PL7303B1 - Przyrzady do wyladowan elektronowych i sposób ich wyrobu. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy przyrza¬ dów wyladowawczych, posiadajacych ka¬ tode zarowa w zamknietern naczyniu próz- nem (bance, rurce), zawierajacem pewna ilosc metalu alkalicznego, jak np. cezu lub rubidu. W szczególnosci wynalazek doty¬ czy przyrzadów, w których wyladowanie odbywa sie glównie przez elektrony ujemne bez znaczniejszej jonizacji wskutek zde¬ rzen.Wynalazek ulatwia wyladowania przez wytwarzanie na powierzchni katody warst¬ wy tlenku, dzieki czemu metal alkaliczny trzyma sie powierzchni katody podczas dzialania mocniej, anizeli w przypadku katody nieutlenionej.Gdy do przestrzeni, otaczajacej rozza¬ rzona katode w przyrzadzie wyladowaw- czym, wprowadzic pare metalu alkaliczne¬ go, np. cezu lub rubidu, to w pewnych wa¬ runkach wydajnosc (emisja) elektronów z katody bedzie o wiele wieksza, anizeli wy¬ dajnosc, otrzymana bez zastosowania pary wymienionych metali. Stwierdzono, ze w przyrzadzie, zawierajacym elektrode wol¬ framowa i pare cezu o cisnieniu nizszem od cisnienia, pod którem moglaby powstac jo¬ nizacja wskutek zderzenia, temperatura, w której wydajnosc osiaga wartosc maksy¬ malna, wynosi okolo 430° C. Przy wyzszych temperaturach, panujacych w naczyniu, a wiec i wyzszych cisnieniach pary, dopu¬ szczalna temperatura maksymalna stopnio*wo wzrasta wraz z odpowiednim wzrostem emisji elektronów. spotegowanie emisji mozna prawdopo¬ dobnie przypisac ciaglemu wytwarzaniu sne na goracej elektrodzie przez adsorocje DiomtLi metalu alkalicznego, której szybkosc parowania jest o wiele mniejsza od szyb¬ kosci parowania czystego metalu alkalicz¬ nego w bance. Blona tworzy powierzchnie, wysylajaca elektrony o wiele latwiej, ani¬ zeli powierzchinia materjalu nietopiiwego, z którego jest wykonana katoda zarowa, Podczas ciaglego parowania blonki zacho¬ dzi równiez ciagle jej odtwarzanie przez atomy metalu alkalicznego, uderzajace o rozgrzana powierzchnie. Gdy temperatura wzrosnie powyzej temperatury krytycznej dla danego cisnienia pary, to blona cezowa paruje tak silnie, iz emisja elektronów ma¬ leje.Wplyw pewnych elektrycznie ujemnych gazów, jak np, azotu, na wytwarzanie war¬ stwy wiazacej na rozgrzanej katodzie, tu¬ dziez na powiekszenie przez to trwalosci blony metalu alkalicznego jest juz znany, W obecnosci tych materjalów wiazacych mozna stosowac temperatury wyzsze od 430°C dla uzyskania odpowiednio wyzszej wydajnosci elektronów z katody, nie zmniejszajac przytern ani nie niweczac sku¬ tecznego dzialania blony.Stosownie do wynalazku niniejszego, przyrzad do wyladowan elektronowych, zawierajacy metal alkaliczny w rodzaju np, cezu lub rubidu, wyróznia sie tern, ze na katodzie tego przyrzadu wytwarza sie war¬ stewka tlenku, utrzymuj aca trwalosc blony metalu alKalicznego nawet w temperaturze wysokiej.Stosownie równiez do niniejszego wyna¬ lazku, w przyrzadzie znajduja sie pewne czynniki chemiczne, laczace sie z gazami, które obnizaja wydajnosc elektronów a powstaja w drobnych