DE903490C

DE903490C - Verfahren zur Herstellung von karburierten Thoriumfilmkathoden

Info

Publication number: DE903490C
Application number: DENDAT903490D
Authority: DE
Inventors: Berlin-Niederschönhausen Dipl.-Ing. Walter Hass
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1942-08-14
Publication date: 1953-12-24
Also published as: BE451872A; FR896920A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 8. FEBRUAR 1954

F 4520 VIII c / 3ig

(Ges. v. 15. 7. 51)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Karburieren von Thoriunifilmkathodeni. Diese Kathoden haben sich für Röhren, die im Dezimeterwellengebiet arbeiten, als besonders geeignet erwiesen, da'sie frei von dielektrischen Verlusten und Queraufheizung sind und, in der karburierten Form, vonallen Kathoden die höchste spezifische Emission ergeben.

Bei der Herstellung von Thoriumfilmkathoden

ίο wird dem Grundmetall, z. B. Wolfram, Thoroxyd zugesetzt und dieses im Vakuum bei hohen Temperaturen durch das umgebende Wolfram zu reinem Thorium reduziert. Letzteres diffundiert an die Oberfläche, wobei die Emission ihr Maximum erreicht, sobald die Kathodenoberfläche in bestimmter Weise mit Thorium bedeckt ist. Da durch Kohlenstoff die Reduktion des Thoroxyde begünstigt und vor allem die Verdampfungsgeschwindigkeit des Thoriums verringert wird, ist es bekannt, .die Kathodendrähte vor ihrem Einbau nicht von der ihnen vom Ziehprozeß anhaftenden Graphitschicht zu befreien. Auch ist es bekannt, dem Thorwolframmaterial Kohlenstoff zuzusetzen. Schließlich hat man die Kathodendrähte vor der Reduktion in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre kurzzeitig geglüht. Diesem Verfahren zur Karbonisierung haften jedoch wesentliche Nachteile an.

Das Verfahren, die vom Ziehprozeß her anhaftende Graphitschicht zur Karburierung zu benutzen, versagt besonders bei stärkeren Kathoden offenbar deswegen, weil die Graphitschicht nicht genügend rein ist und durch eine Wolframoxydschicht an der unmittelbaren Reaktion mit dem Wolfram gehindert wird. Thoriumfilmkathoden, die

ζ. B. in Dezimeterwellensenderöhren verwendet werden sollen, müssen aus Gründen der mechanischen bzw. der Frequenzstabilität relativ kurz ausgebildet werden, so daß sich auch im Nutzbereich der Emission eine erheblich ungleichmäßige Temperaturverteilung ergibt. Wird nun die ungleichmäßig erhitzte Kathode zur !Carbonisierung ; nach dem bekannten Verfahren einer Kohlenwas'serstoffatmosphäre ausgesetzt, so entspricht die Karburierungstiefe dem Temperaturverlauf längs der Kathode. Sie ist also in der Kathodenmitte am stärksten und nimmt nach den Enden zu ab. Entsprechend verläuft nach der Karburierung der spezifische Kaltwiderstand der Kathode, der also auch in der Mitte am größten ist. Das aber bedeutet, daß die Temperaturverteilung durch die Karburierung noch ungünstiger wird, da in dem an sich schon heißesten Mittelteil der Kathode nun auch noch der spezifische Widerstand am größten ist. Da im allgemeinen die Karburierung bis zu einer Leitfähigkeitsänderung von etwa 20% getrieben wird, ist der Effekt beträchtlich und verhindert unter anderem die volle Ausnutzung der an sich nach der Karburierung möglichen hohen Betriebstemperatur.

