Verfahren zur Herstellung von mit Ogyclkathoden versehenen Entladungsröhren. Die Erfindung betrifft die Herstellung von Entladungsröhren mit Oxydkathoden, wie zum Beispiel von Sende- oder Empfangs lampen für drahtlose Telegraphie oder Te- lephonie oder zu ähnlichen Zwecken.
Bei der Herstellung von Entladungs röhren hat man schon vorgeschlagen, die Elektroden während des Entlüftungsverfah rens mittelst eines Hochfrequenzmagnetf eldes zu erhitzen, um die Elektroden von gegebe nenfalls okkludierten Verunreinigungen zu befreien. Auch hat man schon vorgeschla gen, Hochfrequenzerhitzung von Elektroden anzuwenden, um Stoffe, die in Dampfform in den Entladungsröhren vorhanden sein müssen und zu diesem Zwecke auf einer Elektrode angebracht sind, in Dampfform zu bringen.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird bei der Herstellung von Oxydkathoden- Entladungsröhren Hochfrequenzerhitzung zur Herstellung der Oxydkathode verwendet. Man kann nach diesem Verfahren eine be triebssichere Entladungsröhre erhalten, die eine lange Lebensdauer hat und in der eine Kathode mit grossem Emissionsvermögen vorhanden ist.
Gemäss' der Erfindung werden in einer Entladungsröhre ein Metallkörper, der zur Unterstützung der wirksamen Oxydschicht der Kathode bestimmt ist, und mindestens eine weitere Elektrode angeordnet, auf der eine Verbindung bezw. eine Mischung von Verbindungen vorhanden ist, aus der durch Erhitzung mindestens ein Erdalkalimetall frei wird, worauf diese Elektrode von einem Hochfrequenzmagnetfeld derart erhitzt wird, dass die Zersetzung der Verbindung statt findet und das Erdalkalimetall verdampft und zum Teil auf den Metallkörper nieder geschlagen wird,
wo es einem Oxydations- prozess unterworfen wird. Zweckmässig wird dieses Verfahren während der Entlüftung der Entladungsröhre ausgeführt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung bietet manche Vorteile. Zunächst stellte es sich heraus, dass die so erzeugte wirksame Schicht auf dem sie trabenden Metallkörper fest haftet und die bei bekannten Oxyd kathoden vielfach auftretende, von Röhre züi Röhre variierende Wirkung infolge ungleich mässiger Verteilung der Schicht bei den in dieser Weise hergestellten Oxydkathoden vermieden wird. Weiter enthält die wirk same Schicht der Kathode weniger Verun reinigungen, als bei den bekannten Verfah ren zur Herstellung von Oxydkathoden der Fall ist.
Auch erlaubt die Anwendung des Ver fahrens gemäss' der Erfindung, die Anzahl der Stadien der Bearbeitung der Entladungs röhre und der in diesem angeordneten Oxyd hathode bedeutend kleiner zu halten, als dies bei den bekannten Verfahren der Fall Ist.
Zweckmässig werden für das Verfahren gemäss der Erfindung ein oder mehrere Azide der Erdalkalimetalle benutzt. Diese Ver bindungen sind leicht zersetzbar und die bei der Zersetzung freiwerdenden Stoffe. wie Erdalkalinitrid und Stickstoff, haben keinen nachteiligen Einfluss auf die Eigen schaften der Röhre und insbesondere des Kathodenkernes. Unter "Kathodenkern" ist in dieser Beschreibung der obgenannte Me tallkörper, der sowohl ein Kerndraht, wie auch ein zur Unterstützung der wirksamen Schicht dienender Körper anderer Gestalt sein kann, zu verstehen.
Für den Kern kann ein Metall mit nicht zu niedrigem Schmelzpunkt verwendet wer den, das leicht entgast werden kann. So kann zum Beispiel Nickel oder ein Edel metall benutzt werden. Gute Ergebnisse hat man mit einem gegebenenfalls mit Kupfer überzogenen Kern aus Platin-Rhodium er zielt.
