DE927518C

DE927518C - Verfahren zum Herstellen einer Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre, die im Inneren einen Vorrat an Erdalkali-metallverbindungen enthaelt und deren Wand wenigstens teilweise aus einem poroesen Koerper besteht, und durch dieses Verfahren hergestellte Kathode

Info

Publication number: DE927518C
Application number: DEN5237A
Authority: DE
Inventors: Otto G Koppius
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-03-22
Filing date: 1952-03-19
Publication date: 1955-05-09
Also published as: NL91413C; GB705537A; FR1066084A; BE510092A; US3010826A; CH311391A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Kathode, die im Inneren einen Vorrat an Erdalkalimetall Verbindungen enthält und deren Wand wenigstens teilweise aus einem porösen Metall, wie z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, Zirkon, Titan, Vanadium, Rhenium oder Niobium, besteht, dessen Poren die größten Öffnungen zum Durchlassen von Emissionsmaterial aus dem Inneren bilden. Weiter bezieht sich die Erfindung auf einedurch dieses Verfahren hergestellte Kathode.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen solcher Vorratskathoden wird ein zuvor bei hoher Temperatur gesinterter, poröser Metallkörper durch Falten oder Schweißen mit den übrigen Kathodenteilen zur Bildung einer geschlossenen Kammer vereint. Bei der Masisenherstelkiing solcher Kathoden ist es manchmal schwierig, alle Nähte vollkommen zu verschließen, besonders, wenn die Emisisionsoberfläche der Kathode nicht flach oder kreiszylindrisch ist. Eine Überwachung kann erst- nachträg-

lieh durchgeführt werden, wenn die Kathode bereits in der Entladungsröhre montiert ist.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu (beheben. Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, die im Inneren einen Vorrat an Erdalkaliinetallverbin'-dungen enthält und deren Wand wenigstens teilweise aus einem porösen¹ Körper aus Wolfram, Molybdän, Tantal, Zirkon, Titan, Vanadium, Rhenium oder Niobium besteht, dessen Poren die größten Öffnungen zum Durchlassen des Bmmissionsmaterials aus dem Inneren bilden, werden gemäß der Erfindung die Herstellung des porösen Metallkörper s und der Verschluß der gleichzeitig gebildeten, gefüllten Vorratskammer in einem einzigen Preßvorgang duarchgeführit. Dabei kann der Vorrat an Erdalkalimetallverbinduingen ganz oder teilweise von der gepreßten, porösen Metallmasse umgeben sein. Auf der Seite, wo der'poröse Metallao körper nicht emittieren soll, kann er von einer Fasrsung oder einem Halter umgeben sein, oder der poröse Körper kann .an dieser Stelle zufolge seiner Zusammensetzung geringere Porosität aufweisen. Im allgemeinen soll der Preßdruek derart gewählt werden, daß mit Rücksicht auf die Feinheit des Emissionsimateirials die richtige Porosität des erwähnten Metallkörpern erhalten wird. Gewöhnlich wird der Preßdruck zwischen 1,5 und 30 t/om² liegen. Die Temperatur bei der Erhitzung für die Zersetzung der Erdalkalimetallverbindungen onuiß die Betriebstemperatur der Kathode überschreiten, soll aber nicht so hoch sein, daß eine starke Verdampfung des Inihalts der Vorratskammer auftreten kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, von denen die

Fig. ι bis 3 Teiilquersichnitte von Kathoden nach der Erfindung zeigen und die

Fig. 4 und 5 den Preßvorgang veranschaulichen. Nach Fig. 1 wird die Kathodenf assuing von> einem zylindrischen Molybdänring 1 gebildet. Innerhalb des Molybdänringes 1 befindet sich eine zusammengepreßte Masse 2- aus feinen Wolframteilchen. Im Inneren der porösen Masse 2 ist ein Raum, der Bariuim-Strontiumcarbonat 3 enthält, 'das beim Aktivieren der Kathode in der Entladungsrohre in Barium-Strontiumoxyd umgewandelt wird. Infolge des Zusammenpressens der Masise 2 haftet letztere am Ring 1 an; die Kathode kann auf übliche Weise durch einen Heizfaden, durch Induktion oder auf irgendeine .andere Weise geheizt werden.

In Fig. 2 sind die denen der Fig. 1 entsprechenden Einzelteile mit gleichen Bezugs ziffern bezeichnet. Die poröse Wölframmasse ist hier im. oberen., muldenförmigen Teil eines Molybdänrabrchenis 4 enthalten, im dem eine Trennwand 5 vorgesehen ist, zum Verhüten von Elektronenemission nach der unteren Seite. Das Röhrchen 4 und der Rand. 5 können gemeinsam aus einem massiven Metallstück gedreht werden, aber für die Herstellung dar Kathode ist eine gesonderte Trennwand zweckdienlicher. Der Heizfaden in der unteren Hälfte des Röhrehens 4 ist mit 6 bezeichnet.

Die Kathode nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 nur dadurch, daß die Trennwand· 5 fehlt und die Emission im Inneren des Röhrchens. 4 dadurch verhütet ist, daß die untere Seite der Masise 2 weniger porös ist als der übrige Teil. Dieser Teil ist mit 7 bezeichnet.

Der Preßvongang wird nun an Hand der Fig. 4 und 5 näher erläutert für Kathoden nach den Fig. 2 und 3.

Die Preßlebren für diese Kathoden enthalten eine Unterlehre 8 mit einer zentralem Bohrung 9 und einer ringförmigen Bohrung 11. Ein Plungerkolben 12 in der Bohrung 9 ihat eine Stange 13, die durch die zentrale Öffnung 10 heraustragt. Das Röhrchen 4 wird in die ringförmige Bohrung 11 hineingeführt, und auf die obere Fläche des Kolbens 12 wird die Trennplatte 5 gelegt, auf der eine Wolframpulverschicht liegt. Auf diese Wolframpiulverscibicht wird eine Tablette 3 aus Barium-Strontiumcatbonat ge-" legt, und der Raum in der Lehre wird weiter mit Wolframpuilver ausgefüllt. Es ist auch möglich, die Tablette 2 unmittelbar auf die Scheibe 5 zu legen, da die Platte infolge des Pressens vollkommen an dem Walframpuilver anhaftet. Ein verhälltnismäßig grobes Walframpulver, dasi sich für das» Pressen eignet, hat nachfolgende Zusammensetzung:

Die obere Lehre wird von einem Block 14 gebildet, und wenn 'dieser Block angebracht ist, kann die Wolframmaase 2 zusammengepreßt werden. Ein Preßdruek von 12 t/om² ergibt sich als ein geeigneter Wert. Ein niedrigerer Druck, z. B. 2 t/cm², ergibt einen verhältnismäßig weichen, porösen Kathodenkörper mit kurzer Aktivierumgszeit, aber höherer Bariumverdampfung. Ein Preßdruek von 20 t/cm² hingegen ergab eine harte Kathode mit langer Lebensdauer, aber die Aktivierungsizeit wurde sehr 4ang. Bei Drücken von 30 t/cm² nimmt die Aktivierungszeit noch mehr zu, aber dies ergibt den Vorteil, daß die Kathodenobernäche vollkommen glatt bearbeitet werden kann, ohne daß die Porosität verringert -wird. Wird eine Trennwand 5 verwendet, die gesondert in dem Röhrchen; 4 angebracht wind, so dehnt sich, diese infolge des Pressens derart, daß ein dichter Abschluß mit dem Röhrchen 4 erzielt wird. Die Kathode wird nach dem Preßvorgang in Vakuum in reduzierender oder neutraler Atmosphäre auf eine Temperatur von 1270 bis 1300⁰ C während 10 bis 20 Minuten geheizt. Es ist dabei empfehlensiwert, die Temperatur von 1270⁰ C nicht schneller erreichen zu lassen als in etwa 10 Minuten, damit sich eine regelmäßige Zersetzung der Erdalkalicarbonate ergibt. Die angedeutete Erhitzung kann außerhalb der Röhre

Fraktion.	Korngröße	6,1	Relative Menge
	μ	6,1 bis 3,6	%
I	3,6 bis 2,9	42
II	2,9 bis 2,2	26
III	2,2 bis 1,5	IO
IV	8
V	14

durchgeführt werden, für weiche die Kathode bestimmt ist. Die Aktivierungszeit in der Röhre beträgt Va bis ³A Stunden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zum. Herstellen einer Kathode für eine elektrische Entladungsrohre, die im Inneren einen Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen enthält und deren Wand wenigstens teilweise aus einem porösen Körper aus- Wolfram, Molybdän, Tantal, Zirkon, Titan, Vanadium, Rhenium oder Niobium besteht, dessen Poren die größten öffnungen zum Durchlassen des Emissionsmaterials aus dem. Inneren bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des porösen Metallkörpers und der Verschluß der gleichzeitig gebildeten, gefüllten Vorratskammer in einem einzigen Preßvorgang erfolgt.
2. Kathode, die durch das Verfahren nach Anspruch ι hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen von der gepreßten, porösen Metallmasse umgeben ist.
3. Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen auf einer Seite von einer massiven MetaMplatte, die durch Pressen mit der porösen Metallmasse vereint ist, begrenzt ist.
4. Kathode nach Anspruch 2^, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Metallmasse auf der Seite, die im Betrieb nicht emittieren soll, von einer Fassung umgeben ist oder auf dieser Seite eine geringere Porosität hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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