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Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsröhre.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe einer elektrischen Entladungsröhre und insbesondere einer solchen, die sich zum Aussenden von ultraviolettem Lichte eignet. Es sind schon zahlreiche Arten von elektrischen Entladungsröhren zum Aussenden von ultraviolettem Licht bekannt.
Sie stimmen im allgemeinen miteinander darin überein, dass zwischen festen oder flüssigen Elektroden eine selbständige Entladung in Quecksilberdampf herbeigeführt wird. Das Entladungsgefäss ist zum Teil mit einer gewissen Quecksilbermenge gefüllt. Quecksilberdampf ist dabei der einzige Bestandteil der Gasfüllung, der an der Entladung teilnimmt. Beim Betrieb einer solchen Entladungsröhre entsteht zwischen den Elektroden eine Bogenentladung mit solcher Stromstärke, dass die Temperatur der Entladung und somit der Dampfdruck des Quecksilbers sehr hoch wird.
Es wurde gefunden, dass die Ausbeute an ultraviolettem Licht sehr erhöht werden kann, wenn der Dampfdruck des Quecksilbers sehr niedrig ist, und dass, je niedriger der Quecksilberdruck ist, desto mehr die Ausbeute zunimmt. Es hat sieh herausgestellt, dass bei niedrigem Druck die Ausstrahlung von Licht im sichtbaren Teil des Spektrums abnimmt, während das ultraviolette Licht und namentlich die Quecksilberlinie bei einer Wellenlänge von 2536 Angström-Einheiten stark hervortritt.
Gemäss der Erfindung wird nun eine elektrische Bogenentladungsröhre, welche eine zweckmässig aus einem Edelgase bestehende Gasfüllung und eine Menge Quecksilber enthält und eine mindestens teilweise aus ultraviolettes Licht durchlassende Material bestehende Wand besitzt, derart betrieben, dass die Temperatur der Röhre und somit der Druck des Quecksilberdampfes niedrig bleibt. Die Röhre wird zweckmässig derart betrieben, dass die Temperatur niedriger als 1000 ist, wodurch der Druck des Quesksilberdampfes niedriger als 0-3 mm bleibt. 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 oft die Ausbildung der Kathode als Wehneltkathode vorteilhaft ist. Eine solche Kathode emittiert nämlich schon bei ziemlich niedriger Temperatur, so dass die in der Röhre entwickelte Wärme gering ist.
Es ist auch möglich, die Kathode durch den Entladungsstrom der Röhre statt mittels eines besonderen Heizstromes zu erhitzen.
Das Vorhandensein eines Gases neben dem Quecksilberdampf hat die Anregung einer genügenden Anzahl von Queuksilbermolekülen zur Folge, um die gewünschten Strahlen zu erzielen. Mit der Anwendung eines Edelgases neben dem Quecksilberdampf wurden gute Ergebnisse erzielt. Zweckmässig kann Argon benutzt werden. Auch Gemische von Argon mit andern Gasen, z. B. mit Neon oder Wasserstoff, liefern gute Ergebnisse. So kann z. B. ein Gemisch benutzt werden, das ausser Quecksilberdampf Neon und eine Menge Argon enthält.
Unter einer Bogenentladungsröhre soll im folgenden eine Entladungsröhre mit Bogenbildung verstanden werden, bei der positives Säulenlicht nicht auftritt.
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lampen mit hohem Quecksilberdruck darin ihre Ursache hat, dass in den letzteren das in der Entladung erzeugte ultraviolette Licht von mehr auswärts liegenden Schichten Quecksilberdampf wieder absorbiert
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Der Quessksilberdampfdruck, bei dem man die grösste relative Intensität an ultraviolettem Licht erhält, ist sehr gering. Dieser Druck liegt in der Regel unter dem Dampfdruck, den Quecksilber bei einer Temperatur von etwa 1000 C hat. Bei höheren Temperaturen, z. B. bei einem Dampfdruck, der einer Temperatur von 150 oder 200 entspricht, werden die'Verhältnisse schon nicht mehr so günstig.
Es hat sich gezeigt, dass Entladungsrohren, 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 zehnmal 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 Betriebe mit mehrphasigem Wechselstrom.
In gewissen Fällen kann es erwi1nschnswert sein, zur Förderung der Zündung der Entladung eine Hilfsanode vorzusehen.
Die-Erfindung-wird an Hand eines Ausführungsbeispieles und einer Abbildung einer mit einer
Glühkathode versehenen Entladungsröhre näher beschrieben.
In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Quarzglocke, innerhalb deren sich das Füsschen 2 befindet, das in einer näher zu beschreibenden Weise mit der Glocke verschmolzen ist. Durch das Füsschen sind die Poldrähte 3 und 4 für die Glühkathode 5 und die Poldrähte 6 und 7 für die beiden Anoden 8 und 9 geführt. An der Quarzwand sind nacheinander mehrere Glasteile in der Form von Ringen 10, 11 usw. angeschmolzen. Ungefähr der sechste Ring besteht aus einer Glasart, deren Ausdehnungskoeffizient etwa 35. 10-7 beträgt. Die zwischen der letztgenannten Glasart und der Quarzglocke verschmolzenen
Glasringe haben, vom Quarz an gerechnet, eine Zusammensetzung, die eine abnehmende Menge Kiesel- säure und eine zunehmende Menge Aluminiumoxyd und Kalziumoxyd zeigt.
Diese Glasarten enthalten keine Oxyde der Alkalimetalle und sie enthalten alle eine Menge Borsäure, die in der Nähe von 10% liegt.
Zwischen einem Glasring, der aus einer Glasart mit einem Ausdehnungskoeffizienten von etwa 35. 10-' besteht und dem Füsschen 2 der Vakuumröhre, das aus Bleiglas mit einem Ausdehnungskoeffizienten von etwa 90. 10-7 besteht, sind mehrere ringförmige Glasteile verschmolzen. Diese Ringe sind aus bekannten Glasarten hergesteüt,. die zwischen 35 und 90. 10-' liegende Ausdehnungskoeffizienten haben. Als solche können Muranoer Gläser und Jenaer Gläser erwähnt werden, die im Handel in Arten erhältlich sind, deren Ausdehnungskoeffizienten untereinander wenig genug verschieden sind, um eine zuverlässige Verschmel- zung zu gewährleisten.
Das Füsschen der Entladungsrohre kann aber auch aus einer Glasart mit einem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten als 90. 10-' hergestellt sein ; es kann für das Füsschen auch eine
Glasart mit einem Ausdehnungskoeffizienten von z. B. 34. 10-' benutzt werden, so dass Zwischengläser mit einem höheren Ausdehnungskoeffizienten als 35. 10-' nicht verwendet zu werden brauchen. Die Einführung der Elektrodenpoldrähte kann mit Hilfe von Wolframdraht geschehen, der sich im Glas mit einem so niedrigen Ausdehnungskoeffizienten sehr gut einschmelzen lässt.
Die Glocke der Entladungsröhre kann auch ganz aus Quarz oder einem andern, ultraviolettes Licht durchlassende Stoff, z. B. Uviolglas, hergestellt sein. Die Einführung der Elektroden kann in diesem Fall nach an sich bekannten Methoden erfolgen.
Die Entladungsröhre enthält eine Gasfüllung von Argon, z. B. etwa 10 mm Argon, und in der Entladungsröhre ist eine kleine Menge Quecksilber vorhanden. Während des Betriebes der Entladungsröhre beträgt die Temperatur der Röhrenwand etwa 60-70 C, was einem Quecksilberdampfdruck von weniger als O'l) tNK entspricht. Unter bestimmten Verhältnissen, z. B. durch die Wahl eines geeigneten Argondruckes und in Zusammenhang damit durch eine geeignete Wahl des Elektrodenstandes, kann die Entladung den Charakter eines Niederspannungsbogens annehmen. Die Glühkathode der Entladungsröhre enthält zweckmässig einen stark elektronenaktiven Stoff, z. B. Bariumoxyd.
- Da die Entladungsrohre zwei Anoden enthält, kann sie die beiden Phasen des Wechselstromes gleichrichten und durchlassen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Bogenentladungsrohre mit einer Glühkathode, einer Wehneltkathode und einer zweckmässig aus Edelgas, z. B. Argon, bestehenden Gasfüllung, der eine geringe Quecksilbermenge zugesetzt ist, wobei die Wand der Röhre mindestens teilweise aus einem ultraviolettes Licht durchlassenden Stoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Röhre und somit der Dampfdruck des Quecksilbers niedrig gehalten wird.