AT150211B - Elektrische Entladungsröhre. - Google Patents

Description

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  Elektrische Entladungsröhre. 



   Wände von Entladungsgefässen, die unter innerem oder äusserem Überdruck stehen, müssen entweder aus besonders festem Material hergestellt sein oder eine besondere Form haben, um der Belastung gewachsen zu sein. Diese Forderung schreibt häufig Formen oder Materialien vor, die für die Behandlung anderer Fragen nachteilig sind oder ihre Lösung unmöglich machen. Beispielsweise muss entweder die Wand ziemlich gekrümmt oder ihre Dicke entsprechend stark gewählt werden. Im ersten Falle sind durch die entsprechend starke Krümmung optische Verzerrungen bedingt ; ausserdem sind in diesem Falle keine ebenen oder angenäherten ebenen Wandungsteile zu erzielen. Im zweiten Falle wird das Entladungsgefäss zu schwer oder beispielsweise die Absorption für Strahlungen zu hoch.

   Von besonderer Bedeutung sind diese Fragen für Oszillographenröhren, bei denen besondere Anforderungen bezüglich der Ebenheit des Leuchtschirms oder der optischen Qualität der Kolben-   decke bestehen. Ebenso ist es bei Photozellen beispielsweise wichtig, die Absorption der Wandung für gewisse Spektralgebiete herabzusetzen. Ähnliche Fragen sind auch für Röntgenröhren oder Leucht-   
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   Die Behebung solcher Schwierigkeiten gelingt auf verschiedenen Wegen. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, zur Erhöhung der Druckfestigkeit dünne Röhrenwände   (z.   B. Lenardfenster) mit rippenartigen oder gitterförmigen Versteifungen zu versehen. Diese   Lösungsmethode   hat für manche Zwecke Nachteile, die in der   ungleichmässigen   Abstützung, in der notwendig eintretenden Schattenwirkung gegenüber der Röhrenstrahlung und in der schwierigen Herstellung und ähnlichen Umständen zu erblicken sind. 



   Die Erfindung schlägt eine andere Lösung vor, die diese Schwierigkeiten behebt und darüber hinaus neue Möglichkeiten bietet. 



   Der Erfindungsgedanke beruht im wesentlichen auf der Erkenntnis, dass ein bestimmtes Raum- stück eines Materials um so stärkere spezifische Belastungen (Druck oder Zug pro Kilogramm Material) vertragen kann, je gleichmässiger es belastet wird. 



   Die Belastung eines horizontal eingespannten Stabes, z. B. durch ein angehängtes Gewicht, führt immer nur an einer bestimmten Stelle des Materials zum Bruch, nämlich an der Oberseite dicht an der Einspannstelle zu einer Zerreissung und an der Unterseite zu einer schwächeren Stauchung. Diese Erkenntnis hat in der Mechanik zu der Lehre geführt, derartige belastete Stäbe in der Längsrichtung in gegeneinander verschiebbare horizontale Blätter zu unterteilen. 



   Eine diesem der Statik entnommenen Beispiel ähnliche Lehre gibt die Erfindung, mit der angestrebt und erreicht wird, die Wände von unter innerem oder   äusserem Überdruck   stehenden Entladungsgefässen zu entlasten. Nach der Erfindung wird auf der Kolbenwand von Entladungsröhren lastender Druck derart auf mehrere hintereinanderliegende Schichten aufgeteilt, dass jede Wand nur einen Teil des Gesamtdruckunterschiedes, der z. B. eine Atmosphäre betragen kann, aufzunehmen hat. Die vakuumdichte Aussenwand ist zu diesem Zweck in zwei oder mehr Schichten unterteilt. 



  Die durch diese Schichten entstandenen Hohlräume sind jeder für sich evakuierbar, wobei zu bemerken ist, dass hierunter auch eine Erhöhung des Druckes gegenüber der äusseren Atmosphäre verstanden werden kann ; aus diesem Grund soll das nachfolgend mehrmals wiederkehrende   Wort "entlüftbar"   

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   oder "evakuierbar" verstanden   werden als"pumpbar"im allgemeinsten Sinne des Wortes. Sie werden   erfindungsgemäss   so weit in bezug aufeinander gepumpt, dass jede einzelne Schicht weniger als den höchsten in der Röhre überhaupt auftretenden Druckunterschied zu tragen hat. 



