DE1064646B

DE1064646B - Verfahren zum Herstellen von Gettern

Info

Publication number: DE1064646B
Application number: DEG17331A
Authority: DE
Inventors: Ernesto Gabbrielli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-06-07
Filing date: 1955-06-07
Publication date: 1959-09-03
Also published as: FR1132524A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gettern, bei dem auf eine Unterlage zuerst eine Schicht einer gegen äußere Einflüsse empfindlichen Komponente und dann auf diese eine weitere Schicht einer widerstandsfähigen Komponente, die mit der ersten Schicht nicht chemisch reagiert, im Vakuum oder in inerten Gasen aufgedampft wird. . Zum Beseitigen von Gasresten in Elektronenröhren werden chemische Vakuumbesserer, sogenannte Gettermetalle, benutzt, um das für den Betrieb dieser Röhren erforderliche Endvakuum zu erreichen. Die chemische Umsetzung, durch die das gewünschte Endvakuum entsteht, vollzieht sich innerhalb der Elektronenröhren im Augenblick der Aktivierung des Getters und wird innerhalb des gewünschten Teils der Röhre durch Verdampfen von Metall oder Metallgruppen bewirkt, die eine bestimmte chemische Affinität zu den Gasen und Dämpfen aufweisen, die zum Erreichen eines höchstmöglichen Vakuums beseitigt werden sollen. Diese chemische Umsetzung vollzieht sich im allgemeinen während der gesamten Lebensdauer der Elektronenröhren. Zur Herstellung von Gettern werden üblicherweise die nachstehenden Legierungen verwendet: Ba-Mg, Ba-Mg-Al, Ba-Al, Ba-Ni, Ba-Sr-Al usw.

Durch die Erfindung sollen die bei den bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von Gettern auftretenden Schwierigkeiten vermieden und ein Verfahren zur Herstellung von Gettern geschaffen werden, dessen Vorteile nicht nur auf mechanischem Gebiet liegen, sondern das darüber hinaus noch die Möglichkeit bietet, die Zusammensetzung der Getter, sowohl hinsichtlich ihrer Komponenten als auch bezüglich der Mengenanteile und des Aufbaus dieser Komponenten, weitgehend zu variieren.

Weiterhin bezweckt die Erfindung eine Vereinfachung der bisher gebräuchlichen umständlichen Verfahren zur Herstellung von Gettern für Elektronenröhren.

Es sind schon verschiedene Verfahren zur Herstel- n> lung von Gettern bekannt. Bei einem solchen bekannten Verfahren werden die zur Herstellung des Getters dienenden Komponenten in Pulverform verwendet und in Pillenform gepreßt. Dabei hat sich gezeigt, daß die einzelnen Bestandteile schon kurz nach der Herstellung der Pille miteinander Reaktionen eingehen, die sich nachteilig auf die spätere Verwendung der Getter auswirken und offenbar auf das Vorhandensein von Wasserhäuten oder anderen Verunreinigungen auf der Oberfläche der einzelnen Pulverkörner zurückzuführen sind.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Gettern, aus denen das Gettermetall durch Auslösen einer Reaktion zwischen zwei oder Verfahren zum Herstellen von Gettern

Anmelder: ;

Ernesto Gabbrielli, Mailand (Italien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,
Düsseldorf-Oberkassel, Hansaallee 255 -

Ernesto Gabbrielli, Mailand (Italien),
ist als Erfinder genannt worden ;'

mehreren Komponenten in an sich bekannter Weise frei gemacht werden kann, werden die Komponenten aus der Dampfphase auf eine Unterlage niedergeschlagen, wobei die Niederschlagung abwechselnd oder gleichzeitig erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren wird zunächst eine erste Komponente mittels Kondensation von Metalldämpf en im Vakuum'oder in inerten Gasen auf Unterlagen aufgebracht und anschließend durch Zufuhr eines Gases, beispielsweise Sauerstoff, in eine von Fremdgasen bzw. überschüssigem Gas freie Verbindung übergeführt. Auf diese Verbindung wird dann die zweite Komponente, die meistens aus Aluminium besteht, aufgedampft;^ Die zweite Komponente wirkt als Reduktionsmittel, d.h., sie führt mit der bereits aufgebrachten Verbindung eine chemische Reaktion herbei, auf Grund welcher das aktive Metall frei gemacht wird. '■'■'■' ^: ' ' ^:"^; ' ⁿ

Demgegenüber geht bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die zweite widerstandfähige Komponente mit der ersten gegen äußere Einflüsse empfindliche Komponente keine chemische Reaktion ein.^! Das wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß die erste Komponente aus einem' oder mehreren aktiven Metallen besteht." ''■'■ ' ' ' ■' ^J . Einem besonderen Verfahrensmerkmal der Erfindung zufolge entsteht nach dem Aufdampfen der' aus reinem aktivem Metall bestehenden Komponente und der widerstandsfähigen Komponente, die mit' der ersten Komponente chemisch nicht reagiert, durch Erwärmen beider Komponenten bis auf Schmelztemperatur auf der Unterlage aus den zwei Komponenten eine metallische Legierung, die dauerhaft¹ gegen äußere Einflüsse ist und beim Aktivieren des Getters, beispielsweise in einer Elektronenröhre, die aktiven Metalle frei werden läßt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die verschiedenen Schien-

ten auf äußerst kleine·Unterlagen aufgebracht werden können, die selbst in kleinsten Elektronenröhren Platz finden können.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte, Getter· sind (in der 'Zeichnung beispielsweise

dargestellt ' ' "' -¹

._; Fig. Γ zeigt einen Schnitt durch eine bandförmige heizbare Unterlage für Getter gemäß der Erfindung in vergrößertem, Maßstab; , . ..

Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen von Heizelementen für Getter, die aus Unterlagen mit ebener Oberfläche bestehen und ganz,mit aktiven Stoffen bedeckt sind;

Fig. 8 veranschaulicht drei verschiedene Arbeitsphasen bei der Herstellung eines Getters gemäß der Erfindung;·■ ,.. .. .. ,_;. ...■■■

Fig. 9 zeigt ein mittels des in Fig. 8 dargestellten Elementes hergestelltes Getter;

Fig. 9 a zeigt einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 9;

Fig. 10 stellt die abgewandelte Ausführungsform eines/Getters. dar;· . v-j. .'..-.'■

Fig. 11 zeigt die Ausführungsform einer rinnenförmigenUnterlage, die aktive Stoffe enthält;

Fig. 12 veranschaulicht_;;in schematischer Darstel- _a5 lungsweise ein Verfahren zum Aufbringen von Lagen aktiver Metalle auf eine bandförmige Unterlage.

Die in Fig. 1 gezeigte heizbare Unterlage.1 ist als Band ausgebildet,' auf welchem die aus reinen aktiven Metallen bestehende Schicht 2 in mehreren Lagen nacheinander und übereinander aufgebracht werden kann. Die äußere widerstandsfähige Schicht 3 kann aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise Aluminium,..Kupfer, Nickel oder selbst aus aktiven Elementen ,.bestehen, wie·; Magnesium, dessen Umwandlung, in: der Luft ausreichend langsam vor sich geht, aus./Eisen,oder.jedem anderen Metall oder Metalloid oder aus ,einer; unterhalb der normalen Verdampfungsiemperatur der vorhandenen aktiven Elemente nicht verdampfenden und sich nicht zersetzenden Verbindung. Durch an sich: bekannte Hilfsmittel, beispielsweise durch jteilweises Abdecken oder Lenken¹ der Dämpfe in: eine bestimmte Richtung od. dgl., kann der; »Niederschlag, auf bestimmte Teile der Oberfläche der Unterlage 1 begrenzt werden, wie durch die Umrißlinie 4 angedeutet ist.

_t,_;;Pie :in den Fig. 2 und- 5 gezeigten Heizträger sind durch'Beschneiden eines Flachelementes, beispielsweise des, in Fig. 1 gezeigten Bandes, entstanden, nachdem dieses vorerst mit einer gegebenenfalls von einer; Schutzschicht bedeckten Schicht aktiven Metalls ■umgeben worden ist.

·.·.; iXni-.Fig. 8 sind, mehrere Arbeitsphasen bei der Herstellung einer,, in sich zu einer Rinne oder einem Kanal gebogenen Unterlage gezeigt. Ein Band 5 der in Fig. !gezeigten Art ist mit einem beliebigen aktiven Stoff bedeckt; diesem Band wird durch Zusammenbiegen zunächst die Form 6 gegeben, aus welcher das Element 7 entsteht,/ auf dem eine Schutzschicht angebracht: sein kann. Jv _:;, ν ;-·" ■v.jDie; Fig. 9 zeigt, auf welche Weise mittels eines gemäß, Fig. 8 erhaltenen Elements ein viereckiges ■Getter hergestellt werden.kann; in Fig. 9a ist die Ausbildung' dieses Getters,.· im einzelnen dargestellt, /wobei im Schnitt zu sehen ist, wie das gemäß Fig. 9 gebogene Element ;.aus dem in Fig. 8 gezeigten EIe-.ment7 hervorgeht. _;;

Fig. 6 zeigt die Ausführungsform eines Getters, in ■dein das;'aktive Metall von-e.iner Unterlage 8 getragen idi'die an'einem leitenden Element 9 befestigt ist, welches seinerseits an einem an einem Teil der Röhre befestigten Stützorgan 10 angeschweißt ist.

In Fig. 7 ist dasselbe Getter wie in Fig. 6 gezeigt, wobei allerdings zwei die aktive Substanz tragende Elemente 11,12 vorgesehen sind, die an festen Halteteilen 13, 14 angebracht sind.

Das in Fig. 10 gezeigte Getter ist ringförmig und besteht aus einem zu einer Rinne oder zu einem Kanal gebogenen Element 14 der Art, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Die Fig. 11 gibt Aufschluß, wie eine rimienförmige Heizunterlage 14 mit aktiver Substanz 15 gefüllt sein kann bei Anwendung des Metallisationsverfahrens und geeigneter Hilfsmittel.

