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Gefäss, insbesondere Entladungsgefäss, mit Elektroden Die Erfindung betrifft Gefässe mit mindestens zwei Elektroden aus einem auf einem isolierenden Träger aufgebrachten nichtmetallischen, elektrisch leitenden Überzug, wie solche z. B. als Gasentladungsröhren, Ionisationskammern, Vakuumröhren usw. verwendet werden.
Bei bisher bekannten Gasentladungsröhren dieser Art sind diese nichtmetallischen, elektrisch leitenden Elektroden beispielsweise aus einem Metalloxyd ohne Verdampfung des nichtmetallischen Ausgangsmaterials hergestellt.
Weiters ist es bereits bekannt, auf Glaskolben, beispielsweise auf die Wand der oben erwähnten Gasentladungsröhren, durch Aufdampfen von metallischen Substanzen metallische Überzüge zu erzeugen.
Hiebei wird die betreffende metallische Substanz unter Vakuum bis zur Verdampfung erhitzt und auf den kalten Gefässwänden schlagen sich dann die auftreffenden Dampfmoleküle als Überzug nieder, wobei jedoch keinerlei chemische Reaktion eintritt und somit der Überzug auch die gleiche chemische Struktur aufweist wie die verdampfte Grundsubstanz.
Nach der Erfindung werden nun im Gegensatz hiezu bei Gefässen, insbesondere bei Entladungsgefä- ssen der eingangs beschriebenen Art die Elektroden derart aufgebracht, dass der dieselben bildende Überzug durch eine chemische Reaktion gebildet ist, die an den erhitzten Trägerteilen unter Vakuum erfolgt, wobei die erforderlichen Reagenzien durch Verdampfen zugeführt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gefässes ist eine Elektrode an der Innenseite eines Glaskolbens und die andere an der Oberfläche eines in diesem eingeschmolzenen gläsernen Trägers jeweils als elektrisch leitender Überzug aufgebracht, wobei der Träger mit mindestens einer Durchtrittsöffnung für Dämpfe versehen ist.
Weiters sind die Elektroden zweckmässig mit je einem von aussen zugänglichen metallenen Anschluss- teil versehen, die in die Glaswand vakuumdicht eingeschmolzen und innen von dem Elektrodenüberzug vollständig überdeckt sind.
Das erfindungsgemäss ausgebildete Entladungsgefäss unterscheidet sich also von den bereits bekannten dadurch, dass verschiedene Reagenzien den zu überziehenden Elektrodenträgern durch Verdampfung lediglich zugeführt und danach auf den erhitzten Trägerteilen unter Vakuum durch eine chemische Reaktion zu einer völlig neuen Substanz umgewandelt werden, welche erst den die Elektroden bildenden Überzug darstellt.
In der Zeichnung ist als beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen Gefässes eine Gasentladungsröhre mit den zur Herstellung der Elektrodenüberzüge erforderlichen Hilfsmitteln im Mittelschnitt dargestellt.
Der zylindrische Kolben 10 einer Gasentladungsröhre geht beiderends mit entsprechender Verjüngung in einen Rohrstutzen 11 bzw. 12 über. An den Rohrstutzen 11 ist ein in das Innere des Kolbens hineinragendes Rohr 13 angeschmolzen, das am andern Ende geschlossen und durch zwei seitliche Öffnungen 14 und 15 mit dem Innenraum des Kolbens kommunizierend verbunden ist. An jeden Rohrstutzen 11 und 12 ist am Ende ein gelochter Metallring 16 bzw. 17, vorzugsweise aus Molybdän, mit einem gleich weiten, koaxial anschliessenden Anschlussrohr 18 bzw. 19 gasdicht angeschmolzen. Diese Metallringe 16 und 17 stehen aussen etwas über den Umfang der Glasrohre 11 - 18 bzw. 12 - 19 vor und sind dadurch für die Anbringung der elektrischen Anschlüsse zugänglich.
