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Kalte Hohlelektrode
Die Erfindung betrifft eine kalte Hoh1katho- de für elektrische Entladungsapparate mit einer Atmosphäre aus Quecksilberdampf und Gas und ist eine Verbesserung der in dem Hauptpatent Nr. 189715 beschriebenen Erfindung.
Dieses Hauptpatent beschreibt eine kalte Hohlkathode für elektrische Entladungsapparate mit einer Atmosphäre aus Quecksilberdampf und Gas, an dessen Innenwand wenigstens ein kleines Stück befestigt ist, welches hauptsächlich oder ausschliesslich aus einem oder mehreren Metallen der seltenen Erden in metallischem Zustand besteht, z. B. aus Lanthan. Bei dieser Elektrode ist und bleibt die gesamte Oberfläche des Stücks
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der Innenwand der Elektrode, und ist und bleibt vorzugsweise kleiner als ein Zehntel dieser Wandoberfläche, wenigstens während fast der gesam- ten Lebensdauer der Elektrode.
Im ertsen Zusatzpatent ist neben andern Besonderheiten ein Arbeitsschritt in dem Verfahren zur Formierung der Elektroden nach dem Hauptpatent beschrieben. Dieser Arbeitsschritt besteht aus einer Wärmebehandlung in einer
Stickstoffatmosphäre.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der Elektroden gemäss dem Hauptpatent. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit'diesem Stück versehene Elektrode elektrischen Entladungen in einer Heliumatmosphäre unterworfen wird, welche nur ziemlich geringe Mengen an Verunreinigungen, insbesondere an ,Sauerstoff enthält, und deren Absolutdruck einige Millimeter Quecksilber beträgt.
Diese Verbesserung ist unabhängig von der Art der Entladungsatmosphäre anwendbar, in welcher die Elektrode arbeitet, ganz gleich, ob diese Atmosphäre Helium enthält oder nicht, wobei der letztereFallbeiweitem. derhäufigsteist.
Ebenso wie der in dem im ersten Zusatzpatent beschriebenen Verfahren benutzte Stickstoff verringert das Helium bei seiner Benutzung als Behandlungstmosphäre beträchtlich die Oberflächenoxydation der Stüdke aus Metall der selte- * 1. Zusatzpatent Nr. 199752 nen Erden gegenüber einer entsprechenden Behandlung, welche jedoch in, den nach einem nicht sehr weit getriebenen Auspumpen zurückbleibenden Luftspuren vorgenommen wird. Ausserdem bietet das Helium noch folgenden Vorteil ge- genüber dem Stickstoff : Es verringert je nach seinem Stickstoffgehalt und je nach den Behandlungen, welchendieElektrodeunterworfenwird, beträchtlich oder vollständig die Oberflächennitrierung des Lanthans oder eines andern Metalls oder einer anderen Legierung, welche leicht Elektronen aussenden.
Diese Nitrierung würde das Absorptionsvermögen dieses Metalls für Gase verringern und eine übermässige Stickstoff abgä- be möglich machen, wenn die Elektrode mit für ihre Abmessungen zu grossen'Strömen benutzt würde. Die gemäss der vorliegenden Erfindung behandelten Elektroden nutzen die vorteilhaften Eigenschaften der betreffenden Metalle oder Legierungen besser aus, als die gemäss der ersten Zustzanmeldung, wobei sie jedoch den Beschuss durch. die Entladung ebensogut aushalten.
Es hat sich gezeigt, dass bei den gemäss dem Hauptpatent ausgebildeten Elektroden, Helium bei seiner Benutzung als Atmosphäre bei einer Behandlung durch eine elektrische Entladung bessere Ergebnisse zeitigt, als die andern Edelgase.
Dies ist überraschend, (da, gewöhnlich bei Behandlung einer Elektrode in einer Edelgasatmosphäre für diese Argon, Neon oder ein Gemisch dieser Gase benutzt wird.
Nachstehend ist zum besseren Verständnis der Erfindung ein Beispiel einer Behandlung gemäss der vorliegenden Erfindung in ihrer Anwendung auf eine gemäss dem Hauptpatent ausgebildete Elektrode beschrieben.
Wie die in dem Hauptpatent beschriebene
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einen Zylinder aus vernickeltem Blech auf, an dessen Enden sich zwei Steatitteile befinden, nämlich ein Boden und ein eine Öffnung enthaltender Ring, dessen Bund die Kante des Zylinders schützt. An den Zylinder ist eine Stromzuführung angeschweisst.
Ein oder mehrere Stücke aus Lanthandraht sind innerhalb des Zylinders in dem vorliegen-
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den Fall in geringer Entfernung von dem Boden angeschweisst.
Nach Vereinigung dieser verschiedenen Teile der Elektroden miteinander wird diese einer Ent- gasungs-und Formierungsbehandlung unterwer- fen, welche gleichzeitig die Innenfläche der Hülle entgast, in welche die Elektrode in, diesem Augenblick eingebaut ist. Diese Behandlung ist beispielshalber nachstehend beschrieben.
Zwei gleiche Elektroden werden dicht an den beiden Enden eines mit einem Pumpstutzen versehenen Glasrohrs eingeschmolzen. Hierauf wird das Rohr durch seinen Pumpstutzen mit einer Vakuumpumpe verbunden und ziemlich vollständig von der in ihm befindlichen Luft befreit.
Hierauf wird das Rohr mit handelsüblichem Helium mit einem Druck in der Grössenordnung von 1 bis 2 mm gefüllt, und die beiden Elektroden werden an eine Stromquelle angeschlossen, so dass zwischen ihnen eine elektrische Entladung übergeht, deren Stromstärke allmählich vergrö- ssert wird. Diese Entladung erhitzt das Glas des Rohres und bringt die Elektroden auf dunkle Rotglut. Wenn die Erhitzung ausreichend ist, wird das Rohr entleert, und die Entladung wird
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nes ziemlich guten Vakuums weitergepumpt wird, so dass die von den Elektroden und der Innenwand des Rohres abgegebenen Gase sowie der Rest des eingeführten Heliums entfernt'werden.
Bei einer für einen normalen Betriebsstrom von 0, 1 A vorgesehenen Elektrode weist die für diese Behandlung benutzte Entladung z. B. eine Stromstärke auf, welche von 0, 1 auf etwa 0, 3 A gesteigert wird und etwa drei Minuten dauert. Eine
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Lanthan enthielten. Sie ist jedoch ausreichend, da das Lanthan später etwaige Spuren von schädlichen Gasen absorbiert. Es ist aus verschiedenen Gründen zweckmässig, sich mit einer verhältnis- mässig schwachen Entladung zu begnügen. Die Werkzeuge für die Herstellung werden hiedurch vereinfacht, und der gegebenenfalls das Rohr überziehende Leuchtstoff wird von der Behandlung nur sehr wenig angegriffen. Die Vorteile der Behandlung in Helium wurden bereits oben erläutert.
Die Atmosphäre, welche in die Entladungsrohre, deren Elektroden auf diese Weise behandelt wurden, für den Betrieb derselben eingeführt wird, kann eine beliebige Zusammensetzung haben, wie sie normalerweise in Rohren mit kalten Kathoden benutzt wird und Stickstoff enthalten oder nicht.