KRALJEVINA SRBA, HRVATA 1 SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA‘21 (4)
jNDUSTRISKE SVOJINE
IZDAN 1. SEPTEMBRA 1926.
PATENTNI SPIS BR. 3806.
International General Electric Company, New York.
Sprava zn pražnjenja elektrona.
Prijava od 3 novembra 1924.	Važi od 1. avgusta 1925.
Pravo prvenstva od 6. novembra 1923. (U. S. A.)
Ovaj se pronalazak odnosi na sprave za pražnjenje elektrona, koja se sastoji iz elektrode, od kojih je jedna, katoda, podešena za zagrevanje smeštena u ispražnjenom sudu, koji sadrži izvesnu količinu alkalnog metala, na pr. cezium ili rubidium. Pronalazak se naročito odnosi na sprave u kojima se pražnjenje prvenstveno vrši pomoću negativnih elektrona u odsustvu jonizacije sudarom, i isti se odlikuje time, što se pražnjenje olakšava obrazovanjem, po površini katode, jednog sloja kiseoničnog materijala, kakav se na pr. može stvoriti dovodjenjem kiseonika u dodir sa ka-todom, čime se alkalni metal za vreme rada upornije održava na površini katode nego na neoksidisanoj katodi.
Ako se para nekog alkalnog metala, n. pr. ceziuma ili rubidiuma, dovodi prostoru oko vrele katode u spravu za pražnjenje, onda se može proizvesti ispuštanje (emisija) elektrona sa katode, koja je mnogo veća nego ona koja bi bila izvedena u odsustvu alkalne pare,
U spravi sa volframovom elektrodom i ce-ziumovom parom na pritisku, manjem od onog pri kome bi nastupila jonizacija sudarom (kolizijom), nadjeno je, da je temperature na kojoj je emisija u maksimumu oko 430" C. Na većim temperaturama katode i većim pritiscima pare, dozvoljena maksimalna temperatura progresivno raste sa povećanim porastom elektronske emisije.
Ovo dejstvo ispuštanja očevidno dolazi od neprekidnog obrazovanja izvesnog apsorbova-nog (izlučenog) filma od alkalnog metala na vreloj elektrodi, i od odnosa isparenja, koje
je mnogo manje nego isparenje čistog alkalnog metala na vrhu (čašici). Nataloženi sloj obrazuje površinu, koja je sposobna da emi-tuje elektrone mnogo slobodnije nego površina, koja je potpuno načinjena od teško topljivog meterijala, od koga je načinjena zagre-vana elektroda ili katoda. Pošto postoji stalno isparavanja ovog nataloženog filma to postoji i stalno obnavljanje filma pomoću atoma alkalnog metala, koji dodiruju zagravanu površinu. Ako temperatura poraste iznad kritične temperature za ma koji osobeni pritisak pare, onda film od ceziuma isparava toliko da se emisija elektrona smanjuje.
Dejstvo izvesnih gasova, koji proizvode elektrone, kao azot i t. d., pri obrazovanju vezujućeg sloja na zagrevanoj katodi te time i porast stabilnosti absorbovanog filma od alkalnog metala opisano je ranije. U prisustvu ovih vezujućih materijala mogu se izvući koristi time što se radi na temperaturi većoj od 430“ C, u cilju obezbedjanja odgovarajuće veće elektronske emisije sa katode ne smanjujući ili uništavajući efikasnost absorbovanog filma.
Po ovom pronalasku, sprava za pražnjenje elektrona, koja sadrži alkalni metal, cezium ili rubidium na primer, odlikuje se lime, što katoda sprave sadrži jedan sloj kiseoničnog materijala, koji ima tu osobinu da uporno drži sloj od alkalnog metala, čak i na visokoj temperaturi.
Tako isto po pronalasku, predvidjeni su he mijski agensi u napravi za sjedinjavanje sa štetnim gasovima radi većeg ispuštanja elektrona.
Din. 15.—
koji izlaze u malim količinama za vreme rada.
Priloženi nacrt u sl. 1 i 2 pokazuje jednu spravu sa dve elektrode po pronalasku. Ove slike jesu bočni izgledi uzeti pod uglorn od oko 90“ jedan prema drugom. Fig. 3 i 4 pokazuju spravu sa tri elektrode.
