Vorratskathode, insbesondere Metall-Kapillar-Kathode, für elektrische Entladungsgefässe

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorratskathode, insbesonde­re Metall-Kapillar-Kathode, für elektrische Entladungsgefäße, bei der der emissionsfördernde Vorrat (1) aus Erdalkaliverbin­dungen wie Bariumoxid oder Bariumkarbonat besteht und der den Vorrat (1) überdeckende, porös gesinterte Emissionsstoffträger (2) aus Wolfram insbesondere einen zusätzlichen Überzug (3) aus Osmium auf seiner aktiven Oberfläche aufweist. Diese Vorrats­kathode soll eine hohe Stromdichte haben und deren Emissions­vorrat so beschaffen sein, daß er für Luftfeuchtigkeit weit­gehend unempfindlich ist, indem eine Bariumhydroxidbildung un­terbunden wird und bleibt. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß der emissionsfördernde Vorrat (1) aus einem gesinterten Barium­oxid-Wolfram-Matrixkörper besteht.
Die erfindungsgemäße Vorratskathode findet insbesondere als Metall-Kapillar-Kathode für hohe Stromdichten bei Wanderfeld­röhren Anwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorratskathode gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine derartige Vorratskathode geht aus der DE-PS 20 10 479 als bekannt hervor. Bei diesen Kathoden tritt insbesondere das Prob­lem auf, daß der beispielsweise in Form von Tabletten vorliegen-­de Vorrat aus Bariumoxid eine relativ hohe Feuchtigkeitsempfind­lichkeit besitzt. Diese Feuchtigkeitsempfindlichkeit beeinträch­tigt u.a. die Lagerbeständigkeit derartiger Kathoden negativ. Allgemein wird auch bei der Verwendung von anderen Erdalkaliver­bindungen, beispielsweise von Bariumkarbonat, die Kathodenquali­tät durch die Feuchtigkeitsempfindlichkeit des gebildeten Ba­riumoxids verringt, insbesondere hinsichtlich der Erniedrigung der Elektronenaustrittsarbeit und damit der Stromdichte. Bestrebungen zur Beseitigung dieser Nachteile führten bei der aus der DE-PS 20 10 479 bekannten Vorratskathode zu der bedingt tauglichen Maßnahme der Verwendung eines dichten, für Feuchtig­keit undurchlässigen Schutzüberzuges aus einer in einem orga­nischen Lösungsmittel löslichen hydrophoben Substanz, mit dem der scheibenförmige Wolfram-Emissionsstoffträger versehen ist.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, für eine hohe Stromdichte zu schaffen und deren Emissionsvorrat eine solche Beschaffenheit zu verlei­hen, daß er für Luftfeuchtigkeit weitgehend umempfindlich ist, indem eine Bariumhydroxidbildung unterbunden wird und bleibt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorratskathode mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

[0006] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Emissionsvorrat der Kathode für Luftfeuchtigkeit weitgehend unempfindlich ist, indem eine Bariumhydroxidbildung vermieden wird und der mit Vorratsmasse gefüllte, poröse Wolfram-­Körper gleichzeitig als Reduktonsmittel wirkt. Anstatt der als Vorrat für die Kathoden bekannten Bariumoxid-Vorratstabletten besteht der Vorrat erfindungsgemäß aus einem Bariumoxid-Wolfram-­Matrixkörper, vorzugsweise Bariumoxid-Wolfram-Osmium-bzw. Rhenium-bzw. Iridium-Matrixkörper in leicht zu handhabender Tablettenform. Vorzugsweise wird bei dessen Herstellung in fol­gender Weise vorgegangen: Es werden Wolframpulver mit einer Korn­größe von etwa 2 bis 50 µm, Osmiumpulver mit entsprechender Korn­größe und Bariumkarbonat gleichmäßig vermischt, vorzugsweise in einem Volumenverhältnis von ca. 4:1:5. Anschließend wird diese Mischung in einer entsprechenden Form, vorzugsweise Tabletten­form unter hohem Druck zu einem Formkörper gepreßt. Daraufhin wird der gepreßte Formkörper im Hochvakuum geglüht, wobei eine Umsetzung des BaCO₃ in BaO stattfindet sowie eine Sinterung er­folgt.
Die so gewonnene Vorratstablette ist praktisch weitgehend un­empfindlich gegen Luftfeuchtigkeit, so daß die Handhabung der Kathode während der Fertigung von elektrischen Entladungsge­fäßen (z. B. Elektronenröhren) wesentlich besser ist und somit zu einer gleichmäßigeren Kathodenqualität führt.

