CH111651A - Verfahren zur Herstellung von Oxydkathoden. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung     rvon        Ogydkathoden.       Diese Erfindung bezieht sich auf die  Herstellung .der unter dem     Namen    .,Oxyd  kathoden" bekannten Elektroden für     Ent-          laderöhren,    wie z. B. Sende- oder Empfangs  lampen für drahtlose Telegraphie,     Telepho-          nie    und ähnliche Zwecke. Röntgenröhren und  Gleichrichter.  



  Die bisher     bekannten    Elektroden dieser  Art     bestehen    aus einem     Körper,    z. B. aus  Platin, der mit einer Schicht gewisser Me  talloxyde überzogen ist, die bei Temperatur  erhöhung eine sehr starke Elektronenemis  sion geben. Zweckmässig werden für die  wirksame Schicht     Erdalkalioxyde    ver  wendet.  



  Bei der Herstellung und praktischen Ver  wendung dieser Elektroden, die zum ersten  Mal von     Wehnelt    beschrieben wurden, ha  ben sich verschiedene Schwierigkeiten er  geben. So waren das Abfallen der Oxyd  schicht, die nicht konstante Wirkung der  Elektroden infolge ungleichmässiger Erhit  zung der Schicht, das Verschwinden des  Oxyds störend, und .auch der grosse     Ohmsche     Widerstand der wirksamen Schicht ist als  eine nachteilige Eigenschaft zu erwähnen.    Man hat bereits verschiedene Verfahren  zur Verbesserung der Eigenschaften der       Oxydschicht    vorgeschlagen. So hat man zum  Beispiel vorgeschlagen, die wirksame Schicht  auf einem aus einer Legierung von Platin  und Nickel bestehenden Kern anzubringen.

    Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird  auf einem Körper, von dem     .mindestens    ein  Teil der     Oberfläche    aus einem Oxyd minde  stens     eines    mit den     Erdalkalimetallen        legier-          baren        Metalles    besteht, eine Schicht aus min  destens einem     Erdalkalimetall    angebracht,  worauf der Körper in einer nicht oxydieren  den Atmosphäre derart erhitzt wird, dass  das aufgebrachte     Erdalkalimetall    schmilzt,  w     iihrend    darnach das     Erdalkalimetall    min  destens teilweise oxydiert wird.

   Diese Oxy  dation kann durch Einwirkung einer oxydie  renden Atmosphäre oder aber durch Reak  tion zwischen dem     Erdalkalimetall    und     -dem     als Unterschicht dienenden Metalloxyd     er-          f        olgen.     



  Metalle, die sich mit den     Erdalkalimetal-          len    legieren lassen und oxydiert werden kön  nen, sind z. B.     Nickel    und Kupfer. Sehr  gute Ergebnisse werden erzielt, wenn min-           destens    ein Teil der Oberfläche des Körpers  aus     Kupferoxyd    bestellt.  



  Ferner kann es vorteilhaft sein, den  Körper nach der zweiten Oxydation in einer  reduzierenden Atmosphäre zu erhitzen.  



  Die nach dem Verfahren der     Erfindun;r          Herbestellte    Elektrode weist mehrere Vorteile       gcbenüber    den bisher bekannten auf.  



  Der wirksame Stoff ist zwischen dem  Stoff der Oberfläche der Elektrode fein ver  teilt. Es ist also keine     .Schicht    mehr vorhan  den,     die    abfallen kann und die einen     grossen          Ohnischen    Widerstand in die Kette bringt.  Die Elektrode hat eine sehr hohe     Elektro-          nenemission        und    eine gute     Lebensdauer.     



  Die Form des Körpers, von der man     a.us-          gelit,        hängt    von dem Zwecke ah, zu dem man  die     1,lektrode        zii    verwenden wünscht.

   Öfters  wird der Körper     eine    Drahtform haben, und  in     diesem    Falle     überzieht.    man     gewiilinlicli     die bau     ze    Oberfläche des Drahtes mit dem  Oxyd eines     Metalles,    das sich mit den     Erd-          alkalimetallen    legieren lässt,     vorzugsweise     Kupferoxyd,

   da     man    im Betrieb den ganzen       Draht    als     Oxy        dkathode    zu     benützen        nAnscht.     Der Körper kann jedoch auch eine ganz an  dere Form     haben    und in     einigen    Fällen kann  es dann genügen,     dass    nur ein Teil der     Ober-          fliielie.    des Körpers das Metalloxyd ent  hält.  



