191207. lajstromszámú szabadalom • Szinterezett katód, előnyösen gázkisülési csövekhez
3 191207 4 Nagy emittáló képességű gdzkisülési csövet úgy kapunk, ha az ionizálandó gázzal töltött burában az egyik elektróda a fenti kivételi katód. A két elektróda egymástól meghatározott távolságra van. A találmány szerinti katódra jellemző, hogy az emittáló képessége nagy és hosszú ideig állandó marad, ionokkal való bombázáskor is. A találmány szerinti katóddal ellátott gázkisú'lési cső mérete kicsi, gyújtófeszültsége is kicsi, és a hosszú élettartam alatt is állandó értékű marad. Az alábbiakban a találmáiyt pontosabban is leírjuk a mellékelt rajzok és konkrét kivitelezési példák segítségével. A rajzon az 1. és a 2. ábra látható . 1. ábra: a találmány szerinti katód hosszmetszete; 2. ábra: a találmány szerinti katóddal ellátott gázkisülési cső. A találmány szerint készült szinterezett katód (1. ábra) tartalmaz magas olvadáspontú fémet vagy fémeket és aktív emittáló anyagot.Magas olvadáspontú fémen az alábbiak értendők: nikkel (a T olvadáspont értéke 1728 K), cirkónium (T = 2128K), hafnium (T=33Û8 K), tantál (T = 3270 K), niobium (T = 2770 K), rénium (T = 3308 K), molibdén (T = 2890 K), volfrám (T = 3650 K) vagy ezek elegyei. Az aktív emittáló anyag cézium-alumíníum-szilikátot vagy rubidium-alumínium-szilikátot tartalmaz. Az 1 katód anyaga 0,5—25 tömegszázalék céziumalumínium-szilikátot vagy rubidium-alumínium-szilikátot tartalmaz, a maradék rész pedig egy vagy több magas olvadáspontú fém. A komponensek ilyen aránya biztosítja a katód elegendően nagy emittáló képességét. Ha cézium-alumínium-szilikát vagy rubidium-alumínium-szilikát 0,5 tömegszázaléknál kisebb részben van jelen, akkor a levehető emissziós áramsűrűség nem lépi túl az ezred A/cm2-t. Az említett összetételű vegyületeknek ezért látszólag nincs gyakorlati hasznuk. Ha a céziumalumínium-szilikátok vagy rubidium-alumínium-szilikátok részaránya 25 tömegszázaléknál nagyobb, akkor a levehető emissziós áramsűrűség néhányszor tíz ptA/cm2 értékű; ilyen esetben azonban a szinter komponensei nem alkotnak ötvözetet és ezért a katód ekkor gyakorlatilag használhatatlan. A cézium-alumínium-szilikát vagy a rubidium-alumínium-szilikát összetétele: xM2O.yAl2O3.zSiO,, ahol M jelentése Cs vagy Rb, x értéke 1—3-ig, y-é 1—2-ig, z-é pedig 1 —6-ig teljed. Az 1 kálódról levehető emissziós áramsűrűség x, y és z esetenkénti meghatározott értékeitől függ. Szemléltetés céljából az alábbi táblázatban a különböző céziumalumínium-szilikátokat jellemző emissziós áramsűrűség értékeket tűntetjük fel. Táblázat A cczíum-aiumíniumszilikát összetétele Emisszós áramsűrűség T = 60 °C és £ = 5 xlO3 V/cm mellett jjA/cm2 CS2O.AI2O3.2SÍO2 100 CS2O.AI2O3.4SÍO2 60 Cs2 O.Al2 O3 .Si02 50 2Cs2 O.AI2 03.5Si02 30 3Cs2 O.AI2 03.3Si02 10 Cs20.2Al203.3Si02 10 3Cs2 0.2Al2 O3.6Si02 10 2Cs2O.2Al2O3.5SiO, 5 A rubidium-alunünium-szilikát elektronemissziója hasonlóan függ az összetételtől, csupán a levehető emissziós áram értéke kisebb. Az aktív emittáló anyagként ezért felhasználhatók azok az