DE747340C - Oxydkathode, deren Oxydschicht mit kleinen Mengen metallischen Tantals in Beruehrung steht - Google Patents

Description

• Oxydkathode, deren Oxydschicht mit kleinen Mengen metallischen Tantals in Berührung steht Die Erfindung betrifft eine Oxydkathode hoher Emissionsfähigkeit, bei der die Oxydschicht in Form einer Paste, z. B. durch Aufspritzen, Aufstreichen oder Tauchen, auf einen metallischen Träger aufgebracht wird.
• Es hat sich gezeigt, daß man bei derartigen Kathoden eine hohe Emissionsfähigkeit und Lebensdauer erhält, wenn man gemäß der Erfindung als Träger der Emissionsschicht einen Körper verwendet, dem geringe Mengen metallischen Tantals, etwa i bis 5 °/o, einverleibt sind. Die Wirkung des feinverteilten Tantals beruht wahrscheinlich darauf, daß es mit der Oxydschicht unter Bildung von Tantaloxyden reagiert und auf diese Weise metallisches Erdalkali- oder Alkalimetall, z. B. Barium, Strontium, Calcium, Natrium, Cäsium, freigemacht wird. Damit sich diese Reaktion über einen möglichst großen Zeitraum des Betriebes der Kathode erstreckt, empfiehlt es sich, das Tantal in das Trägermetall für die Oxydschicht einzubetten oder an der Oberfläche des Trägers der Oxydschicht anzuordnen. Man kann beispielsweise als Träger der Oxydschicht einen direkt oder indirekt beheizten Draht, ein Röhrchen oder bei sog. Hohlkathoden einen topfförmigen Kathodenkörper benutzen, der aus Eisen, Nickel oder Kupfer besteht und in dem Tantal fein verteilt ist. Dabei kann das Tantal ganz oder teilweise mit dem Trägermetall legiert sein. Es genügt aber, wenn das Tantal als Pulver in dem Trägermetall verteilt ist. Die an der Oberfläche des Trägermetalls liegenden Tantalteilchen reagieren allmählich mit den in der Emissionsschicht enthaltenen Oxyden. Es scheint auch, daß durch Diffusion allmählich weitere Mengen Tantal an die Oberfläche des Trägerkörpers der Oxydschicht gebracht werden.
• Im Zusammenhang mit dem Bestreben, die Leitfähigkeit einer Oxydschicht zu erhöhen, ist bereits vorgeschlagen worden, der Oxydmasse Tantalpulver beizumengen oder einen Tantaldraht herzustellen, dem Oxyde beigemengt sind. Bei diesen bekannten Kathoden enthält also entweder der Trägerkörper überhaupt kein Tantal oder er besteht zum überwiegenden Teil aus Tantal und enthält Oxydeinschlüsse, welche seine mechanische Festigkeit beeinträchtigen. Im Gegensatz hierzu kommt es bei der Erfindung darauf an, daß der Trägerkörper nur ganz geringe Mengen von Tantal enthält, so daß die Reduktion des Oxy dbelages nur ganz allmählich fortschreitet und die Entwicklung von Erdalkalimetallen oder Alkalimetallen in metallischer Form etwa gleich den Mengen ist, welche die Kathode verlassen.
• Für die Auswahl des Trägermetalls sind die Art, Größe und Zweck der Kathode maßgebend. Wenn es darauf ankommt, mit geringen Heizleistungen auszukommen, wird man beispielsweise Kupfer wegen seiner Strahlungseigenschaften als Trägerkörper verwenden. Für bestimmte Bauformen ist es aber auch möglich, daß man wegen der geringen Warmfestigkeit zu anderen Metallen, beispielsweise Nickel oder Eisen, oder auch hochschmelzenden Metallen, z. B. Wolfram oder Molybdän, greifen muß. Man kann aber auch solche 'Metalle als Unterlage für eine Kupferschicht anwenden. Wenn es auf die Strablungseigenschaften ankommt, dann muß man auch dafür sorgen, daß sich diese Strahlungseigenschaften auswirken können und nicht durch eine zu dicke Oxydschicht für die Wärmeabgabe der Kathode ausgeschaltet werden.
