AT143243B - Glühkathoden-Entladungsapparat. - Google Patents

Description

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    Gliihkathoden- Entladungsapparat.   



   Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsapparate mit Quecksilberdampffüllung und mit einer fremdgeheizten Glühkathode mit hoher Stromdichte (z. B. 5   A/cm2)   sowie mit einer oder mehreren
Anoden. Für den Betrieb solcher Glühkathoden-Entladungsapparate mit hoher Belastung ist es zur Verhütung der Zerstörung der Glühkathode notwendig, in der Nähe der Kathode die Dampfdichte wesentlich höher zu halten als an den übrigen Stellen des Entladungsapparates. Man hat bereits vorgeschlagen, der Kathode Quecksilberdampf zuzuführen. Die Zuführung des Quecksilberdampfes erfolgt hier durch Anblasen der Glühkathode, wobei die Dampfdichte nicht gleichmässig über die Fläche der Kathode verteilt ist. Die gebräuchlichste Form der Glühkathode ist die Stabkathode oder die Hohlkathode mit konzentrischen Metallwänden, die das Aktivierungsmaterial als Belag tragen.

   Die Heizung der Glühkathode erfolgt mittelbar durch eine Heizspirale oder unmittelbar dadurch, dass die Kathode selbst als Heizwiderstand benutzt wird. 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen   Glühkathoden-Entladungsapparat   mit einer oder mehreren Anoden und   Quecksilberdampffüllung,   sowie einer fremdgeheizten Glühkathode mit hoher Stromdichte und einer Einrichtung zur Erzeugung hoher Dampfdichte in der Nähe der Kathode, bei dem die Glühkathode aus einer Hohlkathode aus schwer schmelzbarem Metall und einem im Innenraum der Hohlkathode angeordneten stabförmigen Körper aus schwer schmelzbarem Material gebildet ist, wobei letzterer als Brausenkörper für ausserhalb des Entladungsapparates erzeugten und der Kathode zugeführten
Quecksilberdampf dient. 



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch unter Weglassung der für das Verständnis unwesentlichen Konstruktionsteile an einem Entladeapparat mit Metallgehäuse in Fig.   1-4   dargestellt. 



   Mit a ist das Eisengehäuse des Entladegefässes bezeichnet, das in der bei Gleichrichtern bekannten Weise einen Quecksilbersumpf b an der tiefsten Stelle des Gehäuses enthält und in den am Gehäuse kondensiertes Quecksilber   zurückfliesst.   Der Queeksilbersumpf kann in bekannter Weise gekühlt werden, ebenso der Stromzuführungsbolzen g bzw. sein Kopfteil. Die Glühkathode besteht aus einer doppelmanteligen aktivierten Hohlkathode e aus schwer schmelzbarem Metall (Wolfram, Molybdän usw.) und der Stabkathode e aus einem schwer schmelzbaren aktivierten Körper (z. B. Graphit, Molybdän,   Wolfram usw. ), der Heizspirale d, dem Eisenbolzen g mit breitem Kopfteil für die Stromzufuhr und dem   Ableitungsbolzen h.

   Letztere sind durch den   Quecksilbersumpf   und das Metallgehäuse isoliert hindurch- 
 EMI1.1 
 körper quer durchsetzende Bohrungen bezeichnet, die mit der Längsbohrung t in Verbindung stehen und in beliebiger Anordnung auf der   Mantelfläche   des Glühkathodenkörpers oder einem Teil desselben endigen, so dass die Glühkathode die Form einer Brause erhält. Das Rohr   n   aus Quarz steht mit dem Eisenrohr m in längsbeweglicher Verbindung, so dass ein Bruch des Quarzrohres infolge von Wärmedehnungen vermieden ist. Mit o ist ein Einsatz im Quecksilbersumpf b bezeichnet, der das Eindringen von Schmutzteilchen in das Gefäss i verhindert. p ist die Heizspirale, r ist ein Abscheider für Quecksilbertropfen aus dem im Gefäss   i   erzeugten Quecksilberdampfstrom.

   Dieser Abscheider kann auch in der Leitung   m   liegen und gegebenenfalls ein Sieb sein.   Mit t ist   eine Querwand aus Wolfram, Molybdän usw. im Innern 

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 der Hohlelektrode bezeichnet, die einerseits die Emissionskammer begrenzt und anderseits den Kopf- teil der Stromzuführung gegen die hohe Temperatur schützt. 



   Der durch Beheizung des Quecksilbers im Gefäss i erzeugte Quecksilberdampf gelangt über die
Rohre   m, n   in die Bohrung t der Glühkathode c und strömt über die Querbohrungen   u   wie aus einer
Brause hervor, so dass sowohl die Hohlkathode e als auch die Stabkathode   c   auf ihrer emittierenden Oberfläche mit einer gleichmässigen Quecksilberdampfwolke eingehüllt sind. Die Anzahl der Querbohrungen   M   und ihre Neigung zur Längsbohrung t kann beliebig gewählt werden. Man kann den Querbohrungen bei Verwendung einer stehenden Glühkathode eine gegen den Fuss geneigte Richtung geben, wie dargestellt.

   Es ist ohne weiteres möglich, die aktivierte Stabkathode wegzulassen, und innerhalb einer antivierten Hohlkathode einen lediglich als Brause für die Zuführung von Queeksilberdampf dienenden Stabkörper aus schwer schmelzbarem Material einzubauen. 



   Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann ferner die doppelwandige zylindrische Hohlkathode an ihrem oberen Rand abgeschlossen sein und die zu innerst liegende   Zylinderfläche   derselben kann ebenso wie die Stabkathode als Träger von Aktivierungsmaterial dienen, während die zu äusserst liegende   Zylinderwandfläche   lediglich Strahlungsschutz ist. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, auch die zu äusserst liegende Wandfläche der Hohlkathode zu aktivieren. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Hohlkathode erst während des Betriebes von der Stabkathode her mit Aktivierungsmaterial zu beaufschlagen. In diesem Fall ist der Stabkörper   c   als Träger des Aktivierungsmaterials ausgebildet. Die Stabkathode kann einen Vorrat von Aktivierungsmaterial besitzen, der während des Betriebes freigegeben wird.

   Dabei kann man den Stabkörper aus schwer schmelzbarem Material, z. B. mit Vorratsräumen für das Aktivierungsmaterial versehen. Besteht dabei der Stabkörper aus Graphit, so kann es zweckmässig sein, ihn mit einer Hülle aus Wolfram,   Molybdän   usw. zu versehen, um zu verhüten, dass durch das im Betrieb stark poröse Graphit mehr Aktivierungsmaterial diffundiert, als nötig ist. 



  Bei einem Stabkörper aus Wolfram, Molybdän usw. kann dem im Vorratsraum untergebrachten Aktivierungsmaterial Graphit beigemischt werden. 



   Durch die Ausbildung der Glühkathode e als Brause für den Quecksilberdampf wird demnach eine gleichmässige Dampfdichte um die Kathode herum erzeugt, so dass die Emission ebenfalls gleichmässig auf der Kathodenfläehe verteilt ist. Die Belastung der Kathode ist also an allen Stellen gleichmässig, so dass die Lebensdauer der Glühkathode und damit des   Entladeapparates   erhöht ist. Zur Verbesserung der Blasung ist es zweckmässig, dass das Rückführungsrohr k vom   Queeksilbersumpf   zum heizbaren   Quecksilberbehälter   i eine solche Höhe hat, dass ein   Quecksilberdampfdruek   von einigen Zentimetern Höhe erzielt werden kann. 



   An Stelle einer Stabkathode können für die Beherrschung grosser Ströme mehrere Stabkathoden innerhalb einer Hohlkathode untergebracht und so gruppiert sein, dass die Dampfdichte in der Nähe beider Kathoden gleichmässig gross wird und die innerste   Zylindermantelfläche   ei der Hohlkathode gleichmässig mit Aktivierungsmaterial beaufschlagt wird. Die Anordnung kann auch, wie in Fig. 2 im Grundriss dargestellt, so getroffen werden, dass eine zentrale Stabkathode   e1   von einer Hohlkathode   e1   umgeben ist und dass konzentrisch zu letzterer eine doppelmantelige Hohlkathode   e2   liegt, wobei im Zwischenraum zwischen   e1   und e2 weitere Stabkathoden   C2   gleichmässig verteilt angeordnet sind. 



   Um auch die inneren   Zylindermantelflächen   der doppelmanteligen Hohlkathode e (Fig.   1.     3).   
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 fähig zu machen, versieht man den inneren Zylinder   e1   beider mit Durchbrechungen oder Löchern z, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Hiebei müssen die Zylinder   e,   und e2 der Hohlkathode am oberen Ende offen sein. Der aus der Stabkathode austretende Quecksilberdampf tritt nun auch zwischen die Zylinder, und Strom sowie Dampf treten aus den offenen Enden der beiden Zylinder der Hohlkathode heraus. 



  Dabei ist zu beachten, dass der Dampfaustritt aus dem von der Hohlkathode eingeschlossenen Emissionsraum möglichst gering ist, um einen grossen Unterschied zwischen der Dampfdichte im Emissionsraum gegenüber derjenigen im Entladeraum zu erzielen. Anderseits darf jedoch die Austrittsöffnung nicht so weit verringert werden, dass z. B. der Spannungsabfall über die   Ionisierungsspannung   des Quecksilbers steigt. 



   Die doppelmantelige Hohlkathode kann schliesslich auch, wie in Fig. 4 dargestellt, als Brause ausgebildet sein, indem die glockenartigen Doppelmäntel   e1,     e2   auf ihren   Zylindermantelflächen   sowohl als auch auf ihren Bodenflächen mit Löchern oder Durchbrechungen z versehen werden. Die Löcher   z   werden gegeneinander versetzt, um den von der stabförmigen Brausenkathode in die brausenartige Hohlkathode eintretenden Dampf am Austritt aus der letzteren möglichst zu begrenzen. Bei dieser Kathodenform tritt der Strom und der Dampf brausenartig aus der Hohlkathode heraus. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Glühkathoden-Entladungsapparat mit einer oder mehreren Anoden und Quecksilberdampffüllung, sowie einer fremdgeheizten Glühkathode mit hoher Stromdichte und einer Einrichtung zur Erzeugung hoher Dampfdichte in unmittelbarer Nähe der Glühkathode, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkathode aus einer Hohlkathode aus schwer schmelzbarem Metall und einem im Innenraum der <Desc/Clms Page number 3> Hohlkathode angeordneten stabförmigen Körper aus schwer schmelzbarem Material besteht, wobei letzterer als Brausenkörper für den ausserhalb des Entladungsapparates erzeugten Quecksilberdampf dient.

   2. Glühkathoden-Entladungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkathode und der stabförmige Körper aktivierte Kathoden sind.

   3. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabkathode einen Vorrat von Aktivierungsmaterial in besonderen Hohlräumen trägt, und dass dieser Vorrat dazu dient, die metallische Hohlkathode im Betrieb mit Aktivierungsmaterial zu beaufschlagen.

   4. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum der Hohlkathode eine Mehrzahl Stabkathoden gleichmässig verteilt angeordnet sind.

   5. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Stabkathode mit Brause und Vorrat von Aktivierungsmaterial von einer Hohlzylinderkathode umgeben ist und dass konzentrisch zu dieser eine doppelmantelige Hohlkathode und im Zwischen- EMI3.1 ordnet sind.

   6. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet. dass die doppelmantelige Hohlkathode an ihrem Stirnende offen und der innere Zylindermantel auf der emittierenden Länge mit Löchern versehen ist.

   7. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelmantelige Hohlkathode aus zwei ineinander geschobenen Glocken besteht, deren äussere und innere Zylinderwände und Böden mit Löchern versehen sind.

   8. Glühkathoden-Entladungsapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher auf den Zylinder- und Bodenflächen der Glocken gegeneinander versetzt sind.

   9. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlkathoden eine Querwand aus schwer schmelzbarem Metall vorgesehen ist, die die unterhalb davon liegenden Teile gegen die hohe Temperatur schützt und die Emission begrenzt.

   10. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die Glühkathoden tragende Bolzen gekühlt wird.

   11. Glühkathoden-Entladungsapparat nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Körper eine Längsbohrung besitzt und dass mit der Längsbohrung Querbohrungen in Verbindung stehen, die auf der Mantelfläche des Kathodenkörper verteilt sind. EMI3.2 laufrohr kommuniziert.

   13. Glühkathoden-Entladungsapparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rücklaufrohr eine solche Höhe hat, dass ein Quecksilberdampfdruck von einigen Zentimetern Höhe erzielt werden kann. EMI3.3 gekennzeichnet, dass sowohl die Glühkathode als auch die Zuführungen zur Heizwicklung derselben gegen das Gehäuse und den Quecksilbersumpf isoliert und gegen das Gehäuse vakuumdicht hindurchgeführt sind.