  Das     0iy    d eines     Metalles,    das sieh     niit     den     Erilalkalimetallen    legieren lässt, kann       verschicdenartifr    auf der Oberfläche des Kör  pers     angebracht    werden. Vorzugsweise     kann          ;iiif    der Oberfläche zunächst das     3Teta11     selbst, z. B. durch     Elektrolyse,        angebracht          und    dann dieses     Aletall    ganz oder teilweise  oxydiert werden.

   Es hat sich als nicht     not-          weildig        erwiesen,    dass der später zur     Elek-          tronenemission    dienende Teil der     Oberflüche          des        h@@rhers    ganz aus dem Oxyd eines oder  mehrerer Metalle     bestellt,    die sieh mit den       Erdalkali.metallen    legieren lassen.  



  Gute     Ergebnisse    werden auch     erzielt,     wenn ein Körper, der an der Oberfläche     eilt     oder mehrere Metalle enthält, die sich mit  den     Erdalkalimetallen    legieren lassen, derart  in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt    wird, dass nur Teile der Oberfläche oxy  dieren.  



  Der Kern des Körpers, auf dessen     Ober-          1'lii.che        beispielsweise        Kupferoxyd        angebracht     wird, besteht v     orzubsweise    aus einem Metall  oder einer     Legierung    von Metallen, die sich  nicht leicht mit den     Erdallzalimetallen    legie  ren     lassen,    wie z. B.     11lolybdän    oder Nickel  chrom.

   Sehr gute Ergebnisse werden zum  Beispiel erzielt, wenn auf einem     Molybdän-          oder        Niekelchromkern    ein Mantel aus Kup  fer oder einem andern Metall angebracht  wird, das sich mit den     Erdalkalimetallen        le-          #)-icren   <B>IM,</B>     worauf    der Körper oxydiert  wird.  



       Auch        andere        Metalle    mit     vorzugsweise          hahein        Schmelzpuitl@t.    wie Platin oder     Pla-          tinlegierungen,        wie    z. B.     Platin-Rhodium,          Nickel    oder     Palladium,        können        jedoch    für       dun    Kern des     Wirpers        angewendet    werden.  



  Das     Otydalionsverfahren,    dem der Kör  per     unterzogen        wild,    der     ;in    der     Oberfläche     z.     B.    Kupfer     eiitliä.1t:,    kann darin     bestehen,     dass der     Kilrper        alt    der Luft erhitzt wird.

    Dabei wird     .das    Kupfer ganz oder teilweise       @@iy < liert;    und auf dem so bearbeiteten Kör  per wird     nun        eine    Schicht     irgendeines        Erd-          alkalimetalleangebracht.    Dies kann     ver-          #schiedenartig,    zum Beispiel mittelst Destil  lation oder in der     Weise    vor     sich    gehen,

   dass       raun    eine     gewisse    Menge     Erdalkalimeta.lles          auf    die     Oberflüche    des Körpers     lebt    und  diese     Men-e        selimilzt,    worauf sie sich über  die     @berflü@hc        auslreitet.    -Man kann ,jedoch  auch     eine    Schicht einer Verbindung anbrin  gen, die sich heim Erhitzen zersetzt und  dann das     Erdalikalimetall    ergibt.

   Zu diesem       Zweck    kann man zum Beispiel ein     Azid          eines        Erdalhalimetalles    oder ein Gemisch  solcher     Verbindun,-en    verwenden. Diese zer  fallen beim Erhitzen,     wobei    das     Edalkali-          meta.ll        gebildet    wird.  



  Der Körper muss jetzt in einer nicht oxy  dierenden     Atmosphäre,    folglich in einem       Hochvakuum    oder in einer neutralen oder  reduzierenden     Gasatmosphäre,    erhitzt wer  den. Eine Erhitzung bis etwas über den  Schmelzpunkt des     Erdalkalimetalles        genügt         dabei. Das     Erdalkalimetall    schmilzt, breitet  sich über die Oberfläche der Elektrode aus  und wird zwischen dem Stoff     der'Oberfläche     fein zerteilt. Es ist nicht unwahrscheinlich,  dass das     Erdalkalimetall    bei dieser Erhit  zung mit dem Kupfer oder mit einem an  dern     derairtigen    Metall eine Legierung bildet.

    Man kann die Elektrode für diese Behand  lung in einem Ofen oder dadurch erhitzen,  dass man einen elektrischen Strom hindurch  führt. Ergibt dies Schwierigkeiten, so kann  man z. B. die     Elektrode    in einer Edelgas  atmosphäre anordnen und in ihr den Körper  unter dem Einfluss einer elektrischen Ent  ladung durch das Edelgas auf die erforder  liche Temperatur bringen, wobei der Kör  per als     Kathode    geschaltet ist.  