   Hiebei ist die wesentliche Richtung der einzelnen Unterteilungsschichten nicht auf die genau tangentiale Richtung   beschränkt.   Diese liegt geometrisch zwar bei kreiszylindrisehen oder andern einfachen Formen fest, entbehrt jedoch bei komplizierteren Röhrenquerschnitten einer exakten Grund- 
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 Radius in diesen Fällen nicht angebbar ist. Die in diesem Zusammenhang eine Rolle spielende Richtung ist vielmehr durch die physikalischen Verhältnisse, nämlich durch die Richtung des Druckanstieges bestimmt. Hieraus ergibt sich als unterscheidendes Merkmal, dass nur eine einzige Richtung in diesem Falle für den Verlauf der Schichten bedeutungslos ist, nämlich die Richtung des Druckanstieges ; alle andern Richtungen sind mehr oder weniger zur Übertragung des Gasdruckes von der darüberliegenden Schicht auf die untere geeignet. 



   Von Bedeutung ist, dass auf der Grundlage dieses Erfindungsgedankens nur ein Teil der Röhrenwand, bei der Röntgenröhre beispielsweise das Röntgenaustrittsfenster oder bei andern Röhren, wie vornehmlich Oszillographenröhren oder Photozellen, insbesondere die Kolbendecke in mindestens   zwei durch je einen Hohlraum getrennte Schichten unterteilt ist, und die in den Hohlräumen herrschenden   Drücke so gewählt werden, dass sie eine, vom Aussendruck angefangen, ständig steigende oder ständig fallende Reihe bilden. Im Interesse einer besonderen Ausführungsform kann es liegen, in dieser monoton steigenden oder fallenden Reihe der Drücke am Anfang oder Ende der Reihe besondere Verhältnisse, z. B. grosse oder gar keine   Druckuntersehiede   eintreten zu lassen. 



   Die Unterteilungsschiehten können nun entweder gleiche Krümmung (beispielsweise auch die Krümmung Null) oder voneinander verschiedene Krümmungen besitzen, wobei gegebenenfalls auch nach innen gewölbte Schichten geeignet sind. In allen diesen Fällen kann es im Hinblick auf die Stabilität der Randzone zweckmässig sein, im Bereich derselben den Krümmungsradius innerhalb der einzelnen Schicht kleiner zu wählen ; ebenso ist es im Rahmen dieses Erfindungsgedankens   möglich,   die Stabilität der Schichten durch die Wahl der Schichtdicke zu variieren, wobei innerhalb der Randzone auch hier die besonderen Verhältnisse   berücksichtigt   werden können. 



   Im strengsten Sinne lässt sich der Erfindungsgedanke verwirklichen, wenn man bei gleichem Material und angenommener gleicher Schichtdicke die Druckunterschiede beiderseits der einzelnen
Schichten dem Krümmungsradius derart genau anpasst, dass ihre Stabilitätsgrenze gerade erreicht ist. Eine z. B. in einer Druckerhöhung liegende Nichtbeachtung dieses Gesetzes würde einen Bruch der so überbelasteten Schicht zur Folge haben. In der Praxis ist das angegebene Gesetz immer nur unter Einbeziehung eines   durch Übereinkunft   festgelegten Sicherheitsfaktors erfüllt. In Verfolg dieses
Gesichtspunktes können die Druckunterschiede sogar noch geringer gemacht werden, als es hienaeh notwendig wäre. Hiernach wird der Erfindungsgedanke also schon verwirklicht, wenn die Drucke eine gleichmässig fallende bzw. steigende Reihe bilden. 



   Durch die Aufteilung des Druckunterschiedes auf verschiedene Schichten kann erreicht werden, dass die zur Erreichung genügender Stabilität nötige Krümmung jeder einzelnen Schicht sehr viel geringer wird ; damit wird z. B. bewirkt, dass die Störung des optischen Strahlenganges durch die
Gefässwand wenig oder garnicht als Verzerrung in Erscheinung tritt, oder es kann erreicht werden, dass die Anfangs-oder Endschicht streng eben ist, was für die Ausbildung von Schichten   (z.   B. Fluoreszenzschichten) wichtig ist. 



