177075. lajstromszámú szabadalom • Reakciós katód
5 177075 6 elősegítő anyag nélküli lantánoxid-molibdén-karbid-molibdén katód esetében. A 6 görbeszakasz tartományában mindkét katód elektronemissziós áramsűrűsége egyenlő. Az 1830 K° hőmérsékletnél a görbe a 7 es 8 görbeszakaszra válik szét. A 7 görbeszakasz mutatja, hogy 2150 K° fölötti hőmérsékleteken a Pt mentes katód emissziós áramsűrűsége a molibdénhordozó áramsűrűségének megfelelő értékre csökken, amely utóbbit a 9 görbeszakasz ábrázolja. A platina-lantánoxid-molibdénkarbid-molibdén katód emissziós áramsűrűsége a 8 görbeszakaszt követi. Ez tehát a szemcseközti diffúzió hatására az 1830 K°-tói kb. 2120K°-ig terjedő hőmérséklettartományban lényegesen magasabb elektronemissziós áramsűrűséget biztosít, mint az összehasonlító katód. Ezt a magasabb hőmérsékletnél jelentkező erősebb diffúziós utánpótlás és az egyensúlyi állapotban megfelelő párolgási viszonyok következtében stabil lantán felületi rétegre lehet visszavezetni. 2. példa Ennél a példánál úgy jártunk el, mint az 1. példa esetében, de azzal az eltéréssel, a nyolcadik műveletre, azaz a benzollal és hidrogénnel történő karbidálásra, a hatodik művelet előtt, azaz a platinával történő bevonás előtt kerül sor. Az ily módon elérhető elektronemissziós áramsűníség a hőmérséklet függvényében a 2. ábrán a 6 és 8 görbeszakaszoknak felel meg. 3. példa Molibdén port kevertünk össze 2 súly% La203-al és 0,5 súly% 0,5 ßm szemcsenagyságú, fekete, lecsapott amorf fém Pt-val. A keveréket az első műveleti lépésben izosztatikusan 3000 bar nyomáson nyersdarabbá préseltük össze. A második lépésben a nyersdarabot redukáltuk öt órán keresztül 1000°C-os hőmérsékleten áramló hidrogénben. Ezután egy óra hosszat 1600°C-nál szintereltük a nyersdarabot, miközben az elméleti sűrűség 99,8%-át érte el. A szintereit tömbből a negyedik lépésben 5x1x12 mm méretű lapot választottunk le szikraforgácsolással. Az ötödik műveleti lépésben a lapot 10 percig 1700°C-on karbídáltuk benzol-hidrogén keverékben. Ezekkel a lapocskákkal, mint katóddal elért elektronemísszíós áramsűrűség ugyancsak megfelel a 2. ábrán a 6 és 8 görbeszakaszokkal ábrázolt értékeknek. 4. példa Nagytisztaságú 1 ßm szemcsenagyságú tantálport kevertünk el 2 súly% 0,2 ßm szemcsenagyságú Y203 porral, majd ezután ezt az első műveleti lépésben izosztatikusan 3000 bar nyomáson hidegsajíolássai nyersdarabbá préseltük. A második lépésben szintereit tömb képzése céljából a nyersdarabot egy óráig vákuumban 2300 °C-on szintereltük. Eközben elértük az elméleti sűrűség 89%-át. A harmadik lépésben a szintereit tömbből szikrafoigácsolással 5x1x12 mm méretű lapocskát választottunk le. A negyedik gyártási lépésben a lapocskát benzol-argon keverékben 15 percen keresztül 1700°C-on karbidáltuk. A lapocska felületén ez alatt tantálkarbid réteg 5 képződött. Az ötödik lépésben galvanikusan lOjum vastag palládium réteget vittünk fel a lapocskára. Az ezt követő hatodik műveleti lépésben a lapocskát vákuumban 1600°C-on izzítottuk két órán keresztül, miközben a palládium belediffundált a tantálba. Az 10 ily módon nyert ittriumoxid-tantálkarbid-tantál elektróda, a diffúzióelősegítőként szolgáló palládiummal, a 2. ábrán a 14 görbeszakasszal ábrázolt emissziós áramsűrűséget eredményezte. Az 1970K°-ig terjedő hőmérséklettartományban a 14 görbeszakasz szerint 15 az elért elektronemissziós áramsűrűség ugyanannyi, mint az összehasonlításképpen megvizsgált diffúzióelősegítő anyag nélküli ittriumoxid-tantálkarbid-tantál elektróda esetében. A 16 görbeszakasz mutatja, hogy a palládiummal kezelt ittriumoxid-tantálkarbid- 20 -tantál-palládium elektróda 1970 K° felett nagyobb elektronemissziós áramsűrűséget szolgáltat, mert a palládium még ebben a hőmérséklettartományban is a nagyobb párolgási sebesség ellenére kielégítő ittrium monoréteget tart fenn az ittriumnak a palládium- 25 mentes elektródához képest erősebb diffúziós pótlása útján. Csak 2200 K° felett csökken a palládiummal ellátott elektróda elektronemissziós áramsűrűsége, és közelít a tiszta tantál 17 görbeszakasszal ábrázolt értékéhez. A 15 görbeszakasszal szemléltetett pallá- 30 diummentes összehasonlító elektródánál az aktivátor elszegényedés a rákövetkező emissziós áramsfírűség telítésbe menésével már körülbelül 1970 K°-től kezdődik, és a 17 görbeszakasszal szemléltetett tantál emissziós görbéhez körülbelül 2150 K°-tői csökken. 35 A palládiummal ellátott elektróda telítési szintje több mint kétszerese a palládiummentes elektródának. További kísérletek azt mutatták, hogy a hordozóként alkalmazott molibdén, volfrám és tantál 40 fém különböző kombinációi a lantán és az ittrium vegyületekkel és a diffúzióelősegítő anyagként alkalmazott palládium, platina és ruténium fémekkel alapvető javulást szolgáltatnak a mobilizátor nélkül elérhető elektronemissziós áramsűrűséghez képest. 45 Valamennyi ilyen jellegű vizsgált katódnak olyan az élettartama, ami megfelel az ismert tóriumos volfrám katódnak. A molibdén-lantán katódnak a huzallá történő feldolgozáshoz különösen jó a megmunkálhatósága. Ez esetben célszerű egy színtereit 50 tömbből kiindulni, amelyet ezután hengeresre kovácsolunk, és végül huzallá húzunk. A további vizsgálataink arra a kérdésre vonatkoznak, hogy milyen mértékben van jelentősége a 55 felületi rétegképző vegyület és a diffúzióelősegítő anyag elrendezésének a hordozóban, vagy a hordozón. Ezzel összefüggésben a következő eseteket vizsgáltuk meg: 50 Először a hordozó felületén hoztunk létre - adott esetben redukáló anyagokkal - egy felületi rétegképző vegyüietet tartalmazó zónát. Erre vittük fel külső zónaként a diffúzóelősegítő anyagot. Mível az utóbbit ily módon elsősorban a külső íS felület tartalmazta, a mélyebb részeken specifikus 3
