CS211375B2 - Reaction cathode - Google Patents

Abstract

1525005 Cathode materials and processing BBC BROWN BOVERI & CO Ltd 23 Oct 1975 [25 Oct 1974] 43623/75 Heading H1D A thermionic cathode with an emissive monolayer of T, La or Th includes a compound which releases one of the elements by a replenishment reaction during cathode operation and Pd, Pt, Rh or Ru to promote diffusion of the Y, La or Th to the monolayer and prevent impoverishment due to evaporation during high temperature operation. Preferred cathodes comprise sintered powdered W, Mo or Ta bodies containing carbide to reduce the compound in the form of an oxide. In one example Mo and La 2 O 3 powder mixture is compressed; reduced in flowing H 2 at 1000‹ C; sintered in H 2 at 1700‹ C.; cut into blanks by spark erosion and polished; electroplated with Pt; heated at 1300‹ C. to diffuse the Pt and anneal; then heated at 1700‹ C. in benzene and H 2 to form a Mo 2 C layer between the Pt layer and Mo-La 2 O 3 substrate: the last step may be carried out before the Pt plating. Alternatively the initial mixture may contain 0À5% Pt and the plating step omitted. The cathodes contain 0-05 to 10% Y, La or Th and 0À01 to 5% Pd, Pt, Rh or Ru. The cathode may be drawn into a wire.

Description

Vynález se týká reakční katody s vysokou tepelnou emisí, zejména pro elektronky, sestávající z nosiče, redukčního prostředku a sloučeniny prvku, tvořícího monovrstvu, ze kteréžto sloučeniny je prvek, tvořící monovrstvu, uvolňován následnou reakcí, probíhající v provozním stavu katody.The present invention relates to a high-emission reaction cathode, in particular for tubes comprising a carrier, a reducing agent and a monolayer element compound, of which the monolayer element is released by a subsequent reaction in the cathode operating state.

U tohoto známého druhu katod s monovrstvou (monoatomární povrchová vrstva) je tedy prvek, tvořící monovrstvu, uložen během životnosti katody jako zásobní množství v chemicky vázané formě a z této sloučeniny je uvolňován následnou reakcí a sice plynule během životnosti katody s takovou rychlostí reakce, která se přizpůsobí odpařovanému množství monovrstvy při provozní rychlosti a v ustáleném stavu dovoluje dostatečné rozšíření monovrstvy na povrchu katody pro požadovanou hustotu emisního proudu elektronů.Thus, in this known type of monolayer cathode (monoatomic coating), the monolayer forming element is deposited in the chemically bonded form during the lifetime of the cathode and is released therefrom by a subsequent reaction, i.e. continuously during the lifetime of the cathode at such a reaction rate. it adapts the vaporized amount of the monolayer at operating speed and allows a steady state expansion of the monolayer at the cathode surface for the desired electron emission current density.

Tento druh reakčních katod, s monovrstvou, existuje současně vedle druhu bezreakčních katod v emisním provozu, tj. v každém případě po aktivaci, předcházející emisnímu provozu. К tomuto posledně uvedenému druhu patří kromě přímo, to je bez monovrstvy, emitujících katod (například přímo emitující katody z refrakčního kovu) také určité katody s monovrstvou, totiž legované katody a ty akumulační katody, u kterých je kov, tvořící monovrstvu, akumulován fyzikálně kapilárním účinkem. Bezreakčním katodám v emisním stavu je společný ten znak, že emitující, resp. monovrstvu tvořící látka se v katodě vyskytuje přímo ve tvaru schopném emise, nebo fyzikálně v akumulovaném stavu, ze sloučeniny se musí průběžně uvolňovat následnou reakcí. V opaku к refrakčním katodám z čistého kovu, které umožňují jen nepatrnou hustotu emisního proudu, je možno například s legovanými katodami dosáhnout sice vysoké hustoty emisního proudu, avšak životnost je pro použití v elektronkách nedostačující a není porovnatelná se životností například obvyklých katod z wolframu-karbidu wolframu-kysličníku thoria.This type of reaction cathode, with a monolayer, co-exists in addition to the type of reaction-free cathodes in the emission operation, i.e. in any case after activation, preceding the emission operation. In addition to directly emitting cathodes (for example, directly emitting refractive metal cathodes), the latter also includes certain monolayer cathodes, namely the alloyed cathodes and those accumulation cathodes in which the metal forming the monolayer is physically capillary accumulated effect. The common feature of the non-reactive cathodes in the emission state is that the emitting, resp. The monolayer-forming substance in the cathode occurs directly in an emission-capable form, or physically in an accumulated state, from the compound being continuously released by a subsequent reaction. In contrast to pure metal refractive cathodes, which allow only a low emission current density, high emission current density can be achieved with, for example, alloyed cathodes, but life is insufficient for use in vacuum tubes and is not comparable to that of conventional tungsten carbide cathodes. of tungsten-thorium oxide.

