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Stromzuleitungen für Gefässe aus Glas, insbesondere aus Quarzglas.
Die Erfindung bezieht sich auf Stromzuführungen, die in das Glas insbesondere Quarzglas luft- dicht einzuschmelzen sind sowie auf die mit ihnen versehenen Gefässe (Entladungsgefässe) aus Glas insbesondere Quarzglas.
Im folgenden werden unter dem Namen"Entladungsgefässe"ganz allgemein Gefässe aus Glas, insbesondere Quarzglas verstanden, in deren inneren Hohlraum zwecks Herbeiführung gewisser elektrischer
Vorgänge luftdicht eingeführte Stromzuleitungen hineinragen. Hierher gehören also nebst den eigent- lichen Entladungsgefässen, wie die Crookesröhren, Röntgenröhren, Elektronenröhren usw., noch die
Glühlampen, Quarzlampen, Photozellen, Eudiometerröhren usw. Es ist in vielen Fällen erwünscht, solche Entladungsgefässe aus speziellen Glassorten, insbesondere aus Quarzglas zu verfertigen, da letzteres, in mechanischer, thermischer und optischer Hinsicht vorzügliche Eigenschaften (Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht) besitzt.
Insbesondere bei der Herstellung der Gefässe aus Quarzglas verursacht die luftdichte Einführung der Stromzuleitungen grosse Schwierigkeiten, da sich Metalldrähte zur luftdichten Einschmelzung in das Quarzglas nicht eigenen, so dass solche Gefässe, z. B. Queeksilberquarzlampen, gewöhnlich mit eingeschliffenen und durch geeignete Klebstoffe abgedichteten Stromzuleitungen versehen werden.
Es ist zwar ein Verfahren bekannt, gemäss welchem an das aus Quarzglas besehende Gefäss mittels Zwischen- schaltung mehrerer verschiedener Gläser-gewöhnlich abnehmenden Quarzinhaltes- (Verbinde- gläser), ein solches Glas angeschmolzen wird, welches dann die luftdichte Einschmelzung der gewöhnlich aus Wolfram oder Molybdän verfertigten Stromzuleitungen erlaubt ; offenbar ist aber dieses Verfahren sehr schwerfällig, umständlich und teuer.
Demgegenüber ist die erfindungsgemässe Stromzuleitung in jedwede Glassorte, so auch in das
Quarzglas direkt einschmelzbar, u. zw. auf wesentlich gleiche Weise wie die üblichen Metallstrom- zuleitungen in das gewöhnliche Glas, und ausserdem auf sehr einfache Weise herstellbar.
Die erfindungsgemässe Stromzuleitung besteht aus einem auf seiner Oberfläche mit einer dünnen
Metallschicht überzogenen länglichen Körper (Stab), welcher jederzeit am zweckmässigsten aus demselben oder wesentlich gleichem Glase wie das Entladungsgefäss verfertigt wird. Die technischen Vorteile einer solchen Stromzuleitung sowie ihre Ausführungsarten sollen im folgenden beschrieben werden :
Es ist offenbar, dass jede Glassorte am leichtesten und sicherste mit einem Glas derselben Art zusammenschmelzbar ist, da in diesem Fall-vorausgesetzt, dass beide Körper die zusammengeschmolzen werden, auf dieselbe Temperatur erhitzt werden-an der Ansehmelzstelle schädliche Spannungen nicht auftreten können und die zwei Gläser gleicher Art selbstverständlicher Weise vollkommen aneinander festhaften.
Da der an seiner Oberfläche mit einem genügend dünnem und gut haftenden Metallüberzug versehene Glasstab in seiner Wärmeausdehnung nicht merklich von dem nicht überzogenen Glase abweicht, stellt ein solcher auf seiner Oberfläche metallisierter Glasstab (Quarzglasstab) eine ideale
Stromzuleitung für das aus demselben Glase (Quarzglas) verfertigte Entladungsgefäss dar. Solche
Stromzuleitungen sind sehr einfach herzustellen. Aus dem betreffenden Glase werden längliche Körper (Stäbe) mit den gewünschten Abmessungen hergestellt und auf der Mantelfläche mit Hilfe von an sich
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bekannten Verfahren mit gut haftendem dünnem Metallüberzug versehen.
Für den Metallüberzug können Silber, Gold, im Falle von Quarzglas mit Vorteil Platin, Iridium oder Tantal, verwendet werden, im allgemeinen alle Metalle, aus denen man eine auf Glas gleichmässig und gut haftende Schicht herstellen kann, z. B. mit Hilfe des in der Keramik üblichen Einbrennverfahrens (Feuervergolden usw. ). Die Metall- überzüge können aber selbstverständlich auch auf andere Weise, z. B. durch Kathodenzerstäubung oder Kondensation von Metalldämpfen in Vakuum, hergestellt werden.
Die Einschmelzung der mit Metall überzogenen Stromzuleitungen geschieht auf ähnliche Weise wie im Falle von Stromzuleitungen ans Metall, also entweder so, dass die Stromzuleitung direkt in die
Gefässwand oder aber-wie meistens üblich - die Stromzuleitung oder Stromzuleitungen erst in einem gemeinsamen Gestell und dann erst dieses Gestell in das Gefäss z. B. in die Entladungsröhre eingeschmolzen werden. Bei beiden Arten der Herstellung muss darauf geachtet werden, dass während des Einschmelzverfahrens die Stromzuleitung keine solche Formveränderung erleidet, die die Gleichmässigkeit der MetaJ1schichte an der Oberfläche beeinträchtigen würde. Die Stromzuleitung darf also nicht z. B. bis zur Erweichungstemperatur des Glasmaterials erhitzt werden. Diese Bedingung kann z.
B. dadurch erfüllt werden, dass die Stromzuleitung aus einem Glasmaterial, dessen Erweichungstemperatur höher ist wie diejenige des Gefässglases oder Gestellglases hergestellt wird. Da bei Quarzglas ein solches Glas nicht zur Verfügung steht, muss der Einschmelzvorgang so geleitet werden, dass die Stromzuleitung sich weniger erhitzt, wie das Gefäss bzw. Gestellrohr, in welches die Stromzuleitung eingeschmolzen wird.
Die Ausführung des Einschmelzvorganges sowie ein Ausführungsbeispiel eines mit den erfindunggemässen Stromzuleitungen versehenen Entladungsgefässes werden in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt die schematische Seitenansicht einer zur Einschmelzung der erfindungsgemässen Stromzuleitungen dienenden Einrichtung, Fig. 2 die Seitenansicht einer mit den erfindungsgemässen Stromzuleitungen versehenen, aus Quarzglas verfertigten Photozelle ohne Fassung.
Der im Zusammenhange mit der Einschmelzung erwähnten Bedingung kann z. B. bei der Verwendung des in der Glühlampentechnik üblichen Gestelles, welches an Hand der schematischen Fig. 1 beschrieben wird, leicht entsprochen werden. In Fig. 1 halten Zangen 2 und 2'das an einem Ende trichterförmig sich erweiternde Gestellrohr 1. Die Stromzuleitungen 3 und 3'werden in den Bohrungen des Halters 4 untergebracht. Die ganze Einrichtung wird um die vertikale Achse in dauernder Drehbewegung gehalten, während das untere Ende des Gestellröhrchens mittels zweier oder mehrerer Gasflammen 5 und 5'auf die erwünschte Temperatur erhitzt wird. Dann wird das weichgewordene Quarzglas mit zwei in der Abbildung nicht gezeigten Backen auf die Stromzuleitungen gepresst.
Bei diesem Verfahren werden die Stromzuleitungen nicht direkt von der Flamme getroffen, behalten also während des ganzen Einschmelzvorganges eine niedrigere Temperatur als das Gestellrohr, wodurch jedwede schädliche Deformation vermieden werden kann. Bei der Ausführung dieses Verfahrens hat es sich vorteilhaft erwiesen, für die Stromzuleitungen flache, z. B. im Querschnitt elliptische oder längJicheckige Stäbe zu verwenden und diese so unterzubringen, dass die grössere Abmessung des Querschnittes parallel zu der Arbeitsfläche der Pressbacken zu liegen kommt.
Quarzglas hat den Vorteil, dass infolge seines sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten schädliche Kühlspannungen an der Quetschstelle auch dann nicht entstehen, wenn im Augenblicke der Quetschung die Temperatur des Gestellrohres wesentlich höher war, als die der Stromzuleitungen.
In Fig. 2 ist eine mit den erfindungsgemässen Stromzuleitungen versehene, aus Quarzglas verfertigte lichtelektrische Zelle dargestellt, bei welcher die Stromzuleitungen unmittelbar in der Gefässwand eingeschmolzen sind. In dem unteren Teil, d. h. der Quetschstelle 7 des Quarzgefässes 6, sind die ars an der Oberfläche metallisiertem Quarzglas bestehenden Stromzuleitungen 8 und 8'eingeschmolzen. Die Metallschicht der Stromzuleitungen besitzt an beiden Enden Verdickungen 9 bzw. 9', bzw. 10 bzw. 10' ; an Metallüberzug 10-10'der den äussersten Enden sind die äusseren Zuführungsdrähte 11 bzw. 11' angeschmolzen, der Metallüberzug 9-9'der inneren Enden ist mit Draht 13, bzw. mit dem als Anode dienenden Metallring 12, verbunden.
Metalldraht 13 bildet die Stromzuleitung der lichtelektrischen Kathode 14, welche z. B. aus Natrium bzw. Kalimetall oder deren Amalgam besteht, und in das Gefäss, z. B. durch das Pumpröhrehen, eingeführt werden kann. Stromzuleitungen mit flachem Querschnitt können auch hier ebenso wie im Falle von mit Gestell versehenen Entladungsgefässen vorteilhaft verwendet werden.
Die erfindungsgemässen Stromzuleitungen bilden den Stromweg aus dem Aussenraum in das Innere des Gefässes und umgekehrt. Den weiteren Weg des Stromes nach auswärts können gewöhnliche Metallleiter bilden, welche z. B. mittels Anpressen an die Stromzuleitungen befestigt werden. In vielen Fällen, wie bereits erwähnt, ist es zweckmässig, die nach aussen stehenden Enden des Überzuges z. B. auf galvanischem Wege derart zu verdicken, dass an ihnen die Verbindungsleitungen, z. B. durch Löten oder Schweissen, befestigt werden können. Genau so können die in das Innere des Gefässes ragenden Enden der Stromzuleitungen behandelt werden.
Wenn die Elektroden nicht unmittelbar in das Gefäss, sondern in ein Gestell eingeschmolzen werden, können diese Herstellungsnasen, so wie die Montierung der Stromzuleitungen in der gewohnten Weise am Gestell vorgenommen und die fertig montierten Gestelle in die Gefässe eingeschmolzen werden.