DE2558784A1 - Verfahren zur herstellung einer gepressten nachlieferungskathode und durch dieses verfahren hergestellte nachlieferungskathode - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer gepressten nachlieferungskathode und durch dieses verfahren hergestellte nachlieferungskathodeInfo
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Description
Anmelder: N.V. rUifi aüLiU^NrAöRltKfch PHN-7863
*■■-— . Va/RJ
26.3.75
"Verfahren zur Herstellung einer gepressten Nachlieferungskathode und durch dieses Verfahren
hergestellte Nachlieferungskathode".
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gepressten Nachlieferungskathode,
die wenigstens aus einem Heizkörper und einem porösen Metallkörper mit einer emittierenden
0berf3.äche besteht, wobei der poröse Metallkörper in seinen Poren als eine der emittierenden
Oberfläche Barium nachliefernde Verbindung Bariumscandat
(Ba_Sc,O„) enthält.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf
ORIGINAL INSPECTED
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— ^ „.
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eine durch dieses Verfahren hergestellte Nachlieferungskathode
.
Eine derartige Nachlieferungskathode ist
aus der USA-Patentschrift 3.358.178 bekannt, nach
der ein Gemisch aus pulverförmigem 1WoIfram und
Bariumscandat oder ein pulverförmiges ¥olfram-Rhenium-Gemisch
mit Bariumscandat zu einem Körper mit einer emittierenden Oberflächen gepresst wird.
Derartige Nachlieferungskathoden enthalten 5-30
GeWi^ Bariumscandat (Ba~Sc,0o), mit Wolfram ergänzt,
oder ein Wolfram-Rhenium-Geniisch oder eine Legiertxng dieser Elemente. Das bei derartigen
Kathoden gemessene Austrittspotential liegt zwi schen 2 und 2,1 V und die sich daraus ergebende
.zulässige Stromdichte beträgt 1-4 A/cm2 bei 1050 - 1150oC. Diese Werte sind im Vergleich zu
bisher bekannten Kathoden mit z.B. Barium-GaI ciuni-Aluminat
derart niedrig, dass die Anwendung nur für sehr besondere Zwecke, z.B. in Ultrahochfrequenzröhren,
Gasentladungskathoden u.dgl., verantwortet ist. Scandium ist ausserdem ein sehr,
kostspieliges Ausgangsmaterial und also für die Massenherstellung von Kathoden für z.B. Fernsehbildröhren
nicht besondere attraktiv.
Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zur Herstellung einer gepressten Nachlieferungs-
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kathode zu schaffen, die eine erheblich höhere zulässige
Stromdichte als bekannte Kathodentypen bei vergleichbarer Kathodentemperatur oder die gleiche
Stromdichte bei einer erheblich niedrigeren Kathodentemperatur aufweist.
Die Erfindung bezweckt weiterhin, eine Nachlieferungskathode zu schaffen, die sich besonders
gut zur Anwendung in Fernsehbildröhren, Aufnahmeröhren
u.dgl. eigneto
Das Verfahren zur Herstellung einer gepressten Nachliefarungskathode der im ersten Absatz
genannten Art is't nach dei1 Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass die emittierende Oberfläche des bariumscandathal.tigen porösen Metallkörpers poliert
wird, wodurch eine hochglänzende Oberfläche erhalten wird..
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich nach der üblichen Sinterung der Kathode
eine zu dicke Bariumscandatschicht auf der emittierenden
Oberfläche gebildet hat. Wenn poliert wird, bis diese Schicht verschwunden ist, hat dies
zur Folge, dass nach Aktivierung der Kathode eine Schicht mit einer Dicke von einem oder mehreren
Molekülen, die mindestens aus Scandiuraoxid und Bariumoxid besteht, an der Oberfläche des emittierenden
Körpers gebildet wix'd. Diese Aktivierung
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wird durch das Aushelfen der Kathode beschleunigt, während die beim Polieren verwendeten Flüssigkeiten,
die noch in der Kathode vorhanden sind, schnell verdampfen. Vorzugsweise wird dieser Poliervorgang
mit Hilfe einer Aluminiumoxidplatte durchgeführt. Gegebenenfalls zurückgebliebene
Aluminiumoxidi-este üben keinen ungünstigen Einfluss
auf die Emission nach der Aktivierung der Kathode aus. Dies ist bei Anwendung von z.B.
Diamantpulver wohl der Fall. Aus gegebenenfalls
zurückgebliebenen Diamantpulverresten bildet sich eine Kohlenstoffschicht, die die Emission
erheblich herabsetzt.
Durch Wechselwirkung zwischen dem Scandiumoxid und dem Bariumoxid erhält die emittierende
Obei"fläche ein niedriges Austrittspotential
von etwa 1,7V. Diese sehr dünne Schicht aus·
Scandium- und Bariumoxid ist daher auch kennzeichnend für eine gepresste Nachlieferungskathode,
die nach der Erfindung hergestellt ist. Mit Auger-Elektronenspektroskopie können diese Oxide nachgewiesen
werden.
Dieses Austrittspotential von 1,7 V entspricht einer zulässigen Stromdichte * von etwa
100 A/cm2 bei 10500C. Die Kathode nach der Erfindung
kann daher bei einer viel niedrigeren Be-
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triebstemperatur als die Kathode nach der genannten
USA-Patentschrift 3·35δ·17δ verwendet werden, wobei
dennoch eine reichlich genügende Stromdichte erzielt wird. Es stellt sich heraus, dass die Kathoden die
höchste Stromdichte aufweisen, wenn sie möglichst hochglänzend poliert worden sind. Es ist zwar bekannt,
dass die Rauhigkeit der omittioronden Oberfläche
bisher bekannter Oxidkathoden die Elektronenemission beeinflusst. Dieser Einfluss ist jedoch
dem Einfluss des Poliervorgangs nach der vorliegenden Erfindung entgegengesetzt. Bei den bisher
bekannten -..Qarbonatkathoden hatte die durch die
grössere Rauhigkeit erhaltene grössere Oberfläche eine grössere Stromdichte zur Folge.
Ein Vorteil ist weiter noch der, dass bei einer polierten Kathode, dadurch, dass bei einer
gleichen Stromdichte eine niedrigere Temperatur angewandt werden kann, die Abdampfung der
nachliefernden Verbindung, Bariumscandat, erheblich langsamer als bei. nichtpoiierten Kathoden
vor sich geht. Dadurch wird eine lange Lebensdauer von 10.000 Stunden und mehr erhalten. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Anwendung einer Wolfram-Rhenium-Legiorimg odex" eines
Gemisches dieser Elemente nicht mehr notwendig ist und Wolfram genügt.
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Kathoden nach der Erfindung eignen sich besonders gut zur Anwendung in elektrischen Entladungsröhren,
bei denen Kathoden mit einem Hochstdurchmesser der emittierenden Oberfläche
von weniger als 5 nun bei einer hohen zulässigen Stromdichte erfoixlorlich sind, wie z.B. Fernsehbildröhren,
Aufnahmeröhre u.dgl. Bei dieser Abmessung ist die bei der Herstellung auftretende
Schrumpfung nämlich nicht gross.
Die Erfindung wird nächsteheiid äri einem
Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur im Schitt eine
Nachlieferungskathode nach der Erfindung zeigt.