Die Fig. 12 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Aufbringen von Lagen aus aktiver Substanz auf eine aus geeignetem Material bestehende Unterlage 16, welche der in der Fig; I gezeigten bandförmigen Unterlage entspricht und der offenen Seite des Kanals 17 gegenüber angeordnet ist, durch den eine Materialstange 18 führt. Die Materialstange 18 wird im inneren Teil 19 des Kanals 17 durch Erhitzen zur Verdampfung gebracht, so daß die entstehenden Dämpfe die Rinne 17 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung durchströmen und sich auf der bandförmigen Unterlage 16 vor der öffnung der Rinne niederschlagen.

Nachdem auf diese Weise die aktiven Schichten in einem kontinuierlichen Verfahren auf die Heizunterlage aufgebracht worden sind, können die Getter auf die verschiedendste Art, beispielsweise nach einigen der vorstehend erwähnten Verfahren, ihre endgültige Form erhalten. Mit einer der Anordnung nach Fig. 12 im wesentlichen gleich ausgebildeten Vorrichtung, die nur unbedeutende Abweichungen aufweist, können die aktiven Substanzen auf rinnen- oder kanalförmige Unterlagen der in Fig. 11 gezeigten Art aufgebracht werden.

Die Dicke der im allgemeinen aus Eisen bestehenden Unterlage kann gering sein. Da die gesamte Fläche der Heizunterlage bedeckt werden kann, ist es möglich, einen quadratischen Heizträger von 10 mm Seitenlänge zu benutzen, der beispielsweise bis zu 17,5 mg reines Barium in einer 0,05 mm dicken aktiven Schicht tragen kann. Eine Fläche von 10· 10 mm kann als Normalformat betrachtet werden, ebenso wie 17,5 mg Barium eine ausreichende Menge für ein beträchtlichen Anforderungen gerecht werdendes Getter darstellen, das in Speziairöhren mit großen Abmessungen anwendbar ist, wie z. B. in Kathodenstrahlröhren in Fernsehanlagen.

Hieraus ergibt sich, daß die Erfindung es ermöglicht, Getter von sehr wirtschaftlicher Ausgestaltung und beträchtlichem Leistungsvermögen zu schaffen, deren Raumbedarf gering ist. Bandförmige Elemente mit geringen Abmessungen von z. B. 0,5 mm Breite und 0,05 mm Dicke, die für die Herstellung von Elementen der in Fig. 5 gezeigten Art verwendet werden können und die einen Raumbedarf von 3 · 3 mm Außenabmessung haben, gestatten die Nutzbarmachung von 0,35 mg Barium und die Herstellung eines — ungeachtet der geringen Abmessungen — leicht heizbaren und sehr leistungsfähigen Getters für Röhren, für welche diese Abmessungen noch tragbar sind. Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung können Außenverkleidungen aus dünnen Fäden hergestellt werden, die für Getter in Gestalt leicht heizbarer, beispielsweise direkt heizbarer, kleiner Spiralen in Röhren kleinstmöglicher Abmessung benutzt werden können. In manchen Fällen ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die Anbringung

von aktiven Deckschichten an beliebigen Stellen einer Röhre; so kann beispielsweise die Bedeckung eines Teils der Außenfläche der Anode einer Radioröhre mit einer stabilen Ba-Ni- oder Ba-Al-Legierung, deren Aktivierungstemperatur sehr hoch ist, die normale Entgasung der Anode und die stetige Aktivierung des Getters gestatten. Es können auch Elemente von geringem Raumbedarf und maximaler Leistungsfähigkeit durch Metallisation von zellenförmigen Gebilden mit großer Oberfläche mittels aktiver Elemente hergestellt werden.

Diese zellenförmigen Gebilde können sowohl aktive Deckschichten und Schutzlagen von geringer Dicke wie auch beträchtliche Mengen von aktiven Elementen tragen. Der Leichtigkeit der die Vakuum verbessernden und Metalldampf abgebenden Elemente tragenden Gebilde sind keine mechanischen Grenzen gesetzt, sondern lediglich Grenzen physikalischer Art.

Claims

Patentansprüche: ao

1. Verfahren zur Herstellung von Gettern, bei dem auf eine Unterlage zuerst eine Schicht einer

gegen äußere Einflüsse empfindlichen Komponente und dann auf diese eine weitere Schicht einer widerstandsfähigen Komponente, die mit. der ersten Schicht nicht chemisch reagiert, im Vakuum oder in inerten Gasen aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente (2) aus einem oder mehreren aktiven Metallen besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufdampfen der aus aktivem Metall bestehenden Komponente (2) und der widerstandsfähigen Komponente (3), die mit der ersten Komponente nicht chemisch reagiert, durch Erwärmen beider Komponenten bis auf Schmelztemperatur auf der Unterlage (1) aus den zwei Komponenten eine metallische Legierung entsteht, die dauerhaft gegen äußere Einflüsse ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 900 481, 721911,
341, 807 972.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen