DE19527723A1 - Elektrische Entladungsröhre oder Entladungslampe und Scandat-Vorratskathode - Google Patents
Elektrische Entladungsröhre oder Entladungslampe und Scandat-VorratskathodeInfo
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- H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
- H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre, insbesondere eine Vakuum
elektronenröhre oder Entladungslampe, insbesondere Niederdruckgasentladungs
lampe, mit mindestens einer Scandat-Vorratskathode, die aus einem Kathodenkörper
und einer Deckschicht mit einer emittierenden Oberfläche besteht, wobei der
Kathodenkörper eine Matrix aus wenigstens einem hochschmelzendem Metall und/
oder einer hochschmelzenden Legierung und eine Bariumverbindung in Kontakt mit
dem Matrixmaterial zur Lieferung von Barium an die emittierende Oberfläche durch
chemische Reaktion mit dem Matrixmaterial umfaßt. Sie betrifft weiterhin eine
derartige Scandat-Vorratskathode.
Elektronenröhren, insbesondere Vakuumelektronenröhren, werden vornehmlich als
Bildröhren in Fernsehern, als Monitorröhren, als Röntgenröhre, als Hochfrequenz-
und Mikrowellenröhre für verschiedene Anwendungen im Geräte- und Anlagenbau
jeder Sparte, in der Medizintechnik, in Diagnose- und Meßeinrichtungen in
Werkstätten und auch in Spielgeräten eingesetzt.
An Fernseh- und Monitorröhren werden ständig steigende Anforderungen in Bezug
aus größere Helligkeit, gesteigerte Auflösung, konstante Bildqualität und besseren
Langzeitbetrieb gestellt. Um eine größere Bildhelligkeit und eine bessere Auflösung
des Elektronenstrahls zu erreichen, sind höhere Elektronen-Emissionsstromdichten in
den Röhren notwendig, die nur mit verbesserten Elektronenquellen, d. h. Kathoden,
erreichbar sind. Mitte der achtziger Jahre genügten Standardoxidkathoden mit einer
Emissionsstromdichte von 2 A/cm² im Langzeitbetrieb den Anforderungen,
gegenwärtig werden 10 A/cm² gefordert und für die neuen Hochleistungsröhren sind
weit höhere Emissionsstromdichten erforderlich.
Ähnliches gilt bezüglich der Emissionsstromdichte und der Langzeitstabilität auch
für Röntgen-, Hochfrequenz- und Mikrowellenröhren.
Die Emissionsstromdichte an einer Kathode ist gemäß der Richardson-Gleichung
I₀ = AR T² exp (-Φ/kT)
abhängig von der Austrittsarbeit an der Kathodenoberfläche Φ und der Betriebs
temperatur T.
Eine Kathode mit einer niedrigeren Austrittsarbeit Φ kann eine höhere Emissions
stromdichte bei gleicher Betriebstemperatur T liefern. Alternativ erlaubt eine
Kathode mit einer niedereren Austrittsarbeit Φ einen Betrieb bei niedrigeren
Temperaturen bei gleicher Stromdichte. Eine niedrigere Betriebstemperatur wirkt
sich dabei positiv auf die Lebensdauer der Kathode und der Entladungsröhre aus.
Scandat-Vorratskathoden sind derzeit die Kathoden mit der höchsten Elektronen
emission. Die beiden wichtigsten Typen der Scandat-Vorratskathoden sind die
"Mixed Matrix Scandat Kathode" und die "Top Layer Scandat Kathode". Die
"Mixed Matrix Scandat Kathode" besteht aus einem porösen Kathodenkörper aus
Wolfram und Scandiumoxid, der mit 4 BaO·CaO·Al₂O₃ imprägniert ist. "Top Layer
Scandat Kathoden" bestehen aus einem porösen Wolframkörper, der mit
4 BaO·CaO·Al₂O₃ imprägniert ist und mit einer dünnen Deckschicht aus Wolfram
und Scandiumoxid oder Sc₂W₃O₁₂ bedeckt ist.
