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Glühelektrode für elelitrisehe Entladungsröhren.
Die Erfindung bezieht sich auf mit emittierenden Stoffen versehene Glühelektroden für elek- trische Entladungsröhren. Solchen Elektroden haftet bekanntlich der Nachteil an, dass das emittierende
Material während des Betriebes allmählich verdampft, u. zw. um so schneller, je höher die Elektroden- temperatur ist. Dies spielt eine wichtige Rolle, wenn die Entladungsröhre zum Aussenden von Strahlen verwendet wird, wie dies bei Gas-und Dampfentladungsröhren häufig der Fall ist, da das verdampfte Elektrodenmaterial, wenn es sich auf dem für die Strahlen durchlässigen Röhrenwandteil absetzt, zu einer beträchtlichen Absorption der auszusendenden Strahlen Anlass geben kann.
Dies trifft insbesondere bei Hochdruckentladungsröhren zu, da sieh in diesen Röhren die Entladung stark einschnürt und von einem verhältnismässig kleinen Teil der Glühelektroden ausgeht, was zu örtlich sehr hohen
Temperaturen dieser Elektroden führen kann. Die Erfindung bezweckt, die Beständigkeit des emittieren- den Stoffes gegen hohe Temperaturen zu steigern, um auf diese Weise die Verdampfung hintanzuhalten.
Man hat bereits vorgeschlagen, das emittierende Material einer in gasgefüllten Entladungsröhren zur Verwendung kommenden Glühelektrode aus einem oder mehreren Erdalkalimetallsilikaten bestehen zu lassen und diesen emittierenden Stoff durch Erhitzung eines Gemisches von Bariumkarbonat, Kalziumkarbonat, Wasserglas und Wasser in einer Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum auf etwa 1400 C herzustellen. Der auf diese Weise erhaltene emittierende Stoff enthält Bariumsilikate der Zusammensetzung 2BaO. SiOs und 3BaO. Si02, besteht also aus Oxyden, u. zw. aus Silikaten, die einen sauren Bestandteil (Si02) und einen basischen Bestandteil (BaO) enthalten, wobei der basische Bestandteil im Überschuss vorhanden ist.
Der elektronenemittierende Stoff der Glühelektrode nach der Erfindung besteht ebenfalls aus einem aus Oxyden aufgebauten, glasartigen Stoff, in dem ein basischer Bestandteil im Überschuss vorhanden ist. Nach der Erfindung werden Oxyde benutzt, deren Siedepunkte sehr hoch (oberhalb 20000 C) liegen, wobei der Siedepunkt von wenigstens einem der im Überschuss vorhandenen basischen Bestandteile noch höher (oberhalb 30000 C) gewählt wird.
Die hohe Temperaturbeständigkeit der erfindungsgemässen Elektrode beruht nicht nur darauf, dass die zur Bildung des glasartigen Stoffes verwendeten Oxyde einen hohen Siedepunkt (höher als 20000 C) und infolgedessen eine geringe Verdampfungsgeschwindigkeit besitzen, sondern wird wesentlich auch dadurch bedingt, dass der im Überschuss vorhandene basische Bestandteil einen relativ noch höheren Siedepunkt (höher als 30000 C) besitzt. Der im Überschuss vorhandene Bestandteil würde an sich nämlich leichter verdampfen als die gebundenen Bestandteile, bei welchen die Verdampfung schon durch die chemische Bindung wesentlich herabgesetzt ist.
Bei Verwendung von mehr als einem basisehen Bestandteil wird bereits eine ganz geringe Verdampfung erhalten, wenn wenigstens einer der im Überschuss vorhandenen Stoffe einen Siedepunkt von mehr als 30000 C besitzt.
Als saurer Bestandteil wird zweckmässig Kieselsäure verwendet und in diesem Falle wird ein glasartiges Silikat auf der Elektrode gebildet. Wenn man als sauren Bestandteil Aluminiumoxyd verwendet, so erhält man Aluminate.
Als basischer Bestandteil des glasartigen Materials kann man z. B. Zirkoniumoxyd, Berylliumoxyd oder Lanthanoxyd verwenden. Sehr günstig lässt sich zu diesem Zweck Thoroxyd verwenden.
Wenn hier die Rede ist von einem sauren bzw. basisehen Bestandteil, so ist selbstverständlich gemeint,, dass der Bestandteil sauer bzw. basisch in bezug auf den andern Bestandteil ist. Es ist dann
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auch möglich, dass ein bestimmtes Oxyd in der einen Zusammensetzung als basischer Bestandteil, in einer andern Zusammensetzung als saurer Bestandteil benutzt wird. Dies kann z. B. mit Beryllium- oxyd der Fall sein.
Es hat sich gezeigt, dass die Glühelektrode nach der Erfindung sehr beständig gegen hohe Temperaturen ist und nur in ganz geringem Masse verdampft, so dass die Lebensdauer dieser Elektrode sehr gross ist.
Die Elektronenemission kann in vielen Fällen durch einen Zusatz von Erdalkalioxyd, z. B.
Barium- oder Strontiumoxyd, gesteigert werden, das gegebenenfalls eine Verbindung mit dem sauren Bestandteil eingehen, z. B. mit diesem ein Silikat oder Aluminat bilden kann.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Diese zeigt eine von einer Hülle 2 umgebene Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre 1 zum Aussenden von Licht oder ultravioletten Strahlen. Die Entladungsröhre ist so ausgebildet, dass während des Betriebes ein sehr hoher Quecksilberdampfdruck, z. B. höher als 5 Atm., auftritt. Die ausschliesslich durch die Entladung erhitzten Glühelektroden 3 der Entladungsröhre bestehen aus einem Wolframdraht, auf den ein anderer Wolframdraht schraubenförmig gewunden ist, wobei auf dem auf diese Weise gebildeten Kern eine Schicht von emittierendem Stoff angebracht ist.
Dazu kann man wie folgt verfahren :
100 g Thoroxyd, 35 g eines Gemisches von Bariumkarbonat und Strontiumkarbonat, 165 cw3 einer 3% igen Losung von Zellulose in Amylazetat und 165 cm3 Amylazetat werden miteinander vermischt und sehr fein gemahlen. Es wird dann dem Gemisch 22 fein gemahlener Quarz zugesetzt und das Gemisch wieder gemahlen. Von dem auf diese Weise erhaltenen Brei wird eine gleichmässig dünne Schicht auf den Wolframkern aufgebracht, worauf die Elektroden in einer reduzierenden Atmosphäre, z. B. in einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch, auf eine hohe Temperatur (etwa 20000 C) erhitzt werden bis Sinterung eintritt und eine geschmolzene glasartige Masse auf der Elektrode erhalten wird.
Die Elektrode kann dann in die Entladungsröhre eingeführt werden, worauf diese weiter zugerichtet wird. Mit solchen Elektroden kann eine Lebensdauer von mehreren tausend Stunden erreicht werden, ohne dass das emittierende Material beträchtlich verdampft.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Glühelektrode für elektrische Entladungsröhren, insbesondere für Hochdruekentladungsröhren, deren elektronenemittierender Stoff aus einem aus Oxyden aufgebauten, glasartigen Material besteht und bei dem der basische Bestandteil im Überschuss vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Siedepunkte dieser Oxyde oberhalb 2000 C liegen und der Siedepunkt von wenigstens einem der im Überschuss vorhandenen basischen Bestandteile oberhalb 30000 C liegt.