SE454925B - Metod for framstellning av en boridiserad forradskatod, boridiserad forradskatod framstelld genom metoden samt anvendning av katoden i ett sendarror eller en magnetron - Google Patents

Description

454 925 2 b) uppvärmning av katoden i en gasatmosfär som innehåller en gasformig borförening vid en sådan temperatur att boron avsätts på katoden, c) uppvärmning av katoden i ett vakuum eller en icke reaktiv atmosfär till katodens drifttemperatur och hållande den vid nämnda temperatur en tid så att en borid av basmaterialet bildas. Atmosfären innehållande väte innefattar exem- pelvis rent väte eller en blandgas innefattande en ädelgas, kväve och väte.

Den gasformiga borföreningen utgörs företrädesvis av diboran (BZHS).

Denna förening är billig och tillräckligt tillgänglig. Det är emellertid alter- nativt möjligt att använda B4Hl0 (för en temperatur högre eller lika med 16°C) eller B5H9 (för en temperatur högre än eller lika med 59°C) eller en av gaserna BF3, BCl3, BBr3 blandad med H2. Solida- eller vätskeborföreningar i ångform och blandade med en bärgas kan även användas.

Exempelvis kan dekaboran (BIOHI4) med en smältpunkt på 99.5°C och kokpunkt på 2l3°C mycket lätt förângas. - Eftersom bor är mindre fast bundet till basmaterialet ( volfram, molybden etc) än kol, kan bor bättre genom diffusion bridra till reduktionen av emissionsmaterialet (oxid). Emittermaterialets reduktion under katodens livs- längd kan även äga rum i områden som_är belägna längre bort från katodytan.

Användningen av uppfinningen har ett stort antal fördelar. Experiment har visat att mättnadsemissionen för boridkatoder är väsentligen 1.5 gånger så stor som mättnadsemissionen för karboniserade katoder.

Reaktionsprodukten hos metalloxiden i karboniserade katoder är kolmonooxid (CO) och i boridiserade katoder är det boronoxid (8203). CO har ett ång- tryck 1 atm. vid 19l°C och 8203 och'B203 har ett ångstryck på 1 atm. vid 1860°C. I rör med karboniserad katod frigörs en väsentlig mängd gas från katoden i form av CO. I rör med boridiserade katoder är ångtrycket för B203 så lågt att endast avgasningen av rörets återstående komponenter behöver beaktas. I magnetroner ger en bättre emission en reduktion av glödspänningen vid vilken röret fortfarande fungerar normalt och därmed ett mer stabilt upp- förande hos magnettronen. I sändarrör leder en högre emission kombinerad med ett mindre katodgalleravständ till en större förstärkarprodukt och bandbredd.

Dessutom är det möjligt för boridiserade katoder i sändarrör att sänka katod- temperaturen, varigenom rör som har en längre livslängd erhålls. _ En längre livslängd uppnås även genom att, som ett resultat av att bors bättre diffusion, emittermaterialet även reduceras i delar av katoden som under karbonisation av ytan inte längre nås, som ett resultat av kolbristen som är förenad med en sämre koldiffusion. Som ett resultat av detta kan förrådet av 3 454 925 emittermaterial användas väsentligt bättre.

Boridisering kan utföras i apparat som hittills har använts för att kar- bonisera katoder.

Genom att upprugga katoden före boridisering genom att sandblästra den, exempelvis med volframakarbid eller genom en etsningsprocess erhål1s'en grov yta, varigenom en bättre vidhäftning av borskiktet till katoden erhålls. Genom brittiska patentskriften 7655 är det förut känt att öka den elektriska resis- tansen hos lampors glödtrådar genom att behandla den med bor. Detta utförs vid en mycket hög temperatur (vit glöd) för att förhindra att ett borskikt eller kolskikt bildas. I metoden enligt uppfinningen används mycket lägre temperatu- rer under behandlingen i atmosfären som innehåller bor och ett borskikt bildas.

En metod såsom beskriven i ovannämnda brittiska patentskrift skulle resultera i bildandet av boranhopningar i gasen och inget borskikt skulle avsättas på V01- fran-toriumkatoden.

Uppfinningen kan användas för boridisering av både direkt uppvärmda och indirekt uppvärmda förrådskatoder (trådar, tryckta matriser, etc.).

Några utföringsexempel av uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till följande exempel och till bifogade ritning, där jjg_1 visar en sidovy i snitt av en lindad direkt uppvärmd magnetronkatod och jig_§ visar en sidovy av en slingkatod ("mesh cathode") för ett sändarrör.

Exempel 1.

En direkt uppvärmd magnetronkatodspole 1 av toriderad volfram visad i fig 1 består av åtta varv med en trådtjocklek på 0.6 mm, en diameter på 5 mm, och vilken spole 1 har en längd på 10 mm, sandblästras med volfram-karbid och upp- värms sedan i en väteatmosfär. Spolen 1 uppvärms sedan i en gasblandning av diboran och argon vid en temperatur på 600° C genom att föra en ström på 7.5 A genom spolen. Efter 5 minuter avlägsnas diboranargonblandningen och strömmen genom katoden som nu är i ett vakuum (tryck 1.3.10'3 Pa) ökas till 19 A och hålls vid 19 A under 5 minuter. I stället för vakuum kan även en torr väteatmosfär (exempelvis vid atmosfäriskt tryck) användas. Spolens 1 temperatur under denna behandling är 1600 ° C. Katodspolen 1 innefattar en inåt böjd _ övre ände 2 och en sig tangentiellt sträckande nedre ände 3. Denna nedre ände 3 är ansluten till en molybdenändplatta 5 och en bärstav 6 medelst en svets. Den övre änden 2 är ansluten till en bärstav i centrum och ändplattan 9 medelst en svets 7. Bärstavarna 6 och 8 är anordnade i en aluminiumplatta 12 medelst kopparrör 10 och tätningsringar 11 och aluminiumplattan 12 är sluten till 454 925 en ringformad baspïatta 13.