ilosciach podczas pracy.Fig. 1 i 2 zalaczonego rysunku przed¬ stawiaja przyrzad dwuelektrodowy, zbudo- wany w mysl wynalazku, w przekrojach mniej wiecej prostopadlych wzgledem sie¬ bie; fig, 3 i 4 wyobrazaja przyrzad tróje- lektrodowy.Przyrzad na fig, 1 posiada budowe na¬ der prosta. Sklada sie on z banki wypróz¬ nionej /, zawierajacej katode 2 i anode 3.Katoda 2, w postaci wlókna, zgietego w ksztalcie litery V, jest wykonana z metalu nietopiiwego, np, z molibdenu. Konce ka¬ tody lacza sie ze zwyklemi przewodami 4, 4\ doprowadza jacemi prad, a miejsce zgie¬ cia katody podtrzymuje podpórka 5 za po¬ srednictwem drucianego haczyka 6. Anoda 3, np. z wolframu, niklu, miedzi lub innego wlasciwego materjalu przewodzacego, po¬ laczona jest elektrycznie z przewodnikiem 7, wtopionym w slupek banki. Trzonek ze¬ wnetrzny dla jasnosci pominieto.Znane sa juz dotychczas rózne sposoby uzyskiwania dobrych wyników zapomoca gazów elektrycznie ujemnych. Wedlug jed¬ nej z najpowazniejszych metod, przyrzad, zawierajacy anodeniklowa, otrzymuje zwy¬ kla duza próznie, katode rozzarza sie do wy¬ sokiej temperatury (okolo 2230°C), a anode ogrzewa np. zapomoca pola szybkozmienne- go w celu usuniecia wchlonietych gazów.Potem mozna wprowadzic eez i zalutowac rurke. Czesc gazu, wchlonietego na po¬ wierzchni katody, moze byc szkodliwa; od¬ pedza sie ja przez ogrzanie katody w cia¬ gu paru sekund do temperatury okolo 1130°C. Pozostala warstwa gazu pochlania silnie eez, sprowadzajac pozadana wzmo¬ zona wydajnosc elektronów.Wykryto jednak, iz mozna otrzymac wy¬ niki korzystniejsze przez zastosowanie tle¬ nu w celu utworzenia warstwy wiazacej.Istotnie, dobroczynne dzialanie gazu, po¬ chodzacego z niklu anody, nalezy przypi¬ sac najprawdopodobniej zawartemu w nim tlenowi.Przyrzad (fig. 1) opróznia sie calkowi¬ cie, a wlókno rozzarza do wysokiej tempe- — 2 —ratury, która w wypadku wolframu wynosi przynajmniej 1730°C, dla oczyszczenia je¬ go powierzchni i usuniecia zawartego w nim gazu. Nastepnie wpuszcza sie do banki tlen az do cisnienia okolo 20 do 30 mikronów (0, 020 — 0,030 mm), a wlókno rozgrzewa sie najwlasciwiej do temperatury okolo 1100° do 1200° C przez pare sekund, wsku¬ tek czego ma katodzie powstaje cienka war¬ stewka pochlonietego tlenu* Pozostaly tlen wypompówywa sie, a do banki przedysty- lowywa pewna ilosc cezu lub rubidu, które moga nawet skroplic sie na sciankach, jak pokazano w miejscu 8, aby utworzyc nad¬ miar miewyparawanego cezu we wszelkiej temperaturze roboczej.Metal alkaliczny, np. cez, wprowadza sie po opróznieniu z rurki bocznej (na rysunku pominietej), zawierajacej mieszanine od¬ czynników redukujacych, w rodzaju np, wapnia lub magnezu, i odpowiedni zwiazek wprowadzanego metalu, np, chlorek cezu.Gdy anoda jest wykonana calkowicie z materjalu nieutlenionego, to po wprowa¬ dzeniu cezu wpuszcza sie tlen w ilosci do¬ statecznej do utlenienia czesci tegoz. Po¬ wstala stad mieszanina cezu i tlenku cezu usuwa szkodliwe gazy, a w szczególnosci wodór. Dla oczyszczenia mozna dodatkowo wprowadzic