Способ изготовления бариевого катода Советский патент 1939 года по МПК H01J1/142 H01J9/04 

В настоящее время катод для бариевых ламп готовится следующим образом. Вольфрамовая нить электролитически покрывается слоем меди. Омедненный вольфрам пропускается затем через электрическую печь с температурой 750, куда вдувается увлажненный воздух. При этом медь окисляется.

Оптимальный режим изготовления нити при вышеуказанных процессах, с точки зрения срока службы и процента выхода годных ламп, был определен чисто опытным путем. В таком виде нить монтируется в ножке лампы. В дальнейщем, после откачки, нить, находясь в атмосфере паров металлического бария, превращается в бариевую нить.

Основные физико-химические процессы, происходящие при распылении металлического бария, следующие: атомы металлического бария, проникая в толщу окисленной меди, восстанавливают окись меди (СиО) до металлической меди по реакции CuOH-Ba BaO4-Cu. Вместе с тем нить сверху частично покрывается одноатомным слоем металлического бария. В дальнейшем, при активировании, нить уже в большей степени

покрывается одноатомной пленкой бария. В таком виде нить обладает более или менее определенной удельной эмиссией. После активирования; в активный слой катода входят следующие необходимые компоненты: окись бария (ВаО), кислород (О) и одноатомный слой бария на поверхности. Окись бария является тем источником металлического бария, откуда пополняется убыль металлического бария на поверхности катода при нормальной работе лампы. Остальные явления, происходящие в катоде при распылении металлического бария, как, например, образование сплава меди с барием, являются побочными и зависят от скорости распыления и температуры катода при распылении.

Изготовленная таким способом нить чувствительна к механическим повреждениям, к ионной бомбардировке и к перекалу.

Согласно изобретению, предлагается в качестве керна для катодов электронных ламп применять, вместо омедненного вольфрама, торированный или кремнистый вольфрам.. При нанесении на этот керн металлического бария происходят аналогичные реакции с образованием окиси бария, кислорода и одноатомного металлического бария.

Для получения бариевого катода по предлагаемому способу берется торированный вольфрам с содержанием ТОа порядка 1,2-2 Уо в виде проволоки. Эта проволока предварительно отжигается в атмосфере „формиргаза (смесь 25% водорода и 75% азота).

Установка для отжига представляет собой стеклянную трубу с двумя небольшими отверстиями на противоположных концах, внутрь которых подается формиргаз. Отжигаемая проволока, проходя через трубу, накаливается пропускаемым по ней электрическим током (касается двух контактов-роликовых или иных) до температуры 650-700° и по выходе наматывается на катушку, вращаемую электродвигателем Скорость прохода проволоки - 25-30 м в минуту. Давление „формиргаза должно быть на 3-4 мм выше атмосферного. Отжигаемая проволока накаливается постоянным током.

Отжиг проволоки производится для очистки поверхности торированного вольфрама от загрязнений и для восстановления покрываюш;ей ее пленки окислов. Кроме того, отжиг производится также с целью формовки проволоки, если последняя заметно вьется.

Для предлагаемого способа получения бариевого катода отжиг вольфрамовой проволоки не является абсолютно необходимым с точки зрения очистки поверхности, так как вольфрам не подвергается омеднению. Однако, для удобства монтажа ламп, отжиг все же желательно производить (с целью формовки проволоки). Повышение температуры отжига выше 700° нежелательно, вследствие возможности заметных потерь кислорода благодаря восстановлению TOj, содержащейся в проволоке:

Т02+2Н, Т + 2Н20

Вольфрамовая нить после отжига поступает непосредственно на монтаж, не подвергаясь омеднению. ЭЗставка нити производится тем же

способом, что и в случае омеднения нити; однако, возможность механического повреждения нити при вставке (обдирание поверхностного слоя), выводящего в брак по „светлой нити лампы с омедненной нитью, здесь абсолютно устраняется. Поэтому отпадают все предосторожности, имеющие место при работе с омедненной нитью и направленные к тому, чтобы не повредить поверхностный слой.

Откачка ламп производится по способу, применяющемуся для бариевых ламп в настоящее время. При откачке термит обязательно должен быть полностью обезгажен. Частичное распыление ламп на откачке (при холостом катоде), губительно воздействующее на эмиссию у ламп с омедненной нитью, при предлагаемом способе соверщенно не влияет на свойства катода. Поэтому нет никакой необходимости регулировать прогрев ламп высокой частотой так, чтобы лампы не распылялись при Откачке. Колебания интенсивности прогрева поэтому не оказывают сколько-нибудь заметного влияния.

Операция распыления производится тем же способом, что и для ламп с омедненной нитью. Во время осаждения бария на катод на нить лампы подается напряжение накала, равное 1,1-1,3 нормального (рабочего) накала, для того, чтобы реакция образования окиси бария

TO2 + 2Ba 2BaO-f Т

в толще катода распространялась возможно глубже. Баллон лампы при этом должен быть введен в катушку высокой частоты таким образом, чтобы температура той части арматуры, на которой укреплен термит, поддерживалась в пределах 800-900°. Распыление бария производится в течение 1,5-2 минут.

После распыления лампы обычным порядком проходят цоколевку и затем подвергаются активированию.

Активирование лампы производится следующим образом. При включенном анодном напряжении или без анодного напряжения катоду дается

перекал, равный 1,5 нормального накала, в течение 45-60 сек. Активирование - безразлично - с анодным напряжением или без него - возможно потому, что при распылении, благодаря отсутствию меди на поверхности катода, избыток металлического бария только отчасти спла,вляется с вольфрамом, а некоторая часть бария, помимо образования окиси бария, просто диффундирует в толщу катода и оказывается там вкрапленной в несвязанном виде. Также и на поверхности катода присутствует металлический барий. Поэтому активирование можно производить одним только прогревом катода. При прогреве вкрапленный в толщу катода барий частично выделяется на поверхность, образуя одноатомную пленку. Кроме того, при перекале часть TOj всегда разлагается, и при этом освобождается некоторое количество кислорода. Из последнего образуется кислородная пленка под одноатомным слоем бария на поверхности катода.

После активирования лампы проходят обычное жестчение на тренировочном щите.

В качестве активатора при предлагаемом способе может применяться как термит, так и меднобариевая проволока и другие виды внесения бария в лампу.

Проведенные опыты показывают, что торированный воль фрам заменяет омедненный вольфрам и представляет собой готовый катод, в котором при распылении металлического бария происходят аналогичные реакции с образованием окиси бария, кислорода и одноатомного слоя металлического бария.

Предмет изобрете-ния.

1.Способ изготовления бариевого катода путем нанесения на вольфрамовый керн одним из известных способов, например распылением, бариевого термита или металлического бария, отличающийся тем, что применяют керн из торированного или кремнистого вольфрама,

2.Прием осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что керн предварительно отжигают в формиргазе или водороде.