  Ist das     Erdalka-limetall    durch diese Er  hitzung zur Genüge über die Oberfläche der  Elektrode verteilt, so ist jedenfalls ein Teil  des     Erdalkalimeta.lles    zu oxydieren. Dies  kann in der Weise geschehen, dass man die  Elektrode dem     Einflusse    einer oxydierenden       Atmosphäre    aussetzt, vorzugsweise dadurch,  dass die Elektrode trockener Luft ausgesetzt  wird.

   Es ist jedoch auch möglich, dass es sich  erübrigt, eine oxydierende Atmosphäre her  beizuführen, weil es in manchen Fällen mög  lich ist, dass das     Erdalkalimetall,    nachdem es  geschmolzen ist und während es sich über die  Oberfläche der Elektrode verteilt, minde  stens teilweise unter dem Einfluss des auf  der Elektrode befindlichen Kupferoxyds oder  der Verunreinigungen in     .das    Oxyd überge  führt wird. Bisweilen kann es vorteilhaft  sein, dafür Sorge zu tragen,     dass    nicht alles       Erdalkalimetald        oxydiert    wird.

   Barium zum  Beispiel hat an und für sich eine starke gas  reinigende Wirkung, so dass es vorteilhaft  sein kann, wenn ein wenig metallisches Ba  rium in der Elektrode zurückbleibt; .dieses  Metall verdampft im Betrieb der Entlade  röhre.  



  Mit der .derart behandelten Elektrode  können schon gute Ergebnisse erzielt wer  den. In einigen Fällen kann es empfehlens  wert sein, die Oberfläche des Körpers dem       Einflusse    der elektrischen Entladung durch    ein Edelgas zu unterziehen, wobei der     Kör.     per als Kathode geschaltet wird. Eine Ver  besserung der Elektrode, namentlich eine  wesentliche Steigerung der Elektronenemis  sion, kann man ferner noch dadurch erzie  len, dass man die Elektrode schliesslich in  einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt.  



  Man kann die Elektrode in einer Wasser  stoffatmosphäre oder in einer Magnesium  dampfatmosphäre ausglühen; ferner kann  man zunächst in     Wasserstoff    und dann in       Magnesiumdampf    erhitzen.  



  Das Verfahren nach der Erfindung zur  Herstellung von     Oxydkathoden    kann man  auch ununterbrochen durchführen. Man kann  dann zum Beispiel von einem Draht aus  gehen, der aus einem Kern aus     hochscb,mel-          zendem    Metall mit einem Mantel aus Kupfer  besteht, und man kann dann diesen Draht  vorwärts bewegen, wobei er zunächst durch       Erhitzunb    in einer     oxydierenden    Atmosphäre  oxydiert, dann mit dem     Erdalkalimetall     überzogen wird, indem man den Draht durch  eine Lösung oder durch den Dampf einer  Verbindung führt, die sich beim Erhitzen  zersetzt und dann das<B>Ei</B>     rdalkalimetall    ergibt,  den Draht darauf wieder erhitzt,

   so dass das       Erdalkalimetall    schmilzt,     usw.     



  Ein Beispiel der Ausübung des Verfah  rens nach der Erfindung soll anhand der  Zeichnung ausführlicher beschrieben wer  den. Hierbei ist eine     Drei-Elektroden.röhre     dargestellt, deren Elektrode, im     fertigen    Zu  stande, eine nach der Erfindung hergestellte       Oxydkathode    ist.  



  In der Zeichnung ist 1 die Glashülle der       Entladeröhre,    mit der ein Glasfuss 2 luft  dicht verbunden ist. In die Quetschstelle  dieses Glasfusses sind Stromzuleitungsdrähte       'v    und 4 für die Glühkathode 5. ein Strom  zuleitungsdraht 9 für ein Gitter 7 und ein       Stro,mzuleitungsd@raht    8 für eine Anode 9  luftdicht eingeschmolzen. Die Elektroden  sind in     bekannter    Weise gleichachsig zuein  ander angeordnet.  



  Für die Kathode 5 wird ein Draht ver  wendet, der zum Beispiel aus einem Nickel-           (,hromkern    mit einem     Kupfermantel    besteht.       Di@@s(r    Draht wird zum Beispiel durch     elek-          t        rieben    Strom oder durch eine Gasflamme       an    der Luft erhitzt, so dass das Kupfer an       der    Oberfläche oxydiert, und darauf wird       (eine    Schicht aus einem     Erdalkalimetall,    z. B.       Barrom,    auf den Draht aufgebracht.

   Es ist       erwünscht,    dass die Schicht möglichst gleich  mässig über die Oberfläche ausgebreitet wird.  Dies kann man zum Beispiel dadurch er  reichen, dass man eine     Bariu,mazidlösung     tropfenweise .den Draht entlang laufen lässt  und darauf die aufgebrachte Lösung trock  net, so     class    eine     dünne        Bariumazidschicht     auf dem Draht zurückbleibt.  