Reakční katody s monovrstvou zahrnují skupinu katod, pracujících s tepelným rozkladem aktivní látky při současném uvolňování prvku, tvořícího monovrstvu, krátce označeny katody s tepelným rozkladem a skupinu katod, pracujících s reakčním společenstvím v chemické následné reakci a v uvolňovací reakci, krátce označené jako katody s přeměnou.Monolayer reaction cathodes include a group of cathodes operating with thermal decomposition of the active agent while releasing the monolayer forming element, briefly labeled with thermal decomposition cathodes, and a group of cathodes working with the reaction community in a chemical sequential reaction and release reaction, briefly referred to as cathodes with conversion.

U katod s tepelným rozkladem se prvek, tvořící monovrstvu, uvolňuje z aktivní látky jedině, nebo v podstatě jedině, tepelně podmíněnou reakcí. Sem patří například známá katoda z wolframu a kysličníku thoria bez redukčního prostředku a rovněž známá katoda z hexaboridu lanthanu, přičemž obě tyto katody, pokud se týká následných reakcí v provozním stavu, nepotřebují žádné reakční společenství pro uvolnění thoria, případně lanthanu, tvořícího monovrstvu.In cathodes with thermal decomposition, the element forming the monolayer is released from the active substance only, or essentially only, by a thermally conditioned reaction. These include, for example, the known cathode of tungsten and thorium oxide without a reducing agent, as well as the known cathode of lanthanum hexaboride, both of which need no reaction community for the release of the monolayer forming lanthanum or lanthanum in terms of subsequent reactions.

U katod s přeměnou probíhá následná reakce a uvolňovací reakce v provozním stavu katody za účasti reakčního společenství, v případě katody s kysličníkovým redukčním prostředkem, například s redukčním prostředkem, obsahujícím uhlík.In the cathodes with conversion, the subsequent reaction and release reaction takes place in the operating state of the cathode with the participation of the reaction community, in the case of a cathode with an oxide reducing agent, for example a carbon-containing reducing agent.

Úkolem vynálezu je zvýšit u reakčních katod shora vymezeného druhu hustotu emisního proudu těchto katod při dosažení vysoké životnosti.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the emission current density of the cathodes of the cathodes of the type defined above while achieving a long service life.

Tento úkol se řeší u katody shora uvedeného druhu tím, že obsahuje 0,2 až 15 váhových procent sloučeniny nejméně jednoho z prvků yttrium a lanthan jako prvků tvořících monovrstvu a 0,01 až 0,75 váhových procent nejméně jednoho z kovů paládium, platina, rhodium, ruthenium jako prostředku, podporujícího difúzi.This object is achieved in a cathode of the above type by containing 0.2 to 15% by weight of the compound of at least one of the elements yttrium and lanthanum as monolayer forming elements and 0.01 to 0.75% by weight of at least one of the metals palladium, platinum, rhodium, ruthenium as a diffusion promoting agent.

Rozvinutí vynálezu spočívá v tom, že obsahuje nejméně 3 váhové procenta sloučeniny prvku tvořícího monovrstvu a 2,5 váhového procenta až 0,6 váhového procenta prostředku podporujícího difúzi.The development of the invention comprises at least 3% by weight of the compound of the monolayer forming element and 2.5% by weight to 0.6% by weight of the diffusion promoting agent.

Rozvinutí vynálezu spočívá rovněž v tom, že obsahuje 2 váhové procenta kysličníku nejméně z jednoho prvku yttrium a lanthan jako prvku, tvořícího monovrstvu.The development of the invention also consists in containing 2% by weight of oxide of at least one element yttrium and lanthanum as a monolayer.

Dalším význakem vynálezu je, že sloučenina prvku, tvořícího monovrstvu, je obsažena v katodě dispergované.Another feature of the invention is that the compound of the monolayer forming element is contained in the cathode dispersed.

Výhodné provedení vynálezu spočívá rovněž v tom, že prostředek, podporující difúzi, se nachází ve vnějším pásmu katodového tělesa.A preferred embodiment of the invention is also characterized in that the diffusion promoting means is located in the outer zone of the cathode body.

Význakem vynálezu rovněž je, že prostředek, podporující difúzi, je obsažen v katodě dispergované.It is also a feature of the invention that the diffusion promoting agent is dispersed in the cathode.