Im Rohrinneren treten die Metallringe in gleicher Weise etwas aus der Rohrwand heraus und bilden so eine sichere leitende Verbindung mit dem sie überdecken-
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den Elektrodenüberzug. In der Figur ist die Entladungsröhre in einem Zwischenstadium ihrer Herstellung veranschaulicht. im endgültigen Gebrauchszustand sind beide äusseren Rohrstutzen 18 und 19 an den En- den natürlich zugeschmolzen.
Der Glaskolben 10 ist Träger einer Elektrode 20, die als elektrisch leitender, nichtmetallischer Über- zug an der Innenfläche des Kolbens 10 angebracht ist und aus einem Metalloxyd besteht. Der Überzug 20 erstreckt sich bis über die metallische Scheibe 17 hinaus in den Rohrstutzen 19, so dass die innere Um- fangspartie der Scheibe 17 vom Überzug 20 vollständig überdeckt ist.
Das innere Rohrstück 13 ist Träger einer zweiten Elektrode 21, die der Elektrode 20 mit Abstand ge- genübersteht und ebenfalls durch einen elektrisch leitenden, nichtmetallischen Überzug aus den gleichen
Stoffen gebildet. ist. Der Überzug 21 befindet sich sowohl an der Aussenfläche wie auch an der Innenfläche des Rohrstückes 13 und an den Rändern der Öffnungen 14 und 15. Der Überzug 21 reicht bis über die me- tallische Scheibe 16 hinaus in den Rohrstutzen 18, so dass die innere Umfangspartie der Scheibe 16 vom Überzug 20 vollständig überdeckt ist.
Die Scheiben 16 und 17 dienen zum elektrischen Anschluss der Elektroden 20 und 21 an äussere Lei- ter, die mit den äusseren Umfangspartien der Scheiben 16 und 17 in Berührung gebracht werden.
Die beschriebene Entladungsröhre hat den wesentlichen Vorteil, dass sie, abgesehen von den Elektro- denanschlussscheiben 16 und 17, keine metallischen Bestandteile aufweist, die korrodieren könnten. Aber auch die Scheiben 16 und 17 sind durch die Überzüge 20 und 21 gegen die korrodierenden Einflüsse der
Gasfüllung der Röhre wirksam geschützt, weil das Gas keinen Zutritt zu den Scheiben 16 und 17 findet. Es besteht somit überhaupt keine Korrosionsgefahr, weshalb die Lebensdauer der Röhre gegenüber bekannten Ausführungen bedeutend verlängert ist. Dies ist besonders bei Zählrohren wichtig, bei denen ein Halogen als Löschgas Verwendung findet.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das innere Rohrstück 13 an seinem freien, oberen Ende offen sein, in welchem Fall die Öffnungen 14 und 15 entbehrt werden können, da dann die an der Aussenseite und an der Innenseite des Rohrstückes 13 vorhandenen Partien des Überzuges 21 am oberen Ende des Rohrstückes 13 miteinander verbunden sind.
Bei der Herstellung der beschriebenen Entladungsröhre wird beispielsweise wie folgt verfahren :
Zuerst werden von einem Glasbläser oder maschinell der Kolben 10 und das innere Rohrstück 13 geformt und miteinander verschmolzen. Hierauf werden die verjüngten Endpartien 11 und 12 des Kolbens 10 unter Zwischenschaltung der Metallscheiben 16 und 17 mit den Rohrstutzen 18 und 19 verbunden. Bis auf das später durchzuführende Zuschmelzen der beiden Rohrstutzen 18 und 19 sind nun alle Glasbläserarbeiten fertig. Das Werkstück wird gereinigt und durch Wärmeeinwirkung entspannt, bevor die als Elektroden 20 und 21 dienenden Überzüge angebracht werden. Diese Überzüge erzeugt man in einem einzigen Arbeitsgang.
