鹼金屬蒸氣發放器的製作方法
2023-07-09 20:54:41
專利名稱：鹼金屬蒸氣發放器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種釋放鹼金屬蒸氣的器件，它包括一個儲蓄器，儲蓄器內儲有一種粉末，在加熱時能從粉末中釋放出鹼金屬。
本發明還涉及一種大量生產這種器件的方法。
上述器件(發放器)用於，例如，包含有光陰極(亮度增強器、X射線象增強器)管以及設置有一薄層銫以降低電子逸出功的光電倍增管中。這類發放器還可用於包含有半導體陰極的顯示管中。
在專利GB1，265，197中描述了在本文第一段中所提到那種類型的器件，該器件中的粉末包含有一種鹼金屬的鉻酸鹽。當所示例子中含鉻酸銫的粉末被加熱時，此鉻酸鹽就分解，從而釋放出純銫。
這種器件的缺點之一是鉻酸鹽粉末狀顆粒的尺寸是如此之小，以致當這些顆粒充入儲蓄器時，其供應是無規律的(流動性差)。這使得很難按可重複的方式去大量生產這種發放器。
第二個缺點是在供應鹼金屬期間，析出不希望有的氣體。事實上這種發放器除鉻酸鹽外往往還包含有矽和鋯-鋁，以束縛住在分解反應期間正在釋放出的氧氣，但鋯-鋁在各種鹼金屬鉻酸鹽的分解溫度(700-800℃)下，顯著地放出氫和烴氣，與此同時，通常由鎳-鉻鋼組成的管殼也放出這些氣體，特別是含碳氣體;後面所說的那些氣體尤其會對光陰極和半導體陰極的工作產生有害的影響。
此外鹼金屬的提供是由分解溫度來決定的，所以鹼金屬的供應量很難控制或完全不能控制。
本發明的一個目的是提供一種在第一段中所述類型的器件，這種器件更能按可重複的方式來大量生產。
本發明進一步的目的是提供一種鹼金屬蒸氣的釋放是可控的器件。
本發明的另一個目的是儘可能減少不希望有的氣體的析出。
本發明基於這樣一種認識，即可以藉助於擴散而不是利用分解反應來釋放出鹼金屬，以達到上述目的。
本發明還基於這樣的一種認識，即能不用迄今所用的鉻酸鹽，而用另一種粉末狀配料，來實現這種釋放方法。
為此，一種根據本發明的器件的特徵在於此粉末包括帶有外殼的矽或鍺顆粒，外殼是由矽或鍺與鹼金屬所形成的一種化合物所組成的。
已發現當用這種粉末，例如，用矽-銫混合物時，在530℃下，銫已從粉末中擴散出來。擴散的程度取決於溫度，因而，可滿意地在一寬範圍內進行控制。
所述顆粒在50-200μm直徑範圍內能容易地大量生產;由此所得粉末具有良好的流動性，所以能按可重複的方式來充入儲蓄器。
此外，因為擴散發生於比所述鉻酸銫的分解反應溫度低得多的溫度下，更加因為現在可省去鋯-鋁之類的附加配料，所以不希望有的氣體的析出也少得多。
粉末最好引入一個基本上為管狀的儲蓄器，儲蓄器上具有一個或一個以上用以釋放鹼金屬的孔隙(例如，一條隙縫)。這提供了定向供應金屬蒸氣的可能性。就此而論，「管狀」是指任何規則和不規則的斷面(三角形、正方形等)，但以圓形為宜。
最好選用鈉、鉀、銣或銫作為鹼金屬。鈉和鉀十分適用於，諸如，亮度增強器和X射線象增強器(包含有光陰極)，而銫特別適用於光電倍增管和基於半導體陰極的(顯示)管子。
一種大量生產這種器件的方法的特徵在於將矽或鍺粉末與液態鹼金屬在惰性氣體氛中混合;該混合物經某種溫度處理，將鹼金屬擴散入矽或鍺中。
因為由此所得的粉末會輕微吸溼，且通常不是立即存儲在抽空之處，所以最好將外層氧化。這樣所得粉末的防潮性能極好。
現將參照一些實施方案和附圖對本發明作更詳細的描述，其中
圖1圖示出根據本發明的一種器件。
圖1的器件包括一個儲蓄器2，儲蓄器2在本例中基本上是圓筒形的，並以，比如，鎳-鉻鋼製成。在儲蓄器2的兩端均具有金屬帽5和電端子3，用作電流的通路。為使鹼金屬蒸氣的定向供應，儲蓄器2具有隙縫4。
