Elektrische Entladungsröhre. Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre, und zwar eine solche, .die sich zum Aussenden von ultraviolettem Licht eignet. Es sind schon mancherlei Ar ten von elektrischen Entladungsröhren zum Aussenden von. ultraviolettem Licht bekannt. Sie stimmen im allgemeinen miteinander darin überein, dass zwischen festen oder flüssigen Elektroden eine selbsttändige Ent ladung in Quecksilberdampf herbeigeführt wird.
Dass Entladungsgefäss ist zum Teil mit einer gewissen Quercksilbermenge gefüllt; Quecksilberdampf ist dabei .der einzige Be standteil der Gasfüllung, der an der Ent ladung teilnimmt. Beim Betrieb einer sol chen Entladungsröhre entsteht zwischen den Elektroden eine Bogenentladung mit solcher Stromstärke, .dass die Temperatur der Ent ladung und somit der Dampfdruck des Quecksilbers sehr hoch wird.
Es wurde nun gefunden, dass die Aus beute an ultraviolettem Licht sehr erhöht werden kann, wenn der Dampfdruck des Quecksilbers sehr niedrig ist, und je nie- driger der Quecksilberdruck ist, desto meh!- die Ausbeute zunimmt. Es hat sich heraus gestellt, dass bei niedrigem Druck die Aus strahlung von Licht im sichtbaren Teil des Spektrums abnimmt, während das ultra violette Licht und ,namentlich .die Queck silberlinie bei einer Wellenlänge von 2536 Ausström=Einheiten stark hervortritt.
Gemäss der Erfindung ist eine elektrische Entladungsröhre mit Bogenentladung und niedriger Betriebsspannung, .dadurch gekenn zeichnet, dass sie mit einer geringen Queck silbermenge und mit einem andern Gas ge füllt ist, und dass beim Betrieb die Tempe ratur der- Röhre niedrig und somit der Dampfdruck des Quecksilbers gering ist. Ein anderes Kennzeichen der Entladungsröhre besteht darin, @dass die Röhrenwand wenig stens teilweise aus einem Stoff besteht, der ultraviolettes Licht durchlässt.
Die Ent- ladungsröhre besitzt eine Glühkathode, zweckmässig eine solche des sogenannten "Dull-Emitter" Typs, die schon bei verhält nismässig niedriger Temperatur in .genügen- dem Masse Elektronen aussendet, zum Bei spiel eine Wehnelt-Glühkathode, die direkt von .aussen Heizenergie erhält. Die Entla dungsröhre kann aber auch eine Kathode enthalten, .die durch die Entladung auf eine solche Temperatur gebracht wird, dass sie eine genügende Anzahl von Elektronen aus sendet.
Unter einer Glühkathode ist in die ser Beschreibung nicht nur eine von einem galvanischen .Strom, sondern auch eine auf andere Weise, zum Beispiel durch die Ent ladung erhitzte Kathode zu verstehen. Eine solche Entladungsröhre kann mit einer ge ringen Stromdichte betrieben werden, und die an die Röhre gelegte .Spannung kann gleichfalls gering sein, -beispielsweise etwa 10 Volt betragen.
Es bleibt dadurch die. Temperatur der Entladungsröhre und somit der Dampfdruck des Quecksilbers niedrig, und das Vorhandensein eines andern Gases neben :dem Quecksilberdampf hat die An regung einer genügenden Anzahl von Queck silbermolekülen zur Folge, um die ge wünschte Strahlung zu erzielen. Durch Küh lung der Entladungsröhre kann jedoch auch bei grösseren ,Stromstärken ein niedriger Quecksilberdruck erhalten werden. Mit dei Anwendung eines Edelgases als Füllungs gas -wurden gute Ergebnisse erzielt.
Zweck mässig kann Argon benutzt werden; auch Gemische von Argon mit andern Gasen, zum Beispiel mit Neon oder Wasserstoff, ergeben gute- Ergebnisse. 8o kann zum Bei spiel ein Gemisch benutzt werden, das ausser Quecksilberdampf Neon und eine kleine Menge-Argon enthält. Unter einer Bogenentladungsröhre soll in dieser Be schreibung und in den Ansprüchen eine Ent ladungsröhre verstanden werden, bei .der eine Bogenentladung ohne eine positive .Säulenentladung auftritt.
Das Auftreten .der als Strahlenquelle dienenden Bogen entladung und das Unterbleiben der positiven Säule kann durch eine geeignete Wahl .des Druckes der Röhrenfüllung und des Ab standes der Elektroden herbeigeführt wer den: Es ist nicht unmöglich, ,dass die be- schriebene günstige Wirkung im Vergleich zu Quecksilberlampen mit hohem Queck- silberdruck darin liegt, .d.ass in den letzteren das in .der Entladung erzeugte,
ultraviolette Licht von mehr auswärts liegenden Queck- silberdampfschichten wieder obsierbiert wird, obwohl diese Theorie hier nur als Hypotese gegeben wird und der Gegenstand der Er findung von .dieser Theorie nicht abhängig ist.
Der Quecksilberdampfdruck, bei dem man die grösste relative Intensität an ultra violettem Licht erhält, ist sehr gering. Die ser Druck liegt in der Regel unter dem Dampfdruck, den Quecksilber bei einer Temperatur von etwa 100 C hat. Bei hö heren Temperaturen, zum Beispiel bei einem Dampfdruck, der einer Temperatur von <B>150</B> oder 200 entspricht, werden die Ver hältnisse schon nicht mehr so günstig.