Ein vorgä.ngiges, oberflächliches Oxy dieren des Kernes hat den Vorzug, dass die Oberfläche rauh wird, so dass ein sehr gutes Anhaften der wirksamen Schicht erzielt wird. Überdies kann eine Oxydschicht auf dem Kern bei der Oxydation des mit dem Kern in Berührung kommenden Erdalkali- metalldampfes mithelfen. Es hat sich sogar herausgestellt, dass bei genügender Oxyda tion der Kernoberfläche ein besonderer Oxy- dationsprozess' des Erdalkalimetalles über- flüssig wird.
Dies hängt von der Zersetz- barkeit des an der Kernoberfläche vorhan denen Oxyds und von der Dicke der be nötigten Erdalkalimetalloxydschicht ab.
Ist der Kathodenkern nicht oxydiert, oder ist die durch die Oxydschicht des Ker nes erhaltene Oxydation des Erdalkali- metalles nicht genügend, so kann ein wenig Sauerstoff in die Röhre eingelassen und die Kathode, wenn nötig, erhitzt werden, wor auf der überflüssige Sauerstoff durch wei tere Entlüftung der Röhre entfernt. werden kann.
Die Herstellung von Entladungsröhren der beschriebenen Gattung kann noch da durch vereinfacht werden, dass man die Zer setzung der Er dalkaliv erbindungen und die Verdampfung des Erdalkalimetalles wäh rend der Entgasung der mit. diesen Verbin dungen versehenen Elektroden vor sich ge hen lässt.
Man versteht, dass Gitterelektroden, ins besondere, wenn sie die Form einer Spirale aufweisen. nicht gut durch eine Hoch frequenzerhitzung entgast. werden können. Die Erfindung bietet nun ein einfaches Mittel, um diesen Übelstand zu beheben, nämlich dadurch, dass die Erdalka.liverbin- dungen auf der Anode oder den Anoden einer Gitterröhre angebracht und dass wäh rend oder nach der Verdampfung des Erd- alka.limetalles eine oder mehrere der gitter- förmigen Elektroden auf ein positives Po lential in bezug auf die Anode oder Anoden gebracht werden,
wobei letz- iere von einem Hochfrequenzmagnetfeld derart erhitzt werden, da.ss die auf den Ano den vorhandenen Erdalkalimetallverbindun- gen eine genügende Menge von Elektronen aussenden, um die gitterförmigen Elektroden durch Elektronenbombardierung zu entgasen. Zweckmässig geschieht diese Entgasung, nachdem die Verdampfung des Erdalkali- z2 stattgefunden hat.
Es hat sieh nämlich herausgestellt. dass sogar bei einer Erhitzung von langer Dauer die Erdalkali verbindungen nicht ganz von der Anode oder den Anoden entfernt werden, sondern dass ein Teil wahrscheinlich durch Reaktion mit aus der Anode frei werdenden Stoffen in mehr stabile Erdalkaliverbindungen um gewandelt werden. Beim Erhitzen der mit diesen Verbindungen versehenen Anoden zeigt es sich, dass ein von diesen Verbindun gen erzeugter, kräftiger Elektronenstrom von der Anode ausgeht. Um die Kathode vor dem Auftreffen von Elektronen zu schützen, kann sie während der Bombardie rung einer oder mehrerer gitterförmiger Elektroden auf das Potential der Anoden gebracht -werden.
Die nach dem so ausgebildeten Verfah ren hergestellte Entladungsröhre hat den Vorzug, dass die Elektroden sehr gut ent gast sind, und dass die Kathode ein hohes Emissionsvermögen hat, das sie eine lange Zeit beibehält. Der Erdalkalimetalldampf, der durch die Hochfrequenzerhitzung von einer oder mehreren Elektroden in der Röhre erzeugt wird, setzt sich nicht nur auf der Kathode, sondern auch auf andern Teilen innerhalb der Röhre ab. Es hat sich aber herausgestellt, dass aus diesem Absetzen für das Funktionieren der Röhre seine Schwie rigkeiten entstehen.
