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Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre mit einer Kathode, die einen stark elektronenemittierenden Stoff enthält.
Es ist bereits bekannt, eine Kathode für elektrische Entladungsröhren dadurch herzustellen, dass eine Suspension eines stark elektronenemittierenden Stoffes oder einer Verbindung, aus der ein derartiger Stoff entwickelt werden kann, auf einen Kern aufgebracht wird. Das Suspensionsmittel wird dann durch Erhitzung verdampft, und eine gegebenenfalls erforderliche chemische Umwandlung erfolgt auch meist durch Erhitzung.
Die Verdampfung des Suspensionsmittels und die Bildung des emittierenden Stoffes können während der Entlüftung der Entladungsröhre, in der die Kathode angeordnet ist, stattfinden. Nach der Herstellung der emittierenden Schicht werden die Gasreste durch Verdampfung einer geringen Menge in die Röhre eingebrachten Magnesiums aus der Röhre entfernt.
Eine derartige Kathode kann zum Beispiel wie folgt hergestellt werden.
Es wird z. B. für eine unmittelbar zu heizende Kathode von einem Draht aus hochschmelzendem Stoff, z. B. Wolfram, ausgegangen, auf den eine Suspension eines stark elektronenemittierenden Stoffes, z. B. von Bariumoxyd, aufgebracht wird. Dies geschieht gewöhnlich so, dass der Kerndraht durch die Suspension geführt oder mit der Suspension bespritzt wird. Als Suspensionsmittel kann zweckmässig Wasser, Alkohol oder Amylazetat verwendet werden. Nach dem Aufbringen der Suspension wird während des Trocknens, z. B. in einer Kohlensäureatmosphäre, das Suspensionsmittel verdampft, der auf diese Weise gebildete Draht wird dann als Kathode zusammen mit einer oder mehreren andern Elektroden in einer Entladungsröhre angebracht, worauf die Röhre entlüftet wird.
Während des Entlüftungsvorganges werden die Elektroden durch Hoehfrequenzerhitzung entgast und während oder nach dem Entlüften und Abschmelzen wird eine geringe Menge Magnesium in der Röhre verdampft, um die letzten Gasreste zu binden.
Gemäss einem andern Verfahren zur Herstellung einer Kathode für elektrische Entladungsröhren
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der Pumpe entfernt wird.
Diese Herstellungsverfahren sind natürlich auch bei indirekt zu heizenden Kathoden anwendbar.
Der Kern für die elektronenemittierende Schicht wird in diesem Fall gewöhnlich durch einen zweckmässig aus Nickel hergestellten Zylinder gebildet.
Es ist festgestellt worden, dass auf die oben beschriebene Weise hergestellte Entladungsröhren nicht in allen Fällen befriedigende Betriebsergebnisse liefern. Es ergibt sich, dass viele dieser Röhren eine sehr kurze Lebensdauer besitzen. Nach vielen Versuchen ist gefunden worden, dass diese Übelstände einer ungenügenden Entlüftung der Entladungsröhre zuzuschreiben sind. Es ist dann gefunden worden, dass diese Übelstände dadurch beseitigt werden können, dass nach dem Aufbringen der Suspension auf den Kern und nach Erhitzung der Kathode in der Röhre eine Menge eines Erdalkalimetalls (Calcium, Strontium, Barium) verdampft wird.
Es hat sich herausgestellt, dass diese Metalle die vorhandenen Gasreste ganz
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gut entfernen und das Verdampfen dieser Metalle nach der beschriebenen Herstellung der Kathode macht diese Herstellungsweise zu einem Verfahren, das in allen Fällen befriedigende Ergebnisse liefert.
Nach der Bildung der emittierenden Schicht, jedoch vor der Verdampfung der erwähnten Metalle, wird eine Magnesiummenge in der Röhre verdampft. Dieses Magnesium entfernt in diesem Fall einen grossen Teil der Gasreste, während die von dem verdampfenden Magnesium noch nicht gebundenen Gase von dem verdampfenden Erdalkalimetall entfernt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird in den meisten Fällen so ausgeführt, dass das Magnesium während des Pumpverfahrens, also vor dem Abschmelzen der Röhre, und das Erdalkalimetall nach dem Abschmelzen verdampft wird ; es ist aber'auch möglich, beide'Metalle während des Pumpprozesses zu verdampfen oder beide Stoffe nach dem Abschmelzen der Röhre zu verdampfen.
Die Verwendung von Barium, Strontium und Calcium als Fangstoff ist an sich bekannt, sowie auch die Verwendung dieser Stoffe zur Aktivierung von Kathoden. Wie oben. erörtert wurde, besteht die Erfindung in der Verwendung, dieser Fangstoffe in einer Entladungsröhre, bei der die emittierende Schicht der Kathode auf die angegebene Weise hergestellt wird. Infolge der Verwendung dieser Fangstoffe werden, wie gefunden wurde, die früher wahrgenommenen Erscheinungen in Entladungsröhren mit einer auf die beschriebene Art hergestellten Kathode vermieden.