Gemäß der Erfindung werden kärburierte Thoriumfilmkathoden in der Weise hergestellt, daß auf den thorierten Kathodendraht eine Graphitschicht aufgetragen wird, deren Flächenausdehnung dem gewünschten Karburierungsumfang und deren Schichtdicke der gewünschten Karburierungstiefe - entspricht. Praktisch bewährt hat sich eine Graphitanlagerung von etwa V2°/o des Wolframgewichts. Das Auftragen erfolgt vorteilhaft nach dem . Kataphoreseverfahren mit Hilfe einer Suspension von kolloidalem Graphit in Äthylalkohol. Man kann die Graphitschicht erfindungsgemäß von vornherein nur im vorgesehenen Nutzbereich der Emission auftragen oder aber auch in den übrigen Bereichen entfernen. Die Karburierung erfolgt auf der Pumpe im Hochvakuum durch Hochheizen der Kathode. Die nach der längs der Kathode entsprechend dem Graphitauftrag begrenzten Karburierung erhaltene Temperaturverteilung ist ausgesprochen günstig. Sie zeigt nicht nur nicht die Mangel der in. einer Kohlenwasserstoffatmosphäre geglühten Kathode, sondern erhält auch, wie im folgenden dargelegt wird, einen besonders günstigen Verlauf'der Endabkühlung.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich nämlich besonders für das Dezimeterwellengebiet insofern als vorteilhaft, als es mit ihm gelingt, den Nutzemission'sbereich auf eine bestimmte Kathodenlänge zu begrenzen und damit Umgrifferscheinungen bei beträchtlicher Einsparung an Gitterlänge bzw. -kapazität zu beherrschen. Die Begrenzung des Nutzemissionsbereiches ergibt sich durch die besondere Verteilung der Lebensdauer der Emission bei hoher Betriebstemperatur längs der Kathode. Diese beträgt im karburieren Bereich beispielsweise über 1000 Stunden, im nichtkarburierten jedoch weniger als 10 Stunden. Schon nach relativ kurzer Einbrennzeit also stellt sich die der Karburierung entsprechende Begrenzung des Nutzemissionsbereiches von selbst ein und bleibt für die gesamte Lebensdauer der Kathode konstant. Dabei erweist sich der an der Karburierungsgrenze liegende Leitfähigkeitssprung und der dadurch bedingte Temperaturabfall für die Emissionsgrenze als besonders vorteilhaft. Bei Senderöhren des Dezimeterwellengebiets ergeben sich zudem noch weitere Vorteile. Die Umgriffsverringerung bewirkt außer der Einsparung der Gitterkapazität auch eine Steigerung des Wirkungsgrades. Bei den hier üblichen großen Durchgriffswerten und Anodenspannungen erreicht nämlich ein wesentlicher Emissionsanteil die Anode durch den über sie hinausragenden Gitterbereich mit wesentlich größeren Laufzeiten als der Emissionsanteil des Nutzsteuerbereiches und verringert dadurch den Wirkungsgrad der Röhre um merkliche Beträge. Zur Beseitigung dieser Erscheinung wird der Nutzbereich der Emission erfindungsgemäß möglichst genau gleich der Kathodenlänge gemacht, so daß alle zur Anode gelangenden Elektronen die gleiche Laufzeit haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf Kathoden beschränkt, die bei Röhren Verwendung finden sollen, die im Dezimeterbereich arbeiten, sondern ist mit Vorteil in der gesamten Röhrentechnik anzuwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von karburierten Thoriumfilmkathoden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den thorierten Kathodendraht eine Graphitschicht aufgetragen wird, deren Flächenausdehnung dem gewünschten Karburierungsumfang und deren Schichtdicke der ge- 10c wünschten Karburierungstiefe entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitschicht nur im Nutzbereich der Kathode, z. B, in dem von der Anode überdeckten Bereich aufgetragen wird. 10;

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitschicht mittels Kataphorese aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kataphorese eine Sus- in pension von kolloidalem Graphit in Äthylalkohol benutzt wird. .

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitschichtdicke 0,2 bis 11: 0,5 Gewichtsprozent der Kathode beträgt.