Die Kathode nach der Figur besteht aus einem emittierenden. Köx^per 1 , der aus Wolframteilchen
mit einer Grosse von im wesentlichen weniger als 5/iim und Bariumscandat gepresst ist. Das WoI-frampulver
wird, bevor es mit dem Bariumscandat gemischt wird, in einer Wasserstoffatmosphäre
30 Minuten lang bei 1^10O0C ausgeheizt. Das Bariumscandat
(Ba,,Sc, O ) Xtfird dadurch hergestellt, dass
Bariuincarbonat mit Scandiumoxid in einem Molarverhältnis
von 3 '· 2 in einer Kugelmühle und unter Hexan gemischt und' gemahlen wird. Nach Verdampfung
des Hexans und Trocknung wird das gebildete Scandatpulver bei 1200°C }6 Stunden lang in Luft ausgeheizt
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und wieder f eingemahlen, bis die Pulver teilchen
eine Grosse von etwa 5 - 50/um haben.
Dann werden das Wolframpulver und das Bariumscandatpulver in einem Gewichtsverhältnis
von 9 : 1 gemischt und zu dem emittierenden Körper
bei einem Druck von etwa 20 χ 10 kg/cm2 gepre
s s t.
Der emittierende Körper- 1 ist' von einem
Metallzylinder 2, vorzugsweise aus Molybdän, umgeben.
In diesem Zylinder befinden sich ein Heizkörper 3 aus Wolf ramclraht, der einen Glühdraht
bildet und mit Aluminiumoxid überzogen ist, und eine Querwand h, die vorzugsweise ebenfalls aus
Molybdän hergestellt ist und zur Verhinderung von Emission aus dem emittierenden Körper 1 zu dem
Heizkörper 3 dient. Der emittierende Körper wird vor der Montage in dem Zylinder in einer Wasserstoff
atmosphäre in 5 Minuten allmählich von Zimmertemperatur auf 155O°C gebracht und 5 Minuten
lang bei dieser Temperatur ausgeheizt, wonach allmählich abgekühlt wird.
Nach der Montage des emittierenden Körpers 1 in dem Zylinder 2 wird die emittierende
Oberfläche 5 mit Hilfe einer Aluminiumoxidplatte· poliert, bis sie hochglänzend geworden ist. Als
Flüssigkeit wird beim Polieren ein Alkohol ver-
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wendet. Nach dem Poliervorgang wird dieKathode in
Freon etwa 1 Minute lang Ultraschallschwingungen
unterworfen und dann getrocknet. Die trockenen Kathoden werden in reinem Wasserstoff bei 12000C
etwa 5 Minuten lang nachgeheizt und sind dann für Montage bereit. Da die Kathoden hygroskopisch sind,
empfiehlt es sich, sie in trocknem Argon oder in einem Exsikator aufzubewahren.
Auf diese Weise hergestellte Kathoden weise eine höhere zulässige Stromdichte auf. Die
hochstzulässige Stromdichte in der Mitte der bekannten
Barium-Strontiumoxidkathoden beträgt etwa 1,5 A/cm2. Dies ist etwa das 2,5-fache der mittleren
Stromdichte übex^ die ganze emittierende
Oberfläche. Je besser die Emission dez1 Kathode
ist, desto kleiner kann der Radius der emittierenden Oberfläche sein, um dennoch denselben· Elek-"tronenstrahlstrom
zu erhalten. Für Fernsehbildröhren ist ein Strahlstrom von 1,5 bis 2 inA erforderlich.
Bei einem Lochdurchmesser in dem der Kathode gegenüber liegenden Gitter g1 (nicht dargestellt)
von 0,6 mm ist die emittierende Ober-
fläche der Kathode, ^Y r (r ist der Radius
dieser Oberfläche) gleich gross wie die Oberfläche des Loches in g , wenn g.. keinen Strom zieht. Bei
einer Stromdichte j von 1,5 A/cm2 ergibt dies
JTl el X.
