Катод из торированного вольфрама или молибдена Советский патент 1945 года по МПК H01J9/04 

Данное изобретение относится к адектрояныы приборам и оссбенно к. улучшениям в их термионных, излучающих электроны, катодах.

В обычных электронных лампах термиоиНЫе катоды в виде нити обыкновенно изготовляются -нз чкстюго вольфрама, активированных тор-ированных во;;ьфрамовых нитей и никелевых нитей с юксидными покрытиями. Чисто вольфрам-овый катод является очень устойчивым излучателем и достаточно з-кокомичен, однако для получения большой эмиссии о.н требует v;4eBb высоких рабочих температур. Активирозаняые торированные вольфрамовые катоды люгут работать при болге низких температурах, чем чисто вольфрамовые, и с большей экономичностью, однако их эмиссионная iiiXTHBHOCTb сильнее псдв&рлсена вредному воздействию кислорода и других газов; они недостаточно устойчивы при работе на высоком напряжении и требуют специальной Обработки....

, Кроме того, как доказал опыт, при .работе на ультрань.юоких частотах, порядка, например, 15-16 меraiCpu, i-миссия активированных тарированных вольфрамовых катодов становится неустойчивой, ;. иногда и вовсе исчезает. Эти катоды хрупки и при высоких тем пературах быстро дезакти вируются а теряют способность излучать достаточнее для эксплоатации число электронов.

В отличие От вольфрамовых оксидные никеле-вые катоды могут работать при более низкой температуре. Они достаточно экономичны, но не могут удовлетворительно работать в лампах с высоким напряжением, например, порядка 1000 волы, и кроме того в изготовлении требуют спациальных процессов обработки.

Торированный люлибден хорошо изучен как катод неносрэдстр.ешюго накала. Oii слабо ycToiiчиВ, очень чуЕствитслен к воздействию газов в лампе и для получени 1 удовлетворительной эмиссии должен работать при высоких те.мпер.атурах порядка 1400-1600° С. Ги эти.f, а также и другим причинал торкрованный м-олибден не наше.; широкого примене:ния 1ч качестве материала для KiiTOH .катодсв.

В обычных вакуумных или газоразрядных лампах, работающих иа (.ьгсолом напряжении, применяются

только нитевые катоды, ТУ« как оксидированные покрытия подогревных катодов при высоких напряжениях быстро разрушаются. До сих пор не Иайдено еще материала, который без покрытия давал бы достаточную эмиссию без натрева до высокой температуры, практически трудно достижимой в обычных катодах косвенн/ого накала.

Прадлапаемый настоящим изсбретением катод также изготовлен из торированного вольфрама или молибдена, що отличается тем, что сщ обработан электролизом в кис/гой ванне.

Нормальная рабочая температура обра|бота икого таким образом катода на несколько сот гра.дусов Кельвима ниже рабочей температуры ламп обычного типа с обычными акти1вирс ваи«ъши торировавными вольфрамовыми катодами при обычных анодных напряжениях. При этом тот же анодный ток при предлагаемом катоде и нормальной для «его рабочей температуре получается при мощности на единицу площади, рав1Ной от половииы до двух третей, сравнительно с обычным активированным вольфрамовым катодом при eio нормальной температуре.

Это объясняется, поввдимому, следующим.

В продессе электролиза чрезвыадй;но большое электростатическое поле действует на помещенный li качестве катода торированиый вольфрам ИЛИ торированный молибден таким образом, что ионы водорода проникают в кристаллическую решетку металла. Если затем водород мгновенно освобождается при нагреве, кристаллическая структура П101верхности «ити -нарущается и металлическая поверхн1эсть становится на мгновение полужидкой. За вре.мя нахождения в этом полужпдком состоянии поверхностное натяжение становится юпособным перевести по ерхность металла в аморфное состояние и удержать металл при этом положении без рекристаллизации. В результате, энергия поверх«остноро слоя возрастает и увеличивается поглощение торяя.

Предлагаемый катод изготовляется следующим образоцм.

Вольфраму .или молибдену для образования основы придается и аатем соединение обрабатывается электролизом в кислой вавне. Но этой обработке можно также €Н1ачала подвергнуть чистый вольфрам или молибден и после этсчч покрыть торием.

Торированная мо;(ибденовая и.ш торироВЗнная вольфрамовая основа может быть изготовлена в виде гибкого прутка из металла, смещап1ЮГО со связующим веществом. Flpii Г1вготовлени:и катода из молибдена порощ кообразный нитрат тория можно добавить к порошкообразным OKHCJtam молиб-дена до восстановления окислов или же добавит) торий к окислам молибдена после восстановления, нО перед, консол ндацией металлического порошка путем уплотнения его до твердого- состояния. Кол«честв о тория колебаться в пределах от /2-1% до 10% от н©с.а металла. Правда, вольфрам с содержанием тория больще 2-3}п чрез1вычайно хрупок и тверд в обработке, но вообще желательно для получения лучших результатов прибавлять тория столько, сколько это допускаетсявольфрамом, но с условием, что последующие процессы штамповки J протяжки :не будут затруднены.

Практически оказалось возможкь м повысить содержание тория до 1/2% для вольфрама и до 3% для молибдена.

Из такого торироваиного метал-лл люлсна изготовлять нить. Вообще же, чем выше процентное содержание тория, тем лучше э.миссия. Вместо тория можно применять также диржон, уран, церий, титан, ванадий, итрий и лантап. Обработку электролизом производят в слабом, например, 0,5-проце1гтном растворе серной ..

Можно применять для -кислой маины и другие кислоты: хромовую (HaCrOi), уксусную {С2НзО2) «ли соляную (НС1). Плотность тока к процессе электролиза может колебаться: в широких- пределах, от нескольких миллиампер до 1 ампера

на квадратный сантиметр, однако лдря получения наилучших результатов рекомеидуется брать плотность HJ 1 ампер на 1 см и обработку производить о течение 1 минуты.

Полученная торированная проволока может быть использована для изготовления термионного катода без дальнейшей обработки, однако) лучше отжечь обработанную электролизом тарированную вольфрамовую осНОву путем нагрева до j 500-2000° К в течение приблизительно 10 минут, в результате чего облегчается процесс активизации и«Т1и. Желательно также (однако

не обяаательно) для получении стабильной ЭМИССИИ подвергнуть нить, вольфрамовую или молибденовую, обработке при работе электронной лампы, содержаще1{ нить, с нормальными напряжениями на электродах, U колебательной цепи в течение приблизительно пятнадцатл

Milliyi.

Предмет патента

Катод из торированного вольфрама или молибдена, отличаю1ц и и с я тем, что -он обработал

э.чектро.пизОл в кислой ванне.