Während des Betriebes der Kathode bildet sich durch chemische Reaktion zwischen
Wolfram, Scandiumoxid und dem Barium-Calcium-Aluminat ein Oberflächenkom
plex, der die hohe Elektronenemission bewirkt und aufrechterhält. Da dieser
Oberflächenkomplex durch das Ionenbombardement in der Röhre zerstört wird, muß
er ständig nachgebildet werden. Scandiumoxid ist aber nicht sehr mobil, so daß die
Nachlieferung (Segregation) von Scandium zur Bildung des Oberflächenkomplexes
gestört ist und die Kathodenemission sich während des Betriebes der Entladungs
röhre oder Entladungslampe schnell verringert. Um diesen Nachteil zu beheben,
wurde in der EP 0 317 002 vorgeschlagen, scandiumhaltige Metallverbindungen
oder Legierungen, die eine Verbindung von Scandium mit einem oder mehreren der
Metalle Rhenium, Ruthenium, Hafnium, Nickel, Kobalt, Palladium, Zirkon, oder
Wolfram sind, zur Scandium-Segregation in die Oberfläche der Kathode zu
verwenden. Das Langzeitverhalten der Kathoden gemäß der EP 0 317 002 ist
verbessert, jedoch läßt die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu wünschen übrig.
Weiterhin ist aus der EP 0 549 034 eine Kathode mit einem mit einer Erdalkali-
Verbindung imprägnierten Matrixkörper, auf dessen Oberfläche eine Deckschicht
aufgebracht ist, welche hochschmelzendes Metall wie insbesondere Wolfram und
Scandium enthält, bekannt. Eine hohe Emission bei niedriger Betriebstemperatur
und gleichzeitig eine schnelle Erholung nach Ionenbombardement sowie eine lange
Lebensdauer werden dadurch erreicht, daß die Deckschicht wenigstens zwei
Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung enthält, wobei eine rein metallische
Schicht auf den imprägnierten Matrixkörper aufgebracht ist, welche Scandium sowie
ein hochschmelzendes Metall wie insbesondere Wolfram und/oder Rhenium enthält,
und daß als abschließende Schicht eine metallische Schicht aus einem hochschmel
zenden Metall wie insbesondere Wolfram aufgebracht ist. Diese Kathoden werden
bevorzugt durch ein Verfahren hergestellt, bei dem zunächst rein metallische
Schichten aus Scandium und/oder Rhenium mittels eines insbesondere plasmaakti
vierten CVD-Verfahrens, vorzugsweise mittels eines durch Gleichstromglimmentla
dung erzeugten Plasmas, hergestellt werden, und daß anschließend als letzte Schicht
eine metallische Wolframschicht mittels CVD-Verfahren aufgebracht wird. Die
Emissionsstromdichte dieser Art von Kathoden ist jedoch niedrig.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine elektrische Entladungsröhre
oder Entladungslampe zu schaffen, die reproduzierbar hohe Emissionsstromdichten
über einen langen Zeitraum liefert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine elektrische Entladungsröhre
oder Entladungslampe mit mindestens einer Scandat-Vorratskathode, die aus einem
Kathodenkörper und einer Deckschicht mit einer emittierenden Oberfläche besteht,
wobei der Kathodenkörper eine Matrix aus wenigstens einem hochschmelzendem
Metall und/oder einer hochschmelzenden Legierung und eine Bariumverbindung in
Kontakt mit dem Matrixmaterial zur Lieferung von Barium an die emittierende
Oberfläche durch chemische Reaktion mit dem Matrixmaterial umfaßt und
die Deckschicht ein- oder mehrfach einen Schichtverbund aus gegebenenfalls einer
Unterschicht aus Wolfram und/oder einer Wolframlegierung, einer Zwischenschicht
aus Rhenium und/oder einer Rheniumlegierung und einer Oberschicht aus Scandium
oxid, einem Gemisch von Scandiumoxid mit Seltenerdmetalloxiden, einem Scandat
und/oder einer Scandiumlegierung enthält.
