177075. lajstromszámú szabadalom • Reakciós katód
3 177075 4 pontjából a felületi réteget alkotó tórium, illetve lantán szabaddá válásához semmilyen redukáló, vagy hasonló reakciópartnert szolgáltatni. Az átalakuló katódoknál a pótló és szabaddá tevő reakció a katód üzemi állapotában egy reakciópartner részvétele mellett történik, az oxid-redukciós katódok esetében például széntartalmú redukáló anyaggal. A jelen találmány a reakciós katódok átalakuló csoportjával kapcsolatos, és megalkotásakor az volt a célunk, hogy ezeknek a katódoknak az emissziós áramsűrűségét a nagy élettartam megtartása mellett fokozzuk. A találmány tehát nagy termikus emiszsziójú reakciós katód, különösen elektroncsövek részére, egy felületi réteget alkotó elem vegyületével, amely vegyületből a felületi réteget alkotó elem a katód üzemi állapotában lejátszódó pótlóreakció során válik szabaddá, és az jellemzi, hogy felületi rétegképzőként 0,05-10 súly% ittrium és/vagy lantán vegyületet, diffúzióelősegítő anyagként pedig 0,01-5 súly%-ban a palládium, platina, ródium és ruténium közül legalább egyet tartalmaz. A találmány alapjául ezen felül az a számos kísérlettel megerősített felismerés szolgál, hogy a felületi rétegképző utánpótlása a reakciós katódoknál a katód felületén általában főképpen a reakció során szabaddá váló elemek transzportjától a szemcseközi diffúzión keresztül függ, ami az említett Pd, Pt, Rh és Ru fémek segítségével utóbb nemcsak erősödik, hanem a katód üzemi állapotában hosszú ideig állandó is maradhat. Ez alapjában a reakciópartner nélküli reakciós katódokra is érvényes, mert ezeknél is a kiválási reakció, azaz ebben az esetben a felületi rétegképző vegyületének termikus felbomlása nem korlátozódik csak közvetlenül a felületi rétegekre, hanem többé vagy kevésbé erősen a mélyebb rétegekben is lezajlik. Tehát itt is a felületi rétegképző utánpótlásnak szállításában a szemcseközi diffúziónak van jelentősége. Ezzel ellentétben a már említett kapilláris táplálású katódoknál a felületi rétegképző utánpótlása lényegében nem a szemcseközti diffúziótól, vagy a katódtest krisztallitjaiban a térfogati diffúziótól függ. Itt az utánpótlás sokkal inkább lényegében csak a katódtest (mátrix) üregeiben a felületi rétegképző diffúziójával vagy áramlásával történik úgy, hogy a találmány szerinti, szilárd testbe ágyazott, diffúzióelősegítő anyagnak nem lenne lehetősége a hatás kifejtésére. A találmány egyik előnyös kiviteli alakjánál az említett diffúzióelősegítő anyagot az ittrium és lantános reakciós katódok olyan speciális csoportjánál alkalmazzuk, amelyeknél a felületi rétegképző egy oxidban tárolódik és szabaddá válása után - mindegy, hogy termikus bomlás, vagy a redukciós anyagokkal való helycsere során a reakciós katódok előzőleg említett alcsoportjai szerint - a szemcseközti diffúzió segítségével jut a katód felületére. A diffúzióelősegítő anyag kiemelkedő hatása a hosszú idejű emissziós áramsűrűség tekintetében a találmány szerint éppen az említett oxid-reakciós katódoknál valószínűleg az említett Pd, Pt, Rh és Ru fémek egy további katalizációs szerepével függ össze a redukciónál. A találmányt különösen előnyösen lehet alkalmazni az ittrium és a lantános redukciós anyagú katódoknál, amelyek tehát az átalakuló katódok alcsoportjához tartoznak a bevezetőben ismertetett értelemben. Ezeknél az emissziós áramsűrűség kiemelkedő értéke adódik nagy élettartam mellett- a diffúzióelősegítő Pd, Pt, Rh és Ru fémekből egynek, vagy többnek a katódrendszerbe történő bevitele következtében, hordozóként molibdénnel és tantállal, és ezen kívül az ilyen katódrendszereknél ezeknek a hordozóelemeknek valamelyik karbidjával, mint redukáló anyaggal. Ezzel egyben az emissziós áramra vonatkoztatott fűtő teljesítmény terén is további haladást értünk el. A találmány szerinti katódnál aktív anyagként igen előnyös a lantánvegyület - adott esetben redukáló anyaggal együtt - a megadott jellegű diffúzióelősegítő anyaggal, különösen hőálló Mo fémből készült hordozóval, és ennek a fémnek egy karbidjával, mint redukáló anyaggal kapcsolatban alkalmazva. A találmányt a továbbiakban kiviteli példák és kísérleti eredmények alapján ismertetjük. 1. példa 98 súly% molibdén port (amelynek szemcsenagysága 1,2 Mm) kevertünk össze 30 percig egy lengőkeverőben 2 súly% La203-al, amit előzőleg nedvesen golyósmalomban őröltünk meg (szemcsenagysága 0,5 Mm). Ezután a porkeveréket első lépésben egy izosztatikus présben nyersdarab készítésére 3000 bar nyomáson hengeres gumiformába préseltünk. Ezt követőleg második lépésben a nyersdarabot áramló hidrogénben 12 órán keresztül 1000°C-os hőmérsékleten előredukáltuk, hogy a molibdénből az oxigén eltávozzon. A harmadik lépésben a nyersdarabot ezután hidrogénnel töltött vákuumos olvasztókemencében egy órán keresztül 1700°C-on induktív úton hevítettük, és az elméleti sűrűséghez képest 98%-os sűrűségűre szintereltük. A szintereit tömbből ezután egy negyedik lépésben olyan 5x1x12 mm méretű lapocskákat választottunk le szikraforgácsolással, amelyeknek a felületét políroztuk. A következő hatodik lépésben elláttuk a leválasztott lapokat egy galvanikus fürdőben diffúzióelősegítő anyagként 1-től lOpm-ig terjedő vastagságú platina bevonattal. A lapocskákat ezzel a bevonattal a most következő hetedik műveleti lépésben diffúziós lágyításnak vetettük alá 1300°C-on néhány percig vákuumban, vagy védő atmoszférában. Ezután a nyolcadik lépésben a lapocskákat szénnel dúsítottuk. Ehhez ezeket 1700°C-on 10 percig benzol-hidrogén keverékbe helyeztük, aminek következtében egyrészt a platinaréteg, másrészt a molibdén-lantánoxid mag között molibdénkarbid (Mo2C) réteg képződött. Az ezzel a platina-lantánoxid-molibdénkarbid-molibdén katóddal elért elektronemissziós áramsűrűség a katódhőmérséklet függvényében a 2. ábrán van ábrázolva. A 2. ábrán a 6 görbeszakasz egyaránt feltünteti az elektronemissziós áramsűrűség menetét úgy az e szerint a példa .«érint készített katód esetében, mint az összehasonlításképpen készített, diffúzió5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
