DE883936C - Kathode fuer Entladungsroehren und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Den gebräuchlichen, mit Caesium aktivierten Kathoden haftet unter anderem der Nachteil an, daß der aktive Stoff, d. h. das Caesium, vom Kathodenkern sich leicht verflüchtigt und auf diese Weise die Kathode im Verhältnis rasch unbrauchbar wird. Infolge der ständigen raschen Verflüchtigung sinkt der Emissionswert. Deshalb hat sich die Caesiumkathode trotz ihrer niedrigen Austrittsarbeit nicht recht verbreiten können.

Die Erfindung betrifft eine Caesiumkathode, bei welcher diese Nachteile behoben, sind. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung der Caesiumkathode.

Die Kathode nach der Erfindung weist einen aktiven Stoff aus Caesium auf, welcher in einem Behälter vorgesehen ist, der mindestens an einer Stelle mit einem porösen Wolframkörper abgeschlossen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im besagten Behälter eine Caesiumverbindung und ein Reduktionsmittel vorgesehen. Im Laufe der Reduktion wird Caesium frei und wandert durch Diffundierung auf die Oberfläche des porösen Wolframkörpers.

Das Caesium kann zum Teil oder zur Gänze durch Rubidium ersetzt sein.

Zwecks Herstellung der Kathode nach der Erfindung aus den Verbindungen des aktiven Stoffs wird der aktive Stoff, also Caesium und/oder Rubidium, aus einer Verbindung des Metalls in einem geschlossenen Raum der Kathode, nach dem Abschließen der die Kathode enthaltenden Röhre hergestellt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Kathode gemäß der Erfindung ist in einem z. B. aus Nickel bestehenden Gehäuse, dessen eine Hälfte

durch eine poröse Wand aus Wolfram abgeschlossen ist, in einem geschlossenen Raum das Caesium untergebracht. Auf diese Weise kann das Caesium bloß durch den porösen Wolframkörper hindurch auf die Wolframoberfläche gelangen, wo· es dieselbe aktiviert, wodurch die Austrittsarbeit wesentlich vermindert wird. Überdies verteilt sich das Caesium auf der durch die Poren bedingten großen Oberfläche des Wolframkörpers, die demnach als eine ίο als Ersatz arbeitende Kathode großer Oberfläche wirksam ist. Unter einer als Ersatz arbeitenden Kathode oder Ersatzkathode sei im Rahmen dieser Erfindung eine Kathode verstanden, die den aktiven Stoff nur in geringer Menge an ihrer Oberfläche aufweist und bei der der aktive Stoff durch ständigen Nachschub aus dem Innern der Kathode in dem Maß ersetzt wird, in welchem der Verbrauch des Stoffs an der Oberfläche vor sich geht. Das aus dem geschlossenen Raum durch die Poren des Wolframkörpers hindurch diffundierende Caesium entweicht zwar von der Wolframoberfläche, wird aber ständig ersetzt. Dieser Vorgang spielt sich jedoch recht langsam ab, so daß die Lebensdauer der Kathode stark verlängert wird. Die erfindungsgemäßen Kathoden können in " allen elektrischen Entladungsröhren verwendet werden, 'bei welchen Kathoden niedriger Austrittsarbeit benötigt sind, so z. B. in Fluoreszenzröhren, in elektrischen Blitzlichtlampen, in. Stroboskop-3.0 lampen usw. Bei Fluoreszenzröhren bzw. bei Gasentladungsleuchtröhren im allgemeinen, ergibt die erfindungsgemäße Kathode auch noch den Vorteil, daß durch dieselbe die Zündung beträchtlich erleichtert wind, in bestimmten Fällen sogar die Verwendung einer besonderen Zündeinrichtung sich erübrigt. Die erfindungsgemäßen Kathoden sind besonders vorteilhaft als sogenannte kalte Kathoden verwendbar. So kann z. B. mi't denselben eine sofort zündende Fluoresizenzlampe mit kalter bzw. durch die Entladung geheizter Kathode angefertigt werden, die mit einer Spannung von etwa 220 Volt über eine Drosselspule gespeist werden kann und keine besondere Anlaßeinrichtung erfordert. Die erfindungegemäßen Kathoden können ferner auch in Kaltkathodenthyratrons verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Kathode kann sowohl in der Form einer sogenannten Kanone als auch in beliebiger anderer, z. B. zylindrischer Form, hergestellt werden.

Die Nickelhülle, in welcher der aktive Stoff untergebracht ist, kann geschwärzt oder mit Kühlrippen versehen werden. Man kann auch geschwärzte Kühlrippen verwenden.