Eine derartige Entladungsröhre oder Entladungslampe hat eine lange Lebensdauer,
weil sie eine gute Resistenz gegen Ionenbombardement mit Dosen bis zu einigen
10¹⁹ Ionen /cm² zeigt. Sie kann beispielsweise als hochauflösender Computermonitor
(CMT), in hochauflösenden Fernsehgeräten mit einem Bildschirmseitenverhältnis
von 16 : 9 und als Hochleistungs-Röntgenröhre verwendet werden, da sie bei 965°C,
gemessen als Strahlungstemperatur der Molybdänkappe der Kathodenhalterung, eine
Sättigungsemissionsstromdichte i₀ von 25 A/cm² erreicht.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine Scandat-Vorratskathode, die aus
einem Kathodenkörper und einer Deckschicht mit einer emittierenden Oberfläche
besteht, wobei der Kathodenkörper eine Matrix aus wenigstens einem hochschmel
zendem Metall und/oder einer hochschmelzenden Legierung und eine Barium
verbindung in Kontakt mit dem Matrixmaterial zur Lieferung von Barium an die
emittierende Oberfläche durch chemische Reaktion mit dem Matrixmaterial umfaßt
und die Deckschicht ein- oder mehrfach einen Schichtverbund aus gegebenenfalls
einer Unterschicht aus Wolfram und/oder einer Wolframlegierung, einer Zwischen
schicht aus Rhenium und/oder einer Rheniumlegierung und einer Oberschicht aus
Scandiumoxid, einem Gemisch von Scandiumoxid mit Seltenerdmetalloxiden, einem
Scandat und/oder einer Scandiumlegierung enthält.
Die erfindungsgemäße Scandat-Vorratskathode hat wenig Wolframverluste und die
Scandiumnachlieferung in die emittierende Oberfläche wird während des Betriebes
nicht passiviert. Der Schichtaufbau verhindert die Sauerstoffdiffusion zum Wolfram.
Eine erfindungsgemäße Scandat-Vorratskathode, bei der der Kathodenkörper eine
Scandiumverbindung oder eine Scandiumlegierung zur Scandiumnachlieferung an die
emittierende Oberfläche aufweist, hat eine besonders lange Lebensdauer.
Es ist bevorzugt, daß der Schichtverbund aus ultrafeinen Partikeln besteht.
Scandatvorratskathoden mit einer Deckschicht aus ultrafeinen Partikeln weisen eine
Oberflächenstrukturen und Oberflächenmodulationen aus Partikeln im Durchmesser
bereich von 1 bis 100 nm auf, haben also relativ kleine Krümmungsradien in dichter
Partikel- und Spitzenverteilung auf der makroskopischen Oberfläche.
Es ist bevorzugt, daß der Schichtverbund in der Deckschicht der erfindungsgemäßen
Scandat-Vorratskathode durch ein Laserablation-Depositionsverfahren hergestellt
wird. Im Gegensatz zu bekannten naßchemischen Verfahren hat das Laserablation-
Depositionsverfahren kurze Reaktionszeiten. Außerdem ist die Korngrößenverteilung
der ultrafeinen Partikel im Gegensatz zu bekannten Verdampfungsverfahren leicht
kontrollierbar.
Es ist weiterhin bevorzugt, daß Unterschicht, Zwischenschicht und Oberschicht
jeweils eine Schichtdicke von 5 bis 150 nm haben. Scandat-Vorratskathoden mit
derartigen Schichten haben hervorragende Emittereigenschaften.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Deckschicht der erfindungsgemäßen Scandat-
Vorratskathoden eine Schichtdicke von 50 bis 1000 nm, vorzugsweise 400 bis 600
nm hat. Damit wird eine Lebensdauer der Kathode von 10 000 h erreicht.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter erläutert und es werden Beispiele angegeben.
