DE965341C - Mittelbar geheizte Kathode fuer elektrische Entladungsgefaesse, bei der mindestens zwei hintereinander angeordnete Einzelelemente den Vorrat bedecken - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957

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Es sind mittelbar geheizte Kathoden für elektrische Entladungsgefäße bekanntgeworden, bei denen im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Emissionsstoffvorrat durch feine Öffnungen eines diesen bedeckenden Mantels aus hochschmelzendem Metall zur Kathodenoberfläche gelangen. Als hochschmelzende Metalle sind bei Verwendung von Emissionssubstanzen in Gestalt von Alkalioder Erdalkalimetallen, insbesondere Barium bzw. deren Legierungen oder Verbindungen, Wolfram, Molybdän od. dgl. geeignet. Um die gewünschten feinen öffnungen hervorzurufen, können die schwer schmelzenden Metalle in Gestalt von porösen Sinterkörpern ausgebildet sein, wobei die Wanderung durch die feinen Öffnungen in diesen Körpern erfolgt.

Es gibt aber unter den hochschmelzenden Metallen auch solche, die, wie z. B. Tantal, für Barium oder andere Emissionssubstanzen gute Wanderungseigenschaften besitzen und darüber hinaus noch eine niedrigere Austrittsarbeit als bei Verwendung von z. B. Wolfram ermöglichen, die sich aber als Sinterkörper entweder schwierig oder gar nicht porös herstellen oder im Betrieb nicht porös halten lassen. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, von solchen Metallen dünne Bleche mit Öffnungen zu versehen, die mit den üblichen mechanischen Fertigungsmitteln ohne

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Schwierigkeiten in einfacher Weise hergestellt werden können, wie z. B. durch Lochen, und davon mehrere Bleche unmittelbar übereinander derart anzuordnen, daß keine direkten Durchtritts-Öffnungen in Richtung zur Emissionsträgerfläche vorhanden sind. Solche Bleche mit relativ großen Löchern können aber nicht einzeln benutzt werden, sondern nur zu mehreren hintereinander und auch nur dann, wenn sie unmittelbar dicht aufeinander ίο so angeordnet sind, daß die Löcher unmittelbar benachbarter Flächen sich nicht überlappen.

Bei solchen Kathoden kommt es darauf an, optimale Bedeckungsverhältnisse an der Kathodenoberfläche zu erzielen. Dies bedeutet, daß laufend im Betrieb die richtige Menge Emissionssubstanzen aus dem Vorrat der Etnissionssubstanzen frei gemacht und zum Wandern an die Kathodenoberfläche gebracht wird. Wird zuviel Emissionssubstanz frei gemacht, so entsteht an der Kathoden- oberfläche zwar eine hohe Emission, jedoch ein Überschuß an Emissionssubstanz, der nutzlos verdampft und schädliche Niederschläge am Elektrodensystem sowie anderen Teilen der Röhre hervorrufen kann. Außerdem wird der Vorrat unnötig erschöpft und damit die Lebensdauer der Kathode herabgesetzt. Im anderen Fall, wenn also zuwenig Emissionssubstanzen frei gemacht werden, ist die Bedeckung der Kathodenoberfläche unzureichend, so daß durch Verarmung an der Kathodenoberfläche die Emission nicht die gewünschte Höhe erreicht. Man könnte zwar in diesem Fall die Emission dadurch zu erhöhen versuchen, daß man die Temperatur an der Kathodenoberfläche vergrößert, was aber insofern unwirtschaftlich ist, als diese Maßnahme höhere Heizleistungen bedingt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß man an sich die Abdampfung von Emissionssubstanzen gering halten kann, wenn man sehr dichte Sinterscheiben verwendet. Dies ist aber mit dem Nachteil verbunden, daß die Kathodenoberfläche nur unvollständig mit Barium oder ähnlichen Emissionssubstanzen bedeckt wird, was eine geringere Emission zur Folge hat. Verwendet man Scheiben großer Porosität, so steigt mit der Emis-

sion auch die Abdampfung. Diese ist deshalb besonders groß, weil die Emissionssubstanzen an den Porenöffnungen in großer Konzentration aus dem Sinterkörper austreten.

Die Erfindung ermöglicht es, die für eine hohe Emission notwendigen Mengen an Emissionssubstanzen an die Kathodenoberfläche gelangen zu lassen und diese gleichzeitig über die gesamte Fläche zu verteilen. Dadurch tritt eine wesentlich geringere Abdampfung ein, weil Bariumatome oder

Atome anderer Emissionssubstanzen auf einer Unterlage aus Wolfram, Molybdän od. dgl. fester haften als auf einer Unterlage aus Barium oder ähnlichen Substanzen. Dementsprechend sind bei einer mittelbar geheizten Kathode für elektrische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Vorrat durch feine öffnungen eines diesen bedeckenden Mantels aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Einzelelementen aus hochschmelzendem Metall, insbesondere Wolfram, Molybdän od. dgl, zur Kathodenoberfläche gelangen und sich dort durch Wandern ausbreiten, nach der Erfindung in Richtung des Weges zur Kathodenoberfläche zwei oder mehrere Einzelelemente von mit feinen Öffnungen versehenen, porös gesinterten Körpern vorgesehen, von denen mindestens das dem Vorrat unmittelbar benachbarte Einzelelement hinsichtlich seiner Porosität so schwer durchlässig bemessen ist, daß es die austretende Substanzmenge im wesentlichen begrenzend bestimmt, während das die Kathodenoberfläche bildende Einzelelement eine eine möglichst gleichmäßige Bedeckung der Emissionsfläche ermöglichende große Porosität besitzt.