  Der so behandelte Draht wird jetzt an  Stützdrähten 10 und 11 befestigt, die mit  den Elektroden 7 und 9 auf dem Fuss ange  ordnet sind, und darauf wird das ganze       Elektrodengestell    in die Glocke luftdicht       eingeschmolzen.    Diese     Glocke    wird     mittelst     einer     Evakuierröhre    1.2 entlüftet, und der  Draht 5     wird    langsam     erhizt,    indem man die       CTloelie    in einen Ofen bringt, und zwar der  art, dass das     Bariumazid    in Stickstoff und  Barium zerfällt.

   Der sich bildende Stick  stoff wird     zweckmässig    durch dauerndes Aus  pumpen durch die     ss.öhre    12 entfernt.  



  Darauf wird der Draht 5 von     neuem    bis  zu etwas über den Schmelzpunkt von Ba  rium in nicht     oxydierender    Atmosphäre er  hitzt, so     dass    sich das Barium über die     Ober-          Nielie    des Drahtes ausbreitet und     zwisch#.m          dein    Stoff dieser Oberfläche fein verteilt  wird.

       Während    dieser Verteilung über die       Oberfläehe    wird in manchen Fällen schon  (las Barium     wenigstens    zum Teil oxydiert       werden.    wie schon oben erläutert wurde,  oder es     wird    nach dem Schmelzverfahren ein       c@sydierc@ndcs    Gas für diese teilweise     Oxyda-          tion        zu7elassen.     



       Z@vec#ks        Vei-weridung    als     Dreielektroden-          r@@hrc    für drahtlose Telegraphie,     Telephonie          lind        ähnliche    Zwecke wird die Glocke 1 in  bekannter Weise     entlüftet,    und gleichfalls in  bekannter     Weise    werden die Glaswand der  Glocke und die Elektroden 7 und 9 von den  in sie aufgenommenen Gasen befreit.    Vorteilhaft ist. es ferner, den Draht in       einer        Magne:iu.md@iinpfatmosphäre    zu glü  hen.

   Man kann zum Beispiel etwas     31agne-          sium    auf die Anode aufbringen und durch  Erhitzung der Anode durch Elektronenauf  prall verdampfen. Das Magnesium bleibt  auch in der fertigen     Entladeröhre    vorhanden  und fährt fort, einen     günstigen    Einfluss auf  die Elektronenemission und die Lebensdauer  der     Oxydkathode    auszuüben.  



  Es ist einleuchtend, dass die     Oxydkathode     nur beispielsweise in einer     Drei-Elektroden-          entladeröhre    dargestellt ist. Sie kann selbst  verständlich mit     gleichem    Erfolg in Entlade  röhren mit vier oder mehreren Elektroden, in       Gleichrichtern    oder dergleichen verwendet  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHI: Verfahren zur Herstellung von Oxyd- kathoden, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Körper, von dem mindestens ein Teil der Oberfläche aus einem Oxyd mindestens eines mit den Erdalkali,metallen legierbaren Metal.les besteht, eine Schicht aus minde stens einem Erdalkalimetall angebracht wird, worauf der Körper in einer nichtoxy dierenden A.tniospliiire derart erhitzt wird,

   class das aufgebracliteErdalkalimetall schmilzt, während darnach das Erdalkalimetall min destens teilweise oxydiert wird. lJ N TERANTSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberflüche des Körpers aus Kuli- feroxyd besteht. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Körper nach der Oxydation in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird. :3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch ? dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in einer Wasserstoff- atmosphäre geglüht wird. 1. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in einer Magnesiumdampf- atmosphäre geglüht wird. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Kern für den Ausgangskörper ein Metall gewählt wird, das sich nicht mit den Erdalkali metallen legieren lässt.

   G. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 2 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass es zum 'feil im Gefässe der Entladeröhre, für welche die Kathode bestimmt ist, ausgeführt und in dieses Gefäss ein Überschuss von Magnesium gebi-a(,ht wird. PATENTANSPRUCH II: Elektrode für Entladeröhren, dadurch ge kennzeichnet, d.ass sie nach dem. Verfahren nach Patentanspruch I hergestellt ist. UNTERANSPRUCH: 7.

   Elektrode nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass sie aus einem Kern aus hochschmelzendem Metall und einer wirksamen Schicht besteht, die von einem Oxyd mindestens eines .mit den Erd- alkalimetallen legierbaren Metalles und einem. mindestens teilweise oxydierten Erd.alkalimeta,ll gebildet wird.