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Vorratskathode und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Vorratskathode, u. zw. insbesondere jenen Teil der Vorratskathode, welcher die Basis der aktiven Oberfläche bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Vorratskathoden bzw. zur Behandlung der besagten Oberfläche.
Es ist bereits eine grosse Anzahl von verschiedenen Vorratskathoden bekannt. Das gemeinsame Kennzeichen dieser Kathoden besteht darin, dass die Hauptmenge des aktivierenden Stoffes in einem unter der aktiven Oberfläche vorgesehenen sogenannten Vorratsraum angeordnet ist und von dort im Laufe des Betriebes der Kathode auf die aktive Oberfläche der Kathode gelangt. Auf der aktiven Oberfläche der Kathode liegt eine Schicht des aktiven Stoffes von bloss molekularer bzw. atomarer Stärke. Zwischen der aktiven Oberfläche der Kathode und dem Vorratsraum ist entweder ein poröser Körper aus einem hochschmelzenden Metall oder ein Migrationsmantel oder ein anderes, den Nachschub förderndes Organ angeordnet.
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung eines solchen, den Nachschub fördernden Organes, welches als gesinterter poröser Körper oder als Migrationsmantel od. dgl. ausgebildet ist. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass der über dem Vorratsraum liegende, eine Schicht molekularer bzw. atomarer Stärke des aktiven Stoffes an seiner dem Vorratsraum abgekehrten Oberfläche tragende Bauteil (Migrationsmantel, poröser Körper), mindestens an jenen Stellen, welche als emittierende Oberfläche dienen, unter Lösung der metallischen Oberfläche elektrolytisch poliert und gegebenenfalls chemisch und bzw. oder elektrochemisch gereinigt ist.
Hiedurch werden, wie aus Versuchen festgestellt werden konnte, nicht nur die Verunreinigungen der Oberflache entfernt, sondern zum Teil auch selbst die metallische
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man eine vollkommen glatte Kathodenoberfläche, welche für die Emissionseigenschaften und die Lebensdauer der Kathode von grossem Vorteil ist.
Es wurde nun bei Kathodenkernen von Oxydkathoden bereits eine chemische Reinigung oder auch eine elektrochemische Reinigung, z. B. ein elektrolytischer Poliervorgang vorgeschlagen. Bei derartigen Kathoden wird der metallische Kathodenkern bekanntlich durch eine ziemlich dicke Schicht von anhaftendem emittierendem Material umgeben. Die Emission der Kathode geht grösstenteils von der Oberflächenschicht dieses emittierenden Materials und nicht von der mit dem Kathodenkern in unmittelbarer Berührung stehenden Grenzschicht aus, die an der Emission der Kathode kaum beteiligt ist.
Bei solchen Kathoden wird durch die chemische oder elektrochemische Reinigung des Kathodenkernes ein besseres Haften des aktiven Materials am Kathodenkern und ein geringerer Übergangswiderstand zwischen dem Kathodenkern und dem aktiven Material, d. h. ein geringerer Querwiderstand der Kathode erreicht.
Bei Vorratskathoden wird hingegen die Porenoberfläche des porösen Körpers dieser Kathoden durch eine sehr dünne Schicht des aktiven Materials bedeckt. Die Grössenordnung der Stärke dieser Schicht ist atomar bis höchstens molekular. Die Emission der Kathode geht von dieser sehr dünnen Schicht aus, die demnach durch hohe stossweise Belastungen der Kathode leicht abgerissen werden kann. Solche hohe stossweise Belastungen kommen aber insbesondere bei Kathoden von Impulsröhren auch betriebsmässig vor.
Die durch die chemische Reinigung bedeutend verbesserte Adsorption des Bariums an der gereinigten Oberfläche erschwert diese unerwünschte Entfernung des aktiven Materials von der Porenoberfläche und führt daher zu einer bedeutend erhöhten Belastbarkeit der Kathode, d. h. zu einer wesentlich höheren zulässigen Spitzenemission.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Vorratskathoden besteht im wesentlichen darin, dass der über dem Vorratsraum liegende, an seiner dem Vorratsraum abgekehrten Seite eine Schicht molekularer bzw. atomarer Stärke des aktiven Stoffes tragende Bauteil (Migrationsmantel, poröser Körper) vor dem Einbau in die Kathode mindestens an jenen Stellen, welche als emittierende Oberfläche dienen, unter Lösung der metallischen Oberfläche elektrolytisch poliert und gegebenenfalls chemisch und bzw.