儲蓄器內盛有粉末，在加熱時，從這些粉末中釋放出鹼金屬(在本例中為銫)。因為電流經電端子3通過圓筒形儲蓄器的管壁，所以產生熱處理。
在本例中，有關的粉末得自顆粒尺寸在50～200μm間、與銫在惰性氬氣(或氮氣)氣氛下混合後的矽粉。壓力和溫度(例如，1大氣壓，28℃)，要使矽粉與銫緊密地接觸。在隨後溫度上升到約55 550℃期間，銫擴散入矽，形成由銫-矽化合物(大概為CsCi4)組成的殼體。擴散過程的速率取決於溫度和含銫殼體的厚度。
由此所得的粉末十分適用於製造過程，在製造過程中，能獲得可重複的發放器性能。這種顆粒尺寸尤其對用滑槽進料連續充填來製造儲蓄器2是十分有利的(流動性良好)。
在使用銫發放器時，發現因矽銫化合物分解和銫通過擴散而釋放出，所以在真空中從530℃起這種粉末已釋放出銫。因為在這第一個實例中銫的供應是由擴散來決定的，所以有可能藉助於溫度控制來調節供應量。
然而，這樣形成的粉末是輕度吸溼的。如果在電子管或光陰極中，從製造到裝配所有生產工序實質上完全在真空或惰性氣體下進行，則這就不是什麼缺點。因為在實際中，粉末往往要暫時存儲，所以把它在空氣中加熱一段時間(例如，在250℃下，加熱60分鐘)，以抑制其吸溼性。
也可以用鍺粉末代替矽粉作為原料，同時，也可選用其它各種各樣的鹼金屬(鈉、鉀、銣)。按照所選取的組合，生產條件(壓力、溫度)也必須有不同的選擇;以特別保證鹼金屬擴散入矽或鍺顆粒。
製成的粉末引入一進料滑槽。由於這種粉末有良好的流動性，進料滑槽每單位長度被充填以基本上恆定量的粉末。充填後，將此滑槽摺疊起來，同時離開窄縫。將這樣所得的管子鋸斷，此後，將分開的各部分裝上金屬帽5和電端子3。
此發放器也可用於亮度增強器和X射線象增強器的光電陰極中以及光電倍增管中，並用以提供在電子管的半導體陰極上降低逸出功的材料(特別是銫)。
權利要求
1.一個釋放鹼金屬蒸氣的器件，它包括一個盛有粉末的儲蓄器，所述粉末在被加熱時釋放出鹼金屬，其特徵在於所述粉末包括具有外殼的矽或鍺顆粒，所述外殼是由矽或鍺與鹼金屬形成的化合物所組成的。
2.一種如權利要求1中所述的器件，其特徵在於所述儲蓄器基本上是管狀的，並具有一供釋放鹼金屬用的隙縫。
3.一種如權利要求2中所述的器件，其特徵在於所述儲蓄器是由金屬製成的，它的兩端設置有作電流通路用的端子。
4.一種如前面那些權利要求的任一項中所述的器件，其特徵在於所述鹼金屬屬於鈉、鉀、銣和銫中的一種。
5.一種如前面那些權利要求的任一項中所述的器件，其特徵在於所述儲蓄器是由鎳-鉻鋼組成的。
6.一種如前面那些權利要求的任一項中所述的器件，其特徵在於粉末狀顆粒的直徑最小為50μm，最大為200μm。
7.一種生產粉末的方法，所述粉末用於釋放鹼金屬蒸氣的器件，所述方法的特徵在於在惰性氣體中將矽或鍺粉末與液態鹼金屬混合;混合物經受一種溫度處理使鹼金屬擴散入矽或鍺。
8.一種如權利要求7中所述的方法，其特徵在於在擴散後將粉末狀顆粒的外層氧化。
9.一種電子管，其特徵在於它包括一種如權利要求1至6的任一項中所述的器件。
10.一種電子管，其特徵在於它包括一個半導體陰極或一個光電陰極以及一種如權利要求1至7的任一項中所述的器件。
全文摘要
本發明涉及基於一種矽或鍺顆粒粉末的鹼金屬源，顆粒有著矽或鍺與鹼金屬的化合物形成的外殼。
文檔編號H01J9/12GK1041063SQ89106658
公開日1990年4月4日 申請日期1989年8月30日 優先權日1988年9月2日
發明者科尼利斯·范德馬雷爾, 阿諾爾達斯·德克·約翰納斯·斯穆倫堡 申請人:菲利浦光燈製造公司