Dalším znakem vynálezu je, že nosič je nejméně z jednoho z kovů molybden a tanťal.A further feature of the invention is that the carrier is at least one of the metals molybdenum and tantalum.

Posledním význakem vynálezu pak^- je, že jako redukční prostředek je upraven nejméně jeden karbid nejméně z jednoho kovů molybden a tantal.The last aspect of the invention then ^- is that as reducing agent there is at least one carbide of at least one of the metals molybdenum and tantalum.

Vynález tedy vychází z toho poznatku, podloženého četnými pokusy, že dodávání prvku, tvořícího monovrstvu, na povrch katody u reakčních katod závisí obecně v podstatě na dopravě prvku, uvolněného reakcí, prostřednictvím difúze na hranici zrn, která je pomocí posledně uvedených kovů palladium, platina, rhodiu, ruthenium nejen podporována, nýbrž je také v závislosti na provozních podmínkách katody udržována dlouhodobě stabilní. Toto platí zásadně také pro reakční katody bez reakčního společenství, protože také zde není uvolňovací reakce, to je vtomto případě tepelný rozklad sloučeniny prvku, tvořícího monovrstvu, omezena na bezprostřední povrchovou vrstvu, nýbrž probíhá také více nebo méně intenzívně v hlubších oblastech. Také zde má tedy následná doprava prvku, tvořícího monovrstvu, difúzí po hranici zrn význam. Naproti tomu, je následná dodávka v podstatě jen difúzí nebo vu, u zmíněných kapilárových akumulačních katod v podstatě nezávislá na difúzi po- hranici zrn nebo také na objemové difúzi v krystalech katodového tělesa. Zde se provádí následná dodávka v podstatě jen difúzi nebo prouděním prvku, tvořícího- monovrstvu, v dutinách katodového tělesa, takže prostředky podle vynálezu, podporující difúzi, a uložené v pevném tělesu, neměli by žádnou možnost působení.Accordingly, the invention is based on the discovery, based on numerous attempts, that the supply of the monolayer forming element to the cathode surface of the reaction cathodes generally depends essentially on the transport of the element liberated by the reaction through grain boundary diffusion which is palladium, platinum , rhodium, ruthenium is not only supported, but is also stable in the long term, depending on the operating conditions of the cathode. In principle, this also applies to reaction cathodes without a reaction community, since also there is no release reaction, i.e. in this case the thermal decomposition of the monolayer forming compound is limited to the immediate surface layer, but also occurs more or less intensively in deeper regions. Here, too, the subsequent transport of the monolayer element by diffusion along the grain boundary is important. On the other hand, the subsequent delivery is essentially only by diffusion or vu, in said capillary storage cathodes, substantially independent of grain boundary diffusion or also volume diffusion in the crystals of the cathode body. Here, the subsequent delivery takes place essentially only by diffusion or by flow of the monolayer forming element in the cavities of the cathode body, so that the diffusion promoting means of the invention, embedded in the solid body, would have no possibility of action.

Vynález bude v dalším textu vysvětlen - na příkladech provedení a na výsledcích pokusů, které jsou znázorněny na připojených - výkresech, přičemž na obr. 1 je znázorněna dosažená hustota emisního proudu elektronů v závislosti na teplotě katody, obr. 2- ukazuje vybroušený podélný řez katodového drátu a na obr. 4 je znázorněn vybroušený řez jako v obr. 3 ale ve zvětšeném - měřítku.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be explained, by way of example, and by the results of the experiments shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the achieved electron emission current density as a function of cathode temperature. and in FIG. 4, a grinded cross-section as in FIG. 3 but on an enlarged scale is shown.