Es hat sich herausgestellt, dass Ent ladungsröhren gemäss der Erfindung bei ge ringerem Energieverbrauch als die bisher bekannten Quecksilberlampen, , eine grössere Menge von ultraviolettem Licht aussenden. Die Ausbeute an ultraviolettem Licht bei Entladungsröhren gemäss der Erfindung kann um ein Mehrfaches, zum Beispiel ein Fünf- oder Zehnfaches, grösser sein als bei bisher bekannten Quecksilberdampflampen.
Entladungsröhren gemäss der Erfindung rönnen mit Gleichstrom oder mit Wechsel strom betrieben werden. Im letzteren Fall wird der Wechselstrom in der Entladungs röhre infolge des Umstandes, dass eine der Elektroden, nämlich die Kathode, während ,des Betriebes eine hohe Temperatur hat, gleichgerichtet. Enthält die Entladungs röhre mehrere Anoden, so eignet sie sich zum Betrieb mit mehrphasigem Wechsel strom.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenst.an- des.
1 bezeichnet eine Quarzglocke, innerhalb deren sich das Füsschen 2 befindet, .das in einer näher zu beschreibenden Weise mit der Glocke verschmolzen ist. Durch das Füsschen sind die Poldrähte 3 und 4 für die Glühkathode 5 und die Poldrähte 6 und 7 für die beiden Anoden 8 und 9 geführt. An der Quarzwand sind nacheinander mehrere Glasteile ein der Form von Ringen 10, 11 usw. angeschmolzen. Ungefähr der sechste Ring besteht aus einer Glasart, deren Ausdeh nungskoeffizient etwa 35.10-7 beträgt.
Die zwischen ider letztgenannten Glasart und der Quarzglocke verschmolzenen Glas ringe haben, vom Quarz an gerechnet, eine Zusammensetzung, die eine abnehmende Menge Kieselsäure und eine zunehmende Menge Aluminiumoxyd und Kalziumoxyd enthält. Diese -Glasarten enthalten keine Oxyde der Alkalimetalle, und sie enthalten alle eine Menge Borsäure, die in der Nähe von 10 % liegt.
Zwischen einem Glasring, der aus einer Glasart mit einem Aus dehnungskoeffizienten von etwa 35.10-7 besteht und dem Füsschen 2 der Vakuum röhre, das aus Bleiglas mit einem Aus- .dehnungskoeffizienten von etwa' 90.10-7 besteht, sind mehrere ringförmige Glasteil>, verschmolzen. Diese Ringe sind aus be kannten Glasarten hergestellt, die zwischen 3:5 und 90.10-7 liegende Ausdehnungs koeffizienten haben.
Als solche können Muranogläser und Jenagläser erwähnt wer den, die im Handel in Arten erhältlich sind, deren Ausdehnungskoeffizienten unter ein ander wenig genug verschieden sein, um eine zuverlässige Verschmelzung zu gewähr leisten. Das Füsschen der Entladungsröhre kann aber auch aus einer Glasart mit einem niedrigeren Ausdehungskoeffizieriten als 90. 10-7 hergestellt sein; es kann für das Füsschen auch eine Glasart mit einem Aus dehnungskoeffizienten von zum Beispiel 31.10-7 benutzt werden, so dass Zwischen gläser mit einem höheren Ausdehnungs koeffizienten als 35.10-7 nicht verwendet zu werden brauchen.
Die Einführung der Elektro,denpolidrähte kann mit Hilfe von Wolfram-draht geschehen, der sich im Glas mit einem so niedrigen Ausdehnungskoeffi zienten sehr gut einschmelzen lässt; Die Glocke der Entladungsröhre kann auch ganz aus Quarz oder einem andern, ultraviolettes Licht durchlassenden Stoff, zum Beispiel Uviolglas, hergestellt sein. Dito Einführung der Elektroden kann in diesem Fall gemäss an sich bekannten Methoden er folgen.
Im Beispielsfalle enthält die Entladungs röhre eine Gasfüllung von Argon, zum Bei spiel etwa 10 mm Argon, und in der Ent- ladurigsröhre ist eine kleine Menge Queck silber vorhanden. Während des Betriebe der Entladungsröhre beträgt die Temperatur -der Röhrenwand etwa 60 bis 70 C, was einem Quecksilberdruck von weniger als 0,1 mm entspricht. Unter bestimmten Ver hältnissen, zum Beispiel durch die Wahl eines geeigneten Argondruckes und in Zu sammenhang damit durch eine geeignete Wahl des Elektro:
denabstandes, kann die Bogenentladung den Charakter eines Nieder spannungsbogens, das heisst einer Bogenent ladung, deren Spannung kleiner ist als clie Ionisierungsspannung der Röhrenfüllung, annehmen. Die Glühkathode der Entladungs röhre enthält zweckmässig einen starkt elek- tronen.alktiven ,Stoff, zum Beispiel Bar.ium oxyd.
Da die Entladungsröhre zwei Anoden enthält, kann sie d:ie !beiden Phasen des Wechselstromes gleichrichten und durch lassen.