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DE1089483B - Process for the manufacture of a cathode for an electrical discharge tube - Google Patents

Process for the manufacture of a cathode for an electrical discharge tube

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Publication number
DE1089483B
DE1089483B DEN6805A DEN0006805A DE1089483B DE 1089483 B DE1089483 B DE 1089483B DE N6805 A DEN6805 A DE N6805A DE N0006805 A DEN0006805 A DE N0006805A DE 1089483 B DE1089483 B DE 1089483B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cathode
alkaline earth
porous
molybdenum
tube
Prior art date
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Pending
Application number
DEN6805A
Other languages
German (de)
Inventor
Roberto Levi
Ray Collier Hughes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1089483B publication Critical patent/DE1089483B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
    • H01J9/042Manufacture, activation of the emissive part
    • H01J9/047Cathodes having impregnated bodies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
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    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Description

Die Erfindung· bezieht sich äüi ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, die im Innern mit einem Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen, die aus Mischungen von Erdalkalioxyden mit einem oder mehreren der Oxyde von Silicium, Aluminium, Beryllium, Bor und Thor bestehen, versehen ist und deren für die Emission bestimmte Oberfläche aus einem der porösen, hochschmelzenden Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niob gebildet ist und bei der die Vorratsstoffmischungen geschmolzen sind.The invention relates to a method for Manufacture of a cathode for an electric discharge tube, which is inside with a supply Alkaline earth metal compounds consisting of mixtures of alkaline earth oxides with one or more of the oxides of silicon, aluminum, beryllium, boron and thor are provided and their intended for emission Surface made of one of the porous, refractory metals tungsten, molybdenum, tantalum, Hafnium or niobium is formed and in which the stock mixtures are melted.

Im Hauptpatent ist angegeben, daß die Kathoden dadurch hergestellt werden sollen, daß Pulver der g'eschmolzenen Vorratsstoffmischung gemischt wird mit Pulver des hochschmelzenden Metalls und daß dieses Gemisch anschließend gepreßt und gesintert wird. Die Sintertemperatur kann im Hinblick auf die Verdampfung der Vorratsstoffe nur ziemlich niedrig gewählt werden, weil die Sinterung doch viele Minuten dauern muß, um einen guten Zusammenhang zu err halten. Die niedrige Sintertemperatur bewirkt aber, daß das Kathodengebilde noch ziemlich locker ist, was eine geringe mechanische Festigkeit und eine große Verdampfungsgeschwindigkeit der Vorratsstoffe mit sich bringt. Auch macht das Pressen die Herstellung verwickelter Kathodenformen schwierig.The main patent states that the cathodes are to be produced by mixing powder of the molten storage material mixture with powder of the high-melting metal and that this mixture is then pressed and sintered. The sintering temperature can only be selected fairly low in relation to the evaporation of the stock materials because the sintering but must take many minutes, holding r to a good connection to it. However, the low sintering temperature has the effect that the cathode structure is still quite loose, which results in low mechanical strength and a high rate of evaporation of the stored materials. Pressing also makes intricate cathode shapes difficult to manufacture.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden. The invention aims to avoid these disadvantages.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, die im Innern mit einem Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen, die aus Mischungen von Erdalkalioxyden mit einem oder mehreren der Oxyde von Silicium, Aluminium, Beryllium, Bor und Thor bestehen, versehen ist und deren für die Emission bestimmte Oberfläche aus einem der porösen, hochschmelzenden Metalle Wolfram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niob gebildet ist und bei der die Vorratsstoffmischungen geschmolzen sind, nach Patent 973 193, wird gemäß der Erfindung der poröse Kathodenkörper mit den geschmolzenen Erdalkalimetallverbindungen durchtränkt.In a method of making a cathode for an electric discharge tube, which is internally with a supply of alkaline earth metal compounds, the from mixtures of alkaline earth oxides with one or more of the oxides of silicon, aluminum, beryllium, Boron and Thor are made, and their surface intended for emission is made of one of the porous, refractory metals tungsten, molybdenum, tantalum, hafnium or niobium is formed and at which the stock mixtures are melted, according to patent 973 193, is according to the invention of porous cathode bodies with the molten alkaline earth metal compounds soaked.

Durch dieses Verfahren wird ein Kathodenkörper mit großer Festigkeit erhalten, da es möglich ist, vorher den porösen Kathodenkörper sehr hoch zu sintern, wodurch eine große Festigkeit entsteht; ferner können die verschiedensten Kathodenformen hergestellt werden, und darüber hinaus ist zufolge der geringen Porosität auch die Verdampfung gering.By this method, a cathode body with great strength is obtained, since it is possible to sinter the porous cathode body very high beforehand, which results in great strength; further A wide variety of cathode shapes can be produced, and in addition is due to the low Porosity also low evaporation.

Da die Kathode keine abgeschlossene Vorratskammer zu enthalten braucht, kann sie durchaus beliebig gestaltet sein. Der poröse, hochschmelzende Metallkörper, z. B. aus Wolfram, kann z. B. auch mit Kupfer durchtränkt und durch Schneiden nach Wunsch gestaltet sein.Since the cathode does not need to contain a closed storage chamber, it can be of any size be designed. The porous, refractory metal body, e.g. B. made of tungsten, z. B. also with Impregnated with copper and shaped as desired by cutting.

Verfahren zur HerstellungMethod of manufacture

einer Kathode für eine elektrischea cathode for an electrical

EntladungsröhreDischarge tube

Zusatz zum Patent 973 193Addendum to patent 973 193

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Möncfcebergstr. 7
Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Möncfcebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Februar 1952
Claimed priority:
V. St. v. America February 27, 1952

Roberto Levi, New York, N. Y.,Roberto Levi, New York, N.Y.,

und Ray Collier Hughes, Ardsley, N. Y. (V. St. A.),and Ray Collier Hughes, Ardsley, N.Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Es ist jedoch auch möglich, das mit einem niedrigschmelzenden Füllmetall durchtränkte hochschmelzende Metall durch Hämmern, Plätten oder Ziehen so zu formen, daß band- oder drahtförmige Kathoden erhalten werden können. Die Poren des porösen Metallkörpers werden vorzugsweise in einer neutralen Atmosphäre oder im Vakuum mit den Erdalkaliverbindungen durchtränkt. Die neutrale Atmosphäre wird im allgemeinen von einem nicht verunreinigten Edelgas gebildet werden, obgleich auch Stickstoff, gegebenenfalls mit einer geringen Wasserstoffmenge, verwendbar sein kann. Die Poren können ausgefüllt werden, indem der poröse Metallkörper in die geschmolzene Masse getaucht oder indem die zu schmelzende Masse in angemessener Menge auf den porösen Metallkörper gebracht wird und das Tränken dann durch Heizen erfolgt. Die porösen Metallkörper können aus Wolfram, Molybdän, Hafnium, Tantal, Niob oder Rhenium bestehen. However, it is also possible to use the high-melting point impregnated with a low-melting filler metal To shape metal by hammering, flattening or drawing in such a way that band-shaped or wire-shaped cathodes can be obtained. The pores of the metal porous body are preferably in a neutral Atmosphere or in a vacuum with the alkaline earth compounds. The neutral atmosphere is in the generally formed by an uncontaminated noble gas, although nitrogen, if appropriate with a small amount of hydrogen, may be usable. The pores can be filled, by immersing the porous metal body in the molten mass or by adding the mass to be melted is applied in an appropriate amount on the metal porous body, and then impregnated by heating he follows. The porous metal bodies can consist of tungsten, molybdenum, hafnium, tantalum, niobium or rhenium.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which

Fig. 1 eine Kathode mit flacher Emissionsoberfläche und1 shows a cathode with a flat emission surface and

Fig. 2 eine Kathode mit zylindrischer Emissionsoberfläche zeigt. Fig. 2 shows a cathode with a cylindrical emission surface.