Eine elektrische Entladungsröhre oder Entladungslampe besteht aus vier Funktions
gruppen: aus der Elektronenstrahlerzeugung, der Strahlfokussierung, der Strahl
ablenkung und dem Leuchtschirm.
Das Elektronenstrahlerzeugungssystem der erfindungsgemäßen Entladungsröhren
oder Entladungslampen enthält eine Anordnung aus ein oder mehreren Vorrats
kathoden. Beispielsweise kann das Elektronenstrahlerzeugungssystem eine oder
mehrere Punktkathoden oder ein System aus einem oder mehreren Drahtkathoden,
Flachbandkathoden oder Flächenkathoden sein. Drahtkathoden, Flächenkathoden und
Flachbandkathoden müssen nicht über ihre ganze Fläche emittieren. Sie können die
emittierende Vorratskathodenanordnung auch nur in einzelnen Oberflächensegmenten
enthalten.
Eine Vorratskathode nach der Erfindung besteht aus einem Kathodenkörper und
einer Deckschicht. Der Kathodenkörper umfaßt eine Matrix aus wenigstens einem
hochschmelzendem Metall und/oder einer hochschmelzenden Legierung und eine
Bariumverbindung in Kontakt mit dem Matrixmaterial zur Lieferung von Barium an
die emittierende Oberfläche durch chemische Reaktion mit dem Matrixmaterial.
Geeignet als Kathodenkörper für die Erfindung sind Vorratskathoden bekannter
Bauart wie L-Kathoden, M-Kathoden und I-Kathoden und Mixed-Matrix-Kathoden.
Besonders geeignet als Kathodenkörper sind I-Kathoden und Mixed-Matrix-
Kathoden.
Die Deckschicht der erfindungsgemäßen Kathoden enthält ein- oder mehrfach einen
Schichtverbund aus gegebenenfalls einer Unterschicht aus Wolfram und/oder einer
Wolframlegierung, einer Zwischenschicht aus Rhenium und/oder Rheniumlegierung
und einer Oberschicht aus Scandiumoxid, einem Gemisch von Scandiumoxid mit
Seltenerdmetalloxiden, einem Scandat und/oder einer Scandiumlegierung. Die
Gesamtdicke der Deckschicht wird so bemessen, daß die Kathode eine angemessene
Lebensdauer hat. Die Lebensdauer von Vorratskathoden wird u. a. durch Erosion
durch Sputterreaktionen an der Kathodenoberfläche begrenzt. An der Sputterreaktion
sind Ionen beteiligt, die durch den Elektronenstrahl aus den Restgasen im Vakuum
der Entladungsröhre oder Entladungslampe gebildet werden. Diese Ionen werden
durch die anliegende Spannung gegen die Kathode beschleunigt und erodieren deren
Oberfläche. Dieser Erosionsvorgang durch Ionenbombardement kann mittels einer
Ionenkanone simuliert und die Erosionsrate bestimmt werden. Aus dieser Erosions
rate wird die Gesamtschichtdicke der Deckschicht abgeschätzt. Im allgemeinen wird
die Gesamtdicke der Deckschicht bei 600 bis 1000 nm liegen.
Die einzelnen Schichten des Schichtverbundes, d. h. die Unterschicht mit Wolfram,
die Zwischenschicht aus Rhenium und die Oberschicht mit Scandiumoxid oder einer
Scandiumlegierung sollen bevorzugt sehr dünn sein. Die massenäquivalente
Schichtdicke der Scandiumschicht soll bevorzugt im Nanometerbereich zwischen 5
und 20 nm liegen, die der wolfram- und der rheniumhaltigen Schicht zwischen 20
und 200 nm. Die massenäquivalenten Schichtdicken werden aus den theoretischen
Dichten und aufgebrachten Flächengewichten der Deckschichtsubstanzen bestimmt.
Diese sehr dünnen Einzelschichten bewirken einen besseren Verbund der Einzel
phasen und hemmen die Kornvergrößerung durch Sinterwachstum während des
Betriebes. Die Schichten sind dann nanostrukturiert, d. h. sie bestehen aus einzelnen
Partikelhaufen, die durch große, im wesentlichen offene Poren getrennt sind.
