NL9100289A - Afgeefkathode. - Google Patents

Description

Titel: Afgeefkathode.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op afgeefkathoden, en meer in het bijzonder op een afgeefkathode van het type met een ruimtereservoir waarin de geactiveerde verouderingstijd aanzienlijk is verkort.

Een afgeefkathode van het reservoirtype kan een elektronen emitterend materiaal bevatten, gemaakt door het pers-vormen van wolfraam en bariumcalciumaluminaat, een bij het bovengedeelte van het elektronen emitterend materiaal gepositioneerd poreus metaalbasislichaam, dat voorzien is van een diffunderende ruimte voor diffuus Ba, een houder voor het opslaan van het elektronen emitterend materiaal, en een bus die de houder draagt en fixeert en een verwarmingsorgaan herbergt.

Sommige additieven kunnen worden toegevoegd aan het poreuze metaalbasislichaam en het elektronen emitterend materiaal gebaseerd op de bovengenoemde basisstructuur of materiaal, teneinde de bedrijfstemperatuur van de kathode te verlagen of de stroomdichtheid te verhogen. Zoals bijvoorbeeld is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.823.044, kan een geschikt hoeveelheid van Ir, Os, Ru, Re, etc., in het poreuze metaalbasislichaam doordringen. Deze afgeefkathode van het ruimtereservoirtype is goedkoop qua vervaardigingskosten en heeft een stroomdichtheid van meer dan 10 A/cm2.

De bovengenoemde afgeefkathode van het ruimtereservoirtype kan echter het nadeel hebben, dat de voor activeringsveroudering benodigde tijd, d.w.z. de tijd benodigd voor het vormen van een monoatomaire laag op de binnenrand en het oppervlak van de ruimte van het poreuze metaalbasislichaam, ongeveer 10 tot 30 uur kan bedragen, waardoor de produktiviteit van het produkt wordt verminderd.

De reden dat de voor activeringsveroudering benodigde tijd is verlengd, is dat diffuus Ba van het elektronen emitterend materiaal geleidelijk wordt gediffundeerd door de ruimte van het op het elektronen emitterend materiaal gepositioneerde poreuze metaalbasislichaam en uiteindelijk het oppervlak van het poreuze metaalbasislichaam bereikt. Meer gedetailleerd, wanneer door thermische energie van het verwarmingsorgaan gegenereerd diffuus Ba door de ruimte passeert en de mono-atomaire laag geleidelijk op het oppervlak van het poreuze metaalbasislichaam wordt gevormd, wordt de monoatomaire laag niet op het oppervlak van het poreuze metaalbasislichaam gevormd totdat de Ba-laag voldoende is gevormd op de binnenrand van de ruimte (d.w.z. totdat de concentratie daarvan de verzadigingstoestand bereikt).

Om deze problemen te overwinnen, is er een methode om de geproduceerde hoeveelheid Ba te vermeerderen. Bij deze methode moet echter de door het verwarmingsorgaan gegenereerde hoeveelheid warmte worden vermeerderd, waardoor de levensduur van het verwarmingsorgaan verminderd kan worden en overmatige hoeveelheden van Ba verdampen. Aldus kan de levensduur van de kathode zelf, d.w.z. de tijd gedurende welke thermische elektronenemissie kan handhaven, kort zijn. Verder, wanneer verdampt barium dat niet bijdraagt aan het vormen van de monoatomaire laag, zich afzet op een deel van de periferie van de kathode, kan een prestatievermindering en verslechtering van het produkt zelf resulteren.

Het is doel van de onderhavige uitvinding een afgeefkathode te verschaffen, welke elektronenemissie gedurende een langere periode handhaaft en de activerings-verouderingstijd aanzienlijk verkort.

Om dit doel te bereiken, omvat de afgeefkathode volgens de onderhavige uitvinding het elektronen emitterend materiaal en een poreus metaalbasislichaam, waarbij het genoemde elektronen emitterend materiaal een geschikte hoeveelheid van BaAl4 en Ni bevat en bariumcalciumaluminaat als basismateriaal omvat.

De bovengenoemde doelen en andere voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door de hierna volgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding onder verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een doorsnede is van een voorbeeld van een afgeefkathode van het ruimtereservoirtype; fig. 2A een uitvergrote dwarsdoorsnede is van een poreus metaalbasislichaam gepositioneerd op een bovengedeelte van elektronen emitterend materiaal in de afgeefkathode van het ruimtereservoirtype van fig. 1, waarbij monoatomaire lagen niet zijn gevormd op de binnenwand van een ruimte van het poreuze metaalbasislichaam en zijn oppervlak; fig. 2B een uitvergrote dwarsdoorsnede is van het poreuze metaalbasislichaam gepositioneerd op het bovengedeelte van het elektronen emitterend materiaal in de afgeefkathode van het reservoirtype van fig. 1, waarbij monoatomaire lagen zijn gevormd op de binnenwand van de ruimte van het poreuze metaalbasislichaam en zijn oppervlak; en fig. 3 een vergelijkend lijndiagram is van stroomdichtheid tegen tijd en temperatuur wanneer activeringsveroudering van een afgeefkathode zoals getoond in fig. 1 en een conventionele afgeefkathode wordt uitgevoerd.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een voorbeeld van een afgeefkathode van het ruimtereservoirtype die de onderhavige uitvinding belichaamt. In de tekening omvat de afgeefkathode een in een houder 3 opgeslagen emitterend materiaal 2, een op de bovenkant van het elektronen emitterend materiaal 2 aangebracht poreus wolfraam metaalbasislichaam 1, en een bus 4 die deze draagt en fixeert en een verwarmingsorgaan 5 omsluit.

Het elektronen emitterend materiaal 2 is geprepareerd door bariumcalciumaluminaat te mengen met BaA14 poeder, en Ni-poeder en W-poeder, en dan het mengsel te pers-vormen in een voorafbepaalde vorm, waarin de hoeveelheid van het genoemde BaAl4+Ni-poeder bij voorkeur 5 tot 30 gew.% is, en binnen dit gebied varieert de eigenschap van het materiaal niet, echter, wanneer de hoeveelheid van het genoemde BaAl4+Ni-poeder meer bedraagt dan 30 gew.%, wordt de karakteristiek van de kathode verlaagd omdat een Ba-producerende reactie plotseling optreedt bij het begin van de activering en een gesmolten materiaal wordt gevormd door de door reactiewarmte veroorzaakte temperatuurstijging.

Het bariumcalciumaluminaat is geprepareerd door BaC03, CaC03 en Α13003 poeder te mengen met een molratio van 4:1:1, en ze te bakken.

Een metaalpoedermengsel in deze mengratio is gevormd tot een elektronen emitterend materiaal 2 opgenomen in het reservoir 3 door gebruik te maken van een persapparaat.

Het bij de bovenkant van het elektronen emitterend materiaal 2 opgestelde poreuze metaallichaam 1 wordt gefabriceerd door een warmtebestendig materiaalpoeder zoals wolfraam te pers-vormen en te sinteren, en wordt dan door lassen aan het reservoir 3 bevestigd.

Het aldus gevormde elektronen emitterend materiaal omvat BaAl4-en Ni-poeder, dus kan het snel een monoatomaire laag produceren door activeringsveroudering.

Fig. 2A illustreert een poreus metaalbasislichaam voorafgaand aan de activeringsveroudering, waarin de ruimte IA van het poreuze metaalbasislichaam 1 zijn originele toestand heeft zoals gevormd tijdens het fabricageproces.

Fig. 2B illustreert het poreuze metaalbasislichaam na de activeringsveroudering, waarin een Ba-laag 6a is gevormd in de binnenwand van de ruimte IA en een monoatomaire laag 6 bestaande uit Ba-W-0 is gevormd op zijn oppervlak.

Meer gedetailleerd, reageren in het elektronen emitterend materiaal aanwezige BaAl4 en Ni tijdens deze activeringsveroudering plotseling bij een temperatuur van ongeveer 700°C en produceren verdampt Ba en 4 AINi. De reactie van bariumcalciumaluminaat en wolfraam, hetgeen een reducerende stof is, door thermische energie gegenereerd door een verwarmingsorgaan, en de reactie van BaAl4 en Ni produceren een verdampt Ba.

Op dit moment is de chemische reactie formule als volgt:

Aldus wordt de Ba-laag 6a gevormd door een voldoende verdamping van Ba door de ruimte la van het poreuze metaalbasislichaam 1 en wordt de monoatomaire laag 6 gevormd door verdampt Ba op het oppervlak van het poreuze metaalbasislichaam 1.

Fig. 3 illustreert als een vergelijkend lijndiagram kurven van stroomdichtheid tegen tijd en temperatuur, wanneer een activeringsveroudering wordt uitgevoerd bij een afgeefkathode van de onderhavige uitvinding en bij een conventionele afgeefkathode.

Zoals uit fig. 3 blijkt, is de activerings-verouderingstijd van de conventionele afgeefkathode, benodigd opdat de stroomdichtheid een waarde van meer dan 2,4 A/cm2 bereikt, 10 uur en is die van de geïllustreerde uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding 2 uur.

Zoals bovenbeschreven kan de geïllustreerde afgeefkathode de verouderingstijd bekorten door de activeringsverouderingsfunctie van BaAl4 en Ni te promoten, waardoor de produktie van de kathode per uur toeneemt en ook de levensduur daarvan verlengd wordt tengevolge van de toename van de Ba-produktie.

Claims (3)

1. Afgeefkathode omvattende een elektronen emitterend materiaal 3, een poreus metaalbasislichaam 1, en een bus 4 met het kenmerk, dat het elektronen emitterend materiaal 2 BaAl4 en Ni bevat.

2. Afgeefkathode volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de hoeveelheid van het genoemde BaAl4+Ni 5 tot 30 gew.% is gebaseerd op 100 gew.% van het elektronen emitterend materiaal.

3. Afgeefkathode volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het elektronen emitterend materiaal bariumcalciumaluminaat en wolfraam bevat.