Příklad 1 váhových procent molybdenového- prášku (velikost zrn 1,2 μη) bylo smícháno - s 2 váhovými procenty LazOo v mísiči - po- dobu 30 - minut, přičemž LazO3 byl předtím mlet za mokra v kulovém mlýnu na velikost zrn 0,5 μη. Prášková směs byla potom -slisována při isostatickém tlaku ve válcové gumové formě v polotovaru při tlaku 300 MPa. Potom byl polotovar ve druhém kroku v proudícím vodíku předredukován při teplotě - 1000 stupňů Celsia během 12 hodin, aby - . se - z - molybdenu odstranil kyslík. - Ve třetím kroku byl polotovar potom při teplotě 1700 °C během jedné hodiny indukčně ohříván ve vakuové taviči peci, naplněné vodíkem a byl sintrován na hustotu, - která činí - 98 procent hustoty teoretické. Ze spečeného bloku byly potom- ve čtvrtém - kroku jiskrovou erozí - odděleny destičky- o rozměrech 5 X1X12 mm, - jejichž povrch - byl - vyleštěn. V následujícím - šestém kroku - byly oddělené destičky - opatřeny v - galvanické lázni povlakem z platiny - jako prostředkem, podporujícím difúzi, o tloušťce 1 až 10 /am. Destičky s tímto povlakem byly potom v následujícím sedmém kroku podrobeny difúznímu žíhání po dobu jedné minuty ve vakuu nebo v ochranné atmosféře - při teplotě 1300 °C. Potom byly destičky v osmém kroku karburovány. Potom byly po- dobu 10 minut vystaveny při 1700°C působení směsi benzolu a vodíku, čímž se mezi - platinovou vrstvou na jedné straně a zrnem kysličníku molybdenu — lanthanu na druhé straně, vytvořila vrstva karbidu molybdenu MoaC. Touto katodou z molybdenu-platiny-kysličníku lanthanu-karbidu molybdenu- dosažená hustota - -emisního proudu elektronů je znázorněna - v - závislosti na teplotě katody na obr. 1.Example 1 weight percent molybdenum powder (grain size 1.2 µη) was mixed - with 2 weight percent LazOo in a mixer - for 30 minutes, with LazO3 previously wet milled in a ball mill to a grain size of 0.5 µη . The powder mixture was then compressed at isostatic pressure in a cylindrical rubber mold in a blank at 300 MPa. Then, in the second step, the preform in the flowing hydrogen was pre-reduced at a temperature of - 1000 degrees Celsius for 12 hours to allow the reaction to proceed. oxygen was removed from the molybdenum. In a third step, the blank was then inductively heated in a vacuum-filled melting furnace filled with hydrogen at 1700 ° C for one hour and sintered to a density of 98 percent theoretical. Plates 5 x 1 x 12 mm in size, the surface of which was polished, were then separated from the sintered block by spark erosion in the fourth step. In the next step - the sixth plates - the platelets were coated with a platinum coating in a galvanic bath - as a diffusion-promoting agent with a thickness of 1 to 10 µm. The coated plates were then subjected to diffusion annealing for one minute under vacuum or in a protective atmosphere at 1300 ° C for the next seventh step. Then, the plates were carburized in the eighth step. They were then exposed for 10 minutes at 1700 ° C to a mixture of benzene and hydrogen, forming a MoaC molybdenum carbide layer between the platinum layer on the one hand and the molybdenum oxide-lanthanum grains on the other. The electron emission current density achieved by the molybdenum-platinum-lanthanum-oxide-molybdenum carbide cathode is shown in dependence on the cathode temperature in FIG. 1.

Osek křivky 6 v obr. 1 ukazuje průběh hustoty emisního- proudu elektronů jak -pro katodu, zhotovenou podle tohoto- příkladu, tak také pro katodu z kysličníku lanthanu-karbidu molybdenu-molybdenu bez prostředku pro podporování difúze, která byla zhotovena pro srovnání. V oblasti úseku křivky 6 jsou hustoty emisního proudu elektronů pro obě katody stejné. Při teplotě 1830 °K dělí se křivka ve dva úseky 7 a 8. Úsek křivky 7 ukazuje, že nad teplotou 2150 °K klesá hustota emisního proudu volné katody z platiny až na hustotu molybdenového nosiče, která je znázorněna křivkou 9. Hustota emisníhoproudu katody z platiny-kysličníku lanthanu-karbidu lanthanu-molybdenu je znázorněna úsekem křivky 8. Vykazuje tedy, v teplotním rozsahu od 1830 až nad 21O0°K podstatně vyšší hustotu emisního proudu elektronů, než-li srovnávací katoda, což je podmíněnozesílením difúze po hranicích zrn. Je - to- způsobeno zesílenou difúzní dopravou při vyšších teplotách a odpovídajícím odpařeným množstvím ve stabilní monovrstvě z lanthanu.The curve line 6 in FIG. 1 shows the electron emission current density curve both for the cathode made according to this example and also for the lanthanum-molybdenum-molybdenum carbide oxide cathode without diffusion promoting agent which was made for comparison. In the region of the curve section 6, the electron emission current densities for the two cathodes are the same. At 1830 ° K, the curve is divided into two sections 7 and 8. The section of curve 7 shows that above 2150 ° K, the emission current density of the free cathode from platinum decreases to the density of the molybdenum support shown by curve 9. Emission current density of the cathode The platinum-lanthanum oxide-lanthanum-carbide-molybdenum carbide is represented by a section of curve 8. It therefore exhibits a substantially higher electron emission current density than the reference cathode, in the temperature range from 1830 to above 200 ° K, which is conditional on amplification of grain boundary diffusion. This is due to the enhanced diffusion transport at higher temperatures and the corresponding vaporized amounts in a stable lanthanum monolayer.

