DE1061909B - Carrier metal for directly or indirectly heated cathodes for electrical discharge vessels - Google Patents

Description

Trägermetall für direkt oder indirekt geheizte Kathoden für elektrische Entladungsgefäße Kathoden für Entladungsgefäße werden im allgemeinen in zwei Klassen eingeteilt, und zwar in drahtförmige, direkt geheizte Glühkathoden und in indirekt geheizte Kathoden. Die direkt geheizten Kathoden bestehen im allgemeinen aus einem Draht, der mit einem Elektronen emittierenden Material bedeckt ist. Die Kathode wird direkt mit dem Heizstrom verbunden. Indirekt geheizte Kathoden bestehen im allgemeinen aus einem Trägermetall, das mit einem Elektronen emittierenden Material bedeckt ist und das durch einen zusätzlichen Glühdraht geheizt wird. Bei beiden Arten von Kathoden werden im allgemeinen Nickellegierungen verwendet.Carrier metal for directly or indirectly heated cathodes for electrical Discharge vessels Cathodes for discharge vessels generally fall into two classes divided into wire-shaped, directly heated hot cathodes and indirectly heated cathodes. The directly heated cathodes generally consist of one Wire covered with an electron-emitting material. The cathode is connected directly to the heating current. Indirectly heated cathodes exist in the generally made of a carrier metal that is bonded to an electron-emitting material is covered and which is heated by an additional filament. By both Types of cathodes are generally used in nickel alloys.

Bei der Herstellung indirekt geheizter Kathoden wird das Trägermetall zunächst in die gewünschte Form gebracht und dann. mit einer Schicht aus einer Mischung von Barium- und Strontiumkarbonat bedeckt. Die Kathode wird durch hohe Anfangserhitzung aktiviert, so daß die Karbonate in Oxyde zerfallen; die dann verringerte Temperatur bringt die Elektronenemission auf die gewünschten Werte.The carrier metal is used in the manufacture of indirectly heated cathodes first brought into the desired shape and then. with a layer of a mixture covered by barium and strontium carbonate. The cathode is due to high initial heating activated so that the carbonates break down into oxides; the then reduced temperature brings the electron emission to the desired values.

Bei der Herstellung und beim Betrieb von indirekt geheizten Kathoden tritt stets das Problem auf, daß die Oxydschicht die Tendenz hat, sich von dem Nickelkern zu trennen. Diese Trennung der Schicht von dem metallischen Kern tritt auch bei direkt geheizten Kathoden auf, die einen Nickelfaden benutzen, der mit einem Oxyd bedeckt ist.In the manufacture and operation of indirectly heated cathodes always occurs the problem that the oxide layer has a tendency to separate from the nickel core to separate. This separation of the layer from the metallic core also occurs directly heated cathodes that use a nickel thread with an oxide is covered.

Es wird angenommen, daß nach der Aktivierung die Kathodenstruktur aus mehreren Schichten besteht, und zwar 1. aus dem Trägermetall, 2. aus einer Zwischenschicht, 3. aus der Oxydbedeckung und 4. aus einer monomolekularen Schicht aus Barium und Strontium an der Oberfläche.It is believed that after activation, the cathode structure consists of several layers, namely 1. from the carrier metal, 2. from an intermediate layer, 3. from the oxide covering and 4. from a monomolecular layer of barium and Strontium on the surface.

Es ist anzunehmen, daß die Trennung der Oxydschicht von dem Trägermetall, die aus einem Abblättern oder Abschälen besteht, durch eine Änderung in der Natur der Zwischenschicht hervorgerufen wird, die die Bindung zwischen der Oxydbedecküng und dem Kern zerstört. Vermutlich wird die Änderung in der Zwischenschicht dadurch bewirkt, daß die Ausdehnungskoeffizienten von der Deckschicht und von dem Kern wesentlich verschieden sind.It can be assumed that the separation of the oxide layer from the carrier metal, which consists of peeling or peeling off by a change in nature the intermediate layer is created, which is the bond between the Oxydbedecküng and destroyed the core. Presumably this will cause the change in the intermediate layer causes the coefficients of expansion of the cover layer and of the core to be substantial are different.