009 608/266009 608/266

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Molybdänröhrchen, das auf der oberen Seite durch eine gesinterte Wolframscheibe 2 verschlossen ist, die mit einem geschmolzenen Gemisch aus Bariumoxyd und Aluminiumoxyd in einem Molekularverhältnis von 5 :2 durchtränkt ist. Die untere Seite 4 der Wolframscheibe 2 ist derart bearbeitet, daß die Poren zum Verhüten von Emission und Verdampfung auf der unteren Seite geschlossen sind. Die untere Seite der Scheibe 2 kann auch durch eine Molybdänplatte abgedeckt werden, die nach dem Tränken angebracht wird. Obgleich der Tränkvorgang vor dem Befestigen der Scheibe 2 in der Büchse 1 durchgeführt werden kann, hat folgendes Verfahren Vorteile: Die Büchse mit der in ihr befestigten Scheibe 2 wird mit der offenen Seite aufwärts gewendet in einem Molybdäntiegel mit Deckel in einen Ofen eingeführt. Die Büchse 1 enthält die gewünschte Menge an Erdalkalimetallverbindungen. Nach dem Entlüften wird mittels Hochfrequenzerhitzung die Temperatur des Molybdäntiegels in etwa 5 Sekunden auf einen Wert von etwa 1600 bis 1700° C gesteigert; diese Temperatur wird während etwa 5 Sekunden bis einer Minute aufrechterhalten. Nach Abkühlen kann der Heizfaden und gegebenenfalls die Molybdänverschlußplatte montiert werden. Bei einer Kathodentemperatur von 1000° C ergeben sich Emissionen von 1 bis 2 A/cm2. Es können Lebensdauern von 1000 Stunden erreicht werden.In Fig. 1, 1 denotes a molybdenum tube which is closed on the upper side by a sintered tungsten disk 2 which is impregnated with a molten mixture of barium oxide and aluminum oxide in a molecular ratio of 5: 2. The lower side 4 of the tungsten disk 2 is machined in such a way that the pores are closed to prevent emission and evaporation on the lower side. The lower side of the disc 2 can also be covered by a molybdenum plate which is attached after the impregnation. Although the impregnation process can be performed prior to securing the disc 2 in the sleeve 1, has the following processing advantages: Cartridges with the attached in their disc 2 is upwardly ge with the open side turns in a molybdenum crucible with a lid in a furnace introduced. The can 1 contains the desired amount of alkaline earth metal compounds. After venting, the temperature of the molybdenum crucible is increased to a value of about 1600 to 1700 ° C in about 5 seconds by means of high-frequency heating; this temperature is maintained for about 5 seconds to a minute. After cooling, the filament and, if necessary, the molybdenum sealing plate can be installed. At a cathode temperature of 1000 ° C, emissions of 1 to 2 A / cm 2 result . Lifetimes of 1000 hours can be achieved.

Nach Fig. 2 besteht die Kathode aus einem gesinterten Wolframröhrchen 5., das mit einem geschmolzenen Gemisch aus Bariumoxyd, Aluminiumoxyd und Boroxyd durchtränkt ist; dieses Gemisch enthält mindestens 60 Gewichtsprozent Bariumoxyd; das VerAccording to Fig. 2, the cathode consists of a sintered tungsten tube 5, which is melted with a Mixture of barium oxide, aluminum oxide and boron oxide is impregnated; this mixture contains at least 60 percent by weight of barium oxide; the Ver

hältnis zwischen den anderen Oxyden ist verhältnismäßig beliebig. Das Röhrchen 5 hat Molybdänverschlußplatten 6, durch die die Zuführungsdrähte für den Heizfaden 7 hindurchragen. Die Poren des Röhrchens 5 sind gleichfalls auf der Innenseite abgeschlossen. The ratio between the other oxides is relatively arbitrary. The tube 5 has molybdenum sealing plates 6, through which the lead wires for the filament 7 protrude. The pores of the Tubes 5 are also closed on the inside.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung einer Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, die im Innern mit einem Vorrat an Erdalkalimetallverbindungen, die aus Mischungen von Erdalkalioxyden mit einem oder mehreren der Oxyde von Silicium, Aluminium, Beryllium, Bor und Thor bestehen, versehen ist und deren für die Emission bestimmte Oberfläche aus einem der porösen hochschmelzenden Metalle Wolf ram, Molybdän, Tantal, Hafnium oder Niob gebildet ist und bei der die Vorratsstoffmischungen geschmolzen sind, nach Patent 973193, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Kathodenkörper mit den. geschmolzenen Erdalkalimetallverbindungen durchtränkt wird.1. Method of manufacturing a cathode for an electric discharge tube, which is inside with a supply of alkaline earth metal compounds consisting of mixtures of alkaline earth oxides with a or more of the oxides of silicon, aluminum, beryllium, boron and thor are provided and whose surface intended for emission is made of one of the porous high-melting points Metals Wolf ram, molybdenum, tantalum, hafnium or niobium is formed and in which the stock mixtures are melted, according to patent 973193, characterized in that the porous Cathode body with the. molten alkaline earth metal compounds is impregnated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse Wolframscheibe an einem Ende eines zylindrischen Molybdänröhrchens befestigt wird, daß dieses Röhrchen mit der offenen Seite aufwärts gekehrt in einen Ofen eingeführt und mit den gewünschten Verbindungen gefüllt wird und daß dann das Tränken durch Heizen erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that a porous tungsten disc on one End of a cylindrical molybdenum tube is attached that this tube with the open Inserted face up into an oven and filled with the desired compounds and that the impregnation is then carried out by heating. In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 159 791.
Considered publications:
Swiss patent specification No. 159 791.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ® 009 608/266 9.60® 009 608/266 9.60
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