Sprava pokazana u sl. 1 pokazuje izvo-djenje pronalaska u prostoj konstrukciji. Ona se sastoji iz jednog ispražnjenog suda 1, u kome se nalaze katoda 2 i onda 3. Katoda 2, koja je oblika V, načinjena je od teško topljivog metala, na pr. volframa ili molibdena. Ona je na svojim krajevima vezana za obične uvodne provodnike 4, 41 i drži se na savijenim ili uvijenom kraju pomoću nosila 5, koji nosi žicu 6 Anoda 3 može biti od volframa, nikla, bakra ili drugog podesnog provodljivog materijala, pri čem je električna veza izvedena pomoću zatopljenog provodnika 7. Spoljna osnova je izostavljena radi prostijeg izlaganja.
Do sada su opisane izvesne metode (Patent br. 2695) za dobijanje povoljnih rezultata od gasova, koji stvaraju elektrone. Prema jednom najvažnijem, sprava sa niklenom anodom ima obično veliki vakum, katoda je žu-rena do velike temperature (oko 2230° C) a anoda se onda zagreva, strujom proizvedenom sa magnetnim poljem velike frekfencije. Ovo tera gasove, koje prima hladna katoda. Zatim se unosi cezium i cevi zatapaju. Neki od ab-sorbovanih gasova na katodi je štetan, i isti može biti izbačen zagrevenjem katode, za nekoliko sekundi, na oko 1130° C. Sloj od zaostalog gasa jako prima cezium i daje željenu, uvećanu emisiju elektrona.
Ulvrdjero je, da se može poslići stabilnije i trajnije dejstvo, ako se upotrebi kiseonik kao vezač sloja. U stvari, ponašanje gasa izvedenog od nikla omogućava, da blagotvorno dejstvo ovog gasa proishodi od vodonika, koji se tamo nalazi.
Sprava, koja je pokazana u sl. 1, potpuno je ispražnjena i vlakno zagrevano do velike temperature, za volfram na pr., najmanje na 1730° C, da bi se njegova površina oslobodila od nečistoća i uklonio opsorbovani gas. Kiseonik se upušia u sud sa pritiskom od oko 20 — 30 mikrona (0.020 — 0.030 mm) pri čem se vlakno prvenstveno zagreva do temperature oko 1100° — 1200“ C, za nekoliko sekundi, što izaziva foimirenje tankog sloja absorbovanog kiseonika na katodi. Zaostali kiseonik crpi se napolje i količina ceziuma ili rubidiuma destiliše u sudu n : koji se može taložiti po zidu kao što je pokazano kod 8, čim se unese dovoljno metala da bi se stvorio suvišak od neisparenog ceziuma na ma kojoj radnoj temperaturi.
Prvenstveno se alkalni metal, kao što je cezium, unosi posle pražnjenja iz bočne cevi, (ne pokazane), koja sadrži smešu redukuiućeg
agensa, n, pr. kalcijuma ili magnezijuma i pogodnog jedinjenja metala kojim se unosi na pr. cezium hlorida.
Ako se anoda potpuno sastoji od neoksidi-šućeg materijala, onda se upušta dosta kiseonika posle unošenja ceziuma, da bi se oksi-disao deo ceziuma. Smeša od ceziuma i cezium oksida eliminiraće škodljive gasove, naročito vodonik. Uz to polovina (po zapremnini) vodonika od količine prethodno upušte-nog kiseonika može se uvesti i pustiti da „čisti" cev, koja se najzad zatopljuje radom sisne crpke. Unošenje vodonika pored kiseonika stvara i cezium vodonik (CsH) i cezium hidroksid (CsOH). Smeša ceziuma u ceziu-movih jedinjenja ima tu osobinu da uklanja ugljen monoksid hemijskom kombinacijom.
U izvesnim slučajevima anoda se može sastojati sva ili delom od podesnog oksidišućeg metala. Kao što je pokazano kod 9 u sl. 1, jedna traka od oksidišućeg metala pričvršćena je za anodu. Ova traka može se sastojati od oksidisanog bakra. Ako ima takve trake onda nije potrebno upuštati kiseonik posle unošenja alkalnog metala, pošto cezium reagira sa bakrovim oksidom t. j. obrazuje cezium oksid. Vodonik se može upuštati kao i ranije, ako se želi.
U tim cevima koje sadrže alkalne metale, valja voditi računa da se otkloni kondenzacija metala na dršci, pošto takvo taloženje može izazvati električno rasipanje izmedju žica, koje prolaze kroz dršku. Kondenzacija ove vrste je naročito primenljiva na onim me-stima gde ima cezium oksida. S toga, ako se kiseonik uvodi u cev, drška valja biti oslo-bodjena od kondenzovanog ceziuma zagreva-njem, i delove gde se je cezium natatožio treba donoljno rashladiti, da bi se izbegao osetni parni pritisak ako se uvodi kiseonik. Da bi se smanjilo električno rasipanje, korisno je obložiti elektrodne provodnike kratkim staklenim cevima udaljenim od provodnika kao što je pokazano kod 10. u obe slike nacrta.