Es wurde erkannt, daß die Zusammensetzung der Nickellegierung wesentlich den Grad des Kathodenabblätterns bestimmt, und man nahm an, daß dieses Abblättern entweder einem geringen Kobaltzusatz oder der Gegenwart von zuviel Mangan oder Silizium in der Legierung zuzuschreiben ist.It has been recognized that the composition of the nickel alloy is essential determined the degree of cathode peeling, and it was believed that this peeling either a small amount of cobalt added or the presence of too much manganese or silicon in the alloy.

Bei den bisher bekannten Kathoden betrug die Verunreinigung der Nickellegierung an anderen Stoffen als Mangan aber stets mehr als 0,6%. Auf diesen Anteil an Verunreinigungen in Verbindung mit Mangan ist es vermutlich zurückzuführen, daß bisher einer größeren Menge Mangan die Schuld am Abblättern der Oxydschicht zugeschoben wurde.In the previously known cathodes, the contamination of the nickel alloy was but always more than 0.6% of substances other than manganese. On this level of impurities in connection with manganese it is probably due to the fact that so far a larger one Amount of manganese was blamed for the peeling of the oxide layer.

Bei einem Trägermetall für direkt oder indirekt geheizte Kathoden für elektrische Entladungsgefäße, das aus einer Nickellegierung besteht, enthält nach der Erfindung die Legierung --nicht weniger als 98% Nickel, zwischen 0;2 bis 2% Mangan und Verunreinigungen von nicht mehr als 0,25%.In the case of a carrier metal for directly or indirectly heated cathodes for electrical discharge vessels, which consists of a nickel alloy according to the invention the alloy --not less than 98% nickel, between 0; 2 to 2% manganese and impurities not exceeding 0.25%.

Bei dieser Legierungszusammensetzung trat trotz des relativ großen Mangangehaltes überraschenderweise ein Abblättern nicht auf, und die Oxydschicht hielt unbegrenzt an dem Kernmetall, ohne daß die elektronischen Charakteristiken der Kathode geändert wurden. Vergleichende Versuche zeigten sogar, daß die eleletronischen Charakteristiken dieser Kathoden besser oder zumindest gleich mit denen früherer Kathoden waren.With this alloy composition occurred despite the relatively large Surprisingly, manganese does not flake on, and the oxide layer held indefinitely on the core metal without affecting the electronic characteristics the cathode were changed. Comparative tests even showed that the electronic Characteristics of these cathodes better or at least the same as those of earlier ones Cathodes were.

Es wurde gefunden, daß ein Optimum bei Verwendung von annähernd 1% Mangan liegt. Keine wesentlichen Vorteile wurden gefunden, wenn die Legierung weniger als 0,2'% Mangan enthält. Die Verwendung von mehr als 2% Mangan ist vom Emissionsstandpunkt aus schädlich.It has been found that an optimum when using approximately 1% Manganese lies. No significant benefits were found when the alloy was less contains than 0.2% manganese. Using more than 2% manganese is from an emissions standpoint from harmful.

Die Zufügung von Mangan zum Nickel wurde bisher bei Kathoden für bedenklich gehalten, da man annahm, daß es die elektronischen Eigenschaften stören würde. Man hat darum stets die Zufügung von Mangan auf ein Minimum begrenzt. Durch das Trägernetall nach der Erfindung hält nicht nur die Oxydschicht unbegrenzt, sondern es wurde auch eine höhere Emission festgestellt als bei den bisherigen Kathoden. Ferner wurde festgestellt, daß sich bei diesen Kathoden die Emission während der 'gesamten- Betriebsdäuer stabiler zeigte als bei den bekannten Kathoden.The addition of manganese to nickel has previously been a cause for concern in cathodes held because it was believed to interfere with the electronic properties. Man has therefore always limited the addition of manganese to a minimum. Through the carrier net after of the invention not only holds the oxide layer indefinitely, but it also became one higher emissions than the previous cathodes. It was also found that with these cathodes the emission is more stable during the entire operating period showed than with the known cathodes.

Außerdem ergaben -Versuche, daß durch die Verwendung des Trägermetalls eine gleiche oder sogar eine geringere Gitteremission auftritt als bisher. Die Gitteremission entsteht durch das Barium, das von der monomolekularen Schicht der Kathode verdampft und sich auf die Gitterfäden niederschlägt. Diese auf dem Gitterniedergeschlagene Bariumschicht bewirkt eine unerwünschte Gitteremission. -Kathodenlegierungen werden-eingeteilt in »aktive«, »normale« oder »passive«, abhängig von dem- Grad, mit dem reduzierende Bestandteile in dem Grundmetall mit der Oxydschicht reagieren. Schnelle Aktivität ist erwünscht vom kommerziellen Standpunkt aus, gleichwohl muß der Grad der Aktivität derart geregelt werden, daß man das gewünschte Gleichmaß der Elektronenemission erhält, mit langer Lebensdauer und ohne Gitteremission: Silizium ist als reduzierendes Mittel bekannt und ist ein Mittel zur Änderung der Emissionsaktivität. Wird in dem Trägermetall nach der Erfindung nur ein kleiner Anteil von Silizium verwendet, nämlich kleiner als 0,02%, würde diese Legierung normalerweise als »passive« Nickellegierung bezeichnet werden müssen. Diese Legierung verhält sich jedoch ähnlich einer Legierung mit höherem Siliziumgehalt betreffs der Emissionsaktivität und ist vergleichbar mit der früher als »normal« bezeichneten Legierung. Ein hoher Siliziumanteil ergibt auch einen hohen Querwiderstand in der Schicht zwischen dem Metallkern und der OxydbedeclZung, also hohe Widerstandsverluste. Obgleich die- Kathode eine schnelle Emissionsaktivität wie eine mit einem relativ höheren Anteil von Silizium hat, ist keine Änderung im Querwiderstand zu erkennen.In addition, experiments showed that through the use of the carrier metal the same or even a lower grating emission occurs than before. The grid emission is created by the barium that evaporates from the monomolecular layer of the cathode and is reflected on the lattice threads. This one knocked down on the grate Barium layer causes undesired lattice emission. -Cathode alloys are-classified into "active," "normal," or "passive," depending on the degree, with the reducing Components in the base metal react with the oxide layer. Fast activity is desirable from a commercial standpoint, however the level of activity must be can be controlled in such a way that the desired uniformity of electron emission sustains, with a long service life and without lattice emission: silicon is considered a reducing Means is known and is a means of changing emission activity. Will be in that Carrier metal according to the invention only uses a small proportion of silicon, namely Less than 0.02%, this alloy would normally be called a "passive" nickel alloy must be designated. However, this alloy behaves similarly to an alloy with higher silicon content in terms of emission activity and is comparable with the alloy formerly known as "normal". A high silicon content results also a high transverse resistance in the layer between the metal core and the oxide coating, so high resistance losses. Although the cathode has rapid emission activity as has one with a relatively higher proportion of silicon, there is no change in the To recognize cross resistance.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Trägermetall für direkt oder indirekt geheizte Kathoden für elektrische Entladungsgefäße, das `aus einer Nickellegierung besteht; dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nicht weniger als 98 % Nickel, zwischen 0,2% bis 2!% Mangan und Verunreinigungen von nicht mehr als 0,25%, enthält. 2.. Trägermetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelanteil nicht weniger als 98,75'%, der Mangananteil etwa. 1'% und die Anteile an Verunreinigungen von Silizium, Aluminium und Magnesium einzeln oder gemeinsam nicht mehr als 0,25'% betragen. 3. Trägermetall nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliziumanteil nicht mehr als 0,02'0%o beträgt.PATENT CLAIMS: 1. Carrier metal for directly or indirectly heated Cathodes for electrical discharge vessels, which `consists of a nickel alloy; characterized in that the alloy is not less than 98% nickel, between 0.2% to 2% manganese and impurities of not more than 0.25%. 2 .. Carrier metal according to claim 1, characterized in that the nickel component is not less than 98.75%, the manganese content about. 1 '% and the proportions of impurities of silicon, aluminum and magnesium individually or together not more than 0.25% be. 3. carrier metal according to claim 1 to 2, characterized in that the Silicon content is not more than 0.02'0% o.