P ř í k 1 a d 2Example 1 a d 2

U tohoto příkladu se nejdříve postupovalo jako u příkladu 1. Na rozdíl k tomu byl osmý výrobní krok to je karburace benzolem a vodíkem - proveden před šestým krokem, to- je před vytvořením platinového - povlaku. Tím docílená hustota emisního proudu elektronů v závislosti na teplotě odpovídá úsekům křivek 6 a 8 znázorněných v obr. 1.In this example, the first procedure was as in Example 1. In contrast, the eighth production step, that is carburation with benzol and hydrogen - was carried out before the sixth step, i.e. before the platinum coating was formed. The resulting electron emission current density as a function of temperature corresponds to the sections of curves 6 and 8 shown in FIG. 1.

Příklad 3Example 3

Molybdenový prášek se smíchal s 2 váhovými - procenty kysličníku lanthanitého LazOs a 0,5 váhového procenta platiny Pt o· - velikosti zrn 0,5 /am. Směs byla v prvním výrobním, resp. technologickém kroku isostaticky - slisována tlakem 300- MPa v polotovar. Ve - druhém - kroku byl polotovar po- . dobu pěti hodin redukován - při teplotě - - 1000; -°C v proudícím vodíku. Potom byl - polotovar po- dobu - jedné hodiny při teplotě 1600 °C - . spékán, resp. sintrován, přičemž bylo dosaženo 99,8 procent teoretické hustoty. Z -tohoto smiřovaného bloku byla ve čtvrtém výrobním kroku jiskrovou erozí oddělena destička o rozměrech 5 X 1 X 12 mm. V pátém výrobním kroku byla destička při 1700 °C během 10- minut karburována ve směsi benzol/vodík. Hustota emisního - proudu elektronů, dosažená touto destičkou jako katodou, -odpovídá rovněž hodnotám, znázorněným v obr. 1 úseku 6 a 8.The molybdenum powder was mixed with 2 weight percent of lanthanum oxide LazOs and 0.5 weight percent of platinum Pt having a grain size of 0.5 / am. The mixture was in the first production, respectively. isostatically pressed by a pressure of 300 MPa into a semi-finished product. In the second step, the blank was after. reduced for five hours - at a temperature of - - 1000; - ° C in flowing hydrogen. Thereafter, the stock was held at 1600 ° C for one hour. sintered, respectively. sintered to obtain 99.8 percent of theoretical density. In the fourth production step, a 5 X 1 X 12 mm plate was separated by spark erosion. In a fifth production step, the plate was carburized in benzol / hydrogen for 10 minutes at 1700 ° C. The emission current density of the electrons achieved by this plate as cathode also corresponds to the values shown in FIGS. 1 and 6.

Příklad 4Example 4

Vysoce čistý tantalový prášek o- velikosti zrn 1 jim byl smíchán se 2 váhovými procenty kysličníku itritého Y2O3 v prášku o- velikosti zrn 0,2 ^m a potom byl za studená v prvním výrobním kroku isostaticky slisován tlakem 300 MPa v polotovar. Ve druhém výrobním kroku byl polotovar sintrován v sintrovaný blok za vakua po dobu jedné hodiny při teplotě 2300 °C. Přitom byla dosažena hustota 89 procent teoretické hustoty. Ve třetím výrobním kroku byla jiskrovou erosí ze sintrovaného bloku oddělena destička o· velikosti 5 X 1 X 12 mm. Ve čtvrtém výrobním kroku byla destička karburovaná ve směsi benzol/argon po dobu 15 minut při 1700 °C. Na povrchu destičky tvořila se přitom vrstva karbidu tantalu. V pátém výrobním kroku byla na destičku nanesena galvanicky 10 μΐη tlustá palladiová . vrstva. · V následujícím šestém výrobním kroku byla destička za vakua po dobu dvou hodin žíhána při 1600°C, přičemž palladium difundovalo· do· tantalu. Takto obdržená elektroda z tantalu-kysličníku yttria-karbidu-tantalu s palladiem Pd jako prostředkem pro podporování difúze, vykazovala hustoty emisního proudu elektronů, znázorněná v obr. 1 úseky křivek 14. V teplotním rozsahu až do 1970 °K je dosažená hustota emisního proudu elektronů podle úseku 14 křivky stejná, jako hustota ' srovnávací elektrody z kysličníku yttria-karbidů tantalu-tantalu bez prostředku pro podporu difúze. Úsek křivky 16 ukazuje, že elektroda z kysličníku yttriakarbidu tantalu-tantalu-palladia má nad 1970 °K vyšší hustotu· emisního · proudu ·· elektronů, neboť · palladium také · · ještě v tomto· teplotním rozsahu, udržuje v porovnání s elektrodou bez palladia, silnější difúzí yttria na povrch elektrody, navzdory vyššímu odpařování, dostatečnou mono vrstvu yttria Y. Teprve· nad 2 200* °K klesá hustota emisního proudu elektronů u elektrody, opatřené palladiem Pd a je · rovna potom emisní křivce 17 čistého tantalu. Při porovnávací elektrodě bez palladia — úsek křivky 15 — započalo ochuzování aktivátoru s· následujícím přechodem · k nasycení hustoty · emisního· proudu již přibližně od 197O'°K a pokles na tantalové emisní křivce 17 započal přibližně · od 2 150 °K. · Hladina nasycení elektrody, opatřené palladiem byla více než-li dvojnásobek hladiny elektrody bez palladia.The high purity 1 µm tantalum powder was admixed with 2 weight percent Y 2 O 3 in 0.2 µm grain size powder and was then isostatically compressed at 300 MPa cold in the first production step to a blank. In a second manufacturing step, the blank was sintered into a sintered block under vacuum for one hour at 2300 ° C. A density of 89 percent of the theoretical density was achieved. In a third manufacturing step, a 5 X 1 X 12 mm plate was separated from the sintered block by spark erosion. In a fourth manufacturing step, the plate was carburized in a benzol / argon mixture for 15 minutes at 1700 ° C. A tantalum carbide layer formed on the plate surface. In a fifth production step, 10 μΐη-thick palladium was applied to the plate. layer. In a subsequent sixth manufacturing step, the plate was annealed at 1600 ° C under vacuum for two hours, with palladium diffusing into tantalum. The tantalum-yttrium-tantalum-tantalum electrode thus obtained with palladium Pd as a diffusion enhancing agent exhibited electron emission current densities, as shown in FIG. 1, by curves 14. The electron emission current density was reached over a temperature range of up to 1970 ° K. according to curve section 14, the same as the density of the yttrium-tantalum-tantalum oxide comparison electrode without diffusion aid. The section of curve 16 shows that the tantalum-tantalum-palladium yttracarbide electrode has a higher electron emission current density above 1970 ° K, since it also maintains the palladium-free electrode in this temperature range compared to the electrode. Only by more than yttrium diffusion to the electrode surface, despite a higher evaporation, a sufficient monolayer of yttrium Y. Only above 2,200 * ° K the electron emission current density of the electrode equipped with Pd decreases and is then equal to the emission curve 17 of pure tantalum. With a palladium-free comparison electrode - a section of curve 15 - the depletion of the activator began with a subsequent transition to saturation density of the emission current as low as about 197 ° C and the drop on the tantalum emission curve 17 started approximately from 2150 ° K. The electrode saturation level provided with the palladium was more than twice the electrode level without the palladium.

Další pokusy ukázaly, že u · libovolné kombinace kovů molybdenu, wolframu a tantalu, použitých jako nosiče, se sloučeninami thoria, lanthanu a yttria a s kovy palladium, platina a ruthenium, použitými jako · prostředek, podporující difúzi, nastane zásadně zlepšení hustoty emisního proudu elektronů, dosažitelné bez mobilizátoru. Všechny vyšetřované katody tohoto druhu měli životnost, která odpovídá životnosti známé wolframové katody s thoriem. Zejména katoda molybden-lanthanová prokázala dobrou · zpracovatelnost v dráty. Přitom se účelně vychází ze sintrovaného tělesa, které se potom upraví do tvaru majícího oblý průřez a konečně se vytáhne v drát.Further experiments have shown that any combination of the molybdenum, tungsten and tantalum metals used as carriers with the thorium, lanthanum and yttrium compounds and with the palladium, platinum and ruthenium metals used as diffusion enhancers will substantially improve the electron emission current density , achievable without mobilizer. All cathodes of this type examined had a lifetime that corresponds to that of the known tungsten cathode with thorium. In particular, the molybdenum-lanthanum cathode has shown good wire workability. In this case, it is expedient to start from a sintered body, which is then shaped into a shape having a round cross section and finally drawn into a wire.

Další pokusy platily otázce, jak dalece má význam upravení sloučeniny s prvkem, tvořícím monovrstvu a prostředkem, podporujícím difúzi, v nosiči nebo na nosiči. V této souvislosti byly vyšetřovány následující provedení.Further attempts have been made to determine the extent to which the treatment of the compound with the monolayer forming element and the diffusion promoting agent in a carrier or carrier is of importance. In this context, the following embodiments were investigated.