[0007] Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Wolfram-Watte im Vor­ratsraum der Kathode, die bei bekannten Ausführungen als Reduk­tionsmittel verwendet wird, entfällt, weil der Preß-Vorrats-­Körper jetzt wegen seines Wolframgehaltes selbst die Reduktion von BaO zu Ba gewährleistet.

[0008] Noch bessere Ergebnisse bezüglich der Reduktion lassen sich mit einem geringen Zusatz von Zirkon zum Wolframpulver im Vorrats­korper erzielen.

[0009] Die Realisierung des Vorratskörpers erreicht man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch, wenn ein poröser Wolfram-­Preßkörper hergestellt wird, den man anschließend mit üblichen Verfahren mit BaO oder Ba-Ca-Aluminat imprägniert.

[0010] Neben der Verringerung der Gefahr der Bariumhydroxidbildung zeichnet sich der Matrix-Vorratskörper durch eine verringerte Abdampfrate der Kathode aus. Hinzu kommt der Vorteil der Unter­stützung der niedrigen Austrittsarbeit der Kathode auch durch einen Osmium-Anteil im Vorratskörper, und zwar zusätzlich zu der gegebenenfalls vorgesehenen Osmiumbeschichtung der Emis­sionsfläche des aus Wolfram bestehenden Emissionsstoffträgers.

[0011] Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten, bevorzug­ten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung weiter erläutert.

[0012] Die in der Figur dargestellte Metall-Kapillar-Kathode besteht im wesentlichen aus einer Metallhülse 4, zweckmäßig aus Molybdän, die einen vorzugsweise aus zwei Teilen, nämlich einem Innenteil 6 und einem Außenteil 5, zusammengesetzten, zweckmäßig aus Molybdän bestehenden Metalltopf umschließt. In den von dem In­nenteil 6 und dem Außenteil 5 des Metalltopfes gebildeten hohl­zylinderförmigen Zwischenraum ist ein Heizer 7 vorzugsweise ein­gekittet, dessen Anschlüsse 8 am Kathodenboden nach außen füh­ren. Mit dem Heizer 7 ist der Innenraum, der von dem Innenteil 6 des Metalltopfes gebildet wird, beheizbar. In diesem Innen­raum ist der emissionsfördernde Vorrat 1 untergebracht, und zwar vorzugsweise in Gestalt eines tablettenförmigen gesinter­ten Bariumoxid-Wolfram- bzw. Bariumoxid-Wolfram-Osmium-Matrix­körpers. Der emissionsfördernde Vorrat 1 ist von dem Emissions­stoffträger 2 überdeckt, der aus Wolfram besteht und an der Stirnseite der Metallhülse 4 befestigt ist. Der Emissionsstoff­träger 2, der zweckmäßig die Form einer bikonkaven Scheibe hat, ist in diesem Ausführungsbeispiel auf seiner aktiven Oberfläche mit einem Überzug 3 aus Osmium versehen, um die Elektronenaus­trittsarbeit möglichst niedrig zu halten.

Ansprüche

1. Vorratskathode, insbesondere Metall-Kapillar-Kathode, für elektrische Entladungsgefäße, bei der der emisionsfördernde Vorrat aus Erdalkaliverbindungen wie Bariumoxid oder Bariumkar­bonat besteht und der den Vorrat überdeckende, porös gesinterte Emissionsstoffträger aus Wolfram insbesondere einen zusätzlichen Überzug aus Osmium auf seiner aktiven Oberfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der emissions fördernde Vorrat (1) aus einem gesinterten Ba­riumoxid-Wolfram-Matrixkörper besteht.

2 Vorratskathode nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der emissionsfördernde Vorrat (1) aus einem gesinterten Ba­riumoxid-Wolfram-Osmium, Rhenium oder Iridium-Matrixkörper be­steht.

3. Vorratskathode nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der emissionsfördernde Vorrat (1) aus einem gesinterten Bariumoxid-Wolfram-Osmium, Rhenium und Iridium-Matrixkörper besteht.

4. Vorratskathode nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der emissionsfördernde Vorrat (1) aus einem mit Bariumoxid oder Barium-Kalzium-Aluminat imprägnierten Wolfram-Preßkörper besteht.

5. Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als emissionsfördernder Vorrat (1) Wolframpulver und Osmium­pulver mit einer Korngröße bis zu 50 µm sowie Bariumkarbonat gleichmäßig vermischt und anschließend in einer entsprechenden Form unter hohem Druck zu einem Formkörper gepreßt werden, und daß danach der Formkörper im Hochvakuum geglüht wird, wobei eine Umsetzung des Bariumkarbonats in Bariumoxid erfolgt und der Formkörper zu einem Matrixkörper (1) gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Mischungsanteile von Wolframpulver, Osmiumpulver und Bariumkarbonat 4:1:5 beträgt.

Zeichnung