alumínium-szilikátok, amelyek x, y és z értékei a fent megadott határok között vannak. Más összetételű alumínium-szilikátok emissziós képessége (aktivitása) viszonylag jelentéktelen, ezeket tehát célszerűtlen aktív emittáló anyag készítéséhez felhasználni. A fémek aktivitásuk szerint három csoportba oszthatók. Különösen aktív a Ni, a Zr és a Hf, ezután következik a Ta, a Nb és a Re és végül a Mo és a W. Eszerint a találmány szerinti katód, amelynek szintere a nikkelcsoportból tartalmaz fémet, hatásosabb az olyan katódnál, amelynek szintere a tantálcsoportból tartalmaz fémet. Ez utóbbi szintén hatásosabb az olyan katódnál, amelynek színterében a molibdéncsoportból származó fém van. Különösen nagy emittáló képességű az olyan katód, amelynek szintere 85 tömegszázalék nikkelt és 15 tömegszázalék CS2O.AI2O3.2SÍO2 összetételű cézium-alumínium-szílíkátot tartalmaz. Elég nagy emittáló képességű az olyan katód is, amelynek szintere 85 tömegszázalék nikkelt és 15 tömegszázalék Rb20.Al203.2Si02 összetételű rubidiumalumínium-szilikátot tartalmaz. Noha a rubidium-alumínium-szilikátot tartalmazó katód emittáló képessége valamivel kisebb a cézium-alumínium-szilikátot tartalmazó kátédénál, az előbbit néha mégis előnyben kell részesíteni, mivel a rubidium olcsóbb és könnyebben hozzáférhető elem, mint a cézium. Az a katód, amelynek anyaga nikkelt tartalmaz, sikerrel alkalmazható olyan gázkisülési csövekben, ahol a kisülési áramerősség nem nagyobb, mint 800 Amper. Ha a kisülési áramerősség nagyobb, elporlad a nikkel. A nagyteljesítményű gázkisülési csövekben ezért célszerű olyan katódot alkalmazni, amelynek anyaga a tantálcsoportból vagy a molibdéncsoportból tartalmaz fémet illetve fémeket. Ezek olvadáspontja jóval magasabb a nikkelnél. Az utóbbiak közül is kiemelkedik magas emittáló képességével az olyan katód, amelynek színtere 90 tömegszázalék tantált és 10 tömegszázalék CS2O.AI2 03.2S102 összetételű cézium-alumínium-szilikátot tartalmaz. A katód szintere olyan tömegarányban tartalmazhat magas olvadáspontú fémeket, amely arányos atomegyenértékű mennyiségükkel az általuk alkotott ötvözetben. A katód hatásosságát ebben az esetben a legnagyobb aktivitású fém határozza meg. Ilyen katódokkal ezért a legnagyobb emisszió érhető el — ennek mértéke hasonló a színtérben nikkelt tartalmazó, különösen hatásos katódokéhoz —, az intenzív ionbombázással szembeni ellenállóképesség egyidejű megnövekedése mellett. Célszerű, ha a szinter ebben az esetben tartalmaz a nikkelnél magasabb olvadáspontú fémet, vagyis cirkóniumot vagy hafniumot, és egy további fémet a tantál- vagy a molibdéncsoportból. Az ilyen katódok között kiemelkedően előnyös az olyan katód, amelynek szintere 90 tömegszázalék menynyiségben tartalmazza cirkónium és nióbium 1:1 tömegarányú keverékét és 10 tömegszázalék mennyiségben a Cs2 O.Alj 03.2Si02 összetételű cézium-alumíniumszilikátot. Az ilyen katód emittáló képessége nagy, és az ionbombázás elleni tartósságot illetően túltesz a nikkelt tartalmazó katódon. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