Nejdříve se vytvořilo na povrchu nosiče pásmo z refrakčního kovu, obsahující sloučeninu prvku, tvořícího· monovrstvu a případně s redukčním prostředkem. Na to· byl nanesen, jako vnější pásmo, prostředek, podporující difúzi. Ačkoliv tento· prostředek je obsažen ve · vnější vrstvě, projevuje· se jeho specifický účinek více méně ve hloubce, čímž je o-becně potřebné vniknutí prostředku, podporujícího difúzi, do hlubšího pásma · katody.Initially, a refractive metal band was formed on the surface of the support, containing a compound of the monolayer forming element and optionally with a reducing agent. To this end, a diffusion promoting agent was applied as an outer zone. Although this device is contained in the outer layer, its specific effect is more or less in depth, which generally requires the diffusion promoting agent to enter the deeper cathode zone.

To se může dosáhnout při výrobě katody například difúzním žíháním, zmíněným v příkladu 1.This can be achieved in the manufacture of the cathode, for example, by the diffusion annealing mentioned in Example 1.

Obr. 3 ukazuje vybroušený · podélný řez katodového· drátu typu platina-kysličník · lanthanu-karbid molybdenu-molybden výhodně s vnější vrstvou, obsahující platinu ve stavu na začátku provozu ve 100-násobném zvětšení a obr. 4 odpovídající obraz výbrusu ve 200-násobném zvětšení ve stavu po 2 000 provozních hodinách při 2 000 °K. Z něho je zřejmé spotřebování vnější vrstvy, obsahující výhodně prostředek pro podporování difúze a tím· i akumulační a ochranná funkce této· vnější vrstvy.Giant. 3 shows a grinded longitudinal section of the cathode platinum-oxide wire lanthanum-molybdenum-carbide-molybdenum carbide preferably with an outer layer containing platinum in the state of operation at 100X magnification and FIG. after 2,000 operating hours at 2,000 ° K. From this, it is evident that the outer layer is depleted, preferably comprising a diffusion promoting means and thus an accumulation and protective function of the outer layer.

U druhé varianty bylo vytvořeno na povrchu nosiče pásmo prostředku, podporujícího difúzi a nato byla upravena sloučenina prvku, tvořícího monovrstvu, takže prostředek pro podporování difúze je výhodně obsažen v mezipásmu. Také zde je obecně · potřebné vniknutí prostředku, podporujícího difúzi, do pásma sloučeniny s prvkem, tvořícím · monovrstvu. V obou uvedených ·případech · je · k dispozici odpovídající zásobní množství ve formě vrstvy, obsahující výhodně prostředek pro podporování difúze, kteréžto zásobní množství může v provozu vyrovnávat ztráty, vznikající odpařováním.In a second variant, a zone of a diffusion promoting agent has been formed on the surface of the support and thereafter the compound of the monolayer forming element has been treated so that the diffusion promoting agent is preferably contained in the intermediate band. Here too, diffusion promoting agents are generally required to enter the zone of the compound with the monolayer forming element. In both cases, a corresponding supply quantity is provided in the form of a layer, preferably containing a diffusion promoting agent, which supply quantity can compensate for evaporative losses in operation.

Ve třetí variantě · byl prostředek, · podporující difúzi, upraven v nosiči dispergované a sloučenina s . · prvkem, tvořícím monovrstvu, byla upravena ve vnějším · pásmu.· Ve čtvrté variantě byla sloučenina · s prvkem, tvořícím monovrstvu, upravena v nosiči dispergovaně a prostředek, podporující difúzi, byl výhodně upraven ve vnějším pásmu. Obě varianty, zejména posledně uvedená, poskytuje některé přednosti z výrobně technického· hlediska, obecně je však potřebné difúzní žíhání pro vniknutí prostředku podporujícího difúzi, do oblasti sloučeniny s prvkem, tvořícím monovrstvu.In a third variant, the diffusion-promoting agent has been dispersed in the carrier and the compound with. In a fourth variant, the compound with the monolayer forming element has been dispersed in the carrier and the diffusion promoting agent has preferably been treated in the outer band. Both variants, in particular the latter, provide some advantages from a manufacturing point of view, but generally diffusion annealing is required to penetrate the diffusion promoting agent into the region of the compound with the monolayer forming element.

U páté varianty byl dispergovaně upraven jak aktivátor, tak i mobilizátor v · nosiči. Toto provedení je možno označit z hlediska· zpracování · matriálu, jako optimální.In the fifth variant, both the activator and the mobilizer in the carrier were dispersed. This embodiment can be described as optimal in terms of material processing.