Exempel 2.

Fig 2 visar schematiskt en slingkatod 20 konstruerad av 30 trådar av iantaniserad molybden sträckande sig eniigt en vänsterhandsträdning och 30 trådar av moiybden sträckande sig eniigt en högerhandsträdning, varvid trådarna är sammansvetsade vid korsningarna. Katodtrådarna har en tjockiek på 0.45 mm och biïdar en katod med en iängd på 257 nm och en diameter på 78.8 mm. Vid ena änden är katoden 20 svetsad ti11 en ytterring av en cirkeiformad rektanguiär metaïikanaï 21 och vid den andra änden tili en cirkeiformad ring 22, viiken ring biïdar en ände av en ihålig metaiïbärarande cylinder 23. Inuti den ihåiiga cyiindern 23 och katoden 20 sträcker sig den ihâiiga metaïicyñindern 24 ko- axieïit, viiket biidar dei av en giödströmskrets för katoden 20. Cyiindern 24 övergår till en ihålig cyiinder 26 med mindre diameter via en skivformad dei 25. Hâien 27 i cyiindern 24 ger access ti11 några icke förångande getter som finns bakom nämnda hâi. Tunna moiybdenband 28 är ans1utna ti11 cyiinderns 24 fria ände och är fastspända meiïan cyiinderväggen och ett band 29 som även består av moiybden. Från denna ansiutning sträcker sig banden 28 axie11t i början och beskriver sedan en väsentiigen haivcirkuiär båge och avsïutas siut- ïigen i axieii riktning meiian ett moiybdenband 30 och katodkanaiens 21 inner- ring. Katoden uppvärms i rent väte och utsätts sedan för en biandning av B4H1o och argon vid 700° C. Efter fem minuter aviägsnas B4H10-b1and- ningen och katoden uppvärms ti11 1400°C under 5 minuter. Denna uppvärmning kan med fördeï utföras i det försïutna sändarröret på pumpen under evakuering.

Nu bildas en La -[Mo b-katod som har en väsentiigen iängre 1ivs1ängd än kar- boniserade iantanmoiybdenkatoder, eftersom inga 1oka1a borbrister uppträder.

Exempeï 3 En katod av den form som är visad i fig 2 består av trådar av ceriumtung- sten (med några procent ceriumoxid däri). Katoden uppvärms i en biandgas av heiium, kväve och väte och placeras sedan vid 800°C i en biandning av BF3 och H2. Efter feh minuter avlägsnas BF3-H2-biandningen och katoden upp- ; värms ti11 väsentïigen 140000 under fem minuter i torrväte av atmosfäriskt tryck. På detta sätt biidas en Ce -[N15-katod. 5 454 925 Exempe1 4.

En katod av den form som visas i fig 1 består av en spoie av gadoiiniume- rad varm-am (med nâgra procent gadoiiniumoxid - Gd203 däri). Denna katod renas genom uppvärmning i renf väte och uppvärms sedan tiii 600° C och p1ace- ras i en bi andning av 8013 och H2, viïken bi andning aviägsnas efter fem minuter. Katoden håHs sedan vid en temperatur på I600° C under fem minuter, varvid en ed - [iv-JB - Kazaa andas. '

Claims (7)

454 925 6 Patentkrav. m

1. Metod för framställning av en boridiserad förrådskatod innefattande ett basmaterial som smälter vid en hög temperatur och i vilket finns emissions- material i form av en metalloxid, vilken metalloxid reduceras kontinuerligt - under katodens drift och metallen dïffunderar till ytan i atomär form och där bildar en enatomig film, k ä n n e t e c k n a d av att metoden innefat- tar följande steg: a) rening av katoden genom glödgning i en atmosfär innehållande väte; b) uppvärmning av katoden i en gasatmosfär som innehåller en gasformig borförening till en sådan temperatur och bor avsätts på katoden; c) uppvärmning av katoden i ett vakuum eller en icke reaktiv atmosfär till katodens drifttemperatur och hållande den vid nämnda temperatur en tid så att en borid av basmateríalet bildas.

2. Metod enligt patentkravet 1, k ä n n e_t e c k n a d av att dawgasformi- ga borföreningen är diboran (BZH6).

3. Metod enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att bas- materíalet uppruggats före steget a). Ä.

4. Metod enligt patentkravet 1,2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att me- talloxiden är en oxid av en av metallerna i skandíumgruppen av den periodiska tabellen för grundelement (lll-B-gruppen).

5. Metod enligt patentkravet B, k ä n n e t e c k n a d av att metalloxiden är toriumoxid och basmateríalet är volfram.

6. Boridiserad förrâdskatod framställd genom metoden enligt något av patent- kraven l-5, vilken förrâdskatod innefattar ett vid hög temperatur smältande basmaterial och i vilket finns emissionsmaterial i form av metalloxid, vilken metalloxid reduceras kontinuerligt under katodens drift och metallen diffunde- rar till ytan i atomär form och där bildar en enatomig film, k ä n n e t e c k- n a d av att katoden renats genom glödgning i en atmosfär innehållande väte, att katoden uppvärmts i en gasatmosfär som innehåller en gasformig borföfening till en sådan temperatur att bor avsätts på katoden, och att katoden uppvärmts 5 i ett vakuum eller en icke reaktiv atmosfär till katodens drifttemperatur och hållits vid nämnda temperatur en tid så att en borid av basmateríalet bildats. 7 454 925

7. Användning av en borïdíserad Förrådskatod enligt patentkravet 6.í ett sänder-rör eller en magnetron.