NL8802171A - Alkalimetaaldamp-dispenser. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het door middel van verhitting vrijmaken van metaaldamp van een alkalimetaal.

Dergelijke inrichtingen (dispensers) worden bijvoorbeeld gebruikt in buizen voorzien van fotokathodes (heldertieidsversterkers, röntgenbeeldversterkers) en fotomultiplicatorbuizen waarbij bijvoorbeeld een dunne laag cesium wordt aangebracht om de uittreepotentiaal van de elektronen te verlagen. Ook in weergeefbuizen voorzien van halfgeleiderkathoden kunnen dit soort dispensers worden gebruikt.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is beschreven in GB 1,265,197 waarin het poeder een alkalichromaat bevat. Bij verhitting van het poeder, dat in het getoonde voorbeeld cesiumchromaat bevat wordt dit chromaat ontleed zodat zuiver cesium vrijkomt.

Eén van de bezwaren van een dergelijke inrichting bestaat hierin dat de afmetingen van de poederkorrels van het chromaat zodanig klein zijn dat bij het vullen van de houders onregelmatige toevoer van deze korrels optreedt (slechte loopeigenschappen). Hierdoor is het moeilijk de dispensers op reproduceerbare wijze te vervaardigen.

Een tweede bezwaar is de afgifte van ongewenste gassen tijdens de levering van het alkalimetaal. Weliswaar bevatten dergelijke dispensers naast het chromaat vaak silicium en zircoon-aluminium om tijdens de ontledingsreactie vrijkomend zuurstof te binden, maar met name zircoon-aluminium geeft bij de ontleedtemperatuur van de diverse alkalichromaten (700-800°C) waterstof en koolwaterstofgassen af terwijl ook de omhulling, die doorgaans uit nikkel-chroomstaal bestaat, deze gassen, met name koolstofhoudende gassen afgeeft; in het bijzonder deze laatste hebben een ongunstige invloed op de werking van fotokathoden en halfgeleiderkathoden.

Bovendien vindt de levering van het alkalimetaal plaats vanaf de ontledingstemperatuur; de afgifte van het alkalimetaal is daardoor Moeilijk of geheel niet regelbaar.

De uitvinding stelt zich onder neer ten doel een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die op een meer reproduceerbare wijze vervaardigd kan worden.

Verder stelt zij zich ten doel een inrichting te verschaffen waarbij de afgifte van de alkalimetaaldamp regelbaar is.

Daarnaast stelt zij zich ten doel de afgifte van de ongewenste gassen zoveel mogelijk te verminderen.

De uitvinding berust op het inzicht dat dit bereikt kan worden door het alkalimetaal door middel van diffusie vrij te maken in plaats van door een ontledingsreactie.

Verder berust zij op het inzicht dat een dergelijke wijze van vrijmaken bereikt kan worden door af te zien van poedermengsels.

Een inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de inrichting een metalen drager bevat waarbij de drager althans ten dele bestaat uit deeltjes die een silicium-alkalimetaalverbinding (of gernanium-alkalimetaalverbinding) bevatten.

Bij voorkeur is de drager draadvormig uitgevoerd. In het geval van een silicium-cesium verbinding (vermoedelijk CsSi^) komt cesium vrij bij ca. 530° en diffundeert naar buiten. Door middel van de stooktemperatuur kan de difussiesnelheid en daarmee de cesium-afgifte geregeld worden.

Omdat het vulproces nu vervangen is door een diffusieproces van alkalimetaal in het dragermateriaal kern een dergelijke dispenser op een reproduceerbaarder wijze vervaardigd worden.

Bovendien is door de lagere bedrijfstemperatuur de afgifte van ongewenste gassen aanzienlijk lager.

Geschikte metalen voor de drager zijn Al, Ag, Cu, Fe, Pt,

Ti, V en V, terwijl voor de alkalimetalen bij voorkeur Cs, Na, K en Ru worden gekozen.

Natrium, kalium en rubidium zijn zeer geschikt voor toepassingen in bijvoorbeeld helderheidsversterkers en röntgenbeeldversterkers voorzien van fotokathoden terwijl cesium met name toepassing vindt in fotomultiplicatorbuizen en (weergeef) buizen gebaseerd op halfgeleiderkathoden.

Om een gerichte dampafgifte te krijgen kan de drager althans oedeelteliik worden voorzien van een voor het alkalimetaal ondoordringbare laag bijvoorbeeld chroom. Dit is met name voordelig in een inrichting zoals voorgesteld in de Nederlandse octrooiaanvrage No. 8700486 (PHN 12.047) van Aanvraagster, waar een aantal halfgeleiderkathoden naast elkaar gemonteerd zijn, zodat een spieetvormige opening in de cesiumdispenser tegenover de rij kathoden gewenst is. Gerichte afgifte van het alkalimetaal kan ook worden verkregen door de drager onder te brengen in een houder welke van een opening van de gewenste vorm voorzien is (bijvoorbeeld een spleet of gerichte openingen).

