187247. lajstromszámú szabadalom • Huzal- vagy lemezalakú test izzókatód céljára és eljárás a test előállítására
187247 G és végül a kapott félkészterméket 0,5 - 5 térfogat* metán és 99,5 - 95 térfogat* hidrogén keverékében karbidizáljuk. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fentiekben leirt, diffúziós utánpótlás típusú reakciós izzókatódok élettartamának határa különböző, a reakciókinetikát és az anyagegyensúlyt meghatározó paraméterektől függ. Annak érdekében, hogy a kívánt nagy emissziós áramsűrűséghez szükséges, az aktiválóanyagból származó és a reakció során képződő, az elektronok kilépési munkáját csökkentő elem egyatomos rétegét az egész élettartam alatt az izzókatód felületén fenn tudjuk tartani, először is egyensúlynak kell fennállnia az elpárolgott anyagmennyiség (elpárolgott mennyiség/időegység) és a felületi rétegbe után szállított mennyiség között. Azaz a szélső rétegbe után szállított, az anyag belsejéből származó aktiválóanyag mennyiségnek minden időpontban a felületről elpárolgott mennyiséggel azonosnak kell lennie. Kimutatható volt, hogy az egyensúly szempontjából az aktiválóanyagnak nem a teljes katódkeresztmetszetben történő, hanem csak a felülethez közeli szélső rétegben történő lebomlása az irányadó. A élettartamot meghatározó szélső réteg aktiválóanyagban való elszegényedése tehát egy tartalékként szolgáló olyan magzóna biztosításával gátolható meg, amelyben az aktiválóanyag vándorlási sebessége nagy. Ez az izzókatód és az előállítására szolgáló test réteges felépítéséhez vezet, és így a magzónában tapasztalható nagyobb diffúziónak köszönhetően mindig elegendő aktiválóanyag transzportálódik a felülethez közeli szélső rétegbe az elszegényedés kompenzálására. A találmány további részleteit az alábbiakban ábrákkal közelebbről szemléltetett kiviteli alakok és példák alapján ismertetjük. A 1. ábra egy alapvetően réteges felépítésű huzal alakú test keresztmetszeti rajza, a 2. ábra egy aktiválöanyaggal gyengén adalékolt szélső réteget tartalmazó huzal alakú test keresztmetszeti rajza, a 3. ábra egy, a diffúziót elősegítő adalékanyagot közbenső rétegként tartalmazó huzal alakú test keresztmetszeti rajza, 4. ábra a diffúziót elősegítő adalékanyagot magként tartalmazó huzal alakú test keresztmetszeti rajza, az 5. ábra finoman eloszlatott, diffúziót elősegítő adalékanyagot a magzónában tartalmazó huzal alakú test keresztmetszeti rajza, és a 6. ábra élettartam-diagram, ahoi az élettartam az aktiválóanyag koncentrációjának függvényében van feltüntetve. Az 1. ábra izzókatód előállítására készült olyan kör keresztmetszetű huzal alakú testet mutat, ahol látható a réteges felépítés. A test alapvetően egy 1 szélső rétegből, ahol az aktiválóanyag radiális vándorlási sebessége viszonylag kicsi és egy 2 magzónából áll, ahol viszont a vándorlási sebesség nagyobb. Az aktiválóanyag transzportja általában lényeges mértékben függ a megfelelő anyagban a diffúzió körülményeitől. Ebből az a feltétel következik, hogy a diffúziós együtthatónak a 2 magzónában nagyobbnak kell lennie, mint az 1 szélsó rétegben. Ilyen felépítéssel bármilyen keresztmetszetű izzókatód testet“ készíthetünk. A kiviteli alakok nem korlátozódnék a kör keresztmetszetre. Alkalmazhatunk poligonális és egyéb profilokat, lapos, szalag-, valamint lemezalakú profilokat is. A 2. ábrán kör keresztmetszetű olyan huzalalakú testet ábrázoltunk, amely három rétegből van felépítve. A 3 réteg egy diffúziót elősegítő adalékanyagból álló vagy ezt tartalmazó felületi réteget jelent. Diffúziót elősegítő adalékanyagként egyes platinafémeket vagy azok keverékét használhatjuk. A 4 szélső réteg ugyanúgy, mint az 5 magzóna általában azonos hordozóiamból áll, azonban eltérő aktíválóanyag mennyiségeket tartalmaznak. A 4 szélső rétegben az utóbbi koncentrációja kisebb, mint az 5 magzónában. Ha hordozófémként molibdént használunk, aktiválóanyagként előnyösen lantánoxidot (La203) alkalmazunk, és a 4 szélső rétegben a koncentráció 0,5 - 6% (előnyösen (0,5 - 1,5*), míg az 5 magzónában 2-8* (előnyösen 2-4%). A 4 szélső réteg emellett az összkeresztmetszet 5-10*-át teheti ki. A 3. ábra olyan, kör keresztmetszetű huzalalakú testet mutat, amelyben a réteges felépítés sorrendje más. Mind az 5 magzóna, mind a 6 szélső réteg viszonylag nagy menynyiségü, 2-8* (előnyösen 2-4%) aktiválóanyagot (például lantánoxidot) tartalmaz. Az 5 magzónét és a 6 szélső réteget egy platinafémből (előnyösen platinából) álló 7 közbenső réteg választja el, amely az ósszkeresztmetszetnek 0,1 - 5%-át teszi ki. A 4. ábra egy huzalalakú test további kiviteli alakjának keresztmetszetét ábrázolja. A huzalalakú test itt főként egy 0,5 - 20* (előnyösen 2-6*) aktiv&lóanyagot tartalmazó 8 palástból, mint hordozófémből áll. Ennek belsejében egy platinafémből (előnyösen platinából) készült 9 mag van, amely a test össztérfogatának 0,1-2 térfogat*-át teszi ki. Az 5. ábra kör keresztmetszetű olyan huzalalakú testet ábrázol, ahol a diffúziót elősegítő adalékanyag finoman el van oszlatva. A 4 szélső réteg viszonylag kis mennyiségű aktiválóanyagot tartalmaz, ami lantánoxid esetében előnyösen 0,5 - 1,5*. A hordozófém 10 magzónája nagyobb koncentrációban tartalmazza az aktiválóanyagot (például 2-4* lantánoxidot) és ezenkívül a diffúziót elősegítő adalékanyagot is tartalmaz finoman eloszlatott platinafém alakjában. A jelen példában előnyösen platinát alkalmazunk 0,3 - - 0,7* koncentrációban. A 6. f.óra egy diagramot mutat, ahol az izzókatód huzalok élettartama van feltüntetve 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 C0 65 4