Pošto se cev zatopi, ako je spremljena bilo jednom, bilo drugom metodom, katoda se treba zagrevati za nekoliko sekundi do 1030# C, — 1230° C, da bi se oslobodit) štetnih materija na sloju kiseonika. Zatim se može sprava upo-Irebili, na pr. za reklificiranje naizmenične struje, kao što je šematički pokazano u sl. 1, kao i za druge potrebe, za koje su postavljene vrele katodne cevi. Katoda se zagreva strujom izvedenom iz dela 11 sekundam transformatora 12, pri čem su anoda i katoda povezane za krojeve glavnog sekundarnog dela 13, preko provodnika 14, 15 na red sa opterećenjem 16.
Ako se sprava načinjena kao što je gore opisano, upuštanjem gasnog kiseonika stavi u rad sa katodom na temperaturi oko 630° C, a čašica kao celina stoji na temperafuri od
30° C — dobija se elektronska emisija sa ka tode veličine od oko 200 — 300 miliampera na kv. sm. površine. Ova je emisija iste veličine kao i emisija volframovog vlakna u vakuumu, u odsustvu ceziuma ili slično dej-stvujučih materija na temperaturi od oko 2200'1 C, ali potrebna energija je mnogo manja.
Kiseonični vezujući sloj na katodi ne isparava brzo dok se ne digne temperatura iznad 1300° C. Ako cev sadrži ceziumov metal na 30° C, onda elektrona emisija sa ceziumovog sloja absorbovanog na kiseoničnom sloju, neprestano raste sa temperaturom vlakna do oko 630° C. Dalji porast u temperaturi smanjuje elektronsku emisiju, pošto se površina vlakna delimično razgolićuje ili gubi cezium. Najbolja radna temperatura jeste s toga 630° C i na ovoj temperaturi ne postoji primetno isparenje kiseoničnog sloja. Na većoj temperaturi čsšice i prema tome višim pritiscima ceziumove pare, ceziumov sloj ostaće netaknut na većim temperaturama katode, pretpostaviv da je sve učinjeno da se spreči neželjeno bombardovanjp katode pozitivnim jonima. Elektronska emisija na najpovoljnijom katodnoj temperaturi sa čašicom na 43’ C jeste skoro dvosrtuka od one koja se obične postiže kao naj veća sa čašicom na 20" C.
Kiseonični se pak sloj može ukloniti bom-bardovanjem pomoću pozitivnih jonova. Na primer, ceziu.novi jonovi od 40 volti umanjuju kiseonik u merljivoj količini. Drugi jonovi na primer vodonični jonovi, mogu hemijski reagirati sa kiseonikovim slojem. Joni, koji nemaju dovoljno snage da uklone kiseonik mogu se zaustavili na sloju i smanjiti njegovu moć absorbovanja ceziuma. Ovo važi za ugijen-monoksidove jonove od oko 20 volti
S toga je potrebno ukloniti bombardovanje kalode pozitivnim jonima, i konstrukcija pokazano u sl. 1 podesna je za rad sprave na dovojno visokoj voltažiza proizvodjenje znatne pozitivne jonizacije zaostalog gasa. U odsustvu velike količine pozitivne jonizacije, zidovi suda, u kome se nalaze elektroni, tovare se negativno, hvatanjem elektrona po zidovima. Kako ovi negativno naeiektrisani zidovi nisu u suprotnom odnosu prema katodi u spravi pokazanoj u fig. 1, to pozitivni joni kakvi se mogu stvarati, bivaju privlečeni od zidova i otud ne bombarduju katodu.
SI. 3 pokazuje spravu sa tri elekrode, koja je u smislu pronalaska. Ova sprava sastoji se iz jedne linearne vlaknene katode 17, nošene oslonom 28, koji se završava oprugom 29, iz elektrode 18, i anode ili ploče 19, sve je to postavljeno u jednoj ispražnjenoj čašici. 1 elektroda 18 i anode sastoje se od ravnih ploča, koje su radialno postavtene u odnosu na ka-todu. Elektroda 18 sastoji se od duže od dveju umelutih ploča, koje su žicama vezane za prsten 21- Specijalan odnos ploča kontrolne
elektrode prema anodi pokazan je u fig. 4, pri čem su ploče kontrolne elektrode označene sa 18a, 18b, 18c i 18d, a andne ploče sa 19a, 19b, 19c, 19d. Ove su ploče vezane prstenima 21, 22 i 23, da bi se sprečilo po-meranje.
U cevi ove konstrukcije pozitivni joni mahom se stvaraju u prostoru izmedju anode i kontrolnih ploča a ne izmedju vlakna i ploča. Joni se otuda proizvede na tačkama gde ih električno polje vuče rešetkama, i oni su time sprečeni da bombarduju katodu. Ove elektrode vezane su običnim zatopljenim provodnicima, pri čem su katodni provodnici oznečeni sa 24, 25, elektrode 18 sa 16, i anodni provodnik sa 27. Radi prostote osnova je izostavljena. Ova se sprava može ]upo-trebiti kao detektor za radio ili mplifikator, sa običnim vezama za kolo za sprave od tri elektrode.
Količina ceziuma destilira u čašicu pošto se ista isprazni i katoda ekscitira kao što je gore opisano.
1 ako je ovde govoreno o ceziumu, to ne znači da rubidium nema iste osobine kao i cezium i da se ne može zameniti ceziumom. Doduše elektronska emisija dobijena rubidiu-mom nešto je manji.
Sa spravom ove konstrukcije voltaže iznad jonizujućih voltaža mogu se upoirebiti. Trgo-vači običan artikal dobija se sa voltažom oko 45 volti. Druge cevi tipa pokazanog u fig. 1 izdržljive su i na 80 volti.
Ova poboljšana sprava ima i to preimuć-stvo šio iziskuje vrlo malu snagu, broj vata, za vlakno. Podesnim dimenzionisanjem dužine i prečnika vlakna, može se dobiti elektronska emisija od 5—10 mili-ampera, upo-trebljujući struju za zagrevanje vlakna od 40 miliampera, dobivenih od jednog suvog elementa.
Patentni zahtevi:
1.	'Sprava za pražnjenje elektrona, koja ima katodu, koja ispušta elektrone, i jednu ili više drugih elektroda uvučenih u ispražnjenom sudu, koji sadrži izvesnu količinu nekog alkalnog metala, ceziuma ili rubidiuma na pr. naznačene time, što karoda obrazuje sloj od kiseoničnog materijalu čime se alkalni metal za vreme rada drži na površini katode čvršće nego na neoksidnoj katodi
2.	Sprava po zahtevu 1, naznačena time, što sud sadrži izvesnu količinu ceziuma oksida, pri čem taj oksidni materijal dejstvu je kao vezač, da bi se na volframovoj katodi stvorio sloj od ceziuma.
3.	Sprava po zahtevu 1 i 2, naznačeno time, što absorbovani sloj ceziuma dejstvuje sa kalodom u prisustvu cezimove pare u cilju dobijanja no 6 300C olektrondske emisije veličine od 200 miliampera na kvadratni santimetar.
4.	Sprava po zahtevu 1—3 naznačena time, Što se u sudu nalazi materijal, koji se može vezivati sa ugljenooksidom i vodonikom.
5 Sprava po zahtevu 1—4, naznačena time. su pomenute elektrode udešene da sprečavaju bombardovanje katode od strane pozitvnih jona.
7. Postupak za uvećanje elektronske emisije, sprave po zahtevu 1 do 5, naznačen time, šio se katoda izlaže razblaženom ki-seoniku u odsustvu drugih gasova, zagreva katodu od 1030°C—1230*C, uklanja suvišni kiseonik i dovodi ceziumova para u dodir sa katodom.
7. Postupak po zahtevu 6, naznačen time, sto se po površini katode obrazuje kiseonični
sloj, oksidišuči cezium delom i dodajući vo-donik u količini, tako da ne može reduko-vati oksidisani cezim.
8 Postupak po zahtevu 5 i 6, naznačen dovodjenjem alkalne pare u dodir sa katodom na pritisku tako udešenom sa radnom temperaturom katode, da se dobiju stvarno veća elektronska emisija nu daloj tamperaiui i nego što bi se ista dobila sa katode bez prisustva oksidišućeg sloja.
9. Postupak po zahtevu 6, 7 i 8, naznačen time, što se ceziumova para dovodi ka-todi pod parnim pritiskom koji odgovara 30»C a katoda održava na temperaturi od 630‘C.
Fig.4