In einfacher Weise kann auf eine dicht gesinterte Wolframscheibe eine zweite gesetzt werden, die den emissionsfördernden Substanzen einen viel geringeren Strömungswiderstand entgegensetzt. Während der ersten Scheibe vorwiegend die Funktion zukommt, die austretende Bariummenge zu begrenzen, verteilt die zweite Scheibe, die beispielsweise aus viel gröberem Pulver gepreßt ist als die erste, die aus der ersten Scheibe austretende Bariummenge so, daß auf ihrer Außenfläche eine viel gleichmäßigere Bariumbedeckung entsteht, als sie bei nur einer, nämlich der ersten Scheibe entstehen würde.

Die Erfindung ist sowohl für solche Kathoden 'geeignet, bei denen ein mehr oder weniger großer Vorrat an Emissionssubstanzen in einem Behälter für sich untergebracht ist, als auch für solche An- _g5 Ordnungen, bei denen ein poröser Körper mit den Emissionssubstanzen getränkt oder imprägniert ist. Man kann derartige Kathoden mit einem so hohen Prozentsatz der Emissionssubstanzen herstellen, daß normalerweise zuviel von den Sabstanzen abdampfen würden. Setzt man aber auf einen solchen imprägnierten Körper eine Verteilungsscheibe hoher Porosität, so ergibt dies eine höhere Emission bei geringer Abdampfung.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematisierter Darstellung.

Oberhalb eines Vorratsbehälters r, in dem sich Emissionssubstanzen in Gestalt von Erdalkalimetallen bzw. deren Legierungen oder Verbindungen 2 befinden, sind zwei Einzelelemente 3 und 4 angeordnet, welche beide aus gesinterten Wolframoder Molybdänscheiben bestehen. An Stelle von zwei Scheiben können auch deren mehr vorgesehen sein. Die Scheibe 3 ist verhältnismäßig dicht gesintert, wobei zweckmäßig von einem feinkörnigen Pulver ausgegangen wird. Demgegenüber besitzt die Scheibe 4 eine wesentlich porösere Struktur, was beispielsweise durch Verwendung eines gröberen Pulvers als Ausgangsmaterial bzw. niedrigere S inter temperatur erreichbar ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die beiden Scheiben 3 und 4 nicht unmittelbar aufeinander, sondern sind durch einen Molybdän-

ring 5 voneinander getrennt, welcher dicht genug ist, um ein seitliches Herausströmen der Emissionssubstanzen zu vermeiden. Ebenso dient ein Schweißrand 6 nicht nur der Verfestigung der einzelnen Teile miteinander, sondern bewirkt auch eine Abdichtung an den Flanken hin, um das Austreten der Emissionssubstanzen und damit die Emission auf die Kathodenoberfläche 7 zu beschränken. Durch die Zwischenlage des· Molybdänringes 5 wird ferner erreicht, daß im Gegensatz zu dem unterhalb der Scheibe 3 befindlichen Raum mit hohem wechselndem Bariumdruck der Raum zwischen den Scheiben 3 und 4 einen niedrigeren, gleichmäßigeren Bariumdruck aufweist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Mittelbar geheizte Kathode für elekirische Entladungsgefäße, bei der im Betrieb Emissionssubstanzen aus einem Vorrat durch feine öffnungen eines diesen bedeckenden Mantels aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Einzelelementen aus hochschmelzendem Metall, insbesondere Wolfram, Molybdän od. dgl., zur Kathodenoberfläche gelangen und sich dort durch Wandern ausbreiten, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Weges zur Kathodenoberfläche zwei oder mehrere Einzelelemente von mit feinen Öffnungen versehenen, porös gesinterten Körpern vorgesehen sind, von denen mindestens das dem Vorrat unmittelbar benachbarte Einzelelement hinsichtlich seiner Porosität-so schwer durchlässig bemessen ist, daß es die austretende Substanzmenge im wesentlichen begrenzend bestifnmt, während das die Kathodenoberfläche bildende Einzelelement eine möglichst gleichmäßige Bedeckung der Emissionsfläche ermöglichende große Porosität besitzt.
2. 2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Emissionssubstanzen Alkali- oder Erdalkalimetalle, insbesondere Barium und/oder deren Legierungen und/oder Verbindungen, verwendet sind.
3. 3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als zwei Einzelelementen der Vorrat in das unterste Einzelelement durch Imprägnieren od. dgl. eingeseigert ist. ■
4. 4. Kathode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzelelementen mindestens ein Ring, Rahmen bzw. Rippen od. dgl. aus dichtem Material zwischengelagert sind.
5. 5. Kathode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe, Rahmen, Rippen od. dgl. aus Wolfram, Molybdän od. dgl. bestehen.
6. 6. Kathode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe, Rahmen, Rippen od. dgl. mit den benachbarten Teilen verschweißt, insbesondere mittels Sintern verfestigt sind.
7. 7. Kathode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken der Einzelelemente vorzugsweise zusammen mit Zwischenlagen dicht verschlossen sind.
8. 8. Kathode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken mit Ringen, Rahmen, Rippen od. dgl. verpreßt, verlötet oder verschweißt, insbesondere durch Sintern dicht verfestigt sind.

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   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 654 918.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 708/284 11.56 (709 532/192 5. 57)