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chen, ist das elektrolytische Polieren wegen der Glättung der Oberfläche von besonderem Vorteil.
Wenn die Kathode einen Migrationsmantel aufweist, so können die Elemente, also die Fäden oder Plättchen dieses Migrationsmantels, vor dem Aufbau des Mantels, chemisch und bzw. oder elektrochemisch gereinigt bzw. poliert werden. Die Bestandteile des Migrationsmantels, also die Drähte bzw. Fäden können in einfachster Weise bereits in der Form eines Drahtwickels, z. B. Wolframdrahtwickels gereinigt werden. Der auf diese Weise gereinigte Faden wird dann zum Anfertigen des Migrationsmantels verwendet, u. zw. entweder so, dass man diesen Faden auf das auf einen Kernkörper in Form einer Schicht aufgetragene aktive Material aufwickelt und auf diese Weise eine M-Kathode ausbildet oder aber man kann den Faden auch zerstückeln und aus diesen Stückchen eine N-Kathode herstellen.
Der Ausdruck "N-Kathode" bezeichnet eine mittelbar beheizte, vorteilhaft als Flachkathode ausgeführte Vorratsraumkathode, deren Vorratsraum an einer Seite durch einen aus Drahtstückchen bestehenden Migrationsmantel aus hochschmelzendem Metall abgeschlossen ist, dessen dem Vorratsraum abgekehlte Oberfläche gleichzeitig auch die aktive Fläche der Kathode bildet und dessen Stärke vorteilhaft von der Grössenordnung eines Zehntelmillimeters ist. Dieser Migrationsmantel ist ein aus Drahtstückchen filzartig aufgebauter poröser Körper, in welchem sich die Drahtstückchen, deren Länge vorteilhaft von der Grössenordnung eines Zehntelmillimeters und deren Durchmesser vorteilhaft von der Grössenordnung eines Mikrons ist, in ungeordnetem Zustand befinden.
Wird die Kathode mit einem porösen hochschmelzenden Körper, z. B. einem porösen Wolframkörper hergestellt, also eine sogenannte L-Kathode aufgebaut, so wird der poröse Körper vorteilhaft nachträglich auf chemischem Wege behandelt. Diese Behandlung kann z. B. mit energisch wirkenden oxydierenden Stoffen, z. B. Wasserstoffsuperoxyd, dadurch geschehen, dass man den ganzen porösen Körper in Wasserstoffsuperoxyd einbringt und in diesem stehen lässt, eventuell die Behandlung durch Erhitzen, z. B. Kochen energischer gestaltet.'Auch auf diese Weise erhält man einen vollständig reinen Stoff, in dem sowohl die Innenflächen der Poren, als auch die ganze Fläche des porösen Körpers eine hohe Reinheit aufweisen.
Man kann eventuell jenen Teil der Oberfläche des porösen Körpers, auf welchem der aktive Stoff in einer Schicht von molekularer oder atomarer Stärke liegt, noch nachträglich in an sich bekannter Weise elektrolytisch polieren. Der poröse Körper wird nach diesem Reinigungsprozess in die Kathode eingebaut.
Im Falle von Vorratskathoden anderer Konstruktion werden die sinngemäss entsprechenden Bauteile der Kathode auf die oben beschriebene Weise behandelt. Die Erfindung ist also nicht auf die angeführten Ausführungsbeispiele eingeschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorratskathode, dadurch gekennzeichnet, dass der über dem Vorratsraum liegende, eine Schicht molekularer bzw. atomarer Stärke des aktiven Stoffes an seiner dem Vorratsraum abgekehrten Oberfläche tragende Bauteil (Migrationsmantel, poröser Körper) mindestens an jenen Stellen, welche als emittierende Oberfläche dienen, unter Lösung der metallischen Oberfläche elektrolytisch poliert und gegebenenfalls chemisch und bzw. oder elektrochemisch gereinigt ist.