Durch den Rohrstutzen 19 wird zwischen den Glaskolben 10 und das innere Rohrstück 13 eine geringe Menge von pulverförmigem. wärmebeständigem Material 22 eingefüllt, das z. B. aus Graphit, Schamotte, Glimmer, Glas usw. bestehen kann und später wieder entfernt wird. Mit Hilfe eines Gummischlauches 23 schliesst man an den unteren Rohrstutzen 18 ein kleines Glasgefäss 24 an, welches eine vorbestimmte Menge von zur Bildung der Überzüge 20 und 21 erforderlichen Reagenzien 25 in fester Form oder in Lösung enthält. An den oberen Rohrstutzen 19 wird mittels eines Gummischlauches 26 eine Vakuumpumpe 27 angeschlossen, die eine Wasserstrahlpumpe sein kann. Um den Kolben 10 und die Scheiben 16 und 17 herum wird eine elektrische Heizvorrichtung 28 angeordnet.
Nach oder schon während des Erhitzens der zu überziehenden Teile 10, 11, 12, 13, 16 und 17 durch die Heizvorrichtung 28 auf eine Temperatur von beispielsweise 5000 C wird der Innenraum des Kolbens 10, des inneren Rohrstückes 13 und des Gefässes 24 evakuiert. Ist ein genügender Unterdruck erreicht, so erhitzt man, z. B. mittels einer Gasflamme, das Gefäss 24 rasch auf eine solche Temperatur, dass die in dem Gefäss 24 enthaltenen Reagenzien 25 alle wenigstens annähernd zu gleicher Zeit verdampfen. Der entstehende Dampf und gegebenenfalls darin enthaltene flüssige Teilchen breiten sich im evakuierten Raum sofort gleichmässig aus und kommen mit den durch die Heizvorrichtung 28 erhitzten Oberflächen des Vakuumraumes in Berührung, wodurch auf diesen infolge einer chemischen Reaktion ein Überzug gleichmässiger Dicke entsteht.
Nachher kann Luft oder ein Gas in den evakuierten Raum eingelassen und der beschichtete Kolben abgekühlt werden. Schliesslich schüttet man das pulverförmige Material 23 aus dem Hohlkörper 10 heraus, wodurch die beiden Elektroden 20 und 21 in gewünschter Weise voneinander getrennt werden.
Da der die Elektrode 20 bildende Überzug auch die innere Umfangspartie der Ringscheibe 17 überdeckt und an derselben ebenso stark haftet, wie an der Innenfläche des Glaskolbens 10, kann die äussere
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Umfangspartie der Scheibe 17 zum einwandfreien elektrischen Anschluss der Elektrode 20 an äussere Leiter benutzt werden. Der die Elektrode 21 bildende Überzug setzt sich durch die Öffnungen 14 und 15 des Rohrstückes 13 hindurch auch auf die Innenfläche des letzteren und der verjüngten Endpaniell. des Kolbens 10 fort und überdeckt auch die innere Umfangspartie der Ringscheibe 16, so dass deren äussere Umfangspartie zum elektrischen Anschluss der Elektrode 21 an äussere Leiter dienen kann.
'Um eine definierte Begrenzung der die Elektroden 20 und 21 bildenden Überzüge im Innern der Rohr- stutzen 19 und 18 zu erzielen, kann man durch eine entsprechende Ausbildung der Heizvorrichtung 28 dafür sorgen, dass an den gewünschten Begrenzungsstellen ein scharfer Temperaturabfall entsteht, will man jedoch die Begrenzungsstellen von der Ausdehnung der wirksamen Heizzone unabhängig machen, so können die Innenflächen dieser Rohrstutzen vor Beginn des Verfahrens zum Erzeugen der Überzüge teilweise mit einem wärmebeständigen Belag versehen werden, der sich nachher zusammen mit den darauf niedergeschlagenen Reagenzien wieder entfernen lässt. Ein solcher Belag zum Abdecken der nicht zu überziehenden Flächen kann beispielsweise aus Al 0, MgO oder Graphit bestehen.
Ein analoger Belag könnte auch an Stelle des pulverförmigen Materials 22 verwendet werden um nachher die gewünschte Trennung zwischen den Elektroden 20 und 21 herbeiführen zu können.