wodór w ilosci równej mniej wiecej polowie (na objetosc) ilosci po¬ przednio wprowadzonego tlenu. Wkoncu rurke sie zalutowywa przy nieustannej pra¬ cy pompy oprózniajacej. Wprowadzenie wodoru obok tlenu powoduje tworzenie sie wodorku cezu (CsH) i wodorotlenku cezu (C$OH). Mieszanina cezu i jego zwiazków posiada wlasnosc usuwania tlenku wegla w drodze polaczenia1 chemicznego.W pewnych wypadkach anode mozna utworzyc w calosci lub czesciowo z odpo¬ wiedniego metalu utlenionego. Do anody przymocowany jest pasek 9utlenionego me¬ talu, np. utlenionej miedzi. W tym wypad¬ ku niema juz potrzeby wprowadzania tlenu po wprowadzeniu metalu alkalicznego, po¬ niewaz cez oddzialywa na tlenek miedzi, tworzac tlenek cezu. Wodftr mozna w razie zyczenia wprowadzic jak poprzednio.Nalezy unikac w rurkach, zawierajacych metale alkaliczna skraplania sie metaluna slupku, w którystopione sa druty, gdyz mogloby to spowodowac uplyw elektrycz¬ ny pomiedzy temi drutami. Skraplanie ta¬ kie wystepuje w szczególnosci w tych miej¬ scach, gdzie znajduje sie tlenek cezu. Wo¬ bec tego w chwili wprowadzania do rurki tlenu slupek szklany nalezy uwolnic od skroplonego cezu przez ogrzewanie, a cze¬ sci, w których zgromadzil sie cez, trzeba nalezycie chlodzic, zeby uniknac dostrze¬ galnego cisnienia pary cezu w chwili wpro¬ wadzania tlenu. Aby mozliwie zredukowac niebezpieczenstwo zwarcia, elektrycznego, dobrze jest otoczyc przewodniki, doprowa¬ dzajace prad, niedotykajacemi ich krótkie- mi szklanemi rureczkami 10* Po salutowaniu rutki, sporzadzonej sto¬ sownie do jednej z metod, nalezy ogrzewac katode przez pare sekunddo1030*^1230° C dla uwolnienia warstewki tlenu od skodli- wych substancyj. Przyrzad mozna wtedy stosowac np. do prostowania pradu zmien¬ nego, jak to pokazano schematycznie na fig. 1, lub do innych celów, wymagajacych rurek o katodzie zarowej, Katoda ogrzewa sie pradem, pochodzacym z sekcji // uzwo¬ jenia wtórnego transformatora 12, katoda zas i anoda sa przylaczone do koncówek sekcji glównej 13 uzwojenia wtórnego za posrednictwem przewodów 14, 15 w szereg z obciazeniem 16.Gdy przyrzad, sporzadzony w opisany wyzej sposób, przez wpuszczenie tlenu ga¬ zowego pocznie pracowac przy temperatu¬ rze katody okolo 630°C, a ogólnej tempe¬ raturze banki 30°, to otrzymana wydajnosc (emisja) elektronów z katody wynosi oko¬ lo 200 do 300 miliamperów na centymetr kwadratowy powierzchni. Wydajnosc ta jest tego samego rzedu, ca i wydajnosc zwlókna wolframowego, dzialajacego w prózni, w nieobecnosci cezu lub podobnie dzialajacego ciala, w temperaturze okolo 2000°C, lecz za to ilosc potrzebnej energji jest o wiele mniejsza.Warstwa wiazaca tleijiowa na katodzie paruje szybko dopiero w temperaturze po¬ wyzej 1300°C. Gdy rurka zawiera metal cez w temperaturze okolo 30° C, to wydajnosc elektronów z blony cezowej, wytworzonej ma warstwie tlenu, stale wzrasta wraz z temperatura wlókna az do 630°C, Dalszy wzrost temperatury obniza wydajnosc elektronów, poniewaz powierzchnia wlókna obnaza sie, czyli pozbawia sie cezu. Naj¬ wyzsza