Bei der Herstellung der Kathode wird das Caesium in einem vorteilhaft einseitig offenen Metallgehäuse, z. B. aus Nickel oder einem anderen im Vakuum verwendbaren Metall, wie Chrom, angeordnet. Verwendet man metallisches Caesium, so wird das Metall vorteilhaft in, einer Glashülle verschlossen in das Innere des besagten Metallgehäuses eingebracht. Man kann jedoch an der Stelle metallischen Caesiums auch eine Caesiumverbindung zusammen mit einem Reduziermittel in dean besagten, Metallgehäuse vorsehen. Vorteilhaft verwendet man z. B. Caesiumchromat mit metallischem Aluminium oder Wolfram oder Caesiumwolframat und Wolfram, beide gesondert oder in eine Pille zusammengepreßt. Besonders geeignet haben sich Verbindungen des Caesiums mit einem Halogen kleinen Atomgewichts, so· z. B. Caesiumfluorid oder Caesiumchlorid zusammen mit einem Alkalimetall in metallischem Zustand, z. B. Natrium, oder mit einem Erdmetall, z. B. Aluminium, oder mit einem anderen Metall, z.B. Eisen, -erwiesen..

Nach Einbringen der besagten Stoffe in das Gehäuse wird dieses mit einem entsprechend geformten, gesinterten, porösen Wolframkörper abgeschlossen und die so hergestellte Kathode in der Röhre untergebracht. Nach dem Abschließen der Röhre wird das Caesium durch eine Wärmebehandlung oder durch das Erzeugen von Entladungen in der Röhre freigemacht. War z. B. das Caesium in einer Glashülle in der Kathode untergebracht, so springt das Glas unter der Einwirkung der Wärme und das Caesium diffundiert durch den porösen Wolframkörper. Ist eine Caesiumverbindung mit einem der oben angeführten Stoffe in der Kathode untergebracht, so wird das Caesium zufolge der in der Wärme vor sich gehenden Reaktion frei, wodurch ein ständiger Caesiumnachschub ausgelöst wird. Erfahrungsgemäß ist insbesondere die Verwendung von Caesiumchlorid vorteilhaft, aus welchem das Caesium durch eine: recht langsame Reaktion befreit wird, so daß die Anordnung als eine Ersatzkathode wirksam ist.

Das Heizen der Kathode kann sowohl im Innern der Hülle als auch von außen, aber auch mit Hilfe der Entladung erfolgen.

Außer den oben angeführten Ausführungsbeispielen kann die Kathode auch auf eine beliebig andere Weise hergestellt werden.

Das Caesium kann ganz oder teilweise auch durch Rubidium ersetzt werden.

Das Schutzgebiet der Erfindung umfaßt auch die mit Kathoden nach der Erfindung versehenen Entladungscöhren, wie z. B. Fluoreszenzlampen, elektrische Blitzlichtlampen, Stroboskoplampen, KaItkathodenthyratrone usw.

Claims (17)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kathode für Entladungsröhren, deren aktiver Stoff aus Caesium und/oder Rubidium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Stoff in einem geschlossenen Behälter vorgesehen ist, dessen Wand mindestens an einer Stelle aus einem porösen· Wolfratnkörper besteht.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Stoff in einem Metallbehälter, z..B. einem Nickelbehälter, eingeschlossen ist, dessen Wand an mindestens einer Stelle aus porösem Wolfram besteht.

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter reines Caesium oder Rubidium oder eine Caesiumverbindung oder Rubidiumverbindung und ein Reduziermittel eingeschlossen sind.

4· Kathode nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Behälters geschwärzt ist.

5. Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit vorteilhaft geschwärzten Kühlrippen versehen ist.

6. Kathode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Kanone ausgebildet ist.

7. Kathode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zylindrische Form aufweist.

8. Kathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Stoff eine Caesium- und/oder Rubidiumverbindung, z. B. Caesium- oder Rubidiumchromat oder Wolframat, ist und das Reduziermittel aus Aluminium oder Wolfram besteht.

9. Kathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Caesium- oder Rubidiumverbindung eine Halogenverbindung niedrigen Atomgewichts, z. B. Fluorid oder Chlorid, und das Reduziermittel ein Metall, vorteilhaft ein Alkalimetall, z. B. Natrium, oder ein Erdmetall,

z. B. Aluminium, oder Eisen ist.

10. Verfahren zum Herstellen der Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Stoff, also Caesium und/oder Rubidium, aus einer Verbindung des Metalls in einem geschlossenen Raum ue. Kathode, nach dem Abschließen der die Kathode enthaltenden Röhre hergestellt wird.

11. Verfahren zum Herstellen der Kathode nach dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den metallischen aktiven Stoff in einer Glashülle verschlossen in den Behälter gemäß Anspruch 1 einbringt, die die Kathode enthaltende Röhre abschließt und die Glashülle, vorteilhaft durch Wärmezuführung, zertört.

12. Fluoreszenzlampe, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe mit einer Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9 versehen ist.

13. Solort zündende Fluoreszenzlampe mit kalter bzw. von der Entladung geheizter Kathode, gekennzeichnet durch eine Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9.

14. Durch eine um 220 Volt herum liegende Netzspannung unter Vermittlung einer Drosselspule gespeiste, ohne besondere Zündeinrichtung arbeitende Fluoreszenzlampe, gekennzeichnet durch eine emissiongeheizte Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9.

15. Blitzlichtlampe, gekennzeichnet durch eine Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9.

16. Stroboskoplampe, gekennzeichnet durch eine Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9.

17. Kaltkathodenthyratron, gekennzeichnet durch eine Kathode nach den Ansprüchen 1 bis 9.

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