   Anstatt die Krümmung zu verkleinern, kann man aber auch die Schichtdicke des Materials herabsetzen ; dadurch wird erreicht, dass die Absorption der von der Röhre emittierten oder in ihr zur Wirkung gelangenden Strahlung geringer wird, was also eine Erhöhung des Wirkungsgrades solcher Entladungsröhren bedeutet. 



   An Stelle dieser beiden Massnahmen kann man ebenso gut die belastete Fläche vergrössern, wodurch in manchen Fällen erhebliche Vorteile entstehen. So kann bei Beachtung dieser Lehre, beispielsweise bei Oszillographenröhren, die Fläche der die Leuchtschicht tragenden, auf diese Weise druckentlasteten Kolbendecke erheblich vergrössert werden ; in ähnlicher Weise wirkt sich die Befolgung dieser Lehre bei Photozellen aus. 



   Endlich kann man auch mehrere dieser Vorteile gleichzeitig erreichen. 



   Um zu verhindern, dass Personen durch die umherfliegenden Splitter einer etwa zerbrechenden Schicht verletzt werden, und um ferner die Oberfläche benachbarter Schichten vor Ritzungen durch Splitter zu schützen, kann es angebracht sein, mindestens eine der Unterteilungsschichten, gegebenenfalls auch mehrere oder alle, mit einem Belag eines für Strahlen durchlässigen Stoffes zu überziehen, der das Glas nicht splittern lässt. Hiefür kann ein Bindemittel gelatineartiger oder allgemein kolloidaler Struktur Verwendung finden. 



   Bei mit Leuchtschichten versehenen Entladungsröhren kann die Leuchtschicht auf einer ebenen Glasplatte im Inneren des Entladungsraumes angebracht sein. Es können auch ein oder mehrere der durch die Unterteilung entstandenen Hohlräume mit stark lichtbrechenden Stoffen, beispielsweise Schwefelkohlenstoff oder Canadabalsam, gefüllt sein. Auf diese Weise lässt sich eine Entladungs- 

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 ist, dass alle oder ein Teil der zu pumpenden Räume im wesentlichen gleichzeitig derart gepumpt werden, dass der auf jeder einzelnen Schicht lastende Druckunterschied auch für Augenblicke eine dieser Schicht angepasste Grenze nicht übersteigt.

   Im Hinblick auf diesen zu beachtenden Umstand sollen die Räume nicht nacheinander getrennt gepumpt, werden, da in diesem Falle der Druckunterschied beiderseits einer Unterteilungsschicht so gross werden kann, dass er die dieser Schicht angepasste
Grenze übersteigt. Zweckmässig werden die gleichzeitig zu pumpenden Räume an eine einzige Pumpe angeschlossen und über gegebenenfalls durch Hähne od. dgl. gesondert verschliessbare Kapillaren gepumpt, deren Pumpwiderstand einzeln dem zu erreichenden Druck in dem betreffenden Hohlraum und der Leistung der Pumpe angepasst ist. Auf diese Weise lassen sich die sonst für jeden zu pumpenden Raum benötigten Pumpen bis auf eine einzige ersparen.

   Durch entsprechende Bemessung der Kapillaren wird erreicht, dass, obwohl für alle zu pumpenden Hohlräume eine einzige Pumpe verwendet wird, diese Räume in einem einzigen Arbeitsgang auf den jeweils gewünschten Druck gebracht werden können. 



   Es ist schon bekannt Gefässe herzustellen, die z. B. als Leuchtröhren dienen sollen, und eine Wandung besitzen, welche aus mehreren Hüllen besteht, wobei die Drücke in diesen Hüllen vom Aussendruck sowie von dem Druck im Entladungsgefäss verschieden sind. 



   In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Entladungsröhre mit mehreren Unterteilungsschichten. Fig. 2 veranschaulicht eine Entladungsröhre, bei der nur die Kolbendecke unterteilt ist. Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Darstellung der Ansatzstelle. 



   Die in Fig. 1 veranschaulichte Entladungsröhre ist in üblicher Weise mit einer Quetschstelle und einem von dieser getragenen Elektrodensystem versehen, und besitzt hinter dem   QuetschiuJii   in üblicher Weise einen in zweckentsprechender Weise ausgebildeten Sockel. Die Wandung der Ent-   ladungsröhre   ist beispielsweise durch fünf Schichten unterteilt und besitzt somit ausser dem eigentlichen inneren Entladungsraum 4 durch diese Schichten vakuumdicht voneinander getrennte und einzeln für sich pumpbare Hohlräume.

   Wird angenommen, dass im Inneren des Entladungsgefässes Hochvakuum herrscht, so bilden die Drücke in den vier Hohlräumen eine steigende Reihe, derart, dass der dem Entladungsraum zunächst liegende Hohlraum nur einen verhältnismässig kleinen Überdruck gegenüber dem im Röhreninneren herrschenden Hochvakuum besitzt, und jeder weiter nach aussen liegende Hohlraum jeweils einen etwas höheren Druck als der benachbarte innere Raum aufweist. 



   In Fig. 2 ist eine Entladungsröhre veranschaulicht, wie sie etwa als Oszillographenröhre oder Braunsche Röhre Verwendung findet. In diesem Falle ist nur die Kolbendecke in mehrere Schichten unterteilt. So zeigt das Ausführungsbeispiel 3 übereinanderliegende Deckschichten. Im Sinne des Erfindungsgedankens bilden auch hier die Drucke eine steigende Reihe. Auf diese Weise wird gerade die die Leuchtschicht tragende Kolbendecke, die möglichst eben und anderseits möglichst grossflächig gehalten werden soll, druckentlastet. Für den kegelstumpfförmigen Wandkörper wird zweckmässig haltbareres Material gewählt, etwa Chromeisen, keramisches Material oder dickes Glas.

   Dieser Wandteil kann über kapazitive oder induktive   Sehaltmittel   oder eine Kombination beider geerdet oder auch 

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   an ein festes Potential gelegt werden. An der Ansatzstelle ist der Wandteil zweckmässig verstärkt und besitzt mehrere ringförmige, zweckmässig verschieden hohe Ansätze, die aus Chromeisen bestehen können, auch wenn der Wandungsteil an sich aus anderem Material besteht. Auch kann dieser verstärkte Ansatzwulst in Form eines besonderen mit den ringförmigen Ansätzen versehenen Ringkörpers auf den Wandungsteil aufgeschoben und mit diesem nachträglich verbunden werden. Eine Darstellung in grösserem Massstab dieser Verbindung der unterteilten Deckschichten mit dem Wandkörper zeigt Fig. 3, aus der auch deutlich die verschieden hohen Ansätze ersichtlich sind.

   In bekannter Weise sind diese Ansätze nach aussen zugespitzt, um eine gute Verbindungsmöglichkeit mit dem Glas der Deckschichten zu ermöglichen. Jeder der hiedurch gebildeten Hohlräume ist einzeln pumpbar. Zu diesem Zweck sind in dem wulstförmigen mit den Ansätzen versehenen Körper Pumpkanäle vorgesehen. 



  Die Pumpkanäle sind zweckmässig durch nach aussen ragende Fortsetzungen verlängert und entweder in den Pumpkanälen selbst oder in den Fortsetzungen ist innen ein Lötmittel vorgesehen, welches ermöglicht, den Pumpstutzen nach dem Pumpprozess zu verschliessen. Zweckmässig versieht man den Teil des Pumpstutzens, dort wo er angeschlossen werden soll, mit einer Verengung, beispielsweise einer Quetschstelle, einem Knick oder einer Biegung, damit das durch Erhitzung zu verflüssigende Lötmittel in dieser Verengung zusammenfliessen kann, um auf diese Weise den vakuumdichten Anschluss herbeizuführen. Bei einer andern Ausführungsform gemäss Fig. 2 zeigt die Fortsetzung des Pumpkanals ein angeschmolzenes Glasröhrehen, welches in üblicher Weise mit einer Abschmelzstelle versehen wird.

   Die in Fig. 3 dargestellten Pumpstutzen sind dazu bestimmt, an ein einziges Pumpaggregat angeschlossen zu werden. Dieser Anschluss kann zur Ersparung mehrerer Pumpen über Kapillaren, die durch Hähne od. dgl. gesondert verschliessbar sind, an ein und dieselbe Pumpe erfolgen, wobei der Pumpwiderstand der Kapillaren dem zu erreichenden Druck in den Hohlräumen angepasst wird. 