De uitvinding zal thans nader worden verklaard aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld.

Een inrichting volgens de uitvinding wordt verkregen door uit te gaan van een bij voorkeur draadvormige houder van zilver of aluminium waarin zich tot 10 gewichtsprocent silicium bevindt. Aangezien het dragermateriaal niet of nauwelijks met het silicium reageert bevindt dit laatste zich voornamelijk langs de korrelgrenzen van het dragermateriaal. Dit silicium kan met cesium een silicium-cesium verbinding vormen (bijvoorbeeld CsSi4) op analoge wijze als in de tegelijkertijd ingediende octrooiaanvrage No.......... (PHN 12.657) waarbij de houder onder geschikte omstandigheden (1 atmosfeer-argondruk, T = 28°C) bedekt wordt met cesium en vervolgens verhit. Tijdens het verhitten diffundeert cesium langs de korrelgrenzen en wordt gebonden aan het silicium (tot bijvoorbeeld CsSi4). De aldus gevormde verbindingen zijn afgesloten van de omgeving, zodat de inrichting praktisch chemisch stabiel is.

Een dergelijke draadvormige cesiumbron (dispenser) kan worden gemonteerd in een vacuumbuis bijvoorbeeld tegenover een rij halfgeleiderkathoden zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage No. 8700486 (PHN 12.047). Bij verhitting komt vanaf ca. 530° cesium vrij uit het CsSi4; dit cesium diffundeert via de korrelgrenzen naar buiten. De difussiesnelheid en daarmee de cesiumafgifte is regelbaar door instelling van de temperatuur. De draad(drager) kan hierbij tegelijk drager en stookdraad zijn.

Een gerichte afgifte van het cesium kan verkregen worden door het oppervlak van de draad grotendeels te verchromen, zodat een nauwe spleet overblijft voor de afgifte van het cesium. Ook kan een dergelijke afgifte worden bereikt door de draad grotendeels of geheel onder te brengen in een nikkel-chroom omhulling die op de gewenste wijze van één of aeer openingen (bijvoorbeeld een spleet) voorzien is.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot het hier besproken voorbeeld. Zo kunnen ook andere metalen voor de drager gekozen worden, die elektrisch geleidend zijn en tot ca. 600° niet met cesium reageren. Aan deze eisen voldoen bijvoorbeeld nikkel, koper, ijzer, platina, titaan, vanadium en wolfraam.

Ook kan in plaats van cesium een ander alkalimetaal gekozen worden, bijvoorbeeld natrium of kalium, terwijl silicium vervangen kern worden door germanium. Hierbij veranderen uiteraard de vervaardigingscondities, terwijl ook de als drager geschikte metalen niet zonder meer dezelfde hoeven te zijn.

Naast het genoemde voorbeeld van de dunne vacuumbuis zijn alkalimetaalbronnen volgens de uitvinding ook zeer goed toepasbaar in andere elektronenbuizen (High Brightness Gun) en ook in inrichtingen voorzien van fotokathoden (helderheidsversterkers, röntgenbeeldversterkers) en in fotomultiplicatorbuizen.

Claims (10)

1. Inrichting voor het door middel van verhitting vrijmaken van een alkalimetaal, met het kenmerk, dat de inrichting een metalen drager bevat waarbij de drager althans ten dele bestaat uit deeltjes die een silicium-alkalimetaal of germanium-alkalimetaal verbinding bevatten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de drager draadvormig is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de drager in hoofdzaak bestaat uit een metaal uit de groep, aluminium, zilver, koper, ijzer, platina, titaan, vanadium en wolfraam.

4. Inrichting volgens één der vorige conclusies, met het kenmerk, dat het alkalimetaal tot de groep natrium, kalium, rubidium en cesium behoort.

5. Inrichting volgens één der vorige conclusies, met het kenmerk, dat de drager althans gedeeltelijk bedekt is met een voor het alkalimetaal ondoordringbare laag.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de ondoordringbare laag chroom bevat.

7. Inrichting volgens één der conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat de drager zich in een houder voorzien van tenminste een opening bevindt.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de opening spieetvormig is.

9. Elektronenbuis, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een fotokathode en een inrichting volgens één der conclusies 1 tot en met 8.

10. Elektronenbuis, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een halfgeleiderkathode en een inrichting volgens één der conclusies 1 tot en met 8.