temperatura robocza wynosi zatem okolo 630°C i w temperaturze tej niema do¬ strzegalnego parowania warstwy tlenowej.Przy wyzszych temperaturach banki, a wiec i odpowiednio wyzszych cisnieniach pary cezu, blona cezowa pozostaje nienaruszona i przy wyzszych temperaturach katody, je¬ zeli sie zapobiegnie szkodliwemu bombar¬ dowaniu katody jonami dodatniemi. Emisja elektronów przy najkorzystniejszej tempe¬ raturze katody i temperaturze banki, rów¬ nej 43°C, jest mniej wiecej dwa razy wiek¬ sza, anizeli wartosc maksymalna, osiagana przy temperaturze banki 20°C, Warstwe tlenowa mozna jednak usunac prczez bombardowanie jonami dodatniemi Jony cezu np. o energji 40 wolt usuwaja tlen z widoczna szybkoscia. Inne jony, jak np. jony wodoru, moga oddzialywac che¬ micznie na warstwe tlenu. Jony, nie posia¬ dajace 'dostatecznej energji do usuniecia tlenu, moga wieznac w blonie, zmniejsza¬ jac jej zdolnosc adsorbcji cezu. Bywa to w wypadku jonów tlenku wegla o energji oko¬ lo 20 wolt.Pozadane jest wiec unikniecie bombar¬ dowania katody jonami dodatniemi. Kon¬ strukcja, pokazana na fig. 1, jest korzystna dla dzialania przyrzadu przy napieciach o tyle wysojkich, ze moga one spowodowac znacza jonizacje resztek gazu, W nieobec¬ nosci jonów dodatnich, scianki naczynia, zawierajacego elektrody, laduja sie ujem¬ nie bombarduj aeemi je elektrpnami. Po¬ niewaz zas miedzy temi sciankami a katoda niema przeszkód, jak to widac z fig. 1, po¬ wstajace jony dodatnie przyciagaja sie przez naladowane scianki i nie bombarduja katody.Fig. 3 przedstawia przyrzad trójelektro- dowy. Przyrzad sklada sie z katody prosto- linjowej 77, osadzonej na podpórce 28 za posrednictwem sprezynki 29, z elektrody sterowniczej 18 i z anody, czyli plytki 19, umieszczonych razem wewnatrz wypróznio¬ nej banki 20. Zarówno elektroda sterowni¬ cza 18, jak i anoda stanowia plaskie plytki (blaszki), ustawiane w kierunku promieni w stosunku do katody. Elektroda 18 skla¬ da sie z polowy plytdk, poustawianych ko¬ lejno, a mianowicie z plytek dluzszych, po¬ laczonych drucikami z pierscieniem 21.Wzajemne polozenie plytek elektrody ste¬ rowniczej i anody wskazuje fig. 4, gdzie plytki elektrody sterowniczej sa oznaczone przez 18a, 18b, 18c i 18d, a plytki anody przez 19a, 19b, 19c i 19d. Plytki anody po¬ laczone sa pierscieniami 22 i 23, by zapo¬ biec przesuwaniu sie ich.W rurce takiej budowy prawie cala ilosc jonów dodatnich powstaje w przestrzeni pomiedzy anoda i plytkami sterowniczemi, a nie pomiedzy wlóknem katodowem i plyt¬ kami. Jony powstaja wiec tam, gdzie pole elektryczne odrzuca je ku „siatce", dzieki czemu nie uderzaja one w katode. Elektro¬ dy lacza sie ze zwyklemi przewodnikami, wtopipnemi w iszklo, przyczem przewodniki katody oznaczono przez 24, 25, przewodnik elektrody sterowniczej przez 26, a prze¬ wodnik anody przez 27. Dla uproszczenia rysunku trzonek pominieto. Przyrzad ten moze byc uzyty w roli detektora w radio¬ technice lub wzmacniacza i wlacza sie w obwód, jak zwykle przyrzady trójelektro¬ dowe.Po wypróznieniu banki