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Quecksilberhocbdruekröbre.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Queeksilberhochdruckröhre aus Quarz mit festen
Glühelektroden, die mit einem Dampfdruck von mehr als 5 Atm. betrieben wird.
Bei solchen Entladungsröhren soll im Betrieb die vorhandene Querksilbermenge völlig verdampen. Hiebei besteht die Gefahr, dass beispielsweise bei unzweekmässiger Formgebung oder Kühlung ein Teil des Betriebsquecksilbers in der Nähe der in den Polgefässen angeordneten Glühelektroden kondensiert. Die spezifische Belastung des Rohres ist nämlich in der Nähe der Elektroden erheblieh niedriger als in den übrigen Teilen der Entladungsbahn. Zur Erhöhung der Innenwandtemperatur der Polgefässe wird deshalb erfindungsgemäss die Wandstärke der Polgefässe grösser gewählt als die des Leuchtrohres.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, den Verlust in der Entladungsbahn in der Nähe der Glühelektroden, d. h. das Produkt aus Stromstärke mal Kathodenfall, bezogen auf 1 cm Länge des Polgefässes, beispielsweise durch Verengung des dem Lichtbogen zur Verfügung stehenden Querschnittes zu steigern.
Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass es bei entsprechend hoher Wahl der Stromstärke möglich ist, den Wattumsatz pro Zentimeter Länge auf mindestens denselben Wert zu steigern wie in der positiven Säule. Diese Massnahme ist besonders dann von Bedeutung, wenn der äussere Durchmesser der Queck- silberhochdruckröhre im Leuchtrohrteil gerade so gross sein soll wie in der Umgebung der Polgefässe, dann kann mit Rücksicht auf die Abmessungen und die für die Ausbildung der Entladung wesentlichen Abstände der Innenwand der Polgefässe von Glühelektroden oft die Wandstärke nicht so gross gewählt werden, dass eine Kondensation von Quecksilber mit Sicherheit vermieden wird. Durch die eingebauten Blenden wird auch in diesem Teil der Quecksilberhochdruckröhre verhältnismässig mehr elektrische Energie in Wärme umgesetzt.
Die Figur zeigt in teilweise schematischer Darstellung eine Entladungsröhre gemäss der Erfindung. Die Entladungsröhre 1 besteht aus Quarz, ist mit Edelgas gefüllt und enthält eine kleine Quecksilbermenge, die im Betrieb völlig verdampft. Das Leuchtrohr 2 ist durch Blenden 3, 4 von den Polgefässen 5, 6 getrennt. Die Glühelektroden 7 und 8 können beispielsweise aus einem Wolframdraht bestehen, der auf einen dickeren Wolframdraht aufgewickelt ist. An Stelle des Wolframdrahtes kann unter Umständen mit Vorteil auch ein anderes hochschmelzendes Metall Verwendung finden. Auf die Glühelektrode wird in an sich bekannter Weise eine zur Elektronenemission besonders geeignete Masse, beispielsweise ein Erdalkalioxyd, aufgebracht. Die Elektroden werden auf die zum Betrieb notwendigen Glühtemperaturen durch die Entladung selbst aufgeheizt.
An den dicken Wolframdrähten sind die Metallfolien 9, 10 befestigt. Diese Folien sind hochvakuumdicht in Quarzkapillare geeigneter Querschnittsform eingeschmolzen. Es ist dabei zweckmässig, die Enden der Wolframdrähte in einen Falz der Folie einzulegen, weil dann beim Einschmelzen durch das Zusammenfallen des Quarzes ein sehr guter elektrischer Kontakt zwischen der Folie und dem Draht hergestellt wird. Die Folie ist gegen die Entladung geschützt, wenn, wie in der Figur dargestellt, der Boden des Polgefässes bis auf eine für das Hindurchführen des Wolframdrahtes gerade ausreichende Öffnung geschlossen ist.
Zur Vermeidung der Quecksilberkondensation ist die Wand des Quarzrohres in der Umgebung der Polgefässe 5 und 6 dicker gewählt als die Wand 11 des Leuchtrohres 2. Durch das grössere Temperaturgefälle im Innern der Wand des Polgefässes wird auch bei dem geringeren Energieumsatz in der Umgebung der Glühelektroden eine ausreichende Erwärmung der Innenwand der Polgefässe eintreten.
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Die Wirkung dieser Verbesserung wird durch die eingebauten Blenden 3 und 4 noch gesteigert.
Durch diese beiden Massnahmen wird das Temperaturgefälle in der Wand des Polgefässes so gesteigert, dass eine Kondensation nicht eintreten kann.
Der lichte Durchmesser des Leuchtrohres wird möglichst gross gewählt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Durchmesser einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, weil sonst der Lichtbogen unruhig brennt. Es ist ferner wichtig, durch die Wahl der Brennerabmessungen dafür Sorge zu tragen, dass stets die kälteste Stelle im Innern der Queeksilberhoehdruckröhre so heiss ist, dass der durch sie bestimmte Quecksilberdampfdruck über 5 und möglichst unterhalb 10 Atm. liegt. Mit gutem Erfolg wurden Quecksilberhochdruckröhren gemäss der Figur mit einem Leuehtrohrinnendurchmesser von 8 mm, einem Elektrodenabstand von 4 cl un einer Wandstärke des Leuchtrohres von 1-5 mm mit Wechselstrom von 1 Amp. betrieben.
Die Brennerspannung betrug dabei 120 Volt, die Brennerleistung etwa 100 Watt, der Potentialgradient in der positiven Säule etwa 26 V/em und die spezifische Belastung in der positiven Säule etwa 23 Watt/Mi.
An Stelle der sich selbst aufheizenden Glühelektroden werden in manchen Fällen mit Vorteil durch eine äussere Stromquelle geheizte Glühelektroden verwendet. In diesem Fall ist selbstverständlich noch eine weitere Einschmelzung erforderlich. Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, dass
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für die Heizung der Elektroden benutzt werden. Es ist aber auch möglich, zwei verschiedene Einschmelzdrähte zu verwenden, falls durch besondere Massnahmen dafür Sorge getragen wird, dass einer der Ein- führungsdrähte im wesentlichen nur den Heizstrom für die Glühkathode führt.
Die Quecksilberhochdruckröhren gemäss der Erfindung eignen sich sehr gut sowohl zur Verwendung als Lichtquelle als auch als Ultraviolettstrahler.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Queeksilberhoehdruckröhre aus Quarz mit festen Glühelektroden, die mit einem Dampfdruck von mehr als 5 Atm. betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Polgefässe grösser ist als die des Leuchtrohres.