Im Gegenteil, das ab gesetzte Metall kann die Eigenschaften der Röhre noch verbessern, da es sowohl in Va kuumröhren, wie in gasgefüllten Röhren Unreinigkeiten aufnimmt.
Gute Ergebnisse hat man mit dem fol genden Verfahren zur Herstellung von Drei- Elektrodenröhren für drahtlose Telephonip erzielt. Ein Draht aus Platin-Rhodium, ge gebenenfalls mit einem Kupfermantel, der an der Luft oxydiert sein kann, sowie eine Anode und eine Gitterelektrode werden in einer Entladungsröhre angeordnet. Das Gitter kann zum Beispiel schraubenlinien- förmig sein und den Draht umhüllen, und die als zylindrische Platte gestaltete Anode bann wiederum das Gitter umhüllen.
Auf der Anode ist an der innern Seite ein@Trop- fen in Wasser gelöstes Erdalkaliazid; zum Beispiel Bariumazid, aufgebracht, aus dem das Wasser zweckmässig vor dem Einführen der Anode in die Entladungsröhre verdampft wird. Die Entladungsröhre wird darauf an eine Vakuumpumpe angeschlossen und vor läufig entlüftet, wobei die Röhre zweck mässig erhitzt wird.
Darauf wird die Anode von einem Hoch frequenzmagnetfeld auf Glühhitze gebracht, wobei erst das Bariumazid, wenigstens grösstenteils, zersetzt und darauf das frei werdende Bariummetall verdampft wird. Ein Teil davon trifft den Draht und setzt sich auf diesem ab, gegebenenfalls schon in der Form von Bariumoxyd, das durch Re duktion der Kupferoxydschicht oder durch eine Reaktion mit in der Röhre vorhande nen Restgasen gebildet werden kann.
Ein anderer Teil des Bariums setzt sich an an dern Stellen, wie auf dem Gitter und auf der Röhrenwand, ab. Wenn nötig, kann darauf ein wenig Sauerstoff in die Röhre eingelassen werden, um das auf der Kathode vorhandene Bariummetall zu oxydieren. Auf der Platte bleibt ein Teil des Barium metalles zurück, der wahrscheinlich von in der Röhre vorhandenen Verunreinigungen gebunden ist, die stabile Verbindungen mit dem Barium bilden.
Darauf wird das Gitter mit dem positiven Pol und die Anode und zweckmässig auch die Kathode mit dem ne gativen Pol einer ,Stromquelle von etwa 150 bis 200 Volt verbunden. Die Anode wird darauf abermals hochfrequent 'erhitzt und sendet dabei einen intensiven Elektronen strom aus, der grossenteils auf das Gitter trifft. Die Röhre bleibt unterdessen an die Vakuumpumpe angeschlossen. Die Kathode kann gegebenenfalls erhitzt werden, so dass sie auch in geringem Masse Elektronen aus sendet, wodurch die Kathode gegen das Auf treffen von Elektronen geschützt wird.
Das Gitter wird so lange bombardiert, bis es in genügendem Masse entgast ist, was aus dem Verschwinden von Lichterscheinungen wäh rend der Bombardierung geschlossen werden kann, das auf das Verschwinden von Rest gasen aus der Röhre deutet.
Darauf wird die Röhre zugeschmolzen. Es empfiehlt sich, die Entladungsröhre zu "altern". Zu diesem Zwecke wird der Glüh- laden allmählich, gegebenenfalls absatzweise, zum Beispiel mittelst eines elektrischen Stromes, auf Glühhitze gebracht. Das ,;Al tern\ hat zur Folge, dass das emittierende Vermögen der Oxydkathode wesentlich er höht wird.