentration der gelösten Stoffe in dem Lösungsmittel, in welchem die Fällung vorgenommen wirdi, beträgt zweckmäßig nicht mehr als io%. Thoriumoxyd mit guter Ernissions- und Haftfäh#igkeit wurde aus einem Thoriumoxalat erhalten, das durch Zusammengeben einer heißen io%igen Lösung von Th (N 03) 4 in destilliertem H, 0 und -einer heißen io%iglen Lösung von C,H204 in destilliertem H20 und durch Zusatz von so viel heißem destilliertem Wass,er gefällt wird, daß die Gesamtkonzentration 5 % betrug.
• Eine weitere Verbesserung der Haftfestigkeit des überzuges erreicht man dadurch, daß man das durch Zersetzen, des Thoriumsal,züs einer organis,dhe,n Säure gewonnene Thoriumoxydpulver eine Zeitlang, beispielsweise 1 bis 3 Stunden, hindurch, bei einer Temperatur von etwa 1400 biS 2000' C im Vakuum, an Luft oder in einer Wasserstoffatmosphäre brennt und dann erst die Paste an#rührt; die tetragonale Kristallstruktur bleibt bei dieser Wärmebehandliung erhalten,. Als Lösungs- und Bin,demittel kann man die bei der Herstellung von Erdalkalioxyd- bzw. -karbonatpasten gebräuchlichen Stoffe, z. B. Alkohol oder Amylacetat bzw. Nitrocellulose oder Kollodium, verwenden. Das Aufbringen der Paste kaan ebenfalls nach dem bei der Herstellung von, Erdallkalioxydkathoden erprobten Verfahren, z. B. durch Bestreichen oder Besprühen des Kathodenschichtträgers mit einer Paste geeigneter Konsistenz oder durch elektrophoretisches Niederschlagen, erfolgen.
• Es 'hat sich gezeigt, daß an; der oberen Grenze des Brenntemperaturbereiches von 140o bi,S 2000' C behandelte Thoriumoxyd eine größere Haftfestigkeit und das an der unteren Grenze dieses Temperaturbereiches behandelte Thoriumoxyd eine höhere Emissionsfähigkeit aufweist. Um beide Eigenschaften gleichzeitig in einem Höchstmaß zur Verfügung zu haben, ist es zweckmäßig, auf den Kathodenschichtträger bei verschiedenen Temperaturen gebranntes Thoriumoxydpulver aufzubringen. Dies kann beispielsweise in der Form geschehen, daß der Kathodenschichtträger zunächst mit einer Schicht aus hochgebranntem, z. B. bei 1700 bis 2000' C behandeltem Thoriumoxyd und darüber mit einer Schicht aus niedriggebranntem, z. B. bei einer Temperatur von i4oo bis 1700' C behandeltem Thoriumoxyd Überzogen wird. Wenn man es jedoch vorzieht, nur mit einer einzigen Paste zu arbeiten bzw. den ernissionsfähigen überzug nur in Form einer einzigen Schicht aufzutragen, empfiehlt es sich, die Paste aus einem Gemisch von etwa gleichen Teilen eines hocbgebrannten, z. B. bei 1700 bis 2000' C behandelten und eines niedriggebrannten, z. B. bei 1400 bis 1700' C behandelten Thoriumoxyds anzusetzen.

Claims (2)

1. PATEN TA NS PR C CIIE: 1. Verfahren zur Ilerstellung von Hochemissionskathoden, die aus einem Ihochischnielzenden Metallträger und einem in Pasteform aufgetragenen Thoriumoxydrüberzug bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß Tlioriumoxyd ,durch Zersetzen des T'horiumsalizes einer organischen Säure, z. B. von Thoriumpfifhalat, Thoriumformiat, Thoriumacetat oder insbesondere Thoriumoxalat, bei einer Temperatur vonetwa 200 bis 5oo'C gewonnen und, mit Hilfe eines gelösten Bindemittels zu einer Paste angerührt undauf den Katho-denschichtträger aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Thoriumoxyd, in t-etragonal kristallisiertem Zustand gewonnen wird. 3. Verfahren nach AnispruCh 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Thoriumoxyd aus solchen organischen Thoriumverbindungen gewonnen wird, die heiß, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 70 bis 90"'C, gefällt worden sind. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch glekennzeichnet, daß die organischen Thoriumverbiridungen aus einer Lösung gefällt werden, deren Konzentration nicht mehr als io% beträgt. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Zersetzen der organischen Thoriumverbindung in einem Be#hälter mit niedrigerem als Atmosp,liären,drucl< vorgenommen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g.-kennzeichnet, daß die Zersetzung der organis(fhen Thoriumv-erbin-dung auf der Kathode selbst während des Entgasens der Elektronenröhre vorgenommen wird. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekünnzeicIlinet, daß das Thoriumoxyd vor dem Auftragen auf die Kathode etwa i Stunde oder miArere Stun,dien Iang bei i4oo bis 2ooo'C gebrannt wird. 8. Glühlkathode, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hochernittierende Überzug aus einer auf den Kathodenschichtträger aufgetragenen Schicht von höher z. B. bei einer Temperatur von 17oo bis 2000"C gebranntem Thoriumoxyd und einer darüberliegenden von niedriger z. B. bei 14oo bis 1700' C gebranntem Thoriumoxyd besteht. g. Glühkathode, hergestellt nach einem Verfahren gemäß - Anspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hochemittierende Gberzug aus einem Gemisch von höher z. B. bei 1700 bis 2000' C, und niedriger z. B. bei 1400 bis i 7oo' C gebranntem Thoriumoxyd besteht. Angezogene Druckschriften,: Österreichische Patentschrift Nr. 123 127.