Pokud se týká kvantitativního složení katod, byly zjištěny následující výhodné rozsahy obsahů pro sloučeniny s prvkem, tvořícím monovrstvu a pro prostředek, podporující · difúzi.With respect to the quantitative composition of the cathodes, the following preferred ranges of content have been found for the compounds with the monolayer forming element and for the diffusion promoting agent.

Sloučenina s prvkem, tvořícím monovrstvu: 0,05 až 10· váhových procent.Compound with monolayer forming element: 0.05 to 10% by weight.

Prostředek podporující difúzi:Diffusion promoter:

0,01 až 5 váhových procent0.01 to 5 weight percent

Optimální hodnoty, · pokud se týká hustoty emisního proudu elektronů, životnosti a žpra- Chemická sloučenina aktivátoru: 0,5 až 3 covateJnosti materiálu katody ná drát, se váhové procenta a 0,3 'až 0,6 váhové procenta, dostaly následující:The optimum values regarding electron emission current density, lifetime, and environmental properties of the activator chemical compound: 0.5 to 3 fluxability of the cathode material nail, with weight percent and 0.3 to 0.6 weight percent, were obtained as follows:

Claims (8)

PŘEDMĚT vynálezuOBJECT OF THE INVENTION 1. Reakční katoda s vysokou tepelnou emisí, zejména pro elektronky, sestávající z nosiče, redukčního' prostředku a sloučeniny prvku, tvořícího monovrstvu, ze kteréžto' sloučeniny je prvek, tvořící monovrstvu, uvolňován následnou reakcí, probíhající v provozním stavu katody, vyznačující se 'tím, že obsahuje 0,2 až 15 váhových procent sloučeniny nejméně jednoho z prvků yttrium a lanthan jako' prvků tvořících monovrstvu a 0,01 až 0,75 váhových procent nejméně jednoho' z kovů palladium, platina, rhodium, ruthenium jako prostředku, podporujícího difúzi.A high-emission reaction cathode, in particular for tubes comprising a carrier, a reducing agent and a monolayer element compound, of which the monolayer element is released by a subsequent reaction in the cathode operating state, characterized by: comprising from 0.2 to 15 weight percent of a compound of at least one of the yttrium and lanthanum elements as a monolayer forming element and from 0.01 to 0.75 weight percent of at least one of the metals palladium, platinum, rhodium, ruthenium promoter diffusion. 2. Reakční katoda podle bodu 1, . · vyznačející se tím, že obsahuje nejméně 3 váhová procenta sloučeniny prvku tvořícího · monovrstvu a ' 0,25 váhového procenta až 0,6 váhového procenta prostředku, podporujícího difúzi.2. The reaction cathode of item 1; Characterized in that it comprises at least 3% by weight of the compound of the monolayer forming element and 0.25% by weight to 0.6% by weight of the diffusion promoting agent. 3. Reakční katoda podle bodu '1, vyznačující se tím, že obsahuje 2 váhová procenta kysličníku nejméně z jednoho prvku yttrium a lanthan, jako prvku, tvořícího monovrstvu.3. The reaction cathode of claim 1 comprising about 2 weight percent oxide of at least one yttrium and lanthanum element as a monolayer. 4. Reakční katoda podle některého z předcházejících bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že sloučenina prvku, tvořícího monovrstvu, je obsažena v katodě dispergovaně.4. The reaction cathode of any one of the preceding claims 1 to 3, wherein the compound of the monolayer forming element is dispersed in the cathode. 5. Reakční · katoda podle některého z předcházejících bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že prostředek, podporující difúzi, se nachází ve vnějším pásmu katodového tělesa.A reaction cathode according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the diffusion promoting agent is located in the outer zone of the cathode body. 6. Reakční katoda podle některého z předcházejících bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že prostředek, podporující difúzi, je obsažen v katodě dispergovaně.6. The reaction cathode of any one of claims 1 to 5, wherein the diffusion promoting agent is dispersed in the cathode. 7. Reakční katoda podle některého z předcházejících bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že nosič je nejméně z jednoho kovu molybden a tantai.7. The reaction cathode of any one of claims 1 to 6, wherein the support is at least one of molybdenum and tantalum. 8. Reakční katoda podle některého· z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že jako redukční prostředek je · upraven nejméně jeden karbid z jednoho kovu molybden a tantai.A reaction cathode according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that at least one molybdenum and tantalum carbide is provided as reducing agent. 3 listy vvýresů3 sheets of prints Severografia, n. p., závod 7, MostSeverography, n. P., Plant 7, Most