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einen Elektronenstrahlstrom I von:
-r ΊΓ 2 — Tf 2 max Λ _
was genügend ist. j ist die mittlere Stromdichte. Bei der gepressten Nachlieferungskathode
nach der Erfindung ist j = 100 A/cm2. Bei einer
b ° max '
gleichen Geometrie würde diese Kathode bei einer gleichen Temperatur einen Elektronenstrahlstrom
liefern, der etwa das 67~fache beträgt. Dies bedeutet, dass die Kathodentemperatur erheblich herabgesetzt oder die Oberfläche der Kathode verkleinert werden kann. Kleine Kathoden weisen ausserdein dem Vorteil auf, dass sie schnell die gewünschte Emissionstemperatur erreichen.
liefern, der etwa das 67~fache beträgt. Dies bedeutet, dass die Kathodentemperatur erheblich herabgesetzt oder die Oberfläche der Kathode verkleinert werden kann. Kleine Kathoden weisen ausserdein dem Vorteil auf, dass sie schnell die gewünschte Emissionstemperatur erreichen.
Da das Wesen der Erfindung das Polieren
der emittierenden Kathodenoberfläche ist, liegen Verfahren zur Herstellung gepresster Nachlieferungskathoden, die im Obenstehenden nicht beschrieben
sind, die jedoch vom Fachmann in vielen Abwandlungen leicht entworfen werden können, dennoch im Rahmen
der Erfindung, wenn der Poliervorgang einen Teil des Verfahrens bildet. So kann der Kragen 6 wegfallen,
so dass der emittierende Körper 1 nur mit der Querwand k in Verbindung steht,
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Claims (5)
- PHN 7863 26.3-75Patentansprüche:(i«J Verfahren zur Herstellung einer gepressten Nachlxeferungskathode, die wenigstens aus einem Heizkörper und einem porösen Metallkörper mit einer emittierenden Oberfläche besteht, wobei dieser poröse Metallkörper in seinen Poren als eine der emittierenden Oberfläche Barium nachliefernde Verbindung Barxumscandat (Ba„Sc,OQ) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierende Oberfläche des bariumscandathaltigen porösen Metallkörpers poliert wird, wodurch eiixe hochglänzende Oberfläche erhalten wird,
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierende Oberfläche mit einer Aluminiumoxxdplatte poliert wird.
- 3. ' Nachlxeferungskathode, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierende Oberfläche mit einer sehr dünnen, ein oder mehr· Moleküle dicke Schicht versehen ist, die Scandiumoxid und Bariumoxid enthält.
- 4. Nachlieferungskathode nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der emittierenden Oberfläche kleiner als 5 nun ist.
- 5. Elektrische Entladungsröhre mit einer Nachlxeferungskathode nach einem der Ansprüche 3 oder h609829/056 S
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL7500248 | 1975-01-09 | ||
NL7500248A NL7500248A (nl) | 1975-01-09 | 1975-01-09 | Werkwijze voor het vervaardigen van een geperste naleveringskathode en naleveringskathode ver- vaardigd volgens deze werkwijze. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2558784A1 true DE2558784A1 (de) | 1976-07-15 |
DE2558784B2 DE2558784B2 (de) | 1977-05-26 |
DE2558784C3 DE2558784C3 (de) | 1977-12-29 |
Family
ID=
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4625142A (en) * | 1982-04-01 | 1986-11-25 | U.S. Philips Corporation | Methods of manufacturing a dispenser cathode and dispenser cathode manufactured according to the method |
EP0492763A1 (de) * | 1990-12-21 | 1992-07-01 | Hughes Aircraft Company | Aufgedampfte Scandatbeschichtung für Vorratskathoden und Verfahren zu deren Herstellung |
DE19828729B4 (de) * | 1998-06-29 | 2010-07-15 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Scandat-Vorratskathode mit Barium-Calcium-Aluminat-Schichtabfolge und korrespondierende elektrische Entladungsröhre |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1046131A (en) | 1979-01-09 |
FR2297490B1 (de) | 1980-03-28 |
FR2297490A1 (fr) | 1976-08-06 |
JPS5193659A (en) | 1976-08-17 |
JPS5616499B2 (de) | 1981-04-16 |
NL7500248A (nl) | 1976-07-13 |
GB1522387A (en) | 1978-08-23 |
DE2558784B2 (de) | 1977-05-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |