DE965858C

DE965858C - Verfahren zur Herstellung einer Entladungsroehre

Info

Publication number: DE965858C
Application number: DEE5737A
Authority: DE
Inventors: Great Baddow; Kurt Lenz
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1951-07-10
Filing date: 1952-07-10
Publication date: 1957-06-27

Description

Verfahren zur Herstellung einer Entladungsröhre Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungsröhre, bei dem wenigstens ein Teil einer Elektrode der Röhre mit einer metallenthaltenden Substanz überzogen wird, die, nachdem die Elektrode in ihrer endgültigen Stellung im Innern der Röhre angebracht ist, geschmolzen wird und wieder erstarrt, wobei die genannte Substanz eine extrem glatte Metallschicht auf dar von ihr überzogenen Oberfläche bildet. Typische Beispiele von. Fällen, auf die die Erfin, dung mit großem Vorteil anwendbar ist, sind die Anoden von Hochspannungsgleichrichterröhren, die Schirme von Kathodenstrahlröhren und Elektronerv mikraskopen und die Kathodenteile von Röntgenröhren. Die Erfindung ist auch auf Entladungsröhren anwendbar, deren Elektrodenoberfiächen in einem festgelegten hohen Grade glatt sein müssen und. nur geringe sekundäre Elektronenemission haben dürfen. Beispiele von Elektroden, auf die diese Anforderungen oft zutreffen., sind die Gitterteile von Senderröhren und gittergesteuerten Gasentladungsröhren.
Eine der größten Schwierigkeiten, denen man. bei der Herstellung solcher Entladungsröhren begegnet, deren Elektroden im Betrieb hohen positiven Feldstärken ausgesetzt sind, besteht darin. daß man eine vollkommen glatte Elektrodenoberfläche gewährleisten muß. Bekanntlich neigt jede vorspringende Kante, sei sie auch nur von, mikroskopischer xler submikroskopischer Größe, zur Elektronenemission als Folge der höheren Feldstärken, ,denen, sie im Vergleich zu den übrigen. Flächen, aus denen sie hervorstehen, ausgesetzt sind. Eine solche Elektronenemission ist natürlich unerwünscht und ganz besonders schlecht, wenn sie von hervorstehenden Materialteilchen ausgeht, die von dem Elektrodenmaterial verschieden sind und sich durch geringere Austrittsarbeit auszeichnen.
Bei der Herstellung von Entladungsröhren wird die größte Sorgfalt aufgewandt, um an Elektroden, die hohen, positiven Feldstärken ausgesetzt sind, hervorstehende Kanten und Teilchen zu vermeiden.. Es ist allgemein üblich, die Oberflächen solcher Elektroden mechanisch oder (bzw. und) elektrochemisch zu polieren, und man trifft oft besondere Vorsichtsmaßregeln, um eine Verunreinigung der polierten. Oberfläche durch Staub- oder Pulverteilchen zu verhüten, besonders durch Staub oder Pulver, das aus scharfkantigen Teilchen und aus einem Stoff von geringer Austrittsarbeit besteht.
Aber trotz größter Sorgfalt bei der Herstellung ist es in, einer normalem, Röhrenfabrik grundsätzlich unmöglich, den gewünschten hohen Grad von Elektrodenglätte zu erreichen und Stellen unerwünschter Emission auf den Elektrodenflächen der fertigen Röhre zu vermeiden. Der Grund hierfür liegt darin, daß in einer Röhrenfabrik die Luft gewöhnlich emissionsfähige Staubteilchen enthält, wie sie beispielsweise in Verbindung mit der Herstellung von Oxydkathoden. und Gettern entstehen, die mehr noch als der natürliche Staub und die winzigere Teilchen, die vom Feilen und Schleifen herrühren, die Bildung einer einwandfreien Elektrodenoberfläche vereiteln. Mechanisch oder elektrochemisch polierte Elektroden müssen immer irgendwie angefaßt und bewegt werden, bevor sie in die Röhre eingeschlossen werden, und diese Zeitspanne reicht oftmals aus, daß sich einige solcher Teilchen auf den sorgsam gereinigtem, Elektrodenflä.chen absetzen können.
Die Erfindung sucht die vorstehend genannten Nachteile und Fehler bei der Röhrenfertigung zu vermeiden und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, in einer normalen fabrikmäßigen, Produktion Elektrodenoberflächen mit einem hohen Glättegrad und sehr niedriger Elektronenemissionsfähigkeit zu erzeugen.
Es sind Elektroden für elektrische Entladungsröhren bekannt, die aus einer Legierung von Eisem. und Titan gefertigt sind. Diese Elektroden werden vor oder nach dem Einbau in die Röhren in. einer solchen Atmosphäre erhitzt, daß sich an ihrer Oberfläche eine dünne schwarze Schicht aus Titanoxyd bildet, die die Wärmeabstrahlung der Elektrode verbessert und, ihre Sekundäremission, verringert.
Gemäß der Erfindung besteht der Elektrodenüberzug aus einer Legierung eines oder mehrerer Metalle der Eisen-Koba,lt-Nickel-Gruppe mit Phosphor und bzw. oder Arsen, die die Eigenschaft besitzt, daß sie bei oder annähernd bei Schmelztemperatur gegen Teilchen geringer Austrittsarbeit chemisch aktiv ist und diese durch eine chemische Verbindung unwirksam macht.
Bei Versuchen hat sich eine Legierung aus etwa .89 % Nickel und i i °/o Phosphor als sehr befriedigend erwiesen.
- Die zu behandelnden Elektrodenteile können: mit dem gewählten Stoff in irgendeiner gewünschten Weise überzogen werden, z. B. durch Auftragen. einer Paste, die den Stoff in Pulverform enthält. Die überzogenen, Teile werden dann, in die Röhre eingebaut und diese an die Auspum-vorrichtung angeschlossen. Während des Pumpvorganges werden die überzogenen Teile durch Hochfrefluenzerhitzung ein wenig über den Schmelzpunkt des Überzugsstaffes erhitzt und anschließend schnell zum Erstarren abgekühlt. Wahlweise kann man den Stoff auch elektrolytisch auf die Elektrodenteile aufbringen. Man bringt ihn dann wie oben zum Schmelzen und schnell wieder zum Erstarren.
Die Verwendung eines mehr oder minder reinen Metalls als Niederschlag auf der zu behandelnden Elektrodenfläche ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht befriedigend, weil ein solches Metall, wenn, es. in hohem Vakuum geschmolzen wird, leicht verdampft und sich metallisch auf anderen. Teilen der Röhre niederschlägt. In der Tat gibt es kein, Reinmetall, das befriedigen könnte., und die meisten. Legierungen, sind nicht viel besser. Eutektische oder ähnliche Legierungen aber sind geeignet, weil bei ihrer Erwärmung auf eine Temperatur, die nicht viel höher liegt als der Schmelzpunkt, die Verdampfung nur geringfügig ist, da der Schmelzpunkt der Legierung im Vergleich zu den Schmelzpunkten, der Legierungsbestandteile niedriger ist. Diese Schmelzpunkterniedrigung kann; in manchen Fällen bis zu 500° C betragen.
Ein anderer Vorteil eutektischer Legierungen der obenerwähnten Art liegt in dem Umstand begründet, daß Erstarrungs- und Schmelzpunkt die gleiche Temperatur haben. Ein Oberflächenüberzug gemäß der vorliegenden Erfindung wird natürlich so dünn, wie praktisch brauchbar hergestellt, und da die Wärmekapazität einer solchen. dünnen Schicht sehr klein, ist, s0 wird ihr Erstarren bei der-Abkühlung sehr schnell vor sich gehen., so daß die Ausbildung schaff fkantiger Kristalle unterbleibt.
Die obenerwähnte Vorzugslegierung aus etwa 89 % Nickel und i i °/o Phosphor hat einen Schmelzpunkt von etwa 88o° C - man kann geeignete Letgierungen mit Schmelztemperaturen: bis herab zu 8oo°.C herstellen. - und bei einer Temperatur von 9oo° C, als 2o° über dem . Schmelzpunkt, ist der Dampfdruck des Phosphors vernachlässigbar klein. BeiVersüchen mit dieser bei goo° C geschmolzenen Legierung wurden kenne merkbaren Nickelniederschläge am analeren ass den behandelten Teilen, festgestellt. Bei dieser Schmelztemperatur von goo° C werden die meisten emissionsfähigen Teilchen chemisch gebunden,, z. B. werden Teilchen von BaC03 leicht in das verhältnismäßig harmlose