Dadurch hat die Deckschicht eine etwas aufgelöste, radial und lateral strukturierte
Oberfläche. Wenn nacheinander die Partikel der Unterschicht, der Zwischenschicht
und der Oberschicht abgeschieden werden, greifen deren Nanostrukturen ineinander
und es entsteht eine Werkstoffkombination in der Deckschicht, die hervorragende
Emittereigenschaften hat.
Wenn die erfindungsgemäße Vorratskathode den Schichtverbund nur einfach enthält,
kann die unterste wolframhaltige Schicht auch durch die wolframhaltige Matrix des
Kathodenkörpers gebildet werden.
Als Material für die scandiumhaltige Oberschicht kann Scandiumoxid Sc₂O₃ oder
Scandiumoxid, das mit den Oxiden anderer Seltenerdmetalle wie Europium,
Samarium und Cer gemischt ist, sowie Scandate, z. B. Erdalkaliscandate, verwendet
werden. Alternativ können scandiumhaltige Legierungen und/oder intermetallische
Verbindungen wie Re₂₄Sc₅, Re₂Sc, Ru₂Sc, Co₂Sc, Pd₂Sc und Ni₂Sc verwendet
werden. Diese Verbindungen, Verbindungsgemische oder Legierungen sollen jedoch
kein Wolfram enthalten.
Als Material für die rheniumhaltige Zwischenschicht wird metallisches Rhenium
verwendet.
Als Material für die Unterschicht wird Wolfram oder eine Wolframlegierung, die
Osmium, Iridium, Ruthenium, Tantal und/oder Molybdän enthält, gewählt.
Das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Vorratskathode ist ein
zweistufiges Verfahren. Es beginnt mit der Herstellung des Kathodenkörpers, auf
den dann in einem zweiten Schritt die emittierende Deckschicht aufgebracht wird.
Bevorzugt werden als Kathodenkörper konventionelle I-Kathoden oder Mixed-Matrix
Kathoden.
I-Kathoden sind imprägnierte Vorratskathoden. Sie bestehen aus einer pulvermetall
urgisch aus Wolframpulver hergestellten porösen Wolframmatrix. Diese poröse
Matrix wird mit einer Mischung aus BaO, CaO und Al₂O₃ imprägniert. Dazu wird
eine Mischung aus BaCO₃, CaCO₃ und Al₂O₃ aufgeschmolzen und die poröse Matrix
durch Schmelzinfiltration mit der Mischung gefüllt. Die Oberfläche des Körpers
wird dann durch Ultraschall und Wasser von äußerlich anhaftender Oxidmischung
gereinigt.
Mixed Matrix-Kathoden enthalten Scandium in einer gemeinsamen Matrix aus
Wolfram und Scandiumoxid. Die Matrix wird durch Sintern eines Pulvergemisches
aus Wolfram und Scandiumoxid hergestellt, wobei der Sintervorgang so geführt
wird, daß ein poröser Körper entsteht. Dieser poröse Sinterkörper wird dann mit
dem gleichen Verfahren wie bei den I-Kathoden mit einer Mischung aus BaO, CaO
und Al₂O₃ imprägniert. Auch die Verfahren zur Reinigung und Aktivierung sind
gleich.
Die Deckschicht kann mittels konventioneller Beschichtungsverfahren hergestellt
werden. Zu diesen Verfahren gehören CVD, PCVD, und Sputtern. Es ist jedoch im
Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Einzelschichten der
Deckschicht aus ultrafeinen Partikeln in einem Laser-Ablations-Depositionsverfahren
hergestellt werden.
Dazu wird der Kathodenkörper in die Depositionskammer einer Laser-Ablations-
Depositionsanlage gebracht. Es ist günstig, als Laser einen Excimer-Laser zu
verwenden, der im Gegensatz zu CO₂-Lasern auch Wolfram problemlos ablatiert.
