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Publication number: DEE0005737MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Bshördeneigent

Tag der Anmeldung: 9. Juli 1952 Bekaimtgemacht am 27. Dezember 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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ist als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

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 der von ihr überzogenen Oberfläche bildet. Typische Beispiele von Fällen, auf die die Erfindung mit großem Vorteil anwendbar ist, sind die Anoden von Hochspannungsgleichrichterröhren, die Schirme von Kathodenstrahlröhren und Elektronenmikroskopen und die Kathodenteile von, Röntgenröhren,. Die Erfindung ist auch auf Entladungs-' röhren anwendbar, deren Elektrodenoberflächen 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 Gasentladungs röhren.

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

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eine vollkommen glatte Elektrodenoberfläche ■gewährleisten muß. Bekanntlich neigt jede vorspringende Kante, _rsei sie. auch nur von mikroskopischer

''''' oder submikroskopischer Größe, zur Elektronen-S emission 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

ίο 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 K^p£eri;'un,d 'Teilchen zu vermeiden; Es ist allgemein üblich," "die" Oberflächen "solcher Elektroden mechanisch oder (bzw. und) elektrochemisch zu polieren, und man trifft oit 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 normalen 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 ge-

* wohnlich '"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 winzigen 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 gereinigten Elektrodenflächen 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 Elektrönenemissionsfähigkeit zu erzeugen.

' Es sind Elektroden, für elektrische Entladungsröhren bekannt, die a!us einer Legierung von Eisen und Titan gefertigt sind. Diese Elektroden, werden vor oder nach dem Einbau in die Röhren in einer solchen Atmosphäre: erhitzt, daß sich an ihrer Ober-

(-.' fläche 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-Kobalt-Nickel-Gruppe mit Phosphor und bzw. oder „Arsen, die die Eigenschaft besitzt, daß sie bei oder annähernd bei Schmelz-^ ■' ' temperatur 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 11% 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 Auspumpvorrichtung angeschlossen. Während des Pumpvorganges werden die überzogenen Teile durch Hochfrequenzerhitzung ein wenig über den Schmelzpunkt des Überzugs'stoffes 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, so wird ihr Erstarren bei der Abkühlung sehr schnell vor sich gehen, so· daß no die Ausbildung scharfkantiger Kristalle unterbleibt.

Die obenerwähnte Vorzugslegierung aus etwa 89°/VNickel und iiVo Phosphor hat einen Schmelzpunkt von etwa 88o° C — man kann geeignete Leigierungen, mit Schmelztemperaturen bis herab zu 8oo° C herstellen — und bei einer Temperatur von 900⁰ C, als 20° über dem Schmelzpunkt, ist der ^;, Dampfdruck des Phosphors vernachlässigbar klein. Bei Versuchen mit dieser bei 900⁰ C geschmolzenen Legierung wurden keine merkbaren Nickelniederschläge am anderen als den behandelten Teilen festgestellt. Bei dieser Schmelztemperatur von 900⁰ C ■■ werden die meisten emissionsf ähigen . Teilchen chemisch gebunden, z. B. werden Teilchen, von BaCO₃ leicht, in das verhältnismäßig harmlose

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Phosphat übergeführt oder auf jeden Fall in ihrer Struktur so geändert, daß ihre Emissionseigenschaften im Prinzip zerstört werden.

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, dadurch 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugstoff eine Legierung aus etwa 89 °/o Nickel und 11 % Phosphor verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf galvanischem Wege aufgebracht wird,
4. Verfahren zur Herstellung einer Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. Überziehen der Elektrodenobenfläche mit dem Stoff vor dem Zusammenbauen der Röhre;

2. Zusammenbauen der Röhre und Anschließen an eine Auspumpvorrichtung;

3. Erhitzen, damit der Überzugstoff schmilzt und danach schnell abkühlt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 665 301, 668 847,

schweizerische Patentschriften Nr. 253 579;
britische Patentschriften Nr. 514882.

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