Die Begrenzung der Elektroden 20 und 21 in den Rohrstutzen 19 und 18 kann auch durch eingeschobene Rohrstücke erfolgen, die man nachher wieder aus den Stutzen 18 und'19 entfernt.
Wenn die nichtmetallischen Elektroden 20 und 21 fertiggestellt sind, wird die Röhre erneut evakuiert, mit dem gewünschten Gas gefüllt und durch Zuschmelzen der Rohrstutzen 18 und 19 gasdicht verschlossen. Damit ist die Gasentladungsröhre fertiggestellt.
Das beschriebene Entladungsgefäss mit Elektroden und seine Herstellung zeichnensich durch folgende Vorteile aus : Dadurch, dass die Erzeugung der die Elektroden bildenden Überzüge in einem nach aussen abgeschlossenen Raum unter Vakuum erfolgt, ist man von äusseren Einflüssen, wie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, unabhängig. Die Reagenzien werden in verhältnismässig geringer Menge an die zu beschichtenden Träger herangeführt, so dass diese sich dabei nicht merklich abkühlen, im Gegensatz zur ungleichmässigen und stärkeren Abkühlung durch einen Gas-, Dampf-oder Nebelstrom oder beim Tauchverfahren. Nach den Gesetzen der Gaskinetik verbreiten sich die flüchtigen Teilchen beim Verdampfen der Reagenzien leichter und gleichmässige ! in dem gesamten evakuierten Raum, als in einer Gasatmosphäre.
Ferner wird die zu beschichtende Oberfläche der Träger unmittelbar vor dem Anbringen der Schicht durch Zusammenwirken von Temperatur und Vakuum entgast, was nach den Erkenntnissen der Vakuumtechnik zur Erhöhung der Haftfestigkeit der Überzüge auf den Trägern beiträgt. Das Verfahren liefert ferner besser reproduzierbare Ergebnisse als die bisher bekannten, eingangs erwähnten Verfahren. Die Notwendigkeit einer Vakuumpumpe bringt keine wesentlichen Komplikationen mit sich, da eine einfache Wasserstrahlpumpe den praktischen Anforderungen genügt. Dafür entfallen zusätzliche Vorrichtungen zum Zerstäuben einer Lösung sowie Einstellorgane, wie Ventile, Düsen usw., solcher Vorrichtungen.
Die bei der Erzeugung von Metalloxydschichten entstehenden, stark korrodierenden und gesundheitsschädlichen Dämpfe werden von den Begrenzungen des Vakuumraumes zurückgehalten und durch die Vakuumpumpe abgesaugt und unschädlich gemacht.
Von wesentlicher Bedeutung ist, dass das beschriebene Verfahren die Möglichkeit schafft, nichtmetallische Elektroden herzustellen, die auch sehr komplizierte Formen aufweisen können, wie dies z. B. in der Röhrentechnik vielfach der Fall ist. Derartige Elektroden mussten bisher aus Metallteilen hergestellt werden, da die bekannten Verfahren zur Herstellung nichtmetallischer Überzüge in diesen Fällen keine einwandfreien Lösungen zuliessen. Neben den Vorteilen, die metallfreie Elektroden an sich bieten, ergeben sich bei der Herstellung von derartige Elektroden aufweisenden Einrichtungen auch noch wesentliche Vereinfachungen dadurch, dass komplizierte und zeitraubende Behandlungsmethoden zur Glasentspannung und zu seiner Reinigung und Passivierung, sowie zur Entgasung der Metallteile, fortfallen.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Gefäss, insbesondere Entladungsgefäss, mit Elektroden aus einem auf einem isolierenden Träger aufgebrachten nichtmetallischen, elektrisch leitenden Überzug, dadurch gekennzeichnet, dass der die Elektroden bildende Überzug durch eine chemische Reaktion gebildet ist, die an den erhitzten Trägerteilen unter Vakuum erfolgt, wobei die erforderlichen Reagenzien durch Verdampfen zugeführt sind.