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Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsrohre.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsröhre, insbesondere eine solche, die zum Aussenden von ultraviolettem Licht geeignet ist. Es sind nun vielerlei Arten von elektrischen Entladungsröhren zum Aussenden von ultraviolettem Lichte bekannt, die im allgemeinen darin miteinander übereinstimmen, dass zwischen festen oder flüssigen Elektroden eine selbständige Entladung in Quecksilberdampf hergestellt wird. Das Entladungsgefäss ist dabei zum Teil mit einer gewissen Menge Quecksilbers gefüllt ; Quecksilberdampf ist dabei der einzige Bestandteil der Gasfüllung, der sich an der Entladung beteiligt.
Beim Betrieb einer solchen Entladungsröhre entsteht zwischen den Elektroden eine Bogenentladung solcher Intensität, dass die Temperatur der Entladungsröhre und somit der Dampfdruck des Quecksilbers sehr hoch wird.
Die Anmelderin hat nun gefunden, dass die Ausbeute an ultraviolettem Licht wesentlich gesteigert werden kann, wenn der Dampfdruck des Quecksilbers niedrig ist, u. zw. nimmt diese Ausbeute um so mehr zu, je niedriger der Quecksilberdampfdruck wird. Es hat sich ergeben, dass bei niedrigerem Druck die Ausstrahlung von Licht im sichtbaren Teil des Spektrums sich verringert, während die ultraviolette Strahlung, namentlich die Quecksilberlinie der Wellenlänge von 2536 Angström-Einheiten stark in den Vordergrund tritt.
Nach der Erfindung wird nun eine elektrische Entladungsröhre mit positiver Säulenentladung zum Ausstrahlen von ultraviolettem Lichte derart betrieben, dass die Temperatur der Röhre und somit der Druck des in der Röhre befindlichen Quecksilberdampfes niedrig ist. Zweckmässig wird die Röhre derart betrieben, dass die Temperatur niedriger als 1000 ist, wodurch der Druck des Quecksilberdampfes
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entladung verwendet, welche mit einer Füllung versehen ist, die ein Edelgas, zweckmässig Argon, und eine Menge Quecksilber enthält, wobei die Wand der Röhre mindestens teilweise aus für ultraviolette Lichtstrahlen durchlässigem Material besteht. Die niedrige Temperatur der Röhre kann mittels verschiedener Massnahmen erreicht werden, z.
B. durch äussere Kühlung der Röhre oder durch geeignete Wahl der Stromstärke. und der Röhrenspannung. Die Röhre kann mit einer Glühkathode versehen sein, wobei es vorteilhaft sein kann, die Kathode aus einer Wehneltkathode herzustellen. Eine Wehneltkathode emittiert nämlich schon bei ziemlich niedriger Temperatur, so dass die in der Röhre entwickelte Wärme gering ist.
Es ist auch möglich, die Kathode nicht mittels eines besonderen Heizstroms, sondern durch den Entladungsstrom zu erhitzen. Die Anwesenheit des Edelgases hat die Anregung einer genügenden Anzahl von Quecksilbermolekülen zur Folge, um die gewünschte Strahlung zu erhalten. Zweckmässig wird als Füllgas Argon verwendet, jedoch geben auch Mischungen von Argon mit andern Gasen, die keine Edelgase zu sein brauchen, z. B. mit Wasserstoff oder Neon, gute Ergebnisse. So kann man z. B. eine Füllung benutzen, die ausser Quecksilberdampf Neon und eine kleine Menge von Argon enthält.
Es ist nicht unmöglich, dass die oben beschriebene günstige Wirkung gegenüber Quecksilberlampen mit hohem Quecksilberdampfdruck darin liegt, dass bei letzteren das in der Entladung erzeugte ultraviolette Licht durch mehr aussenliegende Queeksilberdampfschichten absorbiert wird, obwohl die Anmelderin diese Theorie nur in hypothetische Form vorbringen möchte und die ihrer Anmeldung zugrunde liegende Erscheinung unabhängig von dieser Theorie besteht.
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Der Dampfdruck des Quecksilbers, bei dem die ultraviolette Strahlung die grösste relative Intensität erreicht, ist sehr gering. In der Regel liegt dieser Druck unter dem Dampfdruck des Quecksilbers bei einer Temperatur von nahezu 100 C. Bei höheren Temperaturen, z. B. solchen von 150 oder 200 C, entsprechenden Dampfdruckes sind die Bedingungen nicht mehr so günstig.
Es hat sich gezeigt, dass Entladungsröhren, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren betrieben werden, bei geringerem Energieverbrauch eine grössere Menge ultravioletten Lichtes als die gemäss bisher bekannten Verfahren betriebenen Entladungsröhren aussenden. Die Ausbeute an ultraviolettem Licht kann die bis jetzt erreichte Ausbeute um ein Vielfaches, z. B. fünf-oder zehnfach, übersteigen. Die Röhre kann mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben werden ; enthält sie eine Glühkathode und zwei oder mehrere Anoden, so eignet sie sich zum Betrieb mit mehrphasigem Wechselstrom.
In gewissen Fällen kann es empfehlenswert sein, zur Erleichterung der Zündung der Entladungsröhre eine Hilfsanode vorzusehen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im nachfolgenden an Hand der Zeichnung erläutert werden, die eine mit einer Glühkathode versehene Entladungsröhre darstellt, die positives Licht ausstrahlt.
Bei dieser Entladungsröhre 1 ist die Glühkathode mit 2, die Anode mit 3 bezeichnet. Die Glühkathode besteht aus einem Wolframdraht, der mit einem Nickeldraht umwickelt und sodann mit Bariumoxyd überzogen ist. Der so gebildete umwickelte Wolframdraht ist dann wiederum in Schraubenlinienform gewickelt. Die Anode besteht aus Kohle. Die beiden Zuführungsdrähte der Glühkathode sind luftdicht durch das Füsschen 4 hindurchgeführt. Die Entladungsröhre enthält Argon unter einem Druck von etwa 4 mm Quecksilbersäule und eine kleine Menge Quecksilbers. Während des Betriebes hat die Entladungsröhre eine Temperatur von annähernd 500 C, was einem Quecksilberdruck von etwa 0'02 mm entspricht. Das Mittelstück 5 der Glaskolbenwand besteht aus Quarz.
An die Quarzwand sind zu beiden Seiten sukzessive mehrere ringförmige Glasteile. ? angeschmolzen, von denen in der Figur nur einige dargestellt sind. Etwa der sechste Ring besteht aus einer Glasart, die eine Ausdehnungszahl von annähernd 35. 10-7 hat. Die zwischen der zuletzt genannten Glasart und der Quarzröhre liegenden, miteinander ver- schmolzenen Glasringe haben, vom Quarz an gerechnet, eine Zusammensetzung, die eine abnehmende Kieselsäuremenge und eine nahezu steigende Menge Aluminiumoxyds und Kalziumoxyds aufweist.
Diese Glasarten enthalten keine Oxyde der Alkalimetalle und weisen alle einen in der Nähe von 10% liegenden
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stehenden Glasringen und den aus Bleiglas mit einer Ausdehnungszahl von etwa 90. 10-7 bestehenden Füsschen 4 und 11 der Entladungsröhre sind mehrere ringförmige Glasteile verschmolzen. Diese Ringe sind aus bekannten Glasarten hergestellt, die eine zwischen 35. 10-7 und 90. 10-7 liegende Ausdehnungszahl haben. Als solche sind Muranoer Gläser und Jenaer Gläser zu erwähnen, die inArten käuflich erhältlich sind, deren Ausdehnungszahlen untereinander genügend wenig verschieden sind, um eine zuverlässige Verschmelzung zu gewährleisten.
Man kann aber das Füsschen der Entladungsröhre auch aus einer Glas- art mit einer niedrigeren Ausdehnungszahl als 90. 10-7 herstellen ; so kann man für das Füsschen auch eine Glasart mit einer Ausdehnungszahl von beispielsweise 35. 10-7 verwenden, so dass dann Zwischengläser mit einer höheren Ausdehnungszahl als 35. 10-7 nicht verwendet zu werden brauchen. Die Durchführung der Elektrodenzuleitungen kann mit Hilfe von Wolframdraht erfolgen, der sich in Glas mit so niedriger Ausdehnungszahl sehr gut einschmelzen lässt. Die Zwischengläser sind mit den Glasteilen 6 und 7 verschmolzen, die zur Durchführung der Elektroden dienen.
Anstatt die Glocke der Entladungsröhre teils aus Quarz, teils aus Glas herzustellen, kann man die Glocke auch ganz aus Quarz oder aus einem andern, ultraviolettes Licht durchlassende Stoff, wie Uviolglas, bestehen lassen. Die Elektrodeneinführung kann dann nach an sich bekannten Methoden erfolgen.
Die Entladungsröhre liegt in einer Schaltungsanordnung, in der die Röhre zweckmässig mit Gleichstrom betrieben wird. Nach dieser Schaltungsanordnung wird die Glühkathode über den Röhrenwiderstand 8 aus derselben Spannungsquelle gespeist wie die Entladungsröhre selbst. Will man die Entladungsröhre betreiben, so wird der Schalter 13 zunächst in die Stellung 9 gebracht, so dass die Kathode ins Glühen gerät. Dadurch, dass man jetzt den Schalter in die Stellung 10 bringt, wird die Entladung zwischen der Kathode und der Anode eingeleitet, wobei die Kathode unter der Wirkung der Entladung auf so hoher Temperatur bleibt, dass sie selbständig Elektronen aussenden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsröhre mit positiver Säulenentladllng, wobei die Röhre ein Edelgas, zweckmässig Argon, und eine kleine Menge Quecksilber enthält, und wobei die Wand der Röhre mindestens teilweise aus einem ultraviolettes Licht durchlassende Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Röhre und somit der Dampfdruck des Quecksilbers niedrig gehalten wird.