Die hiebei auftretenden Vorgänge sind im einzelnen nicht ganz geklärt. Die Anmelderin kann daher nur einen Erklärungsversuch machen. Aus Versuchen der Anmelderin scheint sich zu ergeben, dass die vorzügliche Wirkung der zwei Getterstoffe auf folgendem beruht :
Wenn man ein Erdalkalimetall, z. B. Barium, als Getter verwendet, ergibt-sich durch Versuch, dass die beste Getterwirkung erhalten wird, wenn eine schnelle Bariumverdampfung insbesondere durch eine Gasatmosphäre hindurch stattfindet ; das Barium besitzt dann eine grosse Aktivität, schlägt sich aber auch auf unerwünschten Stellen der Röhre nieder. Eine langsame Verdampfung des Bariums besitzt den Nachteil, dass eine viel weniger aktive Bariumoberfläche entsteht.
Wenn man nun, wie bei der vorliegenden Erfindung, so verfährt, dass vorher eine kleine Menge Magnesium verdampft wird und nachher langsam das Barium, so besitzt das Barium eine genau so grosse Aktivität wie bei einer schnellen Verdampfung dieses Metalles. In dieser Beziehung besitzt denn auch die Verwendung dieser zwei Gettermetalle zusammen mit einer Pastekathode, aus der ziemlich viele und verschiedene Gase in Freiheit gesetzt werden, erhebliche Vorteile.
In der Zeichnung ist eine Entladungsröhre gemäss der Erfindung beispielsweise dargestellt.
In der Zeichnung bedeutet 1 die Wand einer Röhre, innerhalb deren eine Anode 3, ein Gitter 4 und eine Kathode 5 auf einer Quetschstelle 2 befestigt sind. Die Kathode besteht z. B. aus einem hinund hergebogenen Draht aus hochschmelzendem Stoff, z. B. Wolfram, auf den gemäss einem der oben erwähnten Verfahren eine Suspension von Bariumoxyd in Wasser aufgebracht worden ist, worauf der Draht in einem Kohlensäurestrom getrocknet worden ist, wobei das Suspensionsmittel verdampft wurde.
Die Kathode 5 ist mittels Unterstützungshaken 6 an einem aus Glas oder einem andern Isolierstoff hergestellten Stab 7 befestigt, der an der Anode befestigt ist und in dem ausserdem die Gitterstützstäbe 8 angeordnet sind. Die Zuführungsdrähte 9 und 10 der Kathode, der Zuführungsdraht 11 des Gitters und der Zuführungsdraht 12 der Anode sind durch die Quetschstelle hindurch nach aussen geführt. Seitlich von der Quetschstelle ist ein Behälter 13 angeordnet, der ein wenig Magnesium enthält. Ferner ist ein Behälter 14 mit einer gewissen Menge von z. B. Bariumazid vorgesehen.
Nachdem die Elektroden in der Röhre angeordnet worden sind, wird die Röhre entlüftet ; dann werden die Elektroden durch Hochfrequenzerhitzung entgast und während dieses Vorganges oder nachher wird das Magnesium verdampft.
Ausserdem wird das Bariumazid während der Entlüftung auf eine solche Temperatur erhitzt, dass es in Barium und Stickstoff zersetzt wird, wobei der Stickstoff mittels der Pumpe entfernt wird und das Barium im Behälter 14 zurückbleibt.
Die Röhre wird dann abgeschmolzen, worauf das im Behälter 14 enthaltene Barium in der Röhre durch Hochfrequenzerhitzung verdampft wird. Dieses Barium bindet die letzten in der Röhre vorhandenen Gasreste, worauf eine für den Betrieb vollkommen geeignete Entladungsröhre erhalten werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf ein Verfahren zur Herstellung von Entladungsröhren der in der Figur dargestellten Gestalt beschränkt, es ist z. B. möglich, Entladungsröhren gemäss der Erfindung herzustellen, bei denen eine indirekt zu heizende Kathode benutzt wird oder bei denen die emittierende Schicht der Kathode nicht aus Bariumoxyd, sondern aus einem andern elektronenemittierenden Stoff besteht.
Die Erfindung ist ausserdem bei der Herstellung von elektrischen Entladungsröhren mit einem waagerecht oder schräg angeordneten Elektrodensystem anwendbar. Es ist ferner möglich, bei derartigen Röhren die Behälter für den zu verdampfenden Stoff an andern Stellen anzuordnen, als sie in der Zeichnung dargestellt sind.