wprpwadza $ie — A —do niepewna ilosc cezu i zwieksza sie wy¬ dajnosc katody w sposób opisany wyzej.Aczkolwiek zarówno w opisie, jak i w za¬ strzezeniach wymienia sie cez, to jednak, oczywiscie, mozfc byc równiez stosowany i rubid, posiadajacy ie same wlasciwosci, co i cez. Emisja elektronów, osiagana przy pomocy jrubidu, jest jednak nieco mniejsza.W przyrzadzie opisanej budowy mpzna stosowac napiecie znaczniie wyzsze od na¬ piecia jonizujacego. \Dobre wyniki co do trwalosci przyrzadu osiagnieto przy napie¬ ciu okolo 45 wolt. Niektóre rurki typu pokazanpgo na fig. 1, dawaly rezultaty za¬ dawalajace, nawet przy 80 woltach.Udoskonalony przyrzad wedlug wyna¬ lazku niniejszego ma te zalete, iz wyma¬ ga bardzo malo energfi dla wlókna. Przez odpowiednie ustosunkowanie dlugosci i srednicy:wlókna mozna osiagnac wydajnosc elektronów od 5 do 10 miliamperów, stosu¬ jac przytem we wlóknie prad grzejny z po¬ jedynczego isuchego elementu, równajacy sie 40 miliamperom. PL PL

Claims (3)

1. Z a sitrzezenia patentowe. 1. , Przyrzad do wyladowan elektrono¬ wych, posiadajacy katode zarowa i jedna lub kilka innych elektrod, zawartych w o- próznionem naczyniu, zawierajacem peWna ilosc metalu alkalicznego w rodzaju np. ce- zu lub rubidu, znamienny tern, ze rzeczona katoda posiada na sobie warstewke po¬ chlonietego tlenku, dzieki czemu blona me¬ talu alkalicznego podczas pracy trzyma sie powierzchni katody mocniej, anizeli przy uzyciu katody nieutlenionej.

2. Przyrzad do wyladowan elektrono¬ wych wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze naczynie zawiera pewna ilosc tlenku cezu.

3. Przyrzad do wyladowan elektrono¬ wych wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tern, ze w naczyniu znajduje sie materjal, zdol¬ ny do laczenia sie z tlenkiem wegla i wo¬ dorem. • i 4. Przyrzad , q wyladowan elektrono¬ wych wedlug zastrz; 1 — 3, znamienny tern, ze elektrody sa urzadzone w sposób, zapo¬ biegajacy znaczneniu bombardowaniu ka¬ tody jonami dodatniemi. 5. Sposób wyrobu przyrzadów, wska¬ zanych w zastrz. 1—4, znamieniry tern, ze katode poddaje sie dzialaniu rozrzedzonego tlenu praktycznie w nieobecnosci innych gazów, rozgrzewa sie ja do 1030° — 1230°C, nastepnie usuwa sie nadmiar tlenu i wpro¬ wadza pary cezu, stykajace sie z katoda. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamien¬ ny tern, ze do naczynia wprowadza sie wo¬ dór w ilosci, dostatecznej do zredukowania czesciowo utlenionego cezu. 7. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tern, ze pary metalu alkalicznego stykaja sie z katoda pod cisnieniem tak dobranem wzgledem temperatury -roboczej katody, iz otrzymuje sie przy danej temperaturze znacznie wyzsiza wydajnosc elektnonów, a- nizeli w przypadku katody nieutlenionej. 8. Sposób wedlug zastrz. 5 — 7, zna¬ mienny tern, ze temperature przyrzadu u- trzymuje sie podczas pracy na poziomie okolo 30°C. International General Electric Company, Inc. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 7303. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa PL PL