• Die Verwendung von Trägerkörpern, welche Tantal enthalten, läßt sich umgehen, wenn man eine Oberflächenschicht, die Tantal enthält, aufbringt. Man kann beispielsweise ein Gemenge von Tantalpulver und Nickelpulver auf den Trägerkörper durch Aufsintern aufbringen und hat es auf diese Weise in der Hand, den Tantalgehalt bis zu dem nachstehend angegebenen Höchstwert zu verändern. Man kann für die Oberflächenschicht des Kathodenkörpers einen Tantalgehalt bis ztl 250/0 zulassen. Das Gemenge von Tantalpulver und anderen Metallpulvern kann man in der Weise auf den Trägerkörper aufbringen, daß man diese Pulver mit einem geeigneten Suspensionsmittel zu einer streich- oder spritzbaren Paste anrührt, damit den Trägerkörper bedeckt und dann durch Erhitzen des Trägerkörpers zunächst das Suspensionsmittel verdampft und schließlich durch weiteres Erhitzen den Sinterungsvorgang herbeiführt. Eine in dieser Weise hergestellte Kathode zeichnet sich auch dadurch aus, daß durch die. Unebenheiten der Oberfläche die Oxydschicht außerordentlich gut festgehalten wird und daß ferner schon sehr dünne Oxvdschichtell eine ausreichende Lebensdauer gewährleisten.
• Bei der Formierung von Kathoden gemäß der Erfindung geht man zweckmäßig in der `.'eise vor, daß man nach dem Auftragen der Oxydschicht in bekannter Weise, z. B. durch Einbrennen von Gemengen aus Barium- und Strolltiumcarbonat, die Kathodenkörper in das Entladungsgefäß, z. B. Gleichrichterkolben, einbaut, dann evakuiert, in üblicher Weise die Elektroden entgast und schließlich die Kathode auf eine über der normalen Betriebstemperatur von 70o bis 80o° liegenden Temperatur, z. B. bis nahe an den Schmelzpunkt des Trägermetalls, z. B. bis auf i ioo bis 120o° während weniger Minuten erhitzt. Dieser Vorgang wird zweckmäßig erst dann durchgeführt, wenn mit Sicherheit alle Gasreste aus der Röhre entfernt sind, um zu vermeiden, daß die Emissionsschicht wieder zerstört wird. Die Kathode gemäß der Erfindung kann nicht nur für Hochvakuumverstärkerröhren oder Hochvakuumgleichrichterröhren angewandt werden, sondern sie ist auch in Gase oder Metalldämpfe enthaltenden Entladungsgefäßen brauchbar; besonders bei Gasentladungsgefäßen fürhöhere Spannungen, bei welchen die Kathode dem Bombardement von Ionen ausgesetzt ist, welche mit Geschwindigkeiten von über 2o Volt auf die Kathode treffen, kann man die Kathode gemäß der Erfindung mit besonderem Vorteil allwenden, weil die durch das Auftreffen voll Ionen in Mitleidenschaft gezogene Emissionsschicht allmählich wieder erneuert wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Oxydkathode, deren Oxydschicht mit kleinen Mengen metallischen Tantals in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der Emissionsschicht ein Körper, z. B. Draht oder Röhrchen dient, dem geringe Mengen metallischen Tantals, etwa i bis 5 %, einverleibt sind.
2. 2. Oxydkathode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Oberfläche des Trägers der Emissionsschicht metallisches Tantal enthält, das in Form eines aufgesinterten Metallpulvers aufgebracht ist. ,Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentsichrift Nr. 588 487; USA.-Patentschrift Nr. 1 591 717-