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung einer Entladungsröhre, bei dem wenigstens ein Teil einer Elektrode der Röhre mit einer metallenthaltenden Substanz überzogen wird, die, nachdem die Elektrode in ihrer endgültigen Stellung im Innern der Röhre angebracht ist, geschmolzen wird und wieder erstarrt, wobei die genannte Substanz eine extrem glatte Metallschicht auf der von ihr überzogenen Oberfläche bildet, daduzch gekennzeichnet, daß die genannte Substanz eine Legierung eines oder -mehrerer Metalle der Eisen-Kobalt-Nickel-Gruppe mit Phosphor und bzw. oder Arsen ist, die die Eigenschaft besitzt, daß sie bei oder annähernd bei Schmelztemperatur gegen, Teilchen mit geringer Austrittsarbeit chemisch aktiv ist und diese durch eine chemische Verbindung unwirksam macht.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugstoff eine Legierung aus etwa 89 % Nickel und I i o/o Phosphor verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf galvanischem Wege aufgebracht wird. q.. Verfahren zur Herstellung einer Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: z. Überziehen -der Elektrodenobenfläche mit ,dem Stoff voT dem Zusammenbauen der Röhre; a. Zusammenbauen der Röhre und Anschließen an eine Auspumpvorrichtung; 3. Erhitzen, damit der Überzugstoff schmilzt und danach schnell abkühlt. Phosphat übergeführt oder auf jeden Fall in ihrer 'Struktur so geändert, daß ihre Emissionseigenschaften im Prinzip zerstört werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 665 301, 668 847, 739 251; schweizerische Patentschriften Nr. 253 579; britische Patentschriften Nr. 51q.882.