Als erstes wird gegebenenfalls die wolframhaltige Schicht abgeschieden, als zweites
die rheniumhaltige und als drittes die scandiumhaltige. Es ist günstig, Multitargets
zu verwenden, die alle drei Komponenten auf einer Targetanordnung enthalten. Die
Emissionseigenschaften der fertigen Scandat-Vorratskathode werden günstig
beeinflußt, wenn die Gasatmosphäre bei dem Ablationsverfahren aus hochreinem
Argon oder Argon/Wasserstoff besteht. Weiterhin kann es günstig sein, wenn die
Substrate (Kathodenkörper) für die Deckschicht während des Ablation-Depositions
verfahren geheizt werden. Die Bedingungen für das Laserablation-Depositions
verfahren werden so eingestellt, daß die Korngröße der ultrafeinen Partikel in einem
mittleren bis hohen Bereich liegt.
Im allgemeinen wird die emittierende Oberfläche der Kathode in einem weiteren
Verfahrensschritt aktiviert.
Ein I-Kathodenkörper wird in Form einer porösen Pille hergestellt, indem
Wolframpulver bei 1500°C in Wasserstoffatmosphäre zu einem zylindrischen Körper
von 1,8 mm Durchmesser und 0,5 mm Höhe gesintert und mit 7 Gew.-%
Bariumcalciumaluminatpulver der Zusammensetzung 4 BaO-CaO-Al₂O₃ imprägniert
wird. Die Pille wird in einen Molybdännapf eingefügt und in die Ablationskammer
einer Laser-Ablations-Depositions-Apparatur gebracht. Als Target wird ein
zylindrisches Multitarget verwendet, das nebeneinander Sc₂O₃, Rhenium und
Wolfram enthält. Der Laser ist ein UV-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von
248 nm und einer mittleren Leistung von 100 W, der auf dem rotierenden Target
eine kalte Ablation erzeugt. Als Trägergas wird ein Gemisch aus hochreinem Argon
und Wasserstoff verwendet. Der Gesamtdruck in der Ablationskammer betrug 1
mbar. Während der Ablation wird das Multitarget translatiert und die drei
Teilbereiche des Targets werden kontinuierlich in der Reihenfolge Wolfram,
Rhenium, Scandiumoxid abgerastert. Zur Fixierung der Beschichtung werden die
Wolframpillen während des Beschichtungsvorganges auf 800°C erhitzt.
Das Ablations-Depositionsverfahren wird fortgesetzt, bis eine massenäquivalente
Gesamtschichtdicke von 600 nm erreicht ist.
Die Pille mit der erfindungsgemäßen Deckschicht wird auf einen Kathodenschaft
aufgeschweißt, der eine Heizwendel enthält. Diese indirekt heizbare Kathode wird
mit weiteren Bestandteilen, wie Strahlungszylinder und Keramikisolation, zu einer
Kathodeneinheit zusammengesetzt. Jeweils drei dieser Einheiten werden dann in eine
Farbfernsehröhre eingebaut.
Die gemessene Emissionsstromdichte der Kathode war 120 A/cm² bei einer
Kathodentemperatur von 950°C.
Ein I-Kathodenkörper wird in Form einer porösen Pille hergestellt, indem
Wolframpulver bei 1500°C in Wasserstoffatmosphäre zu einem zylindrischen Körper
von 1,8 mm Durchmesser und 0,5 mm Höhe gesintert und mit 7 Gew.-% Barium
calciumaluminatpulver der Zusammensetzung 4 BaO-CaO-Al₂O₃ imprägniert wird.
Die Pille wird in einen Molybdännapf eingefügt und in die Ablationskammer einer
Laser-Ablations-Depositions-Apparatur gebracht. Als Target wird ein zylindrisches
Multitarget verwendet, das nebeneinander Sc₂O₃ und Rhenium enthält. Der Laser ist
ein UV-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm und einer mittleren
Leistung von 100 W, der auf dem rotierenden Target eine kalte Ablation erzeugt.
Als Trägergas wird ein Gemisch aus hochreinem Argon und Wasserstoff verwendet.
Der Gesamtdruck in der Ablationskammer betrug 1 mbar. Es wird jeweils eine Re-
Schicht mit einer massenäquivalenten Schichtdicke von 120 nm und eine Scandium
oxidschicht mit einer massenäquivalenten Schichtdicke von 20 nm abgeschieden.
Diese Schichtabfolge wird fünfmal wiederholt. Zur Fixierung der Beschichtung
werden die Wolframpillen während des Beschichtungsvorganges auf 800°C erhitzt.
Die Pille mit der erfindungsgemäßen Deckschicht wird auf einen Kathodenschaft
aufgeschweißt, der eine Heizwendel enthält. Diese indirekt heizbare Kathode wird
mit weiteren Bestandteilen, wie Strahlungszylinder und Keramikisolation, zu einer
Kathodeneinheit zusammengesetzt. Jeweils drei dieser Einheiten werden dann in eine
Farbfernsehröhre eingebaut.
Die gemessene Emissionsstromdichte der Kathode war 25 A/cm² bei einer
Kathodentemperatur von 980°C.
Claims (7)
1. Elektrische Entladungsröhre oder Entladungslampe mit einer Scandat-Vorrats
kathode, die aus einem Kathodenkörper und einer Deckschicht mit einer emittieren
den Oberfläche besteht, wobei der Kathodenkörper eine Matrix aus wenigstens
einem hochschmelzendem Metall und /oder einer hochschmelzenden Legierung und
eine Bariumverbindung in Kontakt mit dem Matrixmaterial zur Lieferung von
Barium an die emittierende Oberfläche durch chemische Reaktion mit dem
Matrixmaterial umfaßt und
die Deckschicht ein- oder mehrfach einen Schichtverbund aus gegebenenfalls einer
Unterschicht aus Wolfram und/oder einer Wolframlegierung, einer Zwischenschicht
aus Rhenium und/oder Rheniumlegierung und einer Oberschicht aus Scandiumoxid,
einem Gemisch von Scandiumoxid mit Seltenerdmetalloxiden, einem Scandat und/
oder einer Scandiumlegierung enthält.
2. Scandat-Vorratskathode, die aus einem Kathodenkörper und einer Deckschicht mit
einer emittierenden Oberfläche besteht, wobei der Kathodenkörper eine Matrix aus
wenigstens einem hochschmelzendem Metall und/oder einer hochschmelzenden
Legierung und einer Bariumverbindung in Kontakt mit dem Matrixmaterial zur
Lieferung von Barium an die emittierende Oberfläche durch chemische Reaktion mit
dem Matrixmaterial umfaßt und
die Deckschicht ein- oder mehrfach einen Schichtverbund aus gegebenenfalls einer
Unterschicht aus Wolfram und/oder einer Wolframlegierung, einer Zwischenschicht
als Rhenium und/oder Rheniumlegierung und einer Oberschicht aus Scandiumoxid,
einem Gemisch von Scandiumoxid mit Seltenerdmetalloxiden, einem Scandat und/
oder einer Scandiumlegierung enthält.
3. Scandat-Vorratskathode nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kathodenkörper eine Scandiumverbindung oder eine Scandiumlegierung zur
Scandiumnachlieferung an die emittierende Oberfläche aufweist.
4. Scandat-Vorratskathode nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schichtverbund aus ultrafeinen Partikeln besteht.
5. Scandat-Vorratskathode nach Anspruch 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schichtverbund durch ein Laserablation-Depositionsverfahren hergestellt
wird.
6. Scandat-Vorratskathode nach Anspruch 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß Unterschicht, Zwischenschicht und Oberschicht jeweils eine Schichtdicke von 5
bis 150 nm haben.
7. Scandat-Vorratskathode nach Anspruch 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht eine Schichtdicke von 50 bis 1000 nm, vorzugsweise 400 bis
600 nm hat.
Priority Applications (5)
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