  Der unter andern Umständen komplizierte Pumpvorgang eines solchen mehrfachen Systems von Hohlräumen lässt sich bei Anwendung dieses Verfahrens ganz bedeutend vereinfachen ; die Druckeinstellung in jedem einzelnen Raum erfolgt automatisch, und bei richtiger Bemessung der Kapillaren ist eine Kontrolle der einzelnen Drücke nicht nötig, sobald eine bestimmte Pumpzeit ein für alle Mal erfahrungsgemäss festgelegt worden ist. 



  PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Elektrische Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der vakuumdichten Aussenwand in zwei oder mehr Schichten unterteilt ist und dass der Druck in dem Hohlraum bzw. die Drücke in den Hohlräumen zwischen den Schichten mit dem Aussen-und Innendruck eine ständig steigende oder ständig fallende Reihe bilden.

Claims (1)

1. 2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch bei sonst gleichen Verhältnissen voneinander verschiedene Krümmung der Unterteilungsschichten.

   3. Entladungsröhre nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Beziehung der Druckunterschiede zu der Krümmung der Unterteilungsschichten, dass einem grösseren Druckunterschied beiderseits einer Unterteilungsschicht eine stärkere Krümmung und umgekehrt entspricht.

   4. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Teil der Schichten die Schichtdicke und die Krümmung oder eine dieser Grössen innerhalb der einzelnen Schicht verschiedene Werte besitzt.

   . 5. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Unterteilungsschichten mit einer Schicht eines für Strahlen durchlässigen Stoffes überzogen ist, der die Splitterwirkung der zerbrochenen Schicht verringert und die Oberfläche vor Ritzungen schützt.

   6. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht auf einer ebenen Glasplatte im Innern des Entladungsraumes angebracht ist.

   7. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der durch die Unterteilung entstandenen Hohlräume mit stark lichtbrechenden Stoffen, insbesondere Schwefelkohlenstoff, gefüllt ist.

   8. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht in Schichten zerlegt Teil der Aussenwand aus haltbarerem Material, vorzugsweise Chromeisen, keramischem Material oder dickem Glas besteht.

   9. Entladungsröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht unterteilte, leitende oder durch einen Metallbelag leitend gemachte Aussenwand über an sich bekannte kapazitive oder induktive Schaltmittel oder eine Kombination beider geerdet oder an festes Potential gelegt ist.

   10. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht unterteilte, kegelförmige oder zylinderförmige Wandungsteil an der Ansatzstelle der Schichten verstärkt und mit verschieden hohen, in sich geschlossenen und der Umfangsform der Kolbendecke angepassten Ansätzen versehen ist.

   11. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelne der zwischen den Unterteilungssehiehten entstandenen Hohlräume durch einen verschliessbaren Pumpkanal mit der äusseren Atmosphäre verbunden ist. <Desc/Clms Page number 5>

   12. Entladungsröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkanäle ganz oder teilweise in der nicht unterteilten Aussenwand verlaufen.

   13. Entladungsröhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkanäle als nach aussen führende Röhrchen fortgesetzt sind, die aus Glas, vorzugsweise aber aus Metall bestehen, und dass diese Röhrchen oder die in der Wand verlaufenden Pumpkanäle selbst durch vorher eingebrachte Lötmittel verschliessbar sind.

   14. Entladungsröhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpleitungen Verengungen, insbesondere Quetschstelle, Knicke oder Biegungen besitzen, an denen durch Zusammenfliessen des Lötmittels der Verschluss hauptsächlich erfolgt.

   15. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der entstandenen Hohlräume ein oder mehrere Stoffe enthalten sind, die bei Zimmertemperatur einen messbaren Dampfdruck besitzen.

   16. Verfahren zum Pumpen von Entladungsröhren nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder ein Teil der zu pumpenden Räume im wesentlichen gleichzeitig derart gepumpt werden, dass der jede einzelne Schicht belastende Druckunterschied auch für Augenblicke eine dieser Schicht angepasste Grenze nicht übersteigt.

   17. Pumpverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichzeitig zu pumpenden Räume an eine einzige Pumpe angeschlossen sind und über gegebenenfalls durch Hähne od. dgl. gesondert verschliessbare Kapillaren gepumpt werden, deren Pumpwiderstand einzeln dem zu erreichenden Druck in dem betreffenden Hohlraum